СП 284.1325800.2016 Действует

для трубопроводов, транспортирующих продукты, не содержащие сероводород

,(8)

для трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты

,(9)

гдеRun – минимальное значение временного сопротивления материала, МПа;

Ryn – минимальное значение предела текучести материала, МПа;

– коэффициент условий работы трубопровода;

– коэффициент надежности по материалу труб и соединительных деталей;

– коэффициент надежности по назначению трубопровода;

– коэффициент условий работы трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты.

При назначении номинальной толщины стенки труб и соединительных деталей должны учитываться временные факторы (возможность коррозионных, сейсмических и других воздействий).

Нормативные сопротивления Run и Ryn должны приниматься равными минимальным значениям соответственно временного сопротивления и предела текучести материала труб и соединительных деталей по НД на трубы и соединительные детали.

Расчетные сопротивления сварных швов, соединяющих между собой трубы и соединительные детали, выполненных любым видом сварки и прошедших контроль качества неразрушающими методами, должны приниматься равными меньшим значениям соответствующих расчетных сопротивлений соединяемых элементов.

При отсутствии этого контроля расчетные сопротивления сварных швов, соединяющих между собой трубы и соединительные детали, принимаются с понижающим коэффициентом 0,85.

Значения коэффициентов: надежности по назначению трубопроводов γn, условий работы трубопровода γc, надежности по материалу γm и надежности по нагрузке γf должны приниматься по таблицам 3-6.

Значения коэффициентов условий работы трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты γs должны приниматься по таблице 12.

Таблица 12 – Значения коэффициентов условий работы трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты

Таблица 12Категория трубопровода и его участка | Значение γs при содержании сероводорода | среднем | низком I | 0,4 | 0,5 II | 0,5 | 0,6 III | 0,6 | 0,65

Значения коэффициентов несущей способности труб и соединительных деталей η должны приниматься равными:

(aξ + b) – для тройниковых соединений и отводов,

– для тройниковых соединений,

– для отводов,

где – наружный диаметр магистральной части и ответвления тройникового соединения соответственно, мм;

– радиус кривизны гнутого отвода, мм;

а и b – коэффициенты, значения которых должны приниматься:

по таблице 13 – для тройниковых соединений,

по таблице 14 – для отводов.

Для обеспечения условий поперечной (местной) устойчивости толщина стенки труб должна приниматься не менее ,но не менее 3 мм для труб номинальным диаметром до 200 мм включительно и не менее 4 мм для труб номинальным диаметром свыше 200 мм.

Таблица 13 – Значения коэффициентов а и b для тройниковых соединений

Таблица 13ξ | Сварные трубы без усиливающих элементов | Бесшовные и штампосварные трубы | а | b | а | b От 0,00 до 0,15 | 0,00 | 1,00 | 0,22 | 1,00 От 0,15 до 0.50 | 1,60 | 0,76 | 0,62 | 0,94 От 0,50 до 1,00 | 0,10 | 1,51 | 0,40 | 1,05

Таблица 14 – Значения коэффициентов а и b для отводов

Таблица 14ξ | Значения коэффициентов а и b | а | b От 1,0 до 2,0 | -0,3 | 1,6 Более 2,0 | 0,0 | 1,0

Для обеспечения условий поперечной (местной) устойчивости толщина стенки труб должна приниматься не менее , но не менее 3 мм для труб номинальным диаметром до 200 мм включительно и не менее 4 мм для труб номинальным диаметром свыше 200 мм.

Для подземных трубопроводов, имеющих отношение или укладываемых на глубину более 3 м, или менее 0,8 м, должно соблюдаться условие

,(10)

где nl – расчетное усилие в продольном сечении трубы единичной длины, МН/м;

ml – расчетный изгибающий момент в продольном сечении трубы единичной длины, МН/м.

Значения n1 и m1 должны определяться в соответствии с методами строительной механики с учетом отпора грунта от совместного воздействия давления грунта, нагрузок над трубой от подвижного состава железнодорожного и автомобильного транспорта, возможного вакуума и гидростатического давления грунтовых вод.

13.3 Поверочный расчет трубопровода на прочность должен производиться после выбора его основных размеров с учетом всех расчетных нагрузок и воздействий для всех расчетных случаев, возникающих при сооружении, испытании и эксплуатации.

13.4 Усилия от расчетных нагрузок и воздействий, возникающих в отдельных элементах трубопроводов, необходимо определять методами строительной механики – расчета статически неопределимых стержневых систем.

13.5 Расчетная схема трубопровода должна отражать действительные условия его работы.

13.6 В качестве расчетной схемы трубопровода должны рассматриваться статически неопределимые стержневые системы переменной жесткости с учетом взаимодействия трубопровода с окружающей средой.

13.7 Значение коэффициента повышения гибкости гнутых отводов kp должно определяться по таблице 15.

Таблица 15 – Значение коэффициента повышения гибкости гнутых отводов kp

Таблица 15Центральный угол отвода φ | Коэффициент повышения гибкости гнутого отвода kp От 0° до 45° | От 45° до 90° |

Значение (коэффициента повышения гибкости гнутых отводов) принимается по рисунку 1 в зависимости от значений λb и внутреннего давления ωb.

Значения λb и ωb должны определяться по формулам:

,(11)

;(12)

где - номинальная толщина стенки труб и соединительных деталей, мм.

Рисунок 1 – График для определения значений коэффициента kp*

для магистральной части тройникового соединения

13.8 Коэффициент гибкости тройниковых соединений должен приниматься равным единице.

13.9 Арматура, расположенная на трубопроводе (краны, задвижки, обратные клапаны и т.д.), должна рассматриваться в расчетной схеме как твердое недеформируемое тело.

13.10 В каждом поперечном сечении трубопровода для номинальной толщины стенки трубы и соединительных деталей должны выполняться условия:

- в точках поперечного сечения, где фибровые продольные напряжения, определенные от расчетных нагрузок σпр сжимающие:

,(13)

- в точках поперечного сечения, где σпр растягивающие:

.(14)

Значения должны приниматься:

1,2R – при действии всех нагрузок силового нагружения;

;(15)

- при совместном действии всех нагрузок силового нагружения и нагрузок деформационного нагружения (кроме сейсмических, пучения и морозобойного растрескивания);

1,5R – при совместном действии всех нагрузок силового и деформационного нагружения, включая сейсмические воздействия, пучение и морозобойное растрескивание.

При оценке прочности соединительных деталей должны учитываться еще и местные мембранные и изгибные напряжения, определенные от всех нагрузок силового и деформационного нагружений. Значение в этом случае должно приниматься равным Run.

Для трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты должно определяться по формуле (9).

13.11 Для предотвращения недопустимых пластических деформаций подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов проверку продольных напряжений необходимо производить по условиям:

(16)

(17)

где σпр – максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, МПа, определяемые согласно 13.13;

σкц – кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа, определяемые согласно 13.12;

Ψ1 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб; при растягивающих продольных напряжениях (σпр≥0) принимаемый равным единице, при сжимающих (σкц<0) – определяемый по формуле

(18)

13.12 Расчет кольцевых напряжений от нормативного (рабочего) давления определяются по формуле

,(19)

где dвн – внутренний диаметр, мм;

tnom – номинальная толщина стенки, мм;

pn – рабочее внутреннее давление, МПа.

13.13 Максимальные суммарные продольные напряжения определяются от всех (с учетом их сочетаний) нормативных нагрузок и воздействий с учетом поперечных и продольных перемещений трубопровода в соответствии с правилами строительной механики. При определении жесткости и напряженного состояния отвода следует учитывать условия его сопряжения с трубой и влияние внутреннего давления. В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участков трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений трубопровода, просадок и пучения грунта максимальные суммарные продольные напряжения от нормативных нагрузок и воздействий – внутреннего давления, температурного перепада и упругого изгиба, определяются по формуле

, (20)

где µ – переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);

E – переменный параметр упругости (модуль Юнга), МПа;

Δt – расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, °C;

ρ – минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, см.

Переменные коэффициенты рассчитываются по формулам:

;(21)

,(22)

где σi – интенсивность напряжений, определяемая через главные напряжения. Для конкретного случая σi определяется по формуле

, (23)

где εi – интенсивность деформаций, определяемая по интенсивности напряжений в соответствии с диаграммой деформирования, рассчитываемой по нормированной диаграмме растяжения σ-ε по формулам:

,(24)

,(25)

µ0 – коэффициент поперечной деформации в упругой области;

Е0 – модуль упругости, МПа.

13.14 Значения коэффициентов интенсификации продольных напряжений должны приниматься равными:

ms – для отводов, определяются по формуле

.(26)

Для ответвления тройникового соединения ms=ms*.

Значение ms* для отводов принимается по рисунку 2 в зависимости от λb и ωb, определяемых по формулам (11) и (12).

Рисунок 2 – График для определения значений коэффициента ms*

Примечание – При определении значений параметров магистральной части тройникового соединения λ1 и ω1 используются первые индексы, ответвления тройникового соединения λ2 и ω2 - вторые индексы.

Значения ms* для магистральной части и ответвления тройникового соединения принимаются по рисунку 2 в зависимости от параметров тройникового соединения, определяемых по формулам:

,(27)

,(28)

13.15 Общая устойчивость трубопроводов в продольном направлении должна проверяется по условию

,(29)

где S – эквивалентное продольное осевое усилие, определяется от расчетных нагрузок и воздействий с учетом продольных и поперечных перемещений трубопровода, МПа;

Ncr – продольное критическое усилие определяется с учетом принятого конструктивного решения трубопровода, МПа.

13.16 Устойчивость положения (против всплытия) трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках трассы, должна проверяться по условию

,(30)

где Qact – суммарная расчетная нагрузка на трубопровод, действующая вверх, включая упругий отпор при прокладке свободным изгибом, Н/м;

– коэффициент надежности устойчивого положения.

Qpas – суммарная расчетная нагрузка, действующая вниз (включая собственный вес), Н/м.

Значения коэффициента надежности устойчивого положения γа должны определяться по таблице 16.

Таблица 16

Таблица 16Характеристики участка трубопровода | Коэффициент надежности устойчивого положения γа Обводненные и пойменные, за границами производства подводно-технических работ, участки трассы | 1,05 Русловые участки трассы через реки шириной до 200 м по среднему меженному уровню, включая прибрежные участки в границах производства подводно-технических работ | 1,10 Участки трассы через реки и водохранилища шириной свыше 200 м, а также горные реки | 1,15

13.17 Надземные трубопроводы должны проверяться на прочность, продольную устойчивость и выносливость при колебаниях в ветровом потоке.

13.18 Продольные усилия и изгибающие моменты в надземных трубопроводах должны определяться в соответствии с методами строительной механики. При этом трубопровод рассматривается как статически неопределимая стержневая система переменной жесткости.

13.19 При определении продольных усилий и изгибающих моментов в надземных трубопроводах следует учитывать изменения расчетной схемы в зависимости от метода монтажа трубопровода. Изгибающие моменты в бескомпенсаторных переходах трубопроводов необходимо определять с учетом продольно-поперечного изгиба. Надземные трубопроводы должны рассчитываться с учетом перемещений трубопровода на примыкающих подземных участках трубопроводов.

13.20 Балочные системы надземных трубопроводов должны рассчитываться с учетом трения на опорах, при этом применяется меньшее или большее из возможных значений коэффициента трения в зависимости от того, что опаснее для конкретного расчетного случая.

При наличии изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях расчет должен производиться по их равнодействующей. В расчетах необходимо учитывать геометрическую нелинейность системы.

13.21 В каждом поперечном сечении надземного трубопровода для номинальной толщины стенки трубы и соединительных деталей должны выполняться условия указанные в формулах (13) и (14).

Значения коэффициентов интенсификации напряжений для отводов и тройниковых соединений должны приниматься согласно 13.14.

13.22 При скоростях ветра, вызывающих колебание трубопровода с частотой, равной частоте собственных колебаний, необходимо производить поверочный расчет трубопроводов на резонанс.

Расчетные усилия и перемещения трубопровода при резонансе должны определяться как геометрическая сумма резонансных усилий и перемещений, а также усилий и перемещений от других видов нагрузок и воздействий, включая расчетную ветровую нагрузку, соответствующую критическому скоростному напору.

При расчете на выносливость (динамическое действие ветра) значение Ryn понижается согласно указаниям СП 20.13330.

13.23 Основания фундаментов и опор должны рассчитываться по потере несущей способности (прочности и устойчивости положения) или непригодности к нормальной эксплуатации, связанной с разрушением их элементов или недопустимо большими деформациями опор, опорных частей, элементов пролетных строений или трубопровода.

13.24 Опоры (включая основания и фундаменты) и опорные части должны рассчитываться на передаваемые трубопроводом и вспомогательными конструкциями вертикальные и горизонтальные (продольные и поперечные) усилия и изгибающие моменты, определяемые от расчетных нагрузок и воздействий в наиболее невыгодных их сочетаниях с учетом возможных смещений опор и опорных частей в процессе эксплуатации.

При расчете опор должна учитываться глубина промерзания или оттаивания грунта, деформаций грунта (пучение и просадка), а также возможные изменения свойств грунта (в пределах восприятия нагрузок) в зависимости от времени года, температурного режима, осушения или обводнения участков, прилегающих к трассе и других условий.

13.25 Нагрузки на опоры, возникающие от воздействия ветра и от изменений длины трубопроводов под влиянием внутреннего давления и изменения температуры стенок труб, должны определяться в зависимости от принятой системы прокладки и компенсации продольных деформаций трубопроводов с учетом сопротивлений перемещениям трубопровода на опорах.

На уклонах местности и на участках со слабонесущими грунтами должны применяться системы прокладок надземных трубопроводов с неподвижными опорами, испытывающими минимальные нагрузки, например, прокладку змейкой с неподвижными опорами, расположенными в вершинах звеньев по одну сторону от воздушной оси трассы.

13.26 Нагрузки на неподвижные (мертвые) опоры надземных балочных систем трубопроводов должны приниматься равными сумме усилий, передающихся на опору от примыкающих участков трубопровода, если эти усилия направлены в одну сторону, и разности усилий, если эти усилия направлены в разные стороны. В последнем случае меньшая из нагрузок принимается с коэффициентом равным 0,8.

13.27 Продольно-подвижные и свободно-подвижные опоры балочных надземных систем трубопроводов должны рассчитываться на совместные действия вертикальной нагрузки и горизонтальных сил или расчетных перемещений (при неподвижном закреплении трубопроводов к опоре, когда его перемещение происходит за счет изгиба стойки). При определении горизонтальных усилий на неподвижные опоры необходимо принимать максимальное значение коэффициента трения.

В прямолинейных балочных системах без компенсации продольных деформаций необходимо учитывать возможное отклонение трубопровода от прямой. Возникающее в результате этого расчетное горизонтальное усилие от воздействия температуры и внутреннего давления, действующее на промежуточную опору перпендикулярно к оси трубопровода, должно приниматься равным 0,01 значения максимального эквивалентного продольного усилия в трубопроводе.

13.28 Напряжения от сейсмических воздействий в подземных трубопроводах и трубопроводах, прокладываемых в насыпи, должны определяться как результат воздействия сейсмической волны, направленной вдоль продольной оси трубопровода.

Значение этих напряжений должно определяться по формуле

,(31)

где m0 – коэффициента защемления трубопровода в грунте;

ko – коэффициент ответственности трубопровода;

kn – коэффициент повторяемости землетрясений;

ср – скорость распространения продольной сейсмической волны, м/с;

ас – значение расчетного сейсмического ускорения, м/с2;

Т0 – преобладающий период сейсмических колебаний грунтового массива.

Значения коэффициентов m0, ko и kn должны приниматься по таблицам 17–19.

Значения сейсмического ускорения ас и скорости распространения продольной сейсмической волны ср должны приниматься по таблицам 17 и 20.

Значения преобладающего периода сейсмических колебаний грунтового массива Т0 должны определяться при изысканиях.

13.29 При совместном действии всех нагрузок силового и деформационного нагружения, включая сейсмическое воздействие, напряжение от которого определяется по формуле (31), значение в условиях (13) - (14) должно удовлетворять условию .

13.30 Расчет надземных трубопроводов на сейсмические воздействия должен производиться с оценкой прочности по условиям, указанным в формулах (13) и (14).