Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов

Обновлено: 03.05.2024

В Стандарте обобщен многолетний опыт в области оценки прочности технологических стальных трубопроводов. Необходимость в разработке специального нормативного документа по расчету на прочность обусловлена спецификой технологических трубопроводов, которые характеризуются:

- повышенной опасностью транспортируемых сред (коррозионная активность, взрыво- и пожароопасность, токсичность);

- широким диапазоном изменения рабочих параметров (температур, давлении);

- разнообразием возможных механизмов разрушения в результате статических, циклических и динамические воздействий.

Применявшийся до недавнего времени РТМ 38.001-94 «Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов» [22] устарел, особенно в части оценки прочности наиболее напряженных элементов трубопроводов - отводов, врезок и тройников. Отдельные положения потребовалось привести в соответствие с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов, ПБ 03-585-03» [14] и другими нормативными документами по расчету на прочность, введенными в действие после 1995 года [23], [1], [2], [20]. При этом проведена гармонизация с нормами США ANSI / ASME [32], [33], [34].

Настоящий стандарт устанавливает методы расчета на статическую и циклическую прочность, а также вибрацию технологических стальных трубопроводов, работающих под внутренним избыточным и наружным (вакуумный трубопровод) давлением, а также под действием дополнительных нагрузок и воздействий (вес трубопровода, температурный нагрев. смешение опор и т.п.). Нормы и методы расчета на прочность применимы при условии, что отклонения от геометрических размеров и неточности при изготовлении рассчитываемых элементов не превышают допусков, установленных нормативно-технической документацией.

Стандарт предназначен для специалистов, осуществляющих проектирование, строительство и реконструкцию стальных технологических трубопроводов в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслях промышленности.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Термины и единицы измерения

Площадь поперечного сечения трубы, мм 2

Укрепляющая площадь накладки, мм 2

Укрепляющая площадь штуцера, мм 2

Радиусы начальной и конечной полукруговых трещин, мм

Ширина накладки, мм

Ширина уплотнительной прокладки, мм

Суммарная прибавка к толщине стенки, мм. Принимается согласно п. п. 1.6.3-1.6.6

Технологическая прибавка к толщине стенки, мм. Принимается согласно п. п. 1.6.3-1.6.6

Прибавка к толщине стенки на коррозию и эрозию, мм. Принимается согласно п. п. 1.6.3-1.6.6

Скорость звука, м/сек

Наружный диаметр трубы или детали, мм

Внутренний диаметр трубы или детали, мм

Номинальный диаметр (условный проход), мм

Наружный диаметр кожуха изоляции (при отсутствии кожуха - наружный диаметр изоляции, при отсутствии изоляции - DK = D ), мм

Наружный диаметр штуцера (ответвления) или диаметр центрального отверстия в заглушке, мм

Допустимый диаметр отверстия, не требующего укрепления, мм

Внутренний диаметр штуцера (ответвления), мм

Эквивалентный диаметр отверстия в детали с вытянутой горловиной, мм

Модуль упругости материала в холодном состоянии, МПа

Модуль упругости материала при расчетной температуре, МПа

i -я частота собственных колебаний трубопровода, Гц

i -я частота возмущающей нагрузки, Гц

Параметр, характеризующий концентрацию напряжений изгиба в тройнике

Высота выпуклой части заглушки, мм

Расчетные значения высоты внешней и внутренней части штуцера, мм

Момент инерции поперечного сечения трубы, мм 4

Моменты инерции поперечного сечения штуцера, мм 4

Полярный момент инерции поперечного сечения штуцера, мм 4

Коэффициент интенсификации изгибных напряжений из плоскости тройника или отвода

Коэффициент интенсификации изгибных напряжений в плоскости тройника или отвода

Коэффициент интенсификации напряжений в отводах

Коэффициент гибкости изогнутой трубы без учета стесненности деформации ее концевых сечений

Коэффициент гибкости изогнутой трубы с учетом стесненности деформации ее концевых сечений

K ² p

Амплитуда эффективного значения коэффициента интенсивности напряжений, соответствующего порогу усталости, МПа

Расчетная длина элемента, мм

Длина трубы или пролета, м

Изгибающий момент, действующий из плоскости тройника или отвода, Н × мм

Изгибающий момент, действующий в плоскости тройника или отвода, Н × мм

Крутящий момент, Н × мм

Погонная масса трубопровода, кг/м

Осевое усилие от дополнительных нагрузок, Н

Расчетное число полных циклов, соответственно от совместного действия внутреннего давления и дополнительных нагрузок и только от действия внутреннего давления

Число полных циклов, соответственно от совместного действия внутреннего давления и дополнительных нагрузок и только от действия внутреннего давления

Число полных циклов, соответственно с амплитудой эквивалентного напряжения сгм , и с размахом колебаний давления ДР,

Допускаемое число полных циклов при вибрации

Число оборотов вала, об/мин

Расчетное внутреннее избыточное или наружное давление, МПа. Принимается согласно п. 1.3.2 и 1.3.5 соответственно.

