Технологические трубопроводы (стр. 13 )

,

(13.7)

где ‑ нормативное сопротивление разрушению, определяемое согласно 13.2.1 при постоянном действии температуры и сроке службы , МПа;

‑ коэффициент прочности соединения труб и деталей по таблице 13.6.

13.3.3. Модуль ползучести материала труб , МПа, принимается с учетом его изменения при длительном действии нагрузки и температуры по формуле

,

(13.8)

где – модуль ползучести материала при растяжении, МПа, принимается по данным заводов-изготовителей. В случае отсутствия данных допускается пользоваться приложением Ж;

– коэффициент, учитывающий влияние температуры на деформационные свойства материала, принимается по таблице 13.7.

Таблица 13.7

Значения коэффициента в зависимости от температуры

Материал труб	Температура, ºС
20	30	40	50	60	80	100
Полиэтилен	1,0	0,80	0,65	0,50	0,40	-	-
Полипропилен	1,0	0,85	0,75	0,6	0,5	0,35	0,2
Поливинилхлорид	1,0	0,9	0,85	0,80	0,7	-	-

13.3.4. Коэффициенты Пуассона при температуре до 40ºС должны приниматься равными для:

−  полиэтилена и полибутена 0,45;

−  полипропилена 0,41;

−  полвинилхлорида 0,37.

Для трубопроводов, транспортирующих вещества с температурой свыше
40 ºС величину коэффициента Пуассона допускается принимать равной 0,5.

13.3.5. Коэффициенты линейного температурного расширения принимаются по данным заводов-изготовителей. При отсутствии данных допускается использовать значения, приведенные в таблице 13.8.

Таблица 13.8

Материал труб	Коэффициент линейного расширения , мм/мм ºС
Полиэтилен	2,2·10-4
Полипропилен	1,5·10-4
Поливинилхлорид	0,8·10-4

Определение толщин стенок и допустимого давления

13.4.1. Допустимое давление для неармированных труб рассчитывается по формуле

,

(13.9)

где – номинальный наружный диаметр, мм,

– номинальная толщина стенки, мм,

‑ расчетное допускаемое напряжение согласно 13.3.1, МПа,

‑ безразмерная величина, численно равная отношению номинального наружного диаметра трубы к номинальной толщине стенки

,

(13.10)

13.4.2. В принятой в настоящее время международной классификации маркировка полимерных труб производится по сериям толщин «S». Каждой серии S соответствует определенное . Такая классификация введена и в России государственным стандартом [7]. Между S и установлено однозначное соответствие

,

(13.11)

13.4.3. Толщина стенки трубы рассчитывается по формуле

,

(13.12)

где ‑ расчетная толщина стенки, см,

– расчетное давление в трубопроводе, МПа.

13.4.4. Толщина стенки фитингов из РE, РE-RT, PP-R, PP-Н, PPR-СT, PP-B должна быть не менее рассчитанной для труб того же типоразмера и условий эксплуатации. Толщина стенки из PVC-C тип II должна быть не менее рассчитанной для труб того же типоразмера и условий эксплуатации, умноженной на коэффициент 1,35.

13.4.5. Расчетную толщину стенки отводов рекомендуется определять по формуле

,

(13.13)

где ‑ расчетная толщина стенки трубы, вычисляется по формуле (7.1);

‑ коэффициент, определяемый по формуле

.

(13.14)

13.4.6. Расчетную толщину стенки тройников рекомендуется определять по формулам раздела 7.4.

13.4.7. Допустимое давление для армированных труб рассчитывается по формуле

,

(13.15)

где – нормативное допустимое давление, МПа, определяемое согласно 13.2.6 при расчетном сроке службы трубопровода и рабочей температуре, МПа;

Остальные коэффициенты принимаются согласно 13.3.1.

13.4.8. Величина пробного давления при испытаниях составляет:

.

(13.16)

Пробное давление не должно быть выше величины:

,

(13.17)

где – расчетное давление в трубопроводе, МПа,

‑ расчетное допускаемое напряжение согласно 13.3.1, МПа,

‑ допускаемое напряжение при испытаниях согласно 13.3.2, МПа.

Оценка несущей способности неармированных жестких трубопроводов

13.5.1. Расчетные напряжения определяются согласно 9.2.1 – 9.2.12, при этом принимается и , , , .

13.5.2. Расстояния между опорами должны определяться согласно рекомендациям приложения Б.

13.5.3. Оценка несущей способности для гибких трубопроводов не производится. Оценка несущей способности жестких трубопроводов осуществляется от нагрузок и воздействий в рабочем состоянии, соответствующем расчетному давлению и расчетной температуре , за которую обычно принимается максимальное значение рабочей температуры. Для определения перемещений, нагрузок на опоры следует дополнительно проводить расчет в режиме испытаний.

13.5.4. Несущую способность жестких трубопроводов следует проверять по условию

,

(13.18)

где ‑ эквивалентное напряжение, определяется согласно 9.2.12.

‑ допускаемое напряжение, определяется согласно 13.3.1.

