Технологические трубопроводы (стр. 5 )

6.2.2. При расчете на прочность трубопровода в режиме испытания расчетная температура принимается в соответствии с [38], а пробное давление испытаний принимается равным наименьшему из давлений испытания элементов системы (аппарат, компенсатор и т. д.) в соответствии с [38] и 11.1.1 ‑ 11.1.2.

6.2.3. Если на элемент трубопровода действует гидростатическое давление, составляющее 5% и выше рабочего давления, то расчетное давление элемента должно быть повышено на это значение.

6.2.4. Расчетное наружное давление для вакуумных трубопроводов принимается исходя из особенностей технологического процесса до 0,1 МПа, но при этом остаточное давление должно превышать 0,001 МПа [38].

6.2.5. Нормативные нагрузки от собственного веса деталей трубопровода, конструкций заводского изготовления и изоляции должны определяться на основании стандартов, рабочих чертежей и паспортных данных по номинальным размерам. От веса других деталей – по проектным размерам и удельному весу материалов.

6.2.6. Нормативную нагрузку от конденсата и отложений определяют по данным отраслевой научно-технической документации.

6.2.7. Расчетный температурный перепад равен разнице между расчетной температурой и монтажной температурой стенок. Если трубопровод эксплуатируется при различных режимах, то температурный перепад вычисляется для всех режимов работы (пункт 8.2.4).

Как правило, температурный перепад вычисляется по формуле

,

(6.1)

где ‑ расчетная температура, равная максимально возможной температуре стенок трубопровода в процессе эксплуатации согласно 6.2.8;

‑ минимально возможная монтажная температура согласно 6.2.9.

В случае необходимости, дополнительно может быть рассмотрен отрицательный температурный перепад по формуле (6.1), где принимается:

‑ расчетная температура, равная минимально возможной температуре стенок трубопровода в процессе эксплуатации согласно 6.2.8;

‑ максимально возможная монтажная температура согласно 6.2.9.

Для низкотемпературных трубопроводов расчет на отрицательный температурный перепад выполняется обязательно.

6.2.8. Максимально возможная расчетная температура стенки принимается равной максимальной температуре рабочей среды (при отсутствии теплового расчета) согласно технологическому регламенту или проекту на технологический трубопровод.

Минимально возможная расчетная температура принимается равной средней температуре воздуха наиболее холодной пятидневки по [43] или минимальной температуре рабочей среды согласно технологическому регламенту или проекту на технологический трубопровод.

6.2.9. Монтажная температура определяется проектом и равна температуре окружающего воздуха, в момент, когда замыкается последний стык при монтаже трубопровода и его схема превращается в неразрезную статически неопределимую систему. Если известен календарный срок замыкания трубопровода, то допускается уточнять в соответствии с ним, а при отсутствии таких данных за допускается принимать начальную температуру в холодное или теплое время года согласно пунктам 13.6 и 13.8 [46].

Значение принимается не менее, чем минимальная температура окружающего воздуха, при которой допускается проведение монтажных и сварочных работ. В этом случае в проекте должно быть указано, что замыкание трубопровода не должно производиться при температуре окружающего воздуха ниже принятого значения .

6.2.10. Нормативная нагрузка от веса грунта на единицу длины трубопровода, укладываемого в траншее, определяется по формуле

(Н/мм),

(6.2)

6.2.11. Нормативную снеговую нагрузку на единицу длины трубопровода следует определять по формуле

(Н/мм),

(6.3)

где ‑ вес снегового покрова на горизонтальной поверхности земли в кПа, принимается в зависимости от снегового района по [46];

‑ коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к снеговой нагрузке на единицу поверхности горизонтальной проекции кожуха изоляции трубопровода, принимается равным 0,4;

Также следует учитывать снеговые нагрузки на опирающиеся на трубопровод устройства, которые определяются согласно [46].