Допустимое избыточное внутреннее или наружное давление, МПа

Рабочее и условное давление, МПа

Поперечные усилия, действующие в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, Н

Радиус кривизны осевой линии отвода, мм

Радиус скругления горловины в тройниковом соединении, мм

Номинальная толщина стенки трубы или фасонной детали, мм

Номинальная толщина стенки штуцера, мм

Расчетная толщина стенки магистрали тройника при j y = 1.0, мм

Расчетная толщина стенки штуцера тройника при j y = 1.0, мм

Расчетные толщины стенок труб и фасонных деталей, мм

Эквивалентная толщина стенки магистрали тройника, мм

Расчетная температура стенки трубопровода, ° С. Принимается согласно п. 1.3.7

Фиктивные температуры при расчете высокотемпературных трубопроводов на этапах 2 и 5 поверочного расчета. °С. Принимаются согласно п. 5.1.7

Скорость потока в трубопроводе, м/с

Момент сопротивления поперечного сечения при изгибе, мм 3

Силовой фактор на i -том этапе расчета

Коэффициент надежности для нагрузок или воздействий i -того типа

Безразмерный параметр, характеризующий пониженную жесткость отвода при действии изгибающего момента

Коэффициент стеснения деформации изгиба на концах отвода

Сумма укрепляющих площадей, мм 2

Временное сопротивление разрыву соответственно при расчетной температуре и 20°С, МПа

Предел текучести соответственно при расчетной температуре и 20°С, МПа

Условный предел текучести при остаточной деформации 0.2% соответственно при расчетной температуре и 20°С, МПа

Условный предел текучести при остаточной деформации 1.0% соответственно при расчетной температуре и 20°С, МПа

Условный предел длительной прочности на ресурс 10 5 часов при расчетной температуре, МПа

Условный предел ползучести при растяжении, обуславливающий деформацию в 1% за 10 5 часов при расчетной температуре, МПа

Расчетное кольцевое напряжение от внутреннего давления, МПа

Амплитуды эквивалентного напряжения полного цикла i -го режима нагружения, МПа

s ae , s aei

Максимальная амплитуда напряжений при вибрации, МПа

Расчетная и допустимая амплитуды напряжений при вибрации, МПа

Эквивалентное напряжение, МПа

Суммарное среднее осевое напряжение от внутреннего давления, осевой силы и изгибающего момента, МПа

Среднее осевое напряжение от внутреннего давления, МПа

Осевое напряжение от изгибающего момента, МПа

Напряжение от осевой силы, МПа

Допускаемые напряжения при расчетной температуре и при 20°С, МПа. Определяются согласно п.1.4

Допускаемая амплитуда знакопеременных напряжений при циклических воздействиях, МПа

Допускаемая амплитуда вибрации, мкм

Касательное напряжение от кручения, МПа

Коэффициент прочности элемента со сварным швом при растяжении. Принимается согласно п. п. 1.5.1-1.5.5

Коэффициент прочности элемента с поперечным сварным швом при изгибе. Принимается согласно п. 1.5.7

Коэффициент прочности элемента с угловым сварным швом. Принимается согласно п. 1.5.8

Коэффициент прочности элемента, ослабленного отверстием. Вычисляются в соответствии с п. 3.4.3

Коэффициент усреднения компенсационных напряжении. Принимается согласно п. 5.1.7

Коэффициент релаксации компенсационных напряжении. Принимается согласно п. 5.1.7

Параметр внутреннего давления

w , w р

j -я низшая круговая частота собственных колебаний, радиан/с

j -я низшая техническая частота собственных колебаний, Гц

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Область применения

1.1.1. Настоящий стандарт содержит основные положения по расчетам на статическую и циклическую прочность, а также вибрацию стальных технологических трубопроводов с рабочей температурой от минус 70 до плюс 700°С, наружным давлением до 0,1 МПа (вакуумный трубопровод), внутренним избыточным давлением до 10 МПа и отношением толщины стенки к наружному диаметру ( s - с )/ D < 0,2.

1.1.2. Стандарт распространяется на проектируемые, вновь изготавливаемые и реконструируемые стальные технологические трубопроводы, эксплуатирующиеся на опасных производственных объектах в закрытых цехах, наружных установках, а также прокладываемых надземно на низких, высоких опорах, эстакадах и подземно в непроходных и полупроходных каналах. Стандарт не распространяется на трубопроводы, требования к прочности и надежности которых регламентируются нормами [23].

1.1.3. Стандарт содержит требования по определению толщины стенки труб и фасонных деталей трубопровода из условия обеспечения их несущей способности под действием внутреннего избыточного и наружного давления.

Поверочный расчет трубопровода предусматривает оценку статической и циклической прочности под действием нагрузок и воздействий, соответствующих как нормальному технологическому режиму, так и допустимым отклонениям от такого режима.

Предусмотрен расчет трубопровода на вибрацию при проектировании, пусконаладочных работах и эксплуатации. Приведены рекомендации по определению амплитуды и частоты пульсаций давления рабочей среды, генерируемых оборудованием, и собственных частот колебаний трубопровода. Сформулированы условия отстройки трубопровода от резонанса. Даны критерии прочности трубопровода при наличии вибрации.

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

Оценка прочности проводится раздельно на действие не самоуравновешенных нагрузок (весовые и внутреннее давление) и с учетом всех нагружающих факторов, в том числе температурных деформаций. При соблюдении условий циклической прочности, допускается значительная концентрация местных напряжений, обусловленных температурным нагревом в рабочем состоянии трубопровода.

Приложения содержат методы решения ряда специфических задач, связанных с расчетами прочности и надежности технологических трубопроводов.

1.1.4. В обоснованных случаях возможно применение других методов расчета на прочность и вибрацию, отличающихся от настоящих. Решение об этом принимает разработчик проекта.

1.2 Классификация трубопроводов

При проверочных расчетах в зависимости от уровня температур и длительной прочности материала, различаются среднетемпературные и высокотемпературные трубопроводы. К высокотемпературным относятся трубопроводы:

- из углеродистой и низколегированной стали при расчетной температуре выше 370°С;

- из легированной аустенитной стали при расчетной температуре выше 450°С.

