РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА

Нормативные документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10.001-2009

ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ Нормы и методы расчета на прочность

Издание официальное

Москва 2009

РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА

Нормативные документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10.001-2009

ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ Нормы и методы расчета на прочность

Издание официальное

Москва 2009

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

уравнений статики, дополнительные уравнения, характеризующие деформации системы.

3.20    статически определимая система: (в строительной механике) геометрически неизменяемая система, в которой для определения всех реакций связей (усилий в опорных закреплениях, стержнях и т. п.) достаточно уравнений статики.

3.21    стержень: (в строительной механике) тело, длина которого во много раз превосходит характерные размеры его поперечного сечения, при этом ось стержня может быть прямолинейной или криволинейной.

3.22    стержневая система: (в строительной механике) несущая конструкция, состоящая из прямолинейных или криволинейных стержней, соединённых между собой в узлах.

3.23    толщина стенки номинальная: Толщина стенки трубы или соединительной детали, указанная в стандартах или технических условиях.

3.24    устойчивость трубопровода: Свойство конструкции трубопровода поддерживать первоначальную форму оси или форму его поперечного сечения.

3.25    холодное состояние: Состояние, в которое переходит трубопровод из рабочего состояния после первого охлаждения до монтажной температуры и снятия давления.

3.26    этап расчета: Условное сочетание нагрузок и воздействий, особенностей расчетной схемы и физико-механических характеристик материалов, соответствующее определенному состоянию трубопровода (рабочему, холодному, состоянию испытаний и т.д.) и используемое при определении напряженно-деформированного состояния трубопровода.

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

в тройнике

расчетные значения высоты внешней и внутренней части ответвления тройника, мм момент инерции поперечного сечения, мм⁴ коэффициент интенсификации изгибных напряжений из плоскости тройника или отвода

коэффициент интенсификации изгибных напряжений в плоскости тройника или отвода

коэффициент концентрации напряжений при оценке циклической прочности

коэффициент гибкости изогнутой трубы

длина трубы, пролета или детали, мм

расчетный изгибающий момент, действующий из плоскости

тройника или отвода, Нмм

расчетный изгибающий момент, действующий в плоскости тройника или отвода, Нмм расчетный крутящий момент, Нмм расчетное осевое усилие, Н

расчетное осевое усилие от внутреннего давления, Н расчетное число циклов i-го типа, определяемое на основании температурной истории за весь срок службы трубопровода допустимое число полных циклов /-го типа расчетное внутреннее избыточное давление, МПа. внутреннее избыточное давление при испытаниях, МПа. допустимое избыточное внутреннее или наружное давление, МПа

нормативная нагрузка от покрывающего грунта на единицу длины трубопровода, Н/мм.

расчетная интенсивность сил трения, действующих вдоль оси

трубы при бесканальной прокладке, Н/мм

радиус кривизны осевой линии отвода, мм

радиус скругления горловины штампованного (штампосварного)

тройника, мм

номинальная толщина стенки трубы или фасонной детали, мм номинальная толщина стенки ответвления тройника, мм расчетная толщина стенки ответвления тройника при ф_у = 1, мм

расчетные толщины стенок труб и соединительных деталей, мм эквивалентная толщина стенки магистрали тройника, мм расчетный температурный перепад стенок трубопровода, °С расчетная температура теплоносителя, °С начальная температура, °С

СТОРОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

т 1 хол т Аисп -    минимальная температура в условиях эксплуатации, °С -    температура при испытаниях, °С 1зам - температура прогрева трубопровода в момент замыкания стартовых компенсаторов, °С *с У\ ^2 W Z -    расчетный срок службы трубопровода, год -    расчетная скорость внутренней коррозии мм/год -    расчетная скорость наружной коррозии мм/год -    момент сопротивления поперечного сечения при изгибе, мм3 -    глубина заложения от поверхности земли до оси трубы, мм -    относительное сужение поперечного сечения образца при стати- z' ческом разрушении при растяжении при расчетной температуре, % а Утр - коэффициент линейного расширения, 1/°С объемный вес грунта, Н/мм3 п - коэффициент надежности для нагрузок или воздействий /-того типа А<те - амплитуда эквивалентных напряжений, МПа V - коэффициент относительной поперечной деформации (Пуассона) Л -    безразмерный параметр, характеризующий пониженную жесткость отвода при действии изгибающего момента -    минимальное значение временного сопротивления (предела ав/(> прочности) соответственно при расчетной температуре и 20 °С, МПа аpit» ар - минимальное значение предела текучести соответственно при расчетной температуре и 20°С, МПа а0.2It ’ - минимальное значение условного предела текучести (напряжение, при котором остаточное удлинение составляет 0.2%) соот а02 ветственно при расчетной температуре и 20°С, МПа акц - кольцевое мембранное напряжение от внутреннего давления, МПа °ч -    кольцевое изгибное напряжение, МПа -    сумма кольцевого изгибного и мембранного напряжения, МПа -    эквивалентное напряжение, МПа - суммарное среднее осевое напряжение от внутреннего давления, осевой силы и изгибающего момента, МПа <7Г агЬР azM azN azT -    радиальное напряжение от внутреннего давления, МПа -    среднее осевое изгибное напряжение от давления, МПа -    осевое изгибное напряжение от внешних нагрузок, МПа -    мембранное напряжение от внешних нагрузок, МПа -    среднее осевое мембранное компенсационное напряжение, МПа © Ассоциация «Ростехэкспертиза», 2009

© Научно-техническое предприятие Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»), 2009

13

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

среднее осевое изгибное компенсационное напряжение, МПа допускаемые напряжения при расчетной температуре и при 20°С, МПа. См. п. 5.2.1

допускаемое напряжение при расчетной температуре ответвления тройника или врезки, МПа

допускаемое напряжение в полиэтилене высокой плотности при

рабочей температуре, МПа

допускаемое напряжение в ППУ, МПа

допускаемое напряжение в ППМ, МПа

предел прочности ППУ на растяжение - сжатие в радиальном

направлении при 10 % -ной деформации, МПа

предел прочности ППМ на растяжение-сжатие, МПа

размах эквивалентного местного напряжения для i-го типа цикла, МПа

амплитуда эквивалентного напряжения для i-ro типа цикла, МПа

допускаемое напряжение для ППУ на сдвиг в тангенциальном (окружном) направлении, МПа

предел прочности ППУ на сдвиг в тангенциальном (окружном) направлении, МПа

допускаемое напряжение для ППУ на сдвиг в продольном (вдоль оси трубы) направлении, МПа

предел прочности ППУ на сдвиг в продольном (вдоль оси трубы) направлении, МПа

допускаемое напряжение для ППМ на сдвиг, МПа предел прочности ППМ на сдвиг, МПа касательное напряжение от кручения, МПа коэффициент трения

коэффициент прочности продольного сварного шва при растяжении. См. п. 5.3.1

коэффициент прочности поперечного сварного шва при растяжении. См. п. 5.3.2

коэффициент прочности поперечного сварного шва при изгибе. См. п. 5.3.6

коэффициент прочности элемента с угловым сварным швом. См. п. 5.3.7

коэффициент прочности элемента, ослабленного отверстием параметр внутреннего давления угол внутреннего трения грунта

СТОРОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

5 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 5Л Основные положения расчета на прочность

5.1.1.    Выбор основных размеров труб и деталей по расчетному давлению и расчетной температуре с учетом коррозионной активности теплоносителя (для стальных труб) следует производить согласно разделу 7.

5.1.2.    Для предварительной расстановки промежуточных опор рекомендуется пользоваться приложением Б.

5.1.3.    Поверочный расчет трубопроводов на прочность следует выполнять согласно разделу 8 с учетом нагрузок и воздействий, возникающих при строительстве, испытаниях и эксплуатации.

Внутренние усилия и реакции опор определяются расчетом трубопровода как упругой стержневой системы по методам строительной механики стержневых систем с учетом реальной гибкости элементов, сил трения в опорах скольжения и взаимодействия с грунтом. Нагрузки на оборудование и опоры определяются в рабочем и холодном состояниях трубопровода, а также при испытаниях.

Оценка статической прочности производится раздельно на действие не само-уравновешенных нагрузок (вес и внутреннее давление) и с учетом всех нагружающих факторов, в том числе температурных деформаций. Условия статической прочности от действия всех нагружающих факторов в рабочем и холодном состояниях могут не выполняться, если обеспечена циклическая прочность (выносливость) конструкции при знакопеременном нагружении.

5.1.4.    Расчетная модель трубопровода должна отражать действительные условия его работы. Приведенные в стандарте методики для стальных трубопроводов ориентированы на расчетные модели в виде статически неопределимых стрежневых систем переменной жесткости. Элементы теории оболочек используются для определения толщины стенки труб и деталей, а также учета пониженной жесткости и местной концентрации напряжений в отводах, врезках (тройниках) и некоторых других деталях.

5.1.5.    Допускается использование других расчетных методик, прошедших апробацию на практике и соответствующих условиям эксплуатации, если они обеспечивают запасы прочности не ниже установленных настоящим стандартом. Решение об этом принимает разработчик проекта.

5.1.6.    Расчетные значения нагрузок при выборе основных размеров труб и деталей согласно разделу 7 и оценке прочности и устойчивости согласно разделам 8 и 9 настоящих норм следует определять согласно п. 6.1.1.

5.1.7.    Поверочный расчет гибких теплопроводов из полимерных труб (раздел 10 и приложение Д) предусматривает оценку их несущей способности и долговечности при постоянной и переменной рабочей температуре, а также определение нагрузок на неподвижные опоры.

5.1.8.    Поверочный расчет на прочность трубопроводов из гибких стальных гофрированных труб (раздел 11 и приложение Г) предусматривает оценку статической прочности, а также определение нагрузок на неподвижные опоры.

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

При действии изгибающего момента расчетное напряжение может превышать допускаемое на 40%

<г=1-44.

Таблица 5.2

Температура, °С Коэффициенты приведения к расчетной температуре Ат Сталь Углеродистая обыкновенного качества Углеродистая качественная с содержанием углерода, % Углеродистая низколегированная или легированная с содержанием углерода, % 0.07- 0.14 0.17- 0.24 0.07- 0.12 0.14-0.20 20 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 100 0.943 0.961 0.980 0.944 0.946 150 0.893 0.938 0.953 0.889 0.914 200 0.836 0.908 0.933 0.833 0.882 250 0.764 0.861 0.880 0.806 0.834

5.2.4.    Для ППУ допускаемые напряжения составляют (коэффициенты запаса по пределам прочности на растяжение сжатие и сдвиг принимаются равными 2)

кЦ=—^5y- = f~0A5 МПа,

4] = ^ = —“ = 0.065 МПа,

[r_z]=-^- = —= 0.04 МПа.

l Z1 2    2

Примечание - При расчетной температуре 150°С и выше значения а-^_/ппу ,    ,

T_{z t} допускается принимать согласно сертификату на ППУ соответствующей рецептуры.

5.2.5.    Для ППМ-изоляции допускаемые напряжения составляют (коэффициенты запаса по пределам прочности на растяжение сжатие и сдвиг принимаются равными 2):

[4щ< = —^ = -^- = 0.6 МПа,

[4™=-^ = ^ = 0.15М7а.

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

5.2.6. Для тех материалов и конструкций, которые в настоящем стандарте не указаны, данные определяются по справочным и экспериментальным данным.

5.3 Коэффициенты прочности сварных соединений

5.3.1.    Коэффициент прочности продольного сварного шва для электросвар-ных труб и деталей <р_у при растяжении определяется согласно п.п. 5.3.3 - 5.3.5.

Для бесшовных труб и деталей <р_у= 1.

5.3.2.    Коэффициент прочности поперечного сварного шва труб <p_w при растяжении определяется согласно п.п. 5.3.3 - 5.3.5. При сжатии принимается

<p_w — 1•

5.3.3.    Коэффициенты прочности <р_у, (p_w для стыковых сварных соединений

при растяжении, выполненных любым допущенным способом (автоматической, полуавтоматической или ручной дуговой сваркой), обеспечивающим полный провар по всей длине стыкуемых элементов, зависит от объема контроля качества шва радиографией или ультразвуком. Рекомендуемые значения при полном контроле 100% длины шва - 1.0;

при выборочном контроле не менее 10% длины шва - 0.8; при отсутствии контроля или при выборочном контроле менее 10% длины - 0.7.

5.3.4.    При наличии смещения кромок сварных труб коэффициенты прочности сварного соединения <p_w, определенный в соответствии с п. 5.3.3, должен быть уменьшен пропорционально смещению кромок. Например, при смещении кромок на 15% значение коэффициента <p_w должно быть умножено на 0.85.

5.3.5.    Усиление сварного шва при определении коэффициентов прочности Ф_у, <p_w не учитывается.

5.3.6.    Коэффициент прочности поперечного сварного стыка труб и деталей при изгибе <p_bw определяется в соответствии с п. п. 5.3.3 - 5.3.5, но не более значений

-    для бесшовных труб - 0.9;

-    для электросварных - 1.0.

5.3.7.    Коэффициенты прочности <Pi для угловых и тавровых сварных соединений на все виды нагрузок, кроме сжатия, принимаются в соответствии с п. п.

5.3.3 - 5.3.5, но не более следующих значений

при полном контроле 100% длины шва - 0.8

при выборочном контроле или при отсутствии контроля - 0.6.

5.3.8.    Коэффициент прочности сварного шва для соединений в нахлестку принимается в соответствии с п.п. 5.3.3 - 5.3.5, но не более 0.6.

5.3.9.    Допускается принимать другие значения коэффициентов снижения прочности сварных соединений с учетом условий эксплуатации и показателей качества элементов трубопроводов.

5.3.10. При расчете на внутреннее давление труб и цилиндрических деталей не учитывается поперечный шов, а при расчете на осевое усилие - продольный шов.

5.4 Расчетная и номинальная толщины стенок элементов

5.4.1.    Для определения расчетной толщины стенки s_R элемента трубопровода используются формулы раздела 7.

5.4.2.    Номинальная толщина стенки трубы или детали трубопровода s определяется с учетом суммарной прибавки, исходя из условия

s>s_R + с,    (5.3)

с округлением до значения ближайшей большей толщины стенки по стандартам и техническим условиям на сортамент труб и деталей. Допускается округление в сторону меньшей толщины стенки, если разница не превышает 3%.

Наименьшие значения номинальной толщины стенки труб или соединительных деталей s в зависимости от наружного диаметра D_a приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3

Da, мм <38 <51 <70 й 90 < 108 > 108 Наименьшая номинальная толщина стенки s , мм 1.8 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

5.4.3.    Суммарная прибавка к толщине стенки с вычисляется по формуле

с = с!+с₂,    (5.4)

где

с_х - технологическая прибавка, равная минусовому отклонению толщины стенки, принимаемая согласно п.п. 5.4.4-5 А6;

с₂ - прибавка на коррозию и износ, принимаемая согласно п.п. 5.4.7-5.4.9.

5.4.4.    Для деталей трубопроводов, получаемых сваркой из труб (секторные отводы, сварные тройники), прибавка с_х равна допуску на минимальную толщину стенки трубы заготовки по стандартам или техническим условиям.

5.4.5.    Для деталей трубопроводов, изготовляемых из труб путем горячего или холодного деформирования (крутоизогнутые отводы, штампованные тройники), прибавка с_х равна допуску на минимальную толщину стенки, указанному в соответствующих технических условиях.

5.4.6.    Для гнутых отводов прибавка с_х равна сумме допусков на минимальную толщину стенки трубы-заготовки с_хх и максимального утонения при гибке на станке с_Х2. Последняя величина при отсутствии специальных указаний определяется выражением с_Х2 = si(\ + 2R/D).

5.4.7.    При наличии внутренней и наружной коррозии суммарную прибавку с₂ допускается определять по формуле с₂ = ^с_2Х + с₂₂ , учитывающей малую ве-

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

ПРЕДИСЛОВИЕ

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. №184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения стандартов организации в Российской Федерации -ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения».

Сведения о стандарте организации

Научно - техническим предприятием Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»)

Научно - техническим предприятием Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»)

1    Протоколом № 22 заседания Научно-технического Совета ЗАО «ИПН» и ООО «НТП Трубопровод» от 19.01.2009 г.

2    Протоколом № 6 заседания научно-технического совета некоммерческого партнерства «Российское Теплоснабжение» (НП «РТ») от 17.12. 2008 г.

3    Протоколом № 1 заседания научно-технического Совета Российской Ассоциации Экспертных организаций техногенных объектов повышенной опасности «РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА» от 18.02.2009 г.

4    ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В Приказом от 19.02.2009 г. № 21-к Генерального ди-

ДЕЙСТВИЕ    ректора    Российской Ассоциации Экспертных орга

низаций техногенных объектов повышенной опасности «РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА», с 01 марта 2009 г.

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6    СОГЛАСОВАН    с    Федеральной    службой    по    экологическому,    техно

логическому и атомному надзору (Ростехнадзором), письмо № 0908-09/985 от 21.04.2009 г.

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без письменного разрешения Ассоциации «Ростехэкс-

пертиза».

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

роятность одновременного достижения максимальной величины внутренней и наружной коррозии в одной и той же точке.

5.4.8.    Для теплопроводов с рабочим давлением <1.6 МПа допустимая скорость внутренней коррозии составляет v_x = 0.085 мм/год [6]. При сроке службы t_c~ 30 лет соответствующая прибавка на коррозию составит ^с2\ =*_с'^у1 — 30- 0.085 = 2.55 мм. При наличии технической возможности уменьшения скорости внутренней коррозии допускается принимать иные значения v,, но не менее 0.03 мм/год.

5.4.9,    Скорость наружной коррозии v₂ принимается в соответствии с нормами [7]. Соответствующая прибавка на коррозию вычисляется по формуле с22 =t_c v2 * Для трубопроводов с ППУ-изоляцией [3] расчетную скорость наружной коррозии допускается принимать равной у₂ = 0.

6 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

6.1 Классификация нагрузок и воздействий

6.1.1.    Учитываемые в расчетах на статическую и циклическую прочность нагрузки и воздействия, а также соответствующие им коэффициенты надежности приведены в таблице 6.1. Расчетные значения нагрузок и воздействий определяются путем умножения нормативных значений на коэффициенты надежности у,. В обоснованных случаях допускается принимать другие значения коэффициентов надежности y_i.

6.1.2.    Значения коэффициентов надежности по нагрузке, указанные в скобках, должны приниматься в тех случаях, когда уменьшение нагрузки ухудшает условия работы трубопровода.

6.2 Нормативные нагрузки

6.2.1.    Расчетное давление Р и расчетная температура Т при оценке прочности и определении нагрузок на опоры и строительные конструкции принимаются равными соответственно рабочему давлению и рабочей температуре согласно [7] и техническими требованиями на проектирование.

6.2.2.    При расчете трубопровода в режиме испытания расчетная температура Т_исп принимается в соответствии с [4], а пробное давление гидроиспытаний Р_ис„ в соответствии с [4] и п.п. 7.5.1-7.5.2.

6.2.3.    Нормативные нагрузки от собственного веса трубопровода и изоляции должны определяться на основании стандартов, рабочих чертежей и паспортных данных по номинальным размерам.

6.2.4.    Нормативные нагрузки и воздействия от предварительной растяжки трубопровода (см. раздел 8.3), растяжки компенсаторов, смещений креплений и натяга упругих опор, обусловленного их регулировкой, определяются проектом.