Снеговая нагрузка не учитывается для трубопроводов, температура поверхности изоляции (если она есть) или температура стенок (если изоляции нет) которых превышает 0 ºC, для вертикальных и наклонных трубопроводов с углом наклона более 45º.

6.2.12. Полная нормативная ветровая нагрузка на единицу длины участка трубопровода определяется по формуле:

(Н/мм),

(6.4)

В приведенных выше формулах:

‑ средняя составляющая ветровой нагрузки, МПа;

‑ пульсационная составляющая ветровой нагрузки, МПа по [46].

Нагрузка прикладывается перпендикулярно оси трубы в плоскости, образованной осью трубы и направлением ветра. Составляющую ветровой нагрузки вдоль трубы допускается не учитывать.

Нормативное значение средней составляющей поперечной ветровой нагрузки вычисляется по формуле

МПа,

(6.5)

где ‑ нормативное значение ветрового давления согласно [46], кПа;

‑ коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты оси трубопровода , определяемый по [46];

‑ аэродинамический коэффициент, принимаемый по [46].

Аэродинамический коэффициент для упрощенных расчетов допускается принимать по формуле:

,

(6.6)

где ‑ угол между осью участка трубопровода и плоскостью, перпендикулярной направлению ветра;

‑ аэродинамический коэффициент лобового сопротивления, при прокладке трубопроводов по отдельно стоящим опорам принимается

−  для одиночного трубопровода ;

−  для неодиночного трубопровода в горизонтальном ряду .

При расчете трубопровода на дополнительные ветровые нагрузки следует рассмотреть несколько вариантов направления действия ветра, но не менее двух взаимно перпендикулярных направлений.

При определении пульсационной составляющей ветровой нагрузки согласно [46] логарифмический декремент колебаний принимается , а коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра .

6.2.13. Нормативная нагрузка от обледенения (гололедная) на единицу длины надземного трубопровода определяется по формулам

−  при :

(Н/мм),

(6.7)

−  при :

(Н/мм),

(6.8)

где – толщина стенки гололеда, мм (превышаемая раз в 5 лет), принимаемая согласно [46];

– коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололеда по высоте, принимаемый согласно [46];

‑ коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололеда в зависимости от диаметра кожуха изоляции, определяется согласно [46].

При вычислении коэффициентов и высота принимается от поверхности земли до центра тяжести трубы или детали трубопровода.

6.2.14. Нормативные нагрузки и коэффициенты надежности от подвижного состава принимаются согласно [47]. Для трубопроводов, укладываемых в местах, где движение транспорта невозможно, в качестве нормативной следует принимать равномерно распределенную нагрузку от пешеходов 0,005 Н/мм2.

6.2.15. В трубопроводах бесканальной прокладки в грунте предельное сопротивление грунта сдвигу для песчаных и сухих глинистых грунтов вычисляется по формуле [51]

,

(6.9)

где ‑ угол внутреннего трения грунта;

‑ сцепление грунта, Н/мм2;

‑ безразмерный коэффициент, зависящий от конструкции изоляции и характера нагружения, который следует принимать на основе справочных или экспериментальных данных. Рекомендуемые значения приведены в таблице 6.2;

‑ сила прижатия трубы к грунту, вычисляемая по формуле

, Н/мм

(6.10)

где ‑ сила прижатия трубы к грунту в горизонтальном направлении, Н/мм;

‑ сила прижатия трубы к грунту в вертикальном направлении, Н/мм.

Если трубопровод не имеет разветвлений и поворотов в грунте или силы прижатия трубы к грунту в горизонтальном направлении незначительные, то допускается принимать

,

(6.11)

где ‑ расчетный погонный вес трубопровода с продуктом и изоляцией, Н/мм;

‑ безразмерный коэффициент [51], зависящий от высоты засыпки:

−  для песков и супесей

,

(6.12)

−  для глин и суглинков

,

(6.13)

где

.