К среднетемпературным относятся трубопроводы, расчетная температура которых не превышает указанных пределов.

1.3 Основные положения по расчету на прочность и вибрацию

1.3.1. Расчет трубопроводов на прочность осуществляется по расчетному избыточному давлению и расчетной температуре с учетом агрессивности среды.

1.3.2. Расчетное внутреннее избыточное давление Р определяется разработчиком технологического процесса. При этом:

- для трубопроводов, работающих совместно с аппаратами, расчетное давление определяется по расчетному давлению аппарата, с которым соединен трубопровод;

- для напорных трубопроводов центробежных машин (насосов, компрессоров, газодувок) - по максимальному давлению, развиваемому при закрытой задвижке со стороны нагнетания, а для поршневых машин - по давлению настройки предохранительного клапана, установленного на источнике давления.

1.3.3. При расчете на прочность трубопровода в режиме испытания расчетное давление принимается равным наименьшему из давлений испытания элементов системы (аппарат, компенсатор и т.д.).

1.3.4. Если на элемент трубопровода действует гидростатическое давление, составляющее 5% и выше рабочего давления, то расчетное давление этого элемента должно быть повышено на это же значение.

1.3.5. Расчетное наружное давление для вакуумных трубопроводов принимается исходя из особенностей технологического процесса до 0,1 МПа.

1.3.6. При расчете вакуумных трубопроводов остаточное давление должно превышать 0,001 МПа [14].

1.3.7. Расчетная температура стенки принимается равной максимальной температуре среды (при отсутствии теплового расчета) согласно технологическому регламенту или проекту на технологический трубопровод.

1.3.8. При расчете деталей трубопроводов на условное давление (Ру), принимаемого по ГОСТ 356-80, за расчетную температуру следует принимать 200°С.

1.3.9. Свойства материала (допускаемые напряжения, модуль упругости, коэффициент линейного расширения и т.п.) определяются при расчетной температуре. При отрицательной расчетной температуре свойства материала принимаются для температуры 20°С.

1.3.10. Расчетные значения нагрузок и воздействий при оценке статической и циклической прочности определяются как произведение их нормативного значения на коэффициент надежности g i . Типы нагрузок и воздействий, а также соответствующие коэффициенты надежности g i , приведены в разделе 2.

1.3.11. Амплитуды и частоты пульсаций давления в трубопроводе, а также частоты собственных колебаний, определяются согласно разделам 2.2 и 6.

1.3.12. Для предварительной расстановки промежуточных опор рекомендуется пользоваться Приложением 1.

1.3.13. Поверочный расчет трубопроводов на прочность выполняется согласно разделу 5 с учетом нагрузок и воздействий, возникающих при строительстве, испытаниях и эксплуатации. Внутренние силовые факторы в расчетных сечениях трубопровода определяются методами строительной механики стержневых систем с учетом повышенной гибкости отводов и штуцеров (ответвлений) тройников и врезок (приложение 2). Трубопроводная арматура рассматривается как недеформируемое тело.

1.3.14. Выбор элементов фланцевых соединений для рабочих условий описан в Приложении 3.

1.3.15. Рекомендации по выбору сильфонных и линзовых компенсаторов содержатся в Приложении 4.

1.3.16. Методы защиты трубопроводов от вибрации рассматриваются в Приложении 5.

1.3.17. Расчет назначенного ресурса (расчетного срока службы) трубопровода приведен в Приложении 6.

1.4 Допускаемые напряжения

1.4.1. Допускаемое напряжение [ s ] при расчете труб и соединительных деталей трубопровода на статическую прочность

- для углеродистых и низколегированных сталей

- для аустенитных сталей

При определении допускаемых напряжений для среднетемпературных трубопроводов характеристики длительной прочности и не используются, т.е. в (формулах 1.1 и 1.2 остаются только два первых члена в скобках.

1.4.2. Нормативные значения [ s ] допускается принимать для электросварных труб и деталей по [1], а бесшовных - по [23].

1.5 Коэффициенты прочности сварных соединений

1.5.1. Коэффициенты прочности j у для стыковых сварных соединений при растяжении от давления, выполненных любым допущенным способом (автоматической, полуавтоматической или ручной дуговой сваркой), обеспечивающим полный провар по всей длине стыкуемых элементов, при проведении контроля шва радиографией или ультразвуком под всей длине шва принимаются по таблице 1.1.

Сталь и способ сварки

j у при расчетной температуре

Углеродистая, низколегированная, марганцовистая, хромомолибденовая и аустенитная при любом способе сварки

Хромомолибденованадиевая и высокохромистая:

- при электрошлаковой сварке

- при электронно-лучевой сварке

- при ручной дуговой сварке, контактной стыковой сварке, автоматической стыковой сварке под флюсом

Примечани е: при расчетной температуре от 510 С до 530 °С значение коэффициента j у определяется линейным интерполированием между указанными значениями.

1.5.2. Коэффициент прочности стыкового сварного соединения j у , контроль качества которого радиографией или ультразвуком допускается производить не по всей длине каждого шва, рекомендуется принимать равным значению j у согласно п. 1.5.1, умноженному на величину:

- при выборочном контроле не менее 10% длины данного шва - 0.8;

- при отсутствии контроля или при выборочном контроле менее 10% длины данного шва - 0.7.