13.5.5. Несущую способность по условиям допустимой овализации поперечного сечения для жестких и гибких трубопроводов следует проверять по формуле:

,

(13.19)

здесь

‑ номинальный наружный диаметр трубы, мм;

‑ вертикальное изменение наружного диаметра (рисунок 13.2), мм;

‑ относительная вертикальная деформация вертикального диаметра трубы, определяемая при помощи специализированного расчета;

‑ допустимая овализация поперечного сечения трубы, принимаемая:

для полиэтилена ‑ 5%;

для полипропилена ‑ 4%;

для поливинилхлорида – 3.5%.

Рисунок 13.2. – Вертикальная деформация трубы

13.5.6. Дополнительно должна проверяться устойчивость круглой формы поперечного сечения подземного трубопровода в грунте, в том числе при возможности его всплытия в результате действия грунтовых вод и при отсутствии внутреннего давления. Коэффициент запаса по устойчивости при этом принимается равным 0,6.

13.5.7. Устойчивость оценивается согласно формулам раздела 15.

14  Трубопроводы с наружным избыточным давлением (вакуумные)

Общие положения

14.1.1. Настоящий стандарт распространяется на вакуумные трубопроводы с давлением , в которых отсутствует ползучесть материала. Расчетная температура стенок трубопровода из углеродистой стали не должна превышать 380 °С, из низколегированной 420 °С, из аустенитной 525 °С. В противном случае расчет на устойчивость в условиях ползучести рекомендуется производить согласно [28].

14.1.2. Для труб и фасонных деталей, нагруженных наружным давлением, толщину стенки и допустимое давление следует определять из условия прочности и устойчивости. При этом допустимое по условиям прочности давление вычисляется при , а толщина стенки принимается равной разности номинальной толщины и суммарной прибавки ().

14.1.3. Расчетная толщина стенки при действии наружного давления труб и фасонных деталей определяется согласно разделу 7 из расчета на внутреннее избыточное давление . Затем производится дополнительная проверка условия, что расчетное наружное избыточное давление должно быть меньше или равно допускаемого наружного давления . При невыполнении данного условия следует увеличить толщину стенки, либо укрепить трубу кольцами жесткости.

Допускаемое наружное давление для труб

14.2.1. Допускаемое наружное давление для труб вычисляется по формуле

,

(14.1)

где допустимое наружное давление из условия прочности вычисляется по формуле

,

(14.2)

а допустимое наружное давление из условия устойчивости вычисляется по формуле

,	(14.3)
,	(14.4)

где ‑ эффективная длина трубы. В качестве рекомендуется принимать расстояние между элементами, препятствующими деформациям поперечного сечения трубы (овализации т. д.): ребрами жесткости, фланцами, тройниками, штуцерами оборудования и т. д.

В случае отсутствия данных о величине вместо формулы (14.3) допускается использовать формулу

.

(14.5)

14.2.2. Допускаемое наружное давление для труб, подкрепленных кольцами жесткости, вычисляется по формуле

,

(14.6)

где ‑ допускаемое давление из условия устойчивости трубы между кольцами жесткости, ‑ допускаемое давление из условия устойчивости всей трубы вместе с кольцами жесткости.

14.2.3. Допускаемое давление из условия устойчивости трубы между кольцами жесткости

,

(14.7)

где допустимое наружное давление из условия прочности вычисляется по формуле (14.2), а допустимое наружное давление из условия устойчивости вычисляется по формуле

,	(14.8)
,	(14.9)

где ‑ расстояние между гранями колец жесткости (см. рисунок 14.1, а).

14.2.4. Допускаемое давление из условия устойчивости всей трубы вместе с кольцами жесткости

,

(14.10)

где допустимое наружное давление из условия прочности вычисляется по формуле

,

(14.11)

а допустимое наружное давление из условия устойчивости вычисляется по формуле

,	(14.12)
.	(14.13)

В случае отсутствия данных о величине вместо формулы (14.12) допускается использовать формулу

.

(14.14)

где ‑ коэффициент снижения прочности сварного шва колец жесткости;

‑ допускаемое напряжение материала кольца жесткости при расчетной температуре;

‑ расстояние между осями колец жесткости (см. рисунок 14.1, а);

‑ коэффициент жесткости трубы, подкрепленной кольцами жесткости

;

(14.15)

‑ эффективный момент инерции поперечного сечения кольца жесткости (рисунок 14.1, б)

,

(14.16)

где ‑ момент инерции поперечного сечения кольца жесткости относительно оси, проходящей через центр тяжести;

‑ площадь поперечного сечения кольца жесткости;

‑ расстояние между центром тяжести поперечного сечения кольца жесткости и серединной поверхностью сечения трубы (см. рисунок 14.1, б);

‑ эффективная длина трубы, учитываемая при определении эффективного момента инерции

;

(14.17)

где ‑ ширина поперечного сечения кольца жесткости в месте его приварки к трубе.

14.2.5. При расчете труб на давление коэффициент запаса устойчивости принимается .

Рисунок 14.1. ‑ Труба, подкрепленная кольцами жесткости

Допускаемое наружное давление для фасонных деталей

14.3.1. Допускаемое наружное давление для отводов вычисляется по формуле (14.1), где допустимое наружное давление из условия устойчивости вычисляется по формуле 14.3), а допустимое наружное давление из условия прочности вычисляется по формуле

,

(14.18)

14.3.2. Допускаемое наружное давление для переходов вычисляется по формуле (14.1), где допустимое наружное давление из условия прочности вычисляется по формуле

,

(14.19)

а допустимое наружное давление из условия устойчивости вычисляется по формуле