(6.14)

Таблица 6.2 Рекомендуемые значения коэффициента

Характер нагружения	Коэффициент
ППУ-изоляция	Другая изоляция, без изоляции
Многократное чередование циклов нагрев‑охлаждение	0,33	0,67
Однократный нагрев (охлаждение)	0,67	1,00
Кратковременное приложение нагрузки	1,00	1,15

Примечания:

1 Однократный нагрев (охлаждение) принимается на этапах 2 и 3 полного расчета при оценке статической прочности и нагрузок на оборудование, опоры и строительные конструкции, а многократное чередование циклов нагрев‑охлаждение – на этапе 3 при определении амплитуды переменных напряжений.

2 Уменьшение коэффициента на 30% может быть достигнуто обертыванием наружной поверхности изоляции трубопровода полиэтиленовой пленкой.

7  Определение толщин стенок и допустимого давления для труб и соединительных деталей

Трубы

7.1.1. Расчетная толщина стенки трубы

.

(7.1)

7.1.2. Допускаемое давление для труб равно

.

(7.2)

7.1.3. Для трубопроводов бесканальной прокладки в грунте, имеющих отношение , должно дополнительно выполняться условие

,

(7.3)

где ‑ расчетная нагрузка на единицу длины трубопровода от веса грунта и продукта, Н/мм. Нагрузка от веса грунта определяется согласно 6.2.10;

‑ расчетная нагрузка на единицу длины от веса трубопровода и изоляции, Н/мм;

‑ коэффициент, учитывающий боковое сопротивление грунта и изоляционного слоя сплющиванию трубы

;

(7.4)

‑ коэффициент постели (сбоку), Н/мм3

.

(7.5)

В этой формуле

Н/мм3,

(7.6)

−  ‑ модуль упругости грунта, МПа;

−  ‑ коэффициент относительной поперечной деформации грунта (Пуассона);

−  – глубина заложения от поверхности земли до оси трубы, мм;

−  ‑ коэффициент, зависящий от глубины Z и расстояния до края траншеи

,	(7.7)
.	(7.8)

Рекомендуемые значения для проверки условия 7.3 приведены в
таблице 7.1.

Таблица 7.1

ППУ-изоляция, армопенобетон при температуре, °С	, Н/мм3
100	5·10-3
20	15·10-3

Отводы

7.2.1. Расчетная толщина стенки отвода вычисляется по формуле

,

(7.9)

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

‑ коэффициент, принимаемый согласно 7.2.2;

7.2.2. Для всех видов отводов средне - и высокотемпературных трубопроводов:

−  для гнутых и крутоизогнутых отводов (рисунок 7.1а) по таблице 7.2;

−  для секторных отводов, состоящих из полусекторов и секторов с углом скоса (рисунок 7.1, б) вычисляется по формуле

.

(7.10)

Для секторных отводов с углом скоса данная методика не применима.

−  для штампосварных отводов при расположения сварных швов в плоскости кривизны отвода (рисунок 7.1, в)

;

(7.11)

−  для штампосварных отводов при расположении сварных швов по нейтральной линии (рисунок 7.1, г)

.

(7.12)

В формулах (7.11) и (7.12) определяется по формуле (7.1) при .

Таблица 7.2

	≤1,0	≥2,0
	1,3	1,0

Примечание. Для промежуточных значений значение определяется линейной интерполяцией.

Рисунок 7.1. ‑ Отводы

a - гнутый; б – секторный с тремя косыми стыками (n=3);
в, г – штампосварной

7.2.3. Допускаемое давление для отводов равно

(7.13)

Переходы

7.3.1. расчетная толщина стенки концентрических и эксцентрических переходов в сечении с меньшим диаметром (рисунок 7.2) равна

.

(7.14)

Формула (7.14) применима при соблюдении следующих условий:

;

(7.15)

−  при

;

(7.16)

−  при

;	(7.17)
.	(7.18)

Угол наклона образующей рассчитывается по формуле