1.5.3. При наличии смещения кромок сварных труб коэффициент прочности сварного соединения j у , определенный в соответствии с пп. 1.5.1 и 1.5.2, должен быть уменьшен пропорционально смешению кромок. Например, при смешении кромок на 15% значение коэффициента должно быть умножено на 0.85.

1.5.4. При сжатии стыкового сварного соединения коэффициент прочности принимается равным j у =1.0.

1.5.5. При расчете бесшовных труб и деталей коэффициент прочности принимается равным j у = 1.0.

1.5.6. Усиление сварного шва при определении коэффициента прочности j у не учитывается.

1.5.7. Коэффициент прочности поперечного сварного стыка труб и деталей при изгибе j w определяется в соответствии с пп. 1.5.1-1.5.5, но не более значений, приведенных в таблице 1.2.

Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ НА ПРОЧНОСТЬ И ВИБРАЦИЮ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

РАЗРАБОТАНО Всероссийским научно-исследовательским и проектным институтом нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (ВНИПИнефть)

Директор института Никитин В.М.

Заместитель директора Сорокин В.И.

Руководитель темы, к.т.н. Миркин А.З.

Ответственные исполнители: к.т.н. Маркелов В.П., д.т.н. Хажинский Г.М.

Исполнители: к.т.н. Белостоцкий A.M. (НИЦ "СТАДИО"), к.т.н. Вольфсон Б.С.

СОГЛАСОВАНО Начальником Главного управления по надзору в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности Госгортехнадзора РФ Александровым А.И. 20 декабря 1994 г.

УТВЕРЖДЕНО Начальником Управления департамента нефтепереработки Минтопэнерго РФ Беловым В.П. 26 декабря 1994 г.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Область применения

1.1.1 Настоящий РТМ определяет основные требования к расчету на статическую и циклическую прочность, а также вибрацию технологических трубопроводов из углеродистой и легированной стали с рабочим давлением до 10 МПа и рабочей температурой от -70 до 700 °С. РТМ разработан взамен пособия к СН 527-80 по расчету на прочность технологических стальных трубопроводов на Ру до 10 МПа.

Примечания. 1. Рабочее давление принимается равным максимальному избыточному давлению, возникающему при нормальном протекании технологического процесса.

2. Рабочая температура принимается равной максимальной температуре транспортируемого вещества, установленной технологическим регламентом.

1.1.2 РТМ предусматривает выбор толщины стенки элементов трубопровода по условию обеспечения их несущей способности под действием внутреннего давления. Для учета отрицательного влияния овальности на выносливость отводов при пульсирующем внутреннем давлении введена поправка на толщину стенки, полученная из условия приспособляемости.

Поверочный расчет трубопроводов предусматривает оценку статической и циклической прочности под действием нагрузок, соответствующих как нормальному технологическому режиму, так и его возможным нарушениям. Предусмотрен расчет на вибрацию при пусконаладочных работах и эксплуатации.

Внутренние силовые факторы и реакции опор определяются расчетом трубопровода как упругой стержневой системы с учетом реальной гибкости элементов и сил трения в опорах скольжения. Нагрузки на оборудование и опоры определяются в рабочем и нерабочем (холодном) состояниях трубопровода, а также при испытаниях.

Оценка прочности проводится раздельно на действие несамоуравновешенных нагрузок (весовые и внутреннее давление) и с учетом всех нагружающих факторов, в том числе температурных деформаций.

Оценка прочности на действие несамоуравновешенных нагрузок выполняется по формулам метода предельного состояния. Расчет на действие всех нагружающих факторов проводится по методу максимального эквивалентного напряжения. Если в последнем случае не выполняется условие приспособляемости, то проводится дополнительный расчет на циклическую прочность, в том числе и с учетом ползучести.

В РТМ даны рекомендации по определению амплитуды и частоты пульсаций давления рабочей среды, генерируемых оборудованием, и собственных частот колебаний трубопровода. Сформулированы условия отстройки трубопровода от резонанса. Даны критерии прочности трубопровода при наличии вибрации.

1.1.3 При соответствующем обосновании допускается отклонение от указаний РТМ или применение других методов расчета на прочность и вибрации. Решение об этом принимает разработчик проекта при согласовании с институтом ВНИПИнефть.

1.2 Классификация трубопроводов

1.2.1 При поверочных расчетах в зависимости от уровня температур и длительной прочности материала различаются средне- и высокотемпературные трубопроводы.

К высокотемпературным относятся трубопроводы:

- из углеродистой и легированной неаустенитной стали при рабочей температуре свыше 360 °С,

- из легированной аустенитной стали при рабочей температуре свыше 450 °C.

1.3 Основные положения расчета на прочность и вибрацию

1.3.1 Расчет на прочность состоит из стадии определения основных размеров элементов и, при необходимости, поверочного расчета на прочность трубопровода в целом.

1.3.2 Выбор основных размеров элементов трубопроводов осуществляется по расчетным давлению и температуре с учетом химической активности транспортируемого вещества.

1.3.3 Расчетное давление следует приминать, как правило, равным рабочему давлению.

При повышении внутреннего давления во время действия предохранительных устройств более чем на 10% по сравнению с рабочим, элементы трубопровода следует рассчитывать на давление, равное 90% давления в трубопроводе при полном открытии предохранительных устройств.

Расчетное давление на линии нагнетания, не защищенной предохранительными устройствами, принимается на всем участке от насоса (компрессора и т.п.) до запорного органа равным максимальному давлению, развиваемому источником.

Во всех случаях величина расчетного давления должна приниматься не менее 0,2 МПа.

