8.2.4. Если трубопровод эксплуатируется при различных режимах работы (температура, давление, состояние вкл./выкл. насосов, задвижек и т. д.), то расчет следует выполнять для того режима работы, которому соответствуют наиболее тяжелые условия нагружения всех элементов трубопровода.

Если такой режим невозможно установить, то расчет выполняется для каждого из возможных режимов работы и производится проверка статической прочности, определяются нагрузки на оборудование по этапам 1, 2 или 5, 6 (в зависимости от длительности режима).

8.2.5. Расчет трубопровода в состоянии испытаний производится в режиме ПДКОН. При этом расчетная температура и давление принимаются согласно 6.2.2. Вместо веса транспортируемого продукта задается вес вещества, которым проводятся гидравлические испытания. Расчет в любом случае ведется как для среднетемпературного трубопровода. По этапу 5 учитываются нагрузки 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, а по этапу 6 нагрузки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (см. таблицу 6.1).

8.2.6. Свойства материала (допускаемые напряжения , модуль упругости , коэффициент линейного расширения ) при 20 °С и при расчетной температуре должны соответствовать государственным стандартам, техническим условиям и другим действующим нормативно-техническим документам и должны быть подтверждены сертификатами заводов-изготовителей.

Значения , , , определяются по нормативным и справочным данным в зависимости от температуры. Допускается принимать , , , для электросварных труб и деталей по [1], для бесшовных ‑ по [35], для низкотемпературных трубопроводов – по [22].

Значения , , определяются на этапах 1, 2, 5, 6 при расчетной температуре , на этапе 3 при температуре 20 °С. См. таблицу 8.2.

Если расчетная температура ниже 20 °С, то для среднетемпературных и высокотемпературных трубопроводов , и допускается принимать при температуре 20 °С;

Таблица 8.1

Номер этапа

Наименование этапа расчета

Сочетание нагрузок и воздействий по таблице 6.1

Цель расчета

Режим ПДН

1

Действие постоянных и длительных временных несамоуравновешенных нагрузок в рабочем
состоянии

1, 2, 3, 5, 6, 7, 8

- оценка статической прочности;

- оценка
устойчивости

2

Совместное действие
постоянных и всех
длительных временных
нагрузок и воздействий в рабочем состоянии

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

- оценка статической прочности;

- оценка нагрузок на оборудование, опоры и конструкции;

- оценка
перемещений

3

Совместное действие
постоянных и всех
длительных временных нагрузок и воздействий в холодном (не рабочем) состоянии

1, 2, 3, 4, 5, 6, 8

- оценка статической прочности;

- определение нагрузок на оборудование, опоры и конструкции;

- оценка
перемещений

4

Расчет на действие
циклических воздействий

Разность усилий по этапам 2 и 3

- оценка циклической прочности (выносливости)

Режим ПДКОН

5

Действие постоянных, длительных временных, кратковременных и
особых несамоуравновешенных нагрузок в
рабочем состоянии

1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 11, 12, 13, 14, 15, 16

- оценка статической прочности;

- оценка устойчивости

6

Совместное действие всех нагрузок и воздействий в рабочем состоянии

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15

- оценка нагрузок на оборудование, опоры и конструкции;

- оценка
перемещений

Режим «сейсмика»

7

Действие постоянных, длительных временных, кратковременных
несамоуравновешенных и сейсмических нагрузок в рабочем состоянии

1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 16

- оценка статической прочности;

- оценка
устойчивости

8

Совместное действие всех нагрузок и воздействий в рабочем состоянии и сейсмических нагрузок

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 16

- оценка нагрузок на оборудование, опоры и конструкции;

- оценка
перемещений

8.2.7. На этапах 2 и 6 расчет ведется на положительный или отрицательный температурный перепад в соответствии с 6.2.7. На этапах 1, 3 и 5 расчет ведется при нулевом температурном перепаде (принимается , см. таблицу 8.2).

8.2.8. На этапе 3 при определении влияния сил трения или отклонений подвесок необходимо учитывать, что перед началом охлаждения трубопровод имеет перемещения, обусловленные его нагревом в рабочем состоянии по этапу 2.

8.2.9. Напряжения на всех этапах расчета вычисляются по номинальной толщине стенки элемента.

8.2.10. Расчет низко - и среднетемпературных трубопроводов, а также высокотемпературных трубопроводов, при определении перемещений, нагрузок на опоры и оборудование и оценке устойчивости проводится по расчетной температуре .

8.2.11. Расчет высокотемпературных трубопроводов на этапах 2, 3, 6 и 8 при оценке статической прочности ведется по фиктивным температурам и (см. таблицу 8.2). Вводимые в расчет значения «собственных» смещений опор от нагрева присоединенного оборудования должны быть так же умножены на соответствующие коэффициенты и . «Собственные» смещения опор, не вызванные нагревом присоединенного оборудования, и предварительная (монтажная) растяжка на этапах 2, 3, 6 и 8 при оценке статической прочности высокотемпературных трубопроводов не учитываются.

Таблица 8.2

Этап и
цель расчета

Низкотемпературный,

среднетемпературный

Высокотемпературный

, ,

принимаются равными

, ,

принимаются при

, , принимаются равными

, , принимаются при

Этапы 1, 5, 7

, 0, 0

, 0, 0

Этапы 2, 6, 8

- оценка перемещений;

- оценка устойчивости;

- определение нагрузок на оборудование, опоры и конструкции

, ,

, ,

Этапы 2, 6, 8

- оценка статической прочности

, ,

, , 0

Этап 3

- оценка перемещений;

- определение нагрузок на оборудование, опоры и конструкции

, ,

20 ºС

, 0, 0

20 ºС

Этап 3

- оценка статической прочности;

- определение нагрузок на оборудование,
неподвижные опоры

‑

‑

, , 0

20 ºС

‑ «собственные» смещения опор от нагрева присоединенного оборудования;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

‑ предварительная (монтажная) растяжка и «собственные» смещения опор не от нагрева присоединенного оборудования.

Рисунок 8.1. Коэффициент усреднения компенсационных напряжений : 1 – сталь 20; 15ГС; 16ГС; 2 – 12Х1МФ; 15Х1М1Ф; 15ХМ; 12МХ; 3 – Х18Н10Т; Х18Н12Т

Рисунок 8.2. Коэффициент релаксации компенсационных напряжений : 1 – сталь 20; 15ГС; 16ГС; 2 – 12Х1МФ; 15Х1М1Ф; 15ХМ; 12МХ; 3 – Х18Н10Т; Х18Н12Т

Значения коэффициентов и принимаются по графикам рисунка 8.1 и рисунка 8.2 [35].

Нормативные значения коэффициентов и для других материалов, не представленных на графиках рисунках 8.1 и 8.2, определяются из расчета релаксации напряжений на заданный назначенный ресурс с учетом физических свойств и характеристик длительной прочности и ползучести материала. Для выполнения таких расчетов следует обращаться в ЦКТИ».

Для приближенных расчетах коэффициенты и допускается принимать для углеродистых и низколегированных сталей по кривым 1 (рисунки 8.1 и 8.2), для легированных неаустенитных по кривым 2, а для легированных аустенитных по кривым 3.

При расчете высокотемпературных трубопроводов должны также выполняться требования 8.1.15.

Применение и учет предварительной растяжки

8.3.1. Предварительная (монтажная) растяжка в низко - и высокотемпературных трубопроводах применяется для повышения их прочности и уменьшения нагрузок, передаваемых на опоры и оборудование в рабочем состоянии, а в среднетемпературных трубопроводах – для уменьшения нагрузок, передаваемых на опоры и оборудование. В высокотемпературных трубопроводах применение монтажной растяжки позволяет при определенных условиях понизить эффект накопления деформаций ползучести в наиболее напряженных участках трубопровода.

8.3.2. Применение предварительной растяжки обосновывается расчетом, так как ее воздействие может быть и отрицательным. Применять монтажную растяжку необязательно. Вопрос о целесообразности ее применения, а также о ее величине и месте выполнения следует решать с учетом конкретных особенностей трубопровода.

8.3.3. Следует назначать величину растяжки в низко - и среднетемпературных трубопроводах не более 50% воспринимаемого температурного расширения, а в высокотемпературных не более , где коэффициент определяется по рисунку 8.2.

8.3.4. Если качество предварительной растяжки не гарантируется, то расчет производится без ее учета. При оценке перемещений, устойчивости и нагрузок на опоры гарантируемая предварительная растяжка учитывается для низкотемпературного и среднетемпературного трубопровода на этапах 2, 3, 6, 8, а для высокотемпературных на этапах 2, 6, 8 (см. таблицу 8.2).

8.3.5. Для высокотемпературного трубопровода при расчете по этапу 2 монтажная растяжка учитывается только при определении нагрузок на оборудование. При этом расчет выполняется в двух вариантах (см. таблицу 8.2):

−  с учетом монтажной растяжки и введением действительной температуры нагрева ‑ для вычисления нагрузок на опоры;

−  без учета растяжки и с введением фиктивной температуры нагрева - для вычисления напряжений в трубопроводе.

8.3.6. Если величина монтажной растяжки для высокотемпературного трубопровода превышает значение, указанное в 8.3.3, то обязательно проводится расчет по этапу 3. При этом не учитывается эффект саморастяжки в рабочем состоянии (т. е. расчет ведется как для среднетемпературного трубопровода).

8.3.7. Учет монтажной растяжки в расчете трубопровода производится путем задания соответствующих взаимных смещений стыкуемых сечений.

Определение и оценка нагрузок на оборудование, опоры и строительные конструкции

8.4.1. Нагрузки, передаваемые трубопроводом на присоединенное оборудование, опоры и строительные конструкции определяются на этапах 2, 3, 6 и 8.

8.4.2. Горизонтальные нагрузки от сил трения на подвижные опоры трубопровода определяются из условия:

,

(8.1)

Рисунок 8.3. ‑ Схема нагрузок на опору

В приведенных формулах:

‑ вертикальное давление трубопровода на подвижную опору;

– боковая составляющая силы трения (поперек оси трубы);

– продольная составляющая силы трения (вдоль оси трубы);

– коэффициент трения, принимается по таблице 8.3;

, ‑ линейные перемещения вдоль и поперек оси трубы.

Компоненты силы трения и на перемещениях в плоскости скольжения должны совершать отрицательную работу (т. е. каждая пара значений , и , должна иметь противоположные знаки).

Компоненты силы трения и (рисунок 8.3) определяются последовательными приближениями в зависимости от перемещений трубопровода и .

Таблица 8.3

Тип опоры

Коэффициент трения

Скользящая (сталь по стали)

0,3

Скользящая (фторопласт по фторопласту)

0,05

Катковая, шариковая

0,1

Учет влияния компенсаторов при расчете трубопровода

8.5.1. Компенсаторы состоят из одного или нескольких гибких элементов (рисунок 8.4, а) и набора деталей, предназначенных для крепления гибких элементов, восприятия тех или иных нагрузок, присоединения к трубопроводу и т. д.

По конструктивно-технологическому исполнению гибкого элемента различают следующие типы компенсаторов: линзовые компенсаторы с гибкими элементами, сваренными из двух полулинз; сильфонные компенсаторы с гибкими элементами, полученными методом гидроформовки; компенсаторы с омегообразными гофрами, резиновые компенсаторы, тканевые компенсаторы, сальниковые компенсаторы и некоторые другие.

Рисунок 8.4. ‑ Схема работы осевого и углового компенсаторов

В зависимости от характера перемещений, которые необходимо компенсировать, применяются следующие типы компенсаторов:

−  осевые компенсаторы (рисунок 8.4, а-в);

−  угловые компенсаторы (рисунок 8.4, г);

−  сдвиговые компенсаторы (рисунок 8.5, а-в);

−  универсальные: сдвигово-поворотно-осевые, сдвигово-осевые, поворотно-осевые, сдвигово-поворотные.

8.5.2. Выбор компенсаторов производится по данным завода-изготовителя в зависимости от максимального расчетного давления, температуры, рабочей среды и компенсирующей способности.

8.5.3. Установка компенсаторов должна производиться согласно схемам и рекомендациям заводов-изготовителей.

Рисунок 8.5. ‑ Схемы работы сдвиговых компенсаторов

8.5.4. При поверочном расчете трубопровода компенсатор рассматривается как элемент, характеризуемый в зависимости от конструкции компенсатора, осевой, изгибной и/или сдвиговой жесткостью, определяемых по нормативным документам или по данным заводов-изготовителей.

8.5.5. Сила трения в сальниковом компенсаторе определяется как наибольшее значение, вычисленное по формулам:

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21