σ ⁺ - максимальне осьове напруження, МПа;

σ ^-- мінімальне осьове напруження, МПа;

σ_в - границя міцності матеріалу, МПа;

σ_екв- еквівалентне напруження, МПа;

σ_θ- номінальні окружні напруження, МПа;

σ_Н- номінальні напруження, МПа;

σ_r-довідкові напруження, МПа;

σ _T- границя текучості, МПа;

σ _х- номінальні осьові напруження, МПа;

[σ] -допустимі напруження, МПа;

Т - залишковий ресурс (рік);

Т' - момент часу, на який визначається розмір дефекту;

ΔΤ - температурний перепад між температурою монтажу та температурою експлуатаціїї, що

приймається додатнім при нагріванні, °С;

t - товщина стінки труби, мм;

t₁- поточна товщина стінки першої труби в з'єднанні двох трубних секцій, мм;

t₂- поточна товщина стінки другої труби в з'єднанні двох трубних секцій (t₂> t₁), мм;

t_н- мінімальна товщина стінки труби, мм;

θ_j кут в окружному напрямку для j-ї точки, град;

v_а- швидкість корозії у глибину, мм/рік;

v_b- швидкість корозії у поперечному напрямку відносно осі трубопроводу, мм/рік;

vj - швидкість корозії у поздовжньоиу напрямку відносно осі трубопроводу, мм/рік;

U_c- енергія руйнування під час вимірювання ударної в'язкості, Дж;

W - глибина вм'ятини або забоїни, мм;

Y_а, Y_с- поправочні функції;

z - кількість членів розкладу в ряді Фур'є.

5 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

5.1 Класифікація, категорії ділянок магістральних трубопроводів, а також коефіцієнти надійності визначають згідно зі СНиП 2.05.06.

5.2 Оцінювання залишкової міцності та довговічності трубопроводу повинно здійснюватися після відпрацювання призначеного терміну експлуатації; проведення чергової технічної діагностикизасобами неруйнівного контролю і виявлення дефектомістких ділянок; виникнення пошкоджень та відмов; перед запланованими змінами режимів навантажування.

5.3 Оцінювання залишкової міцності та залишкового терміну експлуатування ділянок трубопроводу повинне таким чином збігатися з проведенням робіт з технічного діагностування, щоб забезпечити достовірність відображення технічного стану ділянки на момент оцінювання.

5.4 Оцінювання поточного технічного стану трубопроводу з аналізом його міцності та довговічності включає наступні роботи:

• вивчення проектної та виконавчої документації;

• визначення відхилень від проектних рішень, що пов'язані з виконанням технологічних операцій при будівництві;

• вивчення діагностичної та експлуатаційної документації;

• визначення механічних характеристик металу;

• визначення діючих навантажень, пошкоджень та основних механізмів пошкоджуваності;

• розрахунки на міцність і довговічність із врахуванням експлуатаційних та пошкоджуючих факторів.

5.4.1 Вивчення діагностичної та експлуатаційної документації повинно включати аналіз паспортних даних ділянок магістрального трубопроводу з метою визначення: поточних характеристик матеріалу, умов монтажу труб, експлуатаційних режимів, пошкоджувальних факторів, напружено-деформованого стану (НДС), результатів попередніх обстежень тощо. Діагностична та експлуатаційна документація повинна містити наступні відомості:

- рік виготовлення труб та введення ділянки трубопроводу в експлуатацію;

- основні геометричні розміри та розкладку труб із визначенням марок сталей, способу виготовлення, особливостей трубних секцій (пряма, згин тощо);

- спосіб монтажу та просторові характеристики конструктивних елементів трубопроводу, температуру під час монтажу трубопроводу, робочий та розрахунковий тиск, циклічність навантаження, склад і температуру робочого продукту, тривалість експлуатації тощо;

- кліматичні умови траси (річні, сезонні перепади температури повітря та грунту, вологість, об'єм опадів);

- геоморфологічні умови (якісні та кількісні характеристики рельєфу місцевості в зоні траси, можливі зсуви та просадки грунту, мінеральний склад та фізико-механічні характеристики грунтів);

- топографічні дані про населені пункти, енергетичні, транспортні та промислові об'єкти, що знаходяться в зоні проходження траси трубопроводу;

- акти діагностичних обстежень;

- технічна документація про проведення поточних та капітальних ремонтів;

- інформація про зареєстровані випадки відхилень від робочих параметрів та відмови, що мали місце впродовж терміну експлуатації.

У разі відсутності необхідних даних потрібно проводити спеціальне технічне діагностування або лабораторні дослідження.

5.4.2 Дані, отримані у ході технічного діагностування, лабораторних досліджень, мають перевагу перед даними, отриманими з технічної та експлуатаційної документації.

Технічне діагностування, лабораторні дослідження проводять обов'язково:

• якщо є труднощі при визначенні марки сталі;

• при неповній інформації про механічні властивості та характеристики тріщиностійкості металу та зварного шва;

• при тривалій експлуатацій трубопроводу, що може призвести до деградації механічних властивостей матеріалу труб внаслідок старіння;

• при виявленні випучувань, гофрів або значних переміщень трубопроводу;

• після аварій, якщо ділянка трубопроводу підлягає відбудові.

5.4.3 Для оцінки довговічності ділянок трубопроводу слід визначитись з аналітичними або експериментальними моделями пошкоджуваності матеріалу з часом згідно з додатком Ж.

5.4.4 У разі неможливості виміряти напружено-деформований стан (НДС) трубопроводу експериментальним шляхом НДС розраховується з урахуванням зовнішніх навантажень. На основі технічної інформації про спосіб прокладання і просторове розміщення трубопроводу, умов його закріплення і взаємодії з середовищем визначають зовнішні навантаження. Слід урахувати діючі фактори навантаження: механічні, температурні, кінематичні. Результатом вимірювань та розрахунку є осьові і поперечні зусилля, згинальні та крутні моменти і спричинені ними напруження і деформації.

5.4.5 Розрахунки на міцність та довговічність проводять шляхом технічного діагностування з урахуванням механічних властивостей і основних навантажувальних факторів та режимів експлуатації. Вимоги щодо проведення технічного діагностування регламентуються згідно з ДСТУ 4046.

5.4.5.1 Вхідною інформацією для виконання розрахунків за даним стандартом є фізико-механічні характеристики матеріалу труб, параметри дефектів трубопроводу та його геометричні характеристики.

5.4.5.2 Визначені відповідно до 5.4.4 силові фактори використовують у процедурах визначення параметрів, що характеризують напружено-деформований стан в околі дефектів. За необхідності підвищення точності потрібно застосовувати методи теорії оболонок. Ці напруження разом із залишковими напруженнями використовують для оцінки стану міцності. Слід взяти до уваги, що напруження різної природи і локалізації по-різному впливають на досягнення граничного стану [1],тому слід розрізняти первинні та вторинні напруження (класифікація за чинниками, що їх породжують), а також мембранні, згинальні та пікові напруження (класифікація за характером розподілу, локалізацією) згідно з розділом 8.

5.4.5.3 Основними розрахунковими режимами є "пуск", "стаціонарний режим", "зупинка", "гідро-випробування", відхилення від проектних режимів та нормальних умов експлуатації - "аварійні ситуації".

5.4.6 Розрахунки проводяться за наступними граничними станами:

- крихка міцність (тільки для тріщиноподібних дефектів);

- в'язке руйнування (для всіх дефектів);

- довговічність.

5.4.7 Передбачено три рівні розрахунків на статичну міцність (по відношенню до граничного стану "в'язке руйнування"), які відрізняються за ступенем складності (ступенем консервативності) розрахункових схем. Із збільшенням номера рівня розрахунку разом із складністю збільшується ступінь наближення до більш точної розрахункової схеми і відповідно зменшується ступінь консервативності оцінок. Для всіх рівнів розрахунку використовують граничні стани, що пов'язані з крихкою міцністю і/або в'язким руйнуванням. У відповідності з цими станами та в залежності від типу дефектів встановлюють критерії граничних станів. Для тріщиноподібних дефектів - це діаграма оцінки руйнування (ДОР), яка дозволяє оцінювати стан міцності при взаємодії двох граничних станів - крихкого та в'язкого руйнування, а для тривимірних дефектів і дефектів форми - граничне навантаження в'язкого руйнування, що характеризує в'язке руйнування і відповідно є однією із двох складових ДОР.

Якщо за першим рівнем розрахунку дефект виявився недопустимим, то можна скористатись наступними рівнями оцінки, які є менш консервативними.

5.4.8 Для отримання консервативних оцінок слід проводити багатоваріантні розрахунки з використанням максимальних/мінімальних значень вхідних параметрів.

5.4.9 Розрахунок на статичну міцність полягає у визначенні коефіцієнта запасу міцності (КЗМ)для труби з дефектом за максимальних значень прикладених навантажень із подальшим порівнянням його з допустимим КЗМ, який визначається даним стандартом. Дефект вважається безпечним, якщо КЗМ більше допустимого.

5.4.10 Розрахунок довговічності полягає у перевірці виконання умови статичної міцності за ма ксимальних робочих параметрів навантажувань з урахуванням зміни розмірів дефектів із часом.Розрахунок здійснюється, виходячи з чотирьох можливих пошкоджувальних факторів, що погіршують із часом стан конструкції, а саме: деградації механічних властивостей матеріалу, корозійного ураження, стрес-корозії та втомного циклічного навантажування. Довговічність (залишковий ресурс) визначається мінімальним проміжком часу від поточного стану до такого, за яким умовастатичної міцності згідно з 5.4.9 не виконується або дефект проросте вглиб матеріалу до значення 80% від товщини стінки.

5.4.11 Процедури проведення розрахунків на міцність і довговічність наводяться в розділах 10 та 11 відповідно.

5.4.12 Розрахунки на міцність та довговічність трубопроводів та висновки щодо допуску до експлуатації ділянок трубопроводів, де були виявлені дефекти, в зв'язку з особливою складністю та відповідальністю проводяться спеціалізованими організаціями Держгірпромнагляду, організаціями-розробниками даного стандарту, спеціалізованими організаціями, які мають достатню кваліфікацію та необхідні дозволи. Відповідальність за якість розрахункових робіт за даним стандартом несе організація, що виконала розрахунки.

5.4.13 Результати розрахунку дефектів оформляють відповідно до розділу 13.

6 ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРІАЛУ ТРУБ

6.1 При проведенні розрахунків на статичну міцність слід використовувати наступні механічні характеристики матеріалу:

• нормативне Rабо поточне значення границі міцності матеріалу; σ _в

• нормативне R або поточне значення границі текучості матеріалу, σ _T ;

• нормативне R або поточне значення ударної в'язкості KCV;

• нормативне R або поточне значення характеристики тріщиностійкості К_1С або інші критерії механіки руйнування.

За нормативні значення зазначених характеристик приймають відповідно мінімально гарантовані значення границі міцності матеріалу, границі текучості матеріалу, ударної в'язкості KCV, характеристики тріщиностійкості К_1С, що визначені відповідними стандартами, нормами та технічними умовами із вимогами до матеріалу труб (додаток А).

6.2 Значення характеристик матеріалу труб визначають неруйнівними методами контролю або за необхідності, експериментальними випробуваннями вирізок матеріалу труб контрольованої ділянки трубопроводу. Дані, отримані з документації об'єкта контролю, вважають довідковими.

6.2.1 Обсяг контролю визначають достатньо обгрунтованою експериментальною вибіркою згідно з ДСТУ 4046 для отримання значень наступних величин:

• границі текучості, границі міцності та відносного подовження після розриву матеріалу згідно з ГОСТ 1497;

• характеристики тріщиностійкості К_1С згідно з ГОСТ 25.506;

• ударної в'зкості KCV згідно з ГОСТ 9454.

6.2.2 Зразки для випробувань виготовляють із контрольних вирізок трубопроводу. Виготовлення темплета та його характеристики визначають за нормативною документацією на метод контролю. Для врахування анізотропії механічних властивостей матеріалу зразки слід виготовляти з урахуванням орієнтації, тобто вздовж та поперек прокатки.

6.2.3 Допускається визначення механічних властивостей металу неруйнівними методами через випробування на твердість за Бринелем НВ згідно з ГОСТ 22761, ГОСТ 18661 тощо із використанням твердомірів, що відповідають вимогам згідно з ГОСТ 8.062 та використанням кореляційних зележностей, що регламентуються чинними нормативними документами.

6.2.4 Поточні механічні характеристики матеріалу за недостатності обгрунтування можуть коригуватись, уточнюватись за допомогою інших методів досліджень та випробувань, наприклад, проведення металографічних досліджень тощо.

6.2.5 За наявності нормативних та експериментальних значень механічних характеристик матеріалу перевагу надають експериментальним значенням за винятком випадку, коли характеристики визначають за кореляційними залежностями на основі експериментальних значень.