1.3.4 Расчетную температуру стенки элемента следует принимать равной рабочей температуре транспортируемого вещества по проектной документации. При отрицательной рабочей температуре за расчетную температуру принимается 20 °С.

1.3.5 Предварительную расстановку опор для надземных трубопроводов следует производить в соответствии с указаниями в Приложении 1.

1.3.6 Выбор элементов фланцевых соединений следует проводить в соответствии с Приложением 3.

1.3.7 Выбор сильфонных и линзовых компенсаторов проводится в соответствии с Приложением 4.

1.3.8 Поверочный расчет трубопроводов на прочность следует выполнять в случаях, указанных в разделе 7.1, с учетом нагрузок и воздействий, возникающих при строительстве, испытании и эксплуатации. Внутренние силовые факторы в расчетных сечениях трубопровода следует определять методами строительной механики стержневых систем с учетом гибкости отводов и сварных врезок, указанных в Приложении 2. Коэффициент податливости штампованных тройников принимается равным единице. Установленная на трубопроводе арматура рассматривается как недеформируемое тело.

1.3.9 Расчетные значения нагрузок при оценке статической и циклической прочности следует определять как произведение их нормативного значения на коэффициент перегрузки . Типы нагрузок и воздействий приведены в разделе 2.

1.3.10 Нагрузки при гидравлическом ударе определяются в соответствии с Приложением 5.

1.3.11 Амплитуды и частоты пульсаций давления в трубопроводе определяются в соответствии с разделом 2.2 и Приложением 6.

1.3.12 Расчет трубопроводов на вибропрочность излагается в разделе 8.

1.4 Условные обозначения

- площадь поперечного сечения трубы, мм;

, , - укрепляющие площади накладки, штуцера и сварного шва, мм;

, - радиусы начальной и конечной полукруговых трещин, мм;

- ширина накладки, мм;

- ширина уплотнительной прокладки, мм;

, , - прибавки к толщине стенки, мм;

- скорость звука, м/сек;

, - наружный и внутренний диаметры трубы, мм;

- наружный диаметр штуцера и диаметр центрального отверстия в заглушке, мм;

- внутренний диаметр штуцера, мм;

- допускаемый диаметр неукрепленного отверстия, мм;

- эквивалентный диаметр отверстия при наличии радиусного перехода, мм;

, - модули упругости в холодном состоянии и при расчетной температуре, МПа;

- собственная частота колебаний трубопровода, Гц;

- частота возмущающей нагрузки, Гц;

- высота выпуклой части заглушки, мм;

, - расчетные значения высоты штуцера, мм;

- момент инерции поперечного сечения трубы при изгибе, мм;

, - моменты инерции поперечного сечения штуцера при изгибе и кручении, мм;

- коэффициент концентрации напряжений в магистрали от воздействия штуцера;

- коэффициент увеличения напряжения в отводах;

, - коэффициенты гибкости изогнутой трубы, соответственно без учета и с учетом стесненности деформации по краям;

- амплитуда эффективного значения коэффициента интенсивности напряжений, соответствующего порогу усталости, МПа;


Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно

Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия

Processing pipes. Standards and calculation methods for the stress, vibration and seismic effects

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Некоммерческим партнерством "Сертификационный центр НАСТХОЛ" (НП "СЦ НАСТХОЛ"), Научно-техническим предприятием Трубопровод (ООО "НТП Трубопровод")

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 155 "Соединения трубопроводов общемашиностроительного применения"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 18 октября 2013 г. N 60-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2016 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты" (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок - в ежемесячных информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 1, 2022 год, введенная в действие с 23.08.2021

Поправка внесена изготовителем базы данных

Введение

Стандарт предназначен для специалистов, осуществляющих проектирование, строительство и реконструкцию трубопроводов технологических в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслях промышленности.

Стандарт выпущен в развитие СА 03-003-07*. В стандарте:

- учтены все изменения к СА 03-003-07;

- добавлен раздел по расчету на прочность трубопроводов высокого давления (более 10 МПа);

- добавлен раздел по оценке прочности трубопроводов при сейсмических воздействиях;

- добавлен раздел по расчету прочности криогенных трубопроводов с рабочей температурой от минус 269°С;

- добавлен раздел по оценке устойчивости как подземных, так и надземных трубопроводов;

- приведена методика определения отбраковочных толщин;

- добавлены требования по расчету трубопроводов, прокладываемых в грунте без устройства каналов (бесканальная прокладка);

- добавлена методика расчета переходов, косых врезок и косых тройников (в которых ответвление неперпендикулярно магистральной части);

- усовершенствована методика расчета вакуумных трубопроводов;

- внесены прочие правки в методику расчета, отражающие опыт, накопленный за время использования СА 03-003-07;

- стандарт распространяется не только на стальные трубопроводы, но и на трубопроводы из цветных металлов (титана, меди, алюминия и их сплавов) и из полимерных материалов.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на технологические трубопроводы, работающие под внутренним давлением, вакуумом или наружным давлением, из углеродистых и легированных сталей, цветных металлов (алюминия, меди, титана и их сплавов) с рабочей температурой от минус 269°С до плюс 700°С при отношении толщины стенки к наружному диаметру

Стандарт распространяется на проектируемые, вновь изготавливаемые и реконструируемые технологические трубопроводы, эксплуатирующиеся на опасных производственных объектах в закрытых цехах, наружных установках, а также прокладываемые надземно на низких, высоких опорах, эстакадах и подземно в непроходных, полупроходных каналах и защемленные в грунте (бесканальные).

Стандарт применим при условии, что отклонения от геометрических размеров и неточности при изготовлении рассчитываемых элементов не превышают допусков, установленных нормативно-технической документацией.

1.2 Настоящий стандарт устанавливает требования к определению толщины стенки труб и соединительных деталей трубопровода под действием внутреннего избыточного и наружного давления, а также методы расчета на прочность и устойчивость технологических трубопроводов.

Поверочный расчет трубопровода предусматривает оценку статической прочности и малоцикловой усталости трубопровода под действием нагрузок и воздействий, соответствующих как нормальному технологическому режиму, так и допустимым отклонениям от такого режима.

Поверочный расчет на сейсмические воздействия выполняется для трубопроводов, расположенных на площадках с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов по шкале MSK-64.

Предусмотрен расчет трубопровода на вибрацию при пусконаладочных работах и эксплуатации. Приведены рекомендации по определению амплитуды и частоты пульсаций давления рабочей среды, генерируемых оборудованием, и собственных частот колебаний трубопровода. Сформулированы условия отстройки трубопровода от резонанса. Даны критерии прочности трубопровода при наличии вибрации.

Внутренние силовые факторы и реакции опор определяют расчетом трубопровода как упругой стержневой системы с учетом реальной гибкости элементов и сил трения в опорах скольжения по методам строительной механики стержневых систем. Нагрузки на оборудование и опоры определяют в рабочем и холодном (нерабочем) состояниях трубопровода, а также при испытаниях.

Оценка прочности проводится раздельно на действие несамоуравновешенных нагрузок (весовые и внутреннее давление) и с учетом всех нагружающих факторов, в том числе температурных деформаций. При соблюдении условий малоцикловой усталости допускается значительная концентрация местных напряжений, обусловленных температурным нагревом в рабочем состоянии трубопровода.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.044-89 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

ГОСТ 25.101-83 Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов

ГОСТ 12815-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см). Типы. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей

ГОСТ 12816-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см). Общие технические требования

ГОСТ 12817-80 Фланцы литые из серого чугуна на от 0,1 до 1,6 МПа (от 1 до 16 кгс/см). Конструкции и размеры

ГОСТ 12819-80 Фланцы литые стальные на от 1,6 до 20,0 МПа (от 16 до 200 кгс/см). Конструкции и размеры

ГОСТ 12820-80 Фланцы стальные плоские приварные на от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см). Конструкции и размеры

ГОСТ 12821-80 Фланцы стальные приварные встык на от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см). Конструкции и размеры

ГОСТ 12822-80 Фланцы стальные свободные на приварном кольце на от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см). Конструкции и размеры

ГОСТ 30546.1-98 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций в части сейсмостойкости

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт 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 и определения:

3.1 акселерограмма: Зависимость ускорения колебаний от времени.

3.2 акселерограмма землетрясения: Акселерограмма на свободной поверхности грунта при землетрясении.

3.3 акселерограмма поэтажная: Ответная акселерограмма для отдельных высотных отметок сооружения, на которых расположен трубопровод.

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

3.5 воздействие деформационное (кинематическое): Воздействие на трубопровод в виде перемещения, например температурные расширения, неравномерная осадка опор, смещение точек присоединения к оборудованию и т.д., измеряется в миллиметрах, градусах и т.д. Деформационные воздействия являются самоуравновешенными и для трубопроводов считаются менее опасными, чем силовые. Деформационные воздействия в статически определимых системах не вызывают появление внутренних усилий, а вызывают только перемещения.

СА 03-003-07 Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов

СА 03-003-07 Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов

Стандарт ассоциации "Ростехэкспертиза" устанавливает методы расчета на статическую и циклическую прочность, а также вибрацию технологических трубопроводов, работающих под внутренним избыточным и наружным (вакуумные трубопроводы) давлением, а также под действием дополнительных нагрузок и воздействий.

СТО 02494680-0049-2005 Конструкции стальные строительные. Основные принципы расчета на прочность, устойчивость, усталостную долговечность и сопротивление хрупкому разрушению

  • формат pdf
  • размер 736.82 КБ
  • добавлен 27 ноября 2011 г.

31 стр. Документ разработан: ЗАО "ЦНИИПСК" им. Мельникова Документ утвержден: ЗАО "ЦНИИПСК им. Мельникова" от 2005-05-18 Статус документа: действующий Область применения: Настоящий стандарт содержит правила и требования по расчёту несущих и ограждающих стальных строительных конструкций. Требования стандарта должны учитываться как при проектировании вновь возводимых сооружений, так и при разработке проектов реконструкции и ремонта сооружений. При.

СТО 24.09-5821-01-93 Краны грузоподъёмные промышленного назначения. Нормы и методы расчёта элементов стальных конструкций

  • формат pdf
  • размер 24.42 МБ
  • добавлен 21 декабря 2010 г.

Настоящий стандарт (СТО) регламентирует нормы и методы расчёта элементов стальных конструкций грузоподъёмных крановпромышленного назначения, эксплуатируемых в диапазоне температур от минус 40 С до плюс 40 С. Разработан Государственным Российским научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом подъёмно-транспортного машиностроения (ВНИИПТМАШ). СОДЕРЖАНИЕ Общие указания. Требования к материалам. Расчётные характеристики материалов.

СТО Газпром 2-2.3-116-2007 Инструкция по технологии производства работ на газопроводах врезкой под давлением

  • формат doc
  • размер 1.58 МБ
  • добавлен 30 октября 2011 г.

Настоящий стандарт предназначен для выполнения работ на газопроводах из стальных электросварных прямошовных и спиральношовных труб из малоуглеродистых и низколегированных трубных сталей с нормативным пределом прочности до 60 кгс/мм2 (588 МПа) включительно, условным диаметром до 1400 мм включительно, фактической толщиной стенки не менее 6,5 мм, избыточным давлением среды свыше 1,2 МПа (12 кгс/см2) до 9,8 МПа (100 кгс/см2) включительно, находящихся.

СТО Газпром 2-2.3-324-2009. Диагностическое виброобследование технологических трубопроводов компрессорных цехов с центробежными нагнетателями. Нормы оценки и методы проведения работ

  • формат pdf
  • размер 2.16 МБ
  • добавлен 03 сентября 2011 г.

Разработан Дочерним открытым акционерным обществом "Оргэнергогаз" Внесен Департаментом по транспортировке, подземному хранению газа ОАО "Газпром" Утвержден и введен в действие распоряжением ОАО "Газпром" от 16 марта 2009 г. №67 Взамен Временной методики проведения диагностических виброобследований технологических трубопроводов компрессорных цехов с центробежными нагнетателями, утвержденной ОАО "Газпром" 8 декабря 2005 г.

СТО Газпром 2-2.3-325-2009 Неразрушающий контроль тройников и тройниковых соединений технологических трубопроводов компрессорных станций. Нормы оценки и методы проведения работ

  • формат pdf
  • размер 20.7 МБ
  • добавлен 13 октября 2011 г.
  • формат pdf
  • размер 608.55 КБ
  • добавлен 03 сентября 2011 г.

О документе 1 РАЗРАБОТАН Дочерним открытым акционерным обществом «Оргэнергогаз» 2 ВНЕСЕН Департаментом по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром» 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО «Газпром» от 03 апреля 2009 г. № 92 4 ВЗАМЕН Временной методики оценки технического состояния и срока безопасной эксплуатации технологических трубопроводов компрессорных станций, утвержденной ОАО «Газпром» 30 апреля 2008 г.

СТО Газпром 2-3.5-354-2006 Порядок проведения испытаний магистральных газопроводов в различных природно-климатических условиях

  • формат pdf
  • размер 2.07 МБ
  • добавлен 23 августа 2011 г.

Настоящий стандарт устанавливает способы, структуру и порядок проведения испытаний, а также очистки полости и осушки участков линейной части магистральных газопроводов, технологических трубопроводов и оборудования в пределах КС, СПХГ, ДКС, ГРС, ГИС и СОГ в различных природно-климатических условиях при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте.

СТО Газпром РД1.10-097-2004 Инструкция по восстановлению ИТД технологических трубопроводов ГРС

  • формат doc
  • размер 387.27 КБ
  • добавлен 18 июня 2011 г.

Инструкция по восстановлению исполнительно-технической документации технологических трубопроводов ГРС устанавливает объем требований и порядок технического обследования технологических трубопроводов ГРС, состав исполнительно-технической документации. Является методической базой при выполнении работ по техническому обследованию технологических трубопроводов при восстановлении исполнительно-технической документации ГРС в связи с утерей последней.

СТО ЦКТИ 462.02-2009 Штуцера для трубопроводов пара и горячей воды тепловых станций. Конструкция и размеры

  • формат pdf
  • размер 347.17 КБ
  • добавлен 28 октября 2011 г.

СТО-СА-03-002-2009 Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов

  • формат pdf
  • размер 10.3 МБ
  • добавлен 29 сентября 2010 г.

М.: Ростехэкспертиза, 2009г. -216с. Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов

РТМ 38.001-94. Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов

РТМ 38.001-94. Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
РАЗРАБОТАН Всероссийским научно-исследовательским и проектным институтом нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (ВНИПИнефть).
СОДЕРЖАНИЕ
Общие положения
Область применения
Классификация трубопроводов
Основные положения расчета на прочность и вибрацию
Условные обозначения
Нагрузки и воздействия
Нагрузки и воздействия при расчетах на статическую и
циклическую прочность
Нагрузки и воздействия при вибрации
Допускаемые напряжения
Основные положения по выбору толщины стенки
Коэффициенты прочности
Расчетная и номинальная толщины стенок элементов
Расчет на прочность труб и фасонных деталей под действием внутреннего давления
Трубы
Отводы
Переходы
Тройники
Заглушки
Выбор расчетной схемы трубопровода
Поверочный расчет трубопровода на прочность
Основные положения
Применение и учет монтажной растяжки
Определение усилий воздействия трубопровода на оборудование
Критерии прочности
Расчет несущей способности (этап 1)
Расчет на статическую прочность (этап 2)
Расчет на циклическую прочность (этап 3а)
Расчет на длительную циклическую прочность (этап 3б)
Расчет трубопровода при нерабочем состоянии и испытаниях (этап 4)
Расчет трубопровода на вибрацию
Расчет собственных частот
Расчет вынужденных колебаний трубопровода
Критерии вибропрочности
Перечень использованных документов
Приложение. Расчет длины пролета трубопровода
Приложение. Расчет коэффициентов гибкости элементов
Приложение. Выбор фланцевых соединений
Приложение. Выбор сильфонных и линзовых компенсаторов
Приложение. Расчет трубопровода на гидроудар
Приложение. Расчетно-экспериментальные методы и средства защиты трубопроводов от вибрации
Приложение. Рекомендуемое программное обеспечение для расчетов трубопроводов на прочность и вибрацию
Приложение. Инструментальные средства измерения и контроля вибрации

Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость

  • формат djvu
  • размер 8.01 МБ
  • добавлен 02 февраля 2010 г.

Справочное пособие. М: Недра, 1982 г. , 341 стр. Приведена методика расчета магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. Представлен расчет соединительных деталей трубопроводов - наиболее напряженных участков трубопровода. Изложены автоматизированные методы расчета сложных трубопроводных конструкций с применением ЭВМ. Содержит много расчетных формул, графиков и таблиц. Для инженерно-технических работников, занимающихся проектирование.

Бабин Л.А., Быков Л.И., Волохов В.Я. Типовые расчёты по сооружению трубопроводов

  • формат pdf
  • размер 9.25 МБ
  • добавлен 18 декабря 2009 г.

Содержит разделы: Основные сведения о магистральных трубопроводах и технологии перекачки нефти и газа Выбор оптимальных трасс магистральных трубопроводов Напряжённое состояние, прочность, устойчивость и перемещения подземных трубопроводов Технология строительства линейной части трубопроводов в нормальных условиях Трубопроводы в сложных условиях Переходы магистральных трубопроводов через естественные и искусственные препятствия Очистка внутренней.

Иллюстрация-шпаргалка к ПБ 03-585-03

  • формат vsd
  • размер 75.37 КБ
  • добавлен 10 декабря 2009 г.

На рисунке в формате VISIO показаны основные требования по конструктивному устройству технологических трубопроводов, с сылками на пункты ПБ 03-585-03 "Правил устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов"rn

Камерштейн А.Г., Рождественский В.В., Ручимский М.Н. Расчет трубопроводов на прочность

  • формат pdf
  • размер 15.41 МБ
  • добавлен 02 февраля 2010 г.

(Справочная книга) М: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1963г. , 424 стр. Книга посвящена вопросам прочностных расчетов магистральных трубопроводов, применяемых для транспорта нефти, газа и нефтепродуктов, и технологических нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических заводов и других промышленных предприятий, располагающих системой трубопроводов. Сединой точки зрения метода предельных.

Курсовая работа Проект перевалочной нефтебазы в г. Сочи

  • формат doc
  • размер 844 КБ
  • добавлен 15 марта 2011 г.

Введение Определение исходных расчетных данных Выбор оптимальных типоразмеров резервуаров Компоновка резервуарного парка Подбор насосно-силового оборудования Гидравлический расчет технологических трубопроводов Механический расчет технологических трубопроводов Расчет причала Расчет железнодорожной эстакады Список использованной литературы

Петров И.П., Спиридонов В.В. Надземная прокладка трубопроводов

  • формат djvu
  • размер 5.16 МБ
  • добавлен 02 февраля 2010 г.

М: Недра, 1965 г. , 445 стр. Общие положения по проектированию надземных трубопроводов Общие сведения о надземных трубопроводах и основные данные е для проектирования Основные положения по расчету надземных трубопроводов Некоторые особенности по расчету трубопроводом Колебания надземных трубопроводов и способы борьбы с ними Балочные системы надземной прокладки трубопроводов Системы, применяемые при надземной прокладке трубопроводов надземные тр.

Программа расчета на прочность стальных газопроводов. Версия 1.1

  • формат exe
  • размер 56.31 КБ
  • добавлен 22 августа 2009 г.

Программа расчета на прочность стальных газопроводов согласно СНиП 2.04.12-86 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ. Настоящий расчет распространяется на стальные трубопроводы различного назначения условным диаметром до 1400 мм включ., предназначенные для транспортирования жидких и газообразных сред давлением до 10 МПа (100 кгс/см2) и температурой от минус 70 до плюс 450 °С включ. Расчет не распространяется на магистральные и промысловые газ.

Рудомино Б.В., Ремжин Ю.Н. Проектирование трубопроводов тепловых электростанций

  • формат djvu
  • размер 8.56 МБ
  • добавлен 16 сентября 2010 г.

Излагаются вопросы проектирования трубопроводов современных тепловых электростанций, разработки схем и компоновок трубопроводов, гидравлический расчет, расчеты на прочность и компенсацию тепловых расширений. Для инженеров и конструкторов в области проектирования теплосиловых установок. Энергия. 1970 г, 209 стр. [djvu]

Таблица - Расчет на прочность технологических стальных трубопроводов на Ру до 10 МПа по Пособию к СН 527-80

  • формат xls
  • размер 135.5 КБ
  • добавлен 10 мая 2011 г.

Таблицы составлены на основе Пособия по расчету на прочность технологических стальных трубопроводов на Ру до 10 МПа (к СН 527-80). Предназначены для расчета на прочность трубопроводов, разрабатываемых в соответствии с «Инструкцией по проектированию технологических стальных трубопроводов Ру до 10 МПа» (СН 527-80) и служащих для транспортирования жидких и газообразных веществ давлением до 10 МПа и температурой от минус 70 до плюс 450 °С. В состав.

Тавастшерна Р.И. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов

  • формат pdf
  • размер 39.34 МБ
  • добавлен 24 ноября 2011 г.

М.: Стройиздат, 1986 - 286 с., ил. Даны общие сведения о технологических трубопроводах, их характеристики и квалификация. Приведены сортаменты труб, деталей и других изделий, применяемых для изготовления и монтажа трубопроводов из различных материалов. Изложены индустриальные методы изготовления и монтажа трубопроводов различного назначения, описана технология монтажа трубопроводов из пластмассовых труб. Приведены правила техники безопасности при.

Читайте также: