Определение проектной толщины стенки трубы, параметров прочности и нагрузки

1. Вычисляются случайные значения расчётного сопротивления стали трубы:

                                                   ,                                                 (5.1)

где m - коэффициент условий работы, зависящий от категории участка и определяемый по СП 36.13330.2012 [1];

  - коэффициент надёжности по материалу;

  - коэффициент надёжности по назначению трубопровода.

2. Вычисляются математические ожидания давления, температурного перепада и расчётного сопротивления стали:

                                    , , ,                                  (5.2)

где - число случайных значений  и .

3. Определяется предварительное значение расчётной толщины стен­ки без учёта осевых сжимающих напряжений:

                                                   ,                                                 (5.3)

где n - коэффициент надежности по нагрузке - рабочему давлению, округляется в соответствии с [1].

Полученное расчётное значение толщины стенки округляется по сортаменту [2] до ближайшего номинального . При расчёте вероятности отказа трубопроводов, находящихся в эксплуатации и имеющих общий коррозионный износ стенки, толщина стенки определяется статистической обработкой результатов измерения остаточной толщины при диагностике как среднеквадратическая величина.

Для учета уровня ответственности, связанного с объемом экономических, социальных и экологических последствий разрушения магистрального трубопровода с номинальным диаметром D_н 1000 и более, толщина стенки для трубопроводов этих диаметров должна приниматься не менее 12 мм.

4. Вычисляется математическое ожидание продольных осевых напря­жений по математическим ожиданиям температурного перепада  и рабочего давления :

                                            _,                                                     (5.4)

где  - коэффициент линейного расширения металла трубы, град^-1, для стали = 1,2·10  град ;

- коэффициент Пуассона,   = 0,3;

  Е - модуль упругости стали, Е = 2·10⁵ МПа.

5. Если ^> 0, то напряжения будут растягивающими, и предварительно определённое номинальное значение для дальнейших расчётов принимаем без изменений.

Если < 0, то продольные напряжения будут сжимающими, и тогда необходимо уточнить толщину стенки из условия

                                  ,                                       (5.5)

где   - математическое ожидание коэффициента, учитывающего двухосное напряженное состояние металла трубы:

                                         .                          (5.6)

После этого уточнённое значение толщины стенки округляется в большую сторону до имеющегося по сортаменту номинального значения толщины стенки или до одной десятой миллиметра, которое и используется в дальнейших расчётах.

6. Вычисляются случайные значения и математическое ожидание кольцевых напряжений по уточнённому значению толщины стенки:

                                                                                                          (5.7)

                                                    .                               (5.8)

7. Вычисляются случайные значения и математическое ожидание продольных напряжений для уточнённого значения толщины стенки:

                                               ,                                (5.9)

                                                       .                                (5.10)

8. Вычисляются случайные значения и математическое ожидание интенсивностей напряжений:N

                                               ,                         (5.11)

                                               .                              (5.12)

9. Математические ожидания кольцевыхнапряжений ,продольных напряжений  и интенсивностей напряжений  сравниваются между собой, и наибольшее из них принимается за параметр нагрузки с математическим ожиданием  и, соответствующими случайными значениями :

                                                .                                (5.13)

принимается равным соответствующему выбранному :

                                                 = .                                (5.14)

10. Вычисляются случайные значения параметров прочности:

                                                   ,                                          (5.15)

                                       где ;                (5.16)

- случайные значения кольцевых напряжений,

                                                 ,                                    (5.17)

 - случайные значения расчётного сопротивления стали трубы, рассчитанные по формуле (5.1).

При  ˃ 0 принимаем  = 1, поэтому случайные значения параметров прочности равны .                                                                          (5.18)