6.2.5.    Нормативное значение веса деталей и конструкций заводского изготовления определяются на основании стандартов, рабочих чертежей или паспорт-

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................6

1    ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ..........................................................................7

2    НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ........................................................................7

3    ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ..................................................................8

4    ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ........................................................И

5    ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ..............................................................................15

5.1    Основные положения расчета на прочность...........................................15

5.2    Допускаемые напряжения........................................................................16

5.3    Коэффициенты прочности сварных соединений....................................18

5.4    Расчетная и номинальная толщины стенок элементов..........................19

6    НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ.................................................................20

6.1    Классификация нагрузок и воздействий.................................................20

6.2    Нормативные нагрузки.............................................................................20

7    РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ТРУБ И СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ

ДЕТАЛЕЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВНУТРЕННЕГО ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ...............................................................................................................23

7.1    Трубы..........................................................................................................23

7.2    Отводы........................................................................................................25

7.3    Переходы....................................................................................................26

7.4    Тройники и врезки.....................................................................................27

7.5    Гидравлическое испытание на прочность и плотность..........................31

8    ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА НА ПРОЧНОСТЬ.......32

8.1    Выбор расчетной схемы трубопровода...................................................32

8.2    Основные положения. Сочетания нагрузок и воздействий...................33

8.3    Применение и учет предварительной растяжки.....................................35

8.4    Определение нагрузок на оборудование, опоры и строительные

конструкции..............................................................................................................36

8.5    Учет влияния компенсаторов при расчете трубопровода......................38

8.6    Условия прочности....................................................................................39

8.7    Расчетные напряжения в трубах и соединительных деталях................41

8.8    Расчетные напряжения в отводах и косых стыках.................................43

8.9    Расчетные напряжения в тройниках и врезках.......................................44

8.10    Расчетные напряжения в переходах........................................................47

8.11    Расчетные напряжения в изоляции..........................................................47

8.12    Расчет на циклическую прочность...........................................................49

8.13    Расчет на статическую и циклическую прочность сильфонных и

линзовых компенсаторов.........................................................................................52

9    ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ НА УСТОЙЧИВОСТЬ.................................60

9.1    Продольное сжимающее усилие..............................................................60

9.2    Продольная устойчивость участков бесканальной прокладки..............61

9.3    Продольная устойчивость надземных участков и участков в каналах.62

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

10    ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ

ГИБКИХ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ.........................................................................64

10.1    Общие положения.....................................................................................64

10.2    Несущая способность гибких труб «Изопрофлекс» и

«Изопрофлекс - А»..................................................................................................65

10.3    Компенсация температурных расширений, нагрузки на неподвижные

опоры и глубина заложения при бесканальной прокладке..................................69

11    ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ

ГИБКИХ СТАЛЬНЫХ ГОФРИРОВАННЫХ ТРУБ________________________________________70

11.1    Основные положения................................................................................70

11.2    Напряжения в гибких гофрированных трубах.......................................70

11.3    Критерии прочности.................................................................................71

11.4    Нагрузки на неподвижные опоры............................................................71

ПРИЛОЖЕНИЕ А (РЕКОМЕНДУЕМОЕ) УЧЕТ ПОВЫШЕННОЙ

ГИБКОСТИ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ........................................................72

А.1. Отводы........................................................................................................72

A. 2. Тройники и врезки.....................................................................................74

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (РЕКОМЕНДУЕМОЕ) ОПРЕДЕЛЕНИЕ

РАССТОЯНИЙ МЕЖДУ ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ОПОРАМИ....................76

Б.1. Условия прочности трубопровода.............................................................76

Б.2. Условия жесткости (провисания) трубопровода.....................................77

Б.З. Расчетное значение расстояний между опорами.....................................78

ПРИЛОЖЕНИЕ В (СПРАВОЧНОЕ) ПРИМЕР РАСЧЕТА НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ СТАЛЬНОГО ОТВОДА............................79

B.    1. Исходные данные.......................................................................................79

В.2. Оценка циклической прочности (выносливости)....................................79

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (СПРАВОЧНОЕ) ПРИМЕР РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ ГИБКОГО СТАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА ИЗ ТРУБ

«КАСАФЛЕКС».......................................................................................................82

Г.1 Исходные данные........................................................................................82

Г.2 Вычисление напряжений............................................................................82

Г.З Оценка статической прочности..................................................................83

Г.5 Нагрузка на неподвижную опору...............................................................83

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (СПРАВОЧНОЕ) ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ГИБКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ

СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА РЕХ.....................................................................84

Д.1. Трубопровод из гибких труб «Изопрофлекс»..........................................84

Д.2. Трубопровод из гибких труб «Изопрофлекс-А».....................................85

ПРИЛОЖЕНИЕ Е (СПРАВОЧНОЕ) ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАРАБОТКИ НА ОТКАЗ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ

ГИДРОИСПЫТАНИЙ............................................................................................87

ЕЛ. Постановка задачи и исходные предпосылки..........................................87

Е.2. Методика расчета.......................................................................................87

Е.З. Пример расчета...........................................................................................88

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж (РЕКОМЕНДУЕМОЕ) ОПРЕДЕЛЕНИЕ

РАСЧЕТНОГО РЕСУРСА ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДА...............90

БИБЛИОГРАФИЯ...............................................................................................91

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

ВВЕДЕНИЕ

Назначение стандарта - повышение работоспособности и надежности проектируемых, вновь изготавливаемых и реконструируемых трубопроводов тепловых сетей.

Настоящий стандарт предназначен для специалистов, осуществляющих проектирование, строительство и реконструкцию трубопроводов тепловых сетей.

Стандарт рекомендован Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзором) к использованию в качестве нормативного документа межотраслевого применения. В этой связи, ранее выпущенные нормы Госгортехнадзора РФ по расчету на прочность тепловых сетей РД 10-400-01 [1] становятся не актуальными.

Настоящий стандарт разработан Научно - техническим предприятием Трубопровод (ООО НТП «Трубопровод») при участии Группы «Полипластик», ЗАО «Завод АНД Газтрубпласт», ОАО «ВНИПИЭнергопром», ОАО «Инжпроектсер-вис», ОАО НПО «ЦНИИТМАШ».

Разработка выполнена авторским коллективом в составе:

В.Я. Магалиф, А.В. Матвеев, А.З. Миркин, Е.Е. Шапиро - ООО НТП «Трубопровод»,

П.В. Кононов, А.А. Шаталов - Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор),

В.В. Коврига, И.В, Гвоздев, В.В. Швабауэр - Группа «Полипластик», ЗАО «Завод АНД Газтрубпласт»,

|Г.Х. Умеркин L А.И. Коротков - ОАО «ВНИПИЭнергопром»,

|В.К. Смирнов! - ОАО «Инжпроектсервис»,

А.Г. Казанцев - ОАО НПО «ЦНИИТМАШ».

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ «РОССИЙСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ЭКСПЕРТНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ «РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА»

Нормативные документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр

ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ

Нормы и методы расчета на прочность

Дата введения 01 марта 2009 г.

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1.    Настоящий стандарт организации (далее - стандарт) распространяется на проектируемые, вновь изготавливаемые и реконструируемые:

стальные трубопроводы водяных тепловых сетей с рабочим давлением до 2.5 МПа включительно и рабочей температурой до 200°С включительно,

стальные паропроводы с рабочим давлением до 4.0 МПа включительно и рабочей температурой до 250°С включительно (категория III, группа 2) от выходных запорных задвижек коллекторов источника теплоты или от наружных стен источника теплоты до выходных запорных задвижек тепловых пунктов (узлов вводов) зданий и сооружений,

трубопроводы водяных тепловых сетей из гибких стальных труб с рабочим давлением до 1.6 МПа включительно и рабочей температурой до 150°С включительно,

трубопроводы водяных тепловых сетей из гибких полимерных труб с рабочим давлением до 1.0 МПа включительно и рабочей температурой до 95 °С включительно.

1.2.    Настоящий стандарт распространяется как на воздушные тепловые сети (в каналах, городских и внутриквартальных тоннелях, надземные), так и на тепловые сети, защемленные в грунте (бесканальные).

1.3.    Настоящий стандарт устанавливает методы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей, а также устанавливает требования по определению толщины стенки труб и соединительных деталей трубопровода из условия обеспечения их несущей способности под действием внутреннего избыточного давления и коррозии.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие нормативные и технические документы:

СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10-001-2009

ГОСТ Р 52857.1-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования

ГОСТ 30732-2006 Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой

ПБ 10-573-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды, ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России»

РД 10-249-98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды, ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России»

РД 153-34.1-17.465-00. Методические указания по оценке интенсивности процесса внутренней коррозии в тепловых сетях. ОАО «ВТИ»

СНиП 41-02-2003. Тепловые сети СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы СНиП П-7-81*. Строительство в сейсмических районах ТУ 2248-021-40270293-2005. Трубы Изопрофлекс и Изопрофлекс -А из сшитого полиэтилена с теплоизоляцией из пенополиуретана в гофрированной полиэтиленовой оболочке», ЗАО «Завод АНД Газтрубпласт»

ТУ 4937-023-40270293-2004, изм. №2. Трубы «КАСАФЛЕКС», ЗАО «Завод АНД Газтрубпласт»

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    воздействие: Явление, вызывающее внутренние силы в элементе трубопровода (изменение температуры стенки трубы, деформация основания, сейсмические и др. явления).

3.2    допускаемое напряжение: Максимальное безопасное напряжение при эксплуатации рассматриваемой конструкции.

3.3    компенсатор: Участок или соединительная деталь трубопровода специальной конструкции, предназначенная для восприятия температурных деформаций трубопровода за счет своей податливости.

3.4    монтажное состояние: Состояние трубопровода после завершения монтажа трубопровода, наложения тепловой изоляции, выполнения предварительной (монтажной) растяжки, регулировки всех пружинных цепей и заварки всех стыков, при этом температурный перепад и продукт в трубах отсутствует.

© Ассоциация «Ростехэкспертиза», 2009

© Научно-техническое предприятие Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»), 2009

3.5    нагрузка: Силовое воздействие, вызывающее изменение НДС трубопровода.

3.6    нормативная нагрузка или воздействие: Наибольшая нагрузка, отвечающая нормальным условиям эксплуатации трубопровода.

3.7    предел прочности (временное сопротивление): Нормативное минимальное значение напряжения, при котором происходит разрушение материала при растяжении.

3.8    предел текучести: Нормативное минимальное значение напряжения, при котором начинается интенсивный рост пластических деформаций (при незначительном увеличении нагрузки) при растяжении материала.

3.9    пробное давление: Избыточное давление, при котором должно производиться гидравлическое испытание трубопровода и его деталей на прочность и плотность.

3.10    рабочее состояние: Состояние трубопровода после первого разогрева и заполнения продуктом, а также приложения других нагрузок и воздействий (снег, обледенение, ветер, осадка опор и т.д.).

3.11    рабочее (нормативное) давление: Наибольшее внутреннее давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации трубопровода.

3.12    расчетная схема (расчетная модель): Условная схема (упрощенная модель конструкции), которой заменяют реальную конструкцию для выполнения расчетов на прочность и устойчивость.

3.13    расчетная нагрузка или воздействие: Произведение нормативной нагрузки или воздействия на соответствующий коэффициент надежности по нагрузке, учитывающий возможность отклонения нагрузки или воздействия в неблагоприятную сторону.

3.14    расчетная температура стенки: Температура металла детали, по которой выбирается величина допускаемого напряжения при расчете толщины стенки и вычисляется температурный перепад при расчете на прочность трубопровода.

3.15    расчетное давление: Максимальное избыточное внутреннее давление, на которое рассчитывается трубопровод или его часть на прочность.

3.16    расчетный ресурс эксплуатации: Продолжительность эксплуатации трубопровода в годах, в течение которой предприятие-изготовитель гарантирует надежность его работы при условии соблюдения заданных параметров и режима эксплуатации, указанных в инструкции предприятия-изготовителя.

3.17    состояние испытания; Состояние трубопровода после заполнения водой или воздухом (газом) под пробным давлением при проведении испытания трубопровода на прочность и плотность.

3.18    соединительная деталь: Деталь или сборочная единица трубопровода или трубной системы, обеспечивающая изменение направления, слияние или деление, расширение или сужение потока рабочей среды (отводы, тройники, переходы и др.).

3.19    статически неопределимая система: (в строительной механике) геометрически неизменяемая система, в которой для определения всех реакций связей (усилий в опорных закреплениях, стержнях и т. п.) необходимы, помимо