Методические указания по организации и исполнению программ диагностики промысловых трубопроводов Компании (стр. 36 )

6 Порядок выполнения расчета

6.1. Определение срока и условий безопасной эксплуатации основного металла и сварных соединений конструкций трубопровода с дефектами выполняется в следующем порядке в соответствии с таблицей 10.2.

Таблица 10.2 – Порядок определения срока и условий безопасной эксплуатации

Тип дефекта	Последовательность определения срока и условий безопасной эксплуатации
Дефект типа «потеря металла»	Расчет предельной глубины дефекта выполняется в следующей последовательности: - рассчитываются номинальные напряжения в зоне дефекта в соответствии с разделом 10 и Приложением 7 настоящего документа; - рассчитываются номинальные деформации в зоне дефекта в соответствии с п.9.1; - рассчитываются местные напряжения и деформации в соответствии с п.9.2. Расчет на прочность и долговечность по п. 7 при скорости роста дефекта в глубину Vкорр, определяемой по п.5.1.3.
Дефект типа расслоение в основном металле или примыкающее к сварному шву	Расчет номинальных напряжений в зоне дефекта в соответствии с разделом 10 и Приложением 7 настоящего документа. Расчет номинальных деформаций в зоне дефекта в соответствии с п.9.1; Расчет местных напряжений и деформаций в соответствии с 9.2. Расчет локальных напряжений и деформаций в соответствии с 9.4. Расчет на прочность и долговечность по п. 7 при скорости роста дефекта в глубину Vкорр, определяемой по п. 5.1.3.
Дефект сварного шва:несплошность плоскостного типа, непровар, несплавление, подрез	Расчет проводится для дефекта «трещина». Расчет номинальных напряжений в зоне дефекта в соответствии с разделом 10 и Приложением 7 настоящего документа. Расчет номинальных деформаций в зоне дефекта в соответствии с п.9.1; Расчет местных напряжений и деформаций в соответствии с п. 9.2. Расчет локальных напряжений и деформаций в соответствии с п. 9.3. Расчет на прочность и долговечность по п. 7 при скорости роста дефекта в глубину Vкорр, определяемой по п. 5.1.3.
Смещение кромок сварного шва	Расчет проводится для поверхностной трещины с расчетной начальной глубиной равной нулю при толщине листа d - H. Расчет номинальных напряжений в зоне дефекта в соответствии с разделом 10 и Приложением 7 настоящего документа. Расчет номинальных деформаций в зоне дефекта в соответствии с п.9.1; Расчет местных напряжений и деформаций в соответствии с п. 9.2. Расчет локальных напряжений и деформаций в соответствии с п. 9.3. Расчет на прочность и долговечность по п. 7 при скорости роста дефекта в глубину Vкорр, определяемой по п. 5.1.3.
Пора, шлаковое включение, утяжина	Расчет проводится для подповерхностной (поверхностной) трещины с расчетной начальной глубиной равной нулю при толщине листа d - H. Расчет номинальных напряжений в зоне дефекта в соответствии с разделом 10 и Приложением 7 настоящего документа. Расчет номинальных деформаций в зоне дефекта в соответствии с п.9.1; Расчет местных напряжений и деформаций в соответствии с п. 9.2. Расчет локальных напряжений и деформаций в соответствии с п. 9.3. Расчет на прочность и долговечность по п. 7 при скорости роста дефекта в глубину Vкорр, определяемой по п. 5.1.3.
Механическое повреждение типа «риска», «задир», «вырыв», «аномалия»	Расчет проводится для поверхностной трещины с расчетной начальной глубиной равной Hповр при толщине листа d - H. Расчет номинальных напряжений в зоне дефекта в соответствии с разделом 10 и Приложением 7 настоящего документа. Расчет номинальных деформаций в зоне дефекта в соответствии с п.9.1; Расчет местных напряжений и деформаций в соответствии с п. 9.2. Расчет локальных напряжений и деформаций в соответствии с п. 9.3. Расчет на прочность и долговечность по п. 7 при скорости роста дефекта в глубину Vкорр, определяемой по п. 5.1.3.

7 Расчет на прочность и долговечность

7.1 Условием обеспечения прочности конструкции трубопровода с дефектом является выполнение двух следующих неравенств.

7.1.1 Предельная прочность:

. (10.1)

10.7.1.2 Предельная пластичность:

(10.2)

7.1.3 Коэффициенты eiu, e0u, eiс, e0с являются механическими характеристиками металла и принимаются в соответствии с таблицей 10.1.

7.1.4 Значения параметров ei (интенсивность деформаций), e0 (объемная деформация), e1 (максимальная деформация), je (угол подобия девиатора деформаций) определяются по компонентам местных и локальных деформаций, определенных в соответствии с п.9.

Местные деформации:

(10.3)

Локальные деформации:

(10.4)

максимальный из корней уравнения:

7.2 Расчет на долговечность проводится с учетом увеличения глубины дефекта в зависимости от времени.

7.2.1 Долговечность при наличии коррозионного дефекта потери металла определяется увеличением его глубины со скоростью Vкорр, рассчитываемой в соответствии с п. 5.1.3. Также должна определяться долговечность при условии устранения дефектов по скорости Vкорр, рассчитываемой в соответствии с п. 5.1.3.

7.2.2 Долговечность при наличии усталостной трещины определяется:

- для подповерхностных дефектов (до момента их выхода на поверхность): снижением толщины металла стенки в зоне дефекта вследствие общей коррозии Vобщ_корр.

- для поверхностных дефектов: ростом глубины дефекта со скоростью коррозии Vкорр.

7.3 Расчет на прочность заключается в определении минимального напряжения sf, при котором для местных или локальных деформаций выполняется любое из равенств (7.1), (7.2). Предельное напряжение sпред определяется из условия:

(10.6)

где kпр – коэффициент запаса по прочности.

При условии, что sпред<sраб проводится пересчет давления.

7.4 Расчет на долговечность при заданном рабочем напряжении sраб, определенном в зависимости от давления, заключается в определении срока эксплуатации в годах t до выполнения условия и проводится по соотношению:

(10.7)

,

где kпр и kv определяются согласно таблице 10.1.

ΔН определяется из условия

,

но не более, чем δ-Н.

Скорость коррозии принимается постоянной и определяется по п.5.1.3.

8 Оформление результатов расчета

8.1 Результаты расчета оформляются в соответствии с Приложением 11..

9. Методика определения напряжений и деформаций в зоне дефекта

9.1 Номинальные напряжения и деформации в зоне расположения дефекта определяются следующим образом.

9.1.1 Упругие напряжения(sz и sq ) определяются для фактической геометрии и размеров трубопровода на основании расчета напряжений в соответствии с разделом 10 и Приложением 7 настоящего документа.

При расчете номинальные напряжения в зоне расположения дефектов принимаются равными наибольшему из sz и sq

9.1.2 Интенсивность номинальных напряжений si ном рассчитывается по формуле

(10.9.1)

9.1.3 Расчет номинальных упругих деформаций eq ном, ez ном, er ном в зоне дефекта выполняется по формулам:

(10.9.2)

где - упругий модуль объемного расширения; m - упругий модуль сдвига – определяемые согласно таблице 10.1.

Интенсивность номинальных упругих деформаций ei ном рассчитывается по формуле

e i ном = s i ном / 3m. (10.9.3)

9.2 Местные напряжения и деформации в сечении, ослабленном дефектом, определяются из решения системы нелинейных уравнений.

9.2.1 Условно-упругие компоненты sqe нетто, sze нетто (sre нетто = 0) и интенсивность sie нетто местных напряжений в ослабленном сечении (нетто-напряжения) рассчитываются по формулам:

(10.9.4)

где a0, h, , b* – геометрические параметры дефекта и трубопровода.

9.2.2 Параметры a0, h, , b*, dнетто рассчитываются по формулам (все размеры в мм):

(10.9.5)

(10.9.6)

9.2.3 Упругий ae и упруго-пластический as коэффициенты концентрации, характеризующие повышение напряжений в нетто-сечении за счет уменьшения толщины стенки, рассчитываются по формулам: