Расчёт толщины стенки трубы с учётом коэффициента надежности по нагрузке при проектировании промысловых трубопроводов
8 мая 2021 в 10:00
Требуются пояснения по национальному стандарту РФ ГОСТ Р 55990-2014 "Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования":
- Возможно ли при расчете толщины стенки, имея в виду пункт 12.2.1.3, умножать результат формул 12.5, 12.6 на коэффициент испытаний, по сути, подставляя в данные формулы давление испытания вместо рабочего давления?
- Если данный вариант расчета верный, то почему в самих формулах 12.5, 12.6 указано рабочее давление, и следует ли при данном варианте расчета (с принятием испытательного давления) коэффициент надежности по нагрузке принимать как для кратковременных нагрузок - Нагрузки и воздействия, возникающие при испытании трубопроводов = 1,00 (Таблица 11)?
- Если же расчет следует проводить на рабочее давление, то каким образом следует удовлетворять условиям пункта 12.2.1.3, поскольку, например, в ГОСТ 32388-2013 на технологические трубопроводы есть расчет допускаемого давления в трубе?
1. Непонятно, что понимается под коэффициентом испытаний, на который умножают результат формул 12.5, 12.6.
Коэффициент испытаний не указан (не упоминается) в нормативно-технической документации ГОСТ Р 55990-2014 и ГОСТ 32388-2013.
Есть yfp - коэффициент надежности по нагрузке (внутреннему давлению).
2. Расчетная толщина стенки трубы ведётся с учётом yfp коэффициента надежности по нагрузке (внутреннему давлению). Но так как трубопровод проложен не в идеальных условиях необходимо скорректировать коэффициентом надежности по нагрузке yfp, указанным в таблице 11. То есть, если это район Крайнего Севера (большая снеговая нагрузка), yfp равен 1,40; при воздействии неравномерных деформаций грунта, не сопровождающиеся изменением его структуры ), yfp равен 1,50.
3. Кроме того, расчетная толщина стенки трубы должна удовлетворять требованиям уровней испытательного давления (раздел 13). Стенки трубы должны удовлетворять требованиям испытания на прочность, указанным в таблице 21 ГОСТ Р 55990-2014. Т.е. р (рабочее давление, МПа) в формулах 12.5, 12.6 может быть увеличено от 10 до 50 % в зависимости от условий прокладки трубопровода и типа испытаний.
Обоснование вывода:
ГОСТ Р 55990-2014 "Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования":
12.2.1.1 Расчетная толщина стенки трубы td, мм, определяется как большее из двух значений, каждое из которых зависит от нормативных значений, соответственно, предела текучести и предела прочности (временного сопротивления) материала труб
Толщина стенки, определяемая по пределу прочности, tu , мм, вычисляется по формуле
а толщина стенки, определяемая по пределу текучести, ty, мм, вычисляется по формуле
где р - рабочее давление, МПа;
yfp - коэффициент надежности по нагрузке (внутреннему давлению);
D - наружный диаметр трубы, мм;
Ru - расчетное сопротивление материала труб по прочности, МПа;
Ry - расчетное сопротивление материала труб по текучести, МПа.
12.2.1.2 Расчетное значение толщины стенки трубы округляется в большую сторону с точностью 0,1 мм. В качестве номинальной толщины стенки трубы следует взять указанное выше или ближайшее большее значение толщины стенки по используемым в проекте стандартам или иным нормативным документам на трубы.
Номинальную толщину стенки труб следует принимать равной не менее 1/100 номинального диаметра трубы, но не менее 3 мм для труб номинальным диаметром до DN 200 включительно и не менее 4 мм для труб номинальным диаметром свыше DN 200.
12.2.1.3 Кроме того, расчетная толщина стенки трубы должна удовлетворять требованиям раздела 13 в части назначения уровней испытательного давления в верхней и нижней точках испытываемого участка трубопровода.
Таблица 11 - Нагрузки и воздействия на промысловые трубопроводы
Характер нагрузок и воздействий
Нагрузка и воздействие
Способ прокладки трубопровода
Коэф-фици-ент надежности по нагрузке yfp
под-земный, на-земный (в насыпи)
над-земный
Постоян-ные
Масса (собственный вес) трубопровода и обустройств
+
+
1,10 (0,95)
Воздействие предварительного напряжения трубопровода (упругий изгиб и др.)
+
+
1,00 (0,90)
Давление (вес) грунта
+
-
1,20 (0,80)
Гидростатическое давление воды
+
-
1,00
Времен-ные длитель-ные
Внутреннее давление для трубопроводов, транспортирующих газообразные продукты
+
+
1,10
Внутреннее давление для трубопроводов, транспортирующих жидкие продукты
+
+
1,15
Масса продукта или воды
+
+
1,00 (0,95)
Температурные воздействия
+
+
1,00
Воздействия неравномерных деформаций грунта, не сопровождающиеся изменением его структуры
+
+
1,50
Кратко- времен-ные
Снеговая нагрузка
-
+
1,40
Ветровая нагрузка
-
+
1,20
Гололедная нагрузка
-
+
1,30
Нагрузка, вызываемая морозным растрескиванием грунта
+
-
1,20
Нагрузки и воздействия, возникающие при пропуске очистных устройств
+
+
1,20
Нагрузки и воздействия, возникающие при испытании трубопроводов
+
+
1,00
Воздействие селевых потоков и оползней
+
+
1,00
Особые
Воздействие деформаций земной поверхности в районах горных выработок и карстовых районах
+
+
1,00
Воздействие деформаций грунта, сопровождающихся изменением его структуры (например, деформация просадочных грунтов при замачивании или вечномерзлых грунтов при оттаивании)
+
+
1,00
Воздействия, вызываемые развитием со- лифлюкционных и термокарстовых процессов
+
-
1,05
Примечания
Примечание - При проектировании трубопроводов на участках переходов, сложенных грунтами, которые могут перейти в жидко-пластическое состояние, при определении выталкивающей силы следует вместо плотности воды принимать плотность разжиженного грунта, определяемую по данным изысканий.