|
|
Магістральні трубопроводи
ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛИШКОВОЇ МІЦНОСТІ
МАГІСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОДІВ
З ДЕФЕКТАМИ
ДСТУ-Н Б В.2.3-21:2008
Київ
Мінрегіонбуд України
2008
ПЕРЕДМОВА
1 РОЗРОБЛЕНО: Інститут проблем міцності ім. Г.С.Писаренка НАН України,
Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України,
ТОВ "ІПП-Центр" ТОВ "Науково-виробниче об'єднання "Вектор"
РОЗРОБНИКИ: М. Бородій, д-р техн наук; І. Ориняк, д-р техн. наук (керівник розробки); В. Тороп, д-р техн. наук
Наукові консультанти: А. Красовський, член.-кор. НАН України; В. Махненко, акад. НАН України
2 ПРИЙНЯТО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Міністерства регіонального розвитку табудівництва України від 20 серпня 2008 р. № 376, чинний з 2009-01-01
3 НА ЗАМІНУ: ВБН В.2.3-00018201.04-2000
ЗМІСТ
1.Сфера застосування 1
2.Нормативні посилання 1
З Терміни та визначення понять 2
4 Познаки та скорочення 6
5 Загальні положення 8
6 Характеристики матеріалу труб 10
7 Класифікація дефектів трубопроводів та їх схематизація 11
8 Навантаження трубопроводу та розрахункові силові характеристики 12
9 Коефіцієнти надійності та запасу міцності 15
10 Розрахунок на статичну міцність 15
11 Розрахунок довговічності 21
12 Висновки та рекомендації 22
13 Оформлення результатів розрахунків 24
14 Вимоги безпеки та кваліфікації персоналу 25
Додаток А
Механічні характеристики матеріалу труб 26
Додаток Б
Визначення характеристики тріщиностійкості К1С через значення ударної в'язкості 28
Додаток В
Дефекти трубопроводів та їх схематизація 30
Додаток Г
Розрахунок довідкових напружень для основних дефектів трубопроводів 42
Додаток Д
Розрахунок КІН для основних дефектів трубопроводів 45
Додаток Е
Розрахунок КІН для тріщиноподібних дефектів зварних з'єднань 49
Додаток Ж
Визначення швидкостей росту дефектів 52
Додаток И
Розрахунок параметра зменшення міцності для дефектів форми 54
Додаток К
Приклади розрахунку на статичну міцність 56
Додаток Л
Бібліографія 60
НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
|
|
Установка
Определение остаточной прочности магистральных трубопроводов с дефектами
Transmission pipelines with defects residual strength determination
|
|
Чинний від 2009-01-01
1.1 Цей стандарт поширюється на магістральні трубопроводи, до яких входять:
трубопровід від місця виходу з промислу, переходи через штучні та природні перешкоди та відводи від них умовним діаметром до 1400 мм з надлишковим тиском середовища до 10 МПа для транспортування нафти, нафтопродуктів, зріджених вуглеводних газів, нафтогазової продукції у межах компресорних станцій, нафтоперекачувальних станцій, станцій підземного зберігання газу, дожимних компресорних станцій, газорозподільних станцій, вузлів виміру витрат газу, трубопроводів імпульсного паливного та пускового газу, вузлів запуску та приймання очисних пристроїв.
1.2 У цьому стандарті встановлені правила розрахунку на міцність та довговічність ділянокмагістральних трубопроводів підземного та надземного прокладання, трійників та згинів труб, що містять дефекти, виявлені під час діагностичних обстежень. Стандарт встановлює: критерії граничних станів, систему коефіцієнтів запасу міцності, класифікацію та схематизацію дефектів трубопроводів, розрахункові характеристики навантаженості трубопроводу і визначає методику багаторівневої кількісної оцінки дефектів, їх ранжування за ступенем небезпеки, правила надання висновків і рекомендацій.
1.3 Стандарт застосовують для визначення залишкової міцності та довговічності ділянок магістральних трубопроводів підземного та надземного прокладання, трійників та згинів труб, що були в експлуатації, або підлягали ремонту після технічного огляду, випробувань, експертного обстеження (технічного діагностування).
1.4 Стандарт регламентує значення допустимого коефіцієнта запасу міцності k та метод визначення коефіцієнта запасу міцності n. Виконання умови статичної міцності базується на порівнянні цих коефіцієнтів.
1.5 Стандарт не поширюється на трубопроводи, що прокладені в морських та річкових акваторіях, та іншу трубопровідну арматуру, а також на трубопроводи для транспортування корозійно-небезпечних речовин при прогнозуванні довговічності.
1.6 Даний стандарт не розглядає процедури оцінки залишкової міцності для складних дефектів (дефекти суцільності матеріалу, що розташовані в зоні дефекту форми).
У цьому стандарті є посилання на такі нормативні документи:
Закон України "Про наукову і науково-технічну експертизу" № 52/95-ВР від 10.02.95 (Із змінами, внесеними згідно із Законом № 1069-XIV (1069-14) від 21.09.99
НПАОП 0.00-6.14-97 Порядок сертифікації персоналу з неруйнівного контролю
НПАОП 60.3-1.35-03 Правила безпеки під час будівництва та реконструкції магістральних трубопроводів
НПАОП 60.3-1.03-04 Правила безпечної експлуатації магістральних газопроводів
ДСТУ 2442-94 Розрахунки та випробування на міцність. Механіка руйнування. Терміни та визначення
ДСТУ 2444-94 Розрахунки та випробування на міцність. Опір втомі. Терміни та визначення
ДСТУ 2733-94 Корозія та тимчасовий протикорозійний захист металевих виробів. Терміни та визначення
ДСТУ 2825-94 Розрахунки та випробування на міцність. Терміни та визначення основних понять
ДСТУ 3008-95 Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення
ДСТУ 3830-98 Корозія металів і сплавів. Терміни та визначення понять
ДСТУ 4046-2001 Обладнання технологічне нафтопереробних, нафтохімічних та хімічних виробництв. Технічне діагностування. Загальні технічні вимоги
ДСТУ 4611:2006 Магістральні трубопроводи. Терміни та визначення основних понять
ДСТУ ISO/IEC 17025-2001 Загальні вимоги до компетентності випробувальних та калібрувальних лабораторій
ГОСТ 8.062-85 Государственая система обеспечения единства измерений. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерения твёрдости по шкалам Бринелля (Державна система забезпечення єдності вимірів. Державний спеціальний еталон і державна повірочна схема для засобів вимірювання твердості за шкалами Брінеля)
ГОСТ 25.506-85 Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении (Методи механічних випробувань металів. Визначення характеристик тріщиностійкості (в'язкості руйнування) за статичного навантажування)
ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения (Надійність у техніці. Основні поняття. Терміни та визначення)
ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытания на растяжение (Метали. Методи випробування на розтяг)
ГОСТ 5272-68 Коррозия металлов. Термины (Корозія металів. Терміни)
ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенных температурах (Метали. Метод випробування на ударний згин за знижених, кімнатній та підвищених температур)
ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения (Управління якістю продукції. Основні поняття. Терміни та визначення)
ГОСТ 18661-73 Сталь. Измерение твердости методом ударного отпечатка. (Сталь. Вимірювання твердості методом ударного відбитку)
ГОСТ 22761-77 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердомерами статического действия (Метали і сплави. Метод виміру твердості за Бринелем переносними твердомірами статичної дії)
СНиП 2.05.06-85 Магистральные трубопроводы (Магістральні трубопроводи)
СНиП III-42-80 Магистральные трубопроводы (Магістральні трубопроводи)
Нижче подано терміни, вжиті в цьому стандарті, та визначення позначених ними понять.
У цьому стандарті використано терміни, встановлені:
ДСТУ 2442: діаграма втомного руйнування кінетична, коефіцієнт асиметрії циклу, коефіцієнт інтенсивності напружень, критерій механіки руйнування, навантаження граничне в'язкого руйнування, ріст тріщини сталий, тріщиностійкість, тріщиностійкість циклічна, швидкість росту втомної тріщини;
ДСТУ 2444: амплітуда напруження циклу, границя витривалості, граничний стан, крива втоми, навантажування жорстке, навантажування м'яке, пошкодження втомне, розмах коефіцієнта інтенсивності напружень у циклі, тріщина втомна;
ДСТУ 2825: в'язкість ударна, границя текучості, границя міцності, коефіцієнт запасу міцності, залишкове напруження, навантажування статичне, напруження допустиме, руйнування в'язке, руйнування крихке, стан деформований, схема розрахункова;
ДСТУ 3830: корозійне середовище, суцільна корозія, місцева корозія, пітінгова корозія, розтріскування корозійне, швидкість корозії;
ДСТУ 4046-2001: технічне діагностування;
ГОСТ 15467: дефект, критичний дефект.
3.1 вторинні напруження
Напруження, що діють у закріпленнях з'єднувальних деталей, розвиваються в зонах обмеження переміщень або викликані дією крайових умов. Рівнодіючі сила і сума моментів таких напружень по перерізу тіла тотожно дорівнюють нулю
3.2 в'язке руйнування
Граничний стан, що настає під час в'язкого руйнування конструкції з дефектом
3.3 граничне навантаження
Система прикладених зовнішніх зусиль та моментів, за умови досягнення якого об'єкт набуває граничного (передруйнівного) стану
3.4 дефект груповий
Три і більше дефектів, залишкова міцність труби з якими менша за міцність труби з кожним окремо
3.5 зведений дефект
Дефект, отриманий шляхом об'єднання декількох дефектів на основі моделей взаємодії дефектів
3.6 дефект значний
Дефект, що істотно впливає на використання продукції за призначенням і (або) на її довговічність, але не є критичним (ГОСТ 15467-79)
3.7 дефект критичний
Дефект, за наявності якого використання продукції за призначенням є практично неможливим або неприпустимим (ГОСТ 15467-79)
3.8 дефект незначний
Дефект, що істотно не впливає на використання продукції за призначенням та довговічність (ГОСТ 15467-79).
3.9 дефект парний
Два сусідніх дефекти, залишкова міцність труби з якими менша за міцність труби з кожним окремо
3.10 дефект помірний
Дефект, що впливає на використання продукції за призначенням і (або) на її довговічність, але не є значним та критичним (ГОСТ 15467-79)
3.11 дефект корозійний
Дефект, що виник внаслідок корозії (ГОСТ 5272-68)
3.11.1 місцева корозія
Експлуатаційний дефект, що охоплює окремі ділянки поверхні металу (ДСТУ 3830-98)
3.11.2 місцева корозія з піттінговими виразками
Складний корозійний дефект
3.11.3 пітінгова корозія
Корозія, що супроводжується утворюванням виразок у металі, тобто порожнин, які починаються з поверхні (ДСТУ 3830-98)
3.11.4 суцільна корозія
Експлуатаційний дефект, що розповсюджується по всій поверхні металу. Розділяється на рівномірну та нерівномірну корозію. Рівномірна - це корозія, що поширюється з однаковою швидкістю по всій поверхні металу. Нерівномірна - це суцільна корозія, що поширюється з неоднаковою швидкістю на різних ділянках поверхні металу (ДСТУ 3830-98)
3.12 дефект суцільності матеріалу
Дефект, що характеризується місцевими змінами щільності матеріалу або її втратою
3.12.1 включення
Технологічний дефект, що характеризується накопиченням неметалічних включень, які утворюються під час кристалізації сталей внаслідок ліквідації домішок
3.12.2 закат
Технологічний дефект, що виникає при прокатці заготовок із надрізами, напливами та іншими виступами, заповнений окалиною
3.12.3 міжкристалітна корозія
Корозія, що розповсюджується по границях зерен металу
3.12.4 непровар
Дефект зварювання, викликаний несплавленням основного металу з наплавленням, а також несплавленням між собою окремих шарів шва під час багатопрохідного зварювання
3.12.5 підріз
Дефект, що має вигляд поглиблення і виникає у основному металі вздовж краю зварювального шва за рахунок великої сили електричної дуги
3.12.6 пузир
Технологічний дефект, що представляє собою порожнини, які утворюються в литому металі в результаті виділення газів під час кристалізації внутрішніх або поверхневих шарів
3.12.7 пора
Дефект зварювання, що утворюється внаслідок швидкого затвердіння насиченого газами розплавленого металу, під час якого гази не встигають вийти в атмосферу
3.12.8 раковина
Технологічний дефект, порожнина, що виникає внаслідок усадки металу (зменшення об'єму рідкого металу) під час його охолодження та затвердіння
3.12.9 риска, подряпина
