Национальный стандарт России гост р исо 13623 : 2009 Нефтяная и газовая промышленность системы трубопроводного транспорта (стр. 4 из 24)
6.2.3. Обследование для подводных трубопроводов
Необходимо провести обследование маршрута и грунтов вдоль предполагаемого маршрута для выявления и определения наличия и расположения следующего.
- Геологических особенностей и природных опасностей.
- Трубопроводов, кабелей и устьев скважин.
- Препятствий типа обрушений, шахт и осыпей.
- Геотехнических характеристик.
Необходимо собрать метеорологические и океанографические данные, необходимые для проектирования и планирования строительства. Такие данные могут включать следующее.
- Измерение глубин.
- Ветры.
- Приливы.
- Волнение.
- Течения.
- Атмосферные условия.
- Гидрологические условия (температура, содержание кислорода, значение рН, удельное электрическое сопротивление, биологическая активность, соленость).
- Обрастание морскими организмами.
- Наносы и эрозия грунта.
6.3. Нагрузки и воздействия
6.3.1. Общие положения
Необходимо выявить и учесть при проектировании нагрузки и воздействия, которые могут вызывать нарушение работоспособности или потерю пригодности к эксплуатации системы трубопровода.
Для проектирования прочности нагрузки следует делить на:
- рабочие,
- внешние,
- строительные и
- случайные.
6.3.2. Рабочие нагрузки
6.3.2.1. Классификация
К рабочим нагрузкам относят те нагрузки, которые возникают в результате использования по назначению системы трубопроводов, а также остаточные нагрузки другого происхождения.
ПРИМЕЧАНИЕ. Примерами рабочих нагрузок, возникающих в результате целевого использования системы, могут служить вес трубопровода, включая узлы и продукт, и нагрузки, обусловленные давлением и температурой. Примерами рабочих нагрузок другого происхождения могут служить предварительное напряжение, остаточные напряжения после монтажа, грунтовое покрытие, внешнее гидростатическое давление, обрастание морскими организмами, осадка, продольный изгиб при замерзании и осадка при оттаивании, а также длительные нагрузки при обледенении. Рабочими нагрузками являются также силы реакции опор в ответ на рабочие нагрузки и нагрузки, вызванные длительным смещением, вращением опор или гидравлическим ударом при изменении направления потока.
6.3.2.2. Проектное внутреннее давление
Проектное внутреннее давление в любой точке системы трубопроводов должно быть равно максимальному допустимому рабочему давлению (МАОР) и не превышать его. В стационарное давление необходимо включать давление за счет статического напора продукта.
Допустимо случайно возникающее давление в переходных условиях выше МАОР при условии, что частота и продолжительность его воздействия ограничена и МАОР не превышается более чем на 10%.
ПРИМЕЧАНИЕ. Примерами случайно возникающего давления может служить давление при выбросах, отказе оборудования регулирования давления и давление, создающееся при срабатывании устройств защиты от превышения давления. Давление, вызванное нагревом закрытого в ограниченном объеме покоящегося продукта, также относят к случайному давлению при условии, что такое блокирование не относится к обычным рабочим операциям.
6.3.2.3. Температура
При определении вызванных температурой воздействий следует учитывать интервал температур продукта при нормальной эксплуатации и в предусмотренных условиях продувки.
6.3.3. Внешние нагрузки
6.3.3.1. Классификация
К внешним нагрузкам относят нагрузки, обусловленные внешними факторами, исключая случаи, когда они должны быть отнесены к рабочим (см. раздел 6.3.2) или к случайным ввиду малой вероятности их возникновения (см. раздел 6.3.5).
ПРИМЕРЫ. Примерами внешних нагрузок могут служить волнение, течения, приливы, ветер, снег, лед, землетрясение, дорожное движение, рыболовство и разработка полезных ископаемых. К внешним нагрузкам относят также нагрузки от вибрации оборудования и смещения конструкции в грунте или морском дне.
6.3.3.2. Гидродинамические нагрузки
Гидродинамические нагрузки необходимо рассчитывать для проектной частоты их повторения на стадии строительства и эксплуатации. Частота повторения на стадии строительства должна определяться на основе планируемой продолжительности строительства и сезона с учетом последствий, которые могут возникнуть, если будет превышена частота повторения этих нагрузок. Проектная частота повторения для стадии нормальной эксплуатации должна быть выбрана большей из трех раз за проектный срок службы или периода в 100 лет.
При определении гидродинамических нагрузок необходимо учитывать вероятность совместного возникновения ветров, волн и течений экстремальной силы и неблагоприятного направления.
Нужно учесть эффект увеличения площади воздействия за счет обрастания морскими организмами и обледенения. Нагрузки от вихревого потока необходимо учитывать для секций трубопровода на участках воздушного и подводного пересечения преград.
6.3.3.3. Землетрясения
При проектировании на воздействие землетрясений необходимо учесть следующие эффекты.
- Направление, величину и ускорение сбросового смещения.
- Гибкость трубопровода для того, чтобы он выдерживал смещение в проектном варианте.
- Механические свойства рабочей трубы при рабочем давлении трубопровода (в рабочих условиях).
- Проектирование мер для уменьшения напряжений в трубопроводе во время смещений за счет свойств грунта для заглубленных пересечений преград и действия сил инерции при разрывах надземных пересечений преград.
- Вторичные эффекты (оттаивание грунта, оползни).
- Меры по предотвращению воздействия на окружающую территорию продукта из трубопровода.
6.3.3.4. Нагрузки от грунта и льда
При определении нагрузок для песчаного грунта необходимо учесть следующие эффекты.
- Движение песчаных дюн.
- Наступление фронта песка.
При определении нагрузок от льда необходимо учесть следующие эффекты.
- Намерзание льда на трубопроводах или опорных конструкциях.
- Размыв льда снизу.
- Дрейфующий лед.
- Ударные нагрузки при таянии льда и движении льдин.
- Усилия от расширения льда.
- Повышение гидродинамических нагрузок из-за увеличения площади воздействия.
- Дополнительные эффекты возможной вибрации из-за вихревых нагрузок.
6.3.3.5. Дорожное и железнодорожное движение
При консультации с соответствующей транспортной администрацией и с учетом сегодняшнего состояния и прогнозируемого развития населения, торговли и промышленности необходимо установить максимальную нагрузку на ось транспортных средств и частоту нагрузки.
6.3.3.6. Рыболовство
Необходимо установить нагрузки и их частоту от рыболовного промысла на основе применяемых способов лова.
6.3.3.7. Разработка полезных ископаемых
Необходимо учесть нагрузки от вибрации грунта при использовании взрывов. Нагрузки от просадки грунта в связи с добычей полезных ископаемых следует рассматривать как рабочие.
6.3.4. Строительные нагрузки
К строительным нагрузкам следует относить нагрузки, неизбежно возникающие при строительстве и испытании под давлением системы трубопроводов. При необходимости следует учитывать влияние динамических нагрузок от монтажных судов и оборудования.
ПРИМЕЧАНИЕ. К монтажу относятся транспортировка, перегрузка, хранение, строительство и испытания. Строительные нагрузки возникают также за счет внешнего давления в процессе цементирования трещин и внутреннего давления ниже атмосферного при сливе и вакуумной сушке. К конструкционным нагрузкам относятся динамические эффекты при перемещении судна-укладчика, которые иногда нужно учитывать для подводных трубопроводов.
6.3.5. Случайные нагрузки
Случайными считаются нагрузки, которые воздействуют на трубопровод при неплановых, но возможных обстоятельствах. Когда нужно решить, следует ли проектировать трубопровод с учетом случайных нагрузок, необходимо учитывать как вероятность возникновения, так и возможные последствия случайных нагрузок.
ПРИМЕРЫ. Сюда относятся нагрузки, возникающие при пожаре, взрыве, резком сбросе давления, падении предметов, в результате переходных процессов, при оползнях, под действием оборудования третьей стороны (например, экскаваторов или судовых якорей), в результате отключения строительного оборудования и столкновений.
6.3.6. Сочетание нагрузок
При расчете эквивалентных напряжений (см. раздел 6.4.1.2) или деформаций необходимо учитывать самые неблагоприятные сочетания рабочих, внешних, строительных и случайных нагрузок, которые могут возникнуть одновременно.
Если подход к эксплуатации предполагает снижение уровня использования или прекращение работы при экстремальных внешних условиях, то для эксплуатации следует учитывать приведенные ниже сочетания нагрузок.
- Проектные внешние нагрузки плюс соответствующие сниженные рабочие нагрузки.
- Проектные рабочие нагрузки и одновременно действующие максимальные внешние нагрузки.
Если нет оснований полагать, что такие нагрузки могут возникать одновременно, то нет необходимости учитывать сочетание случайных нагрузок или случайные нагрузки в сочетании с экстремальными внешними нагрузками.
6.4. Требования к прочности
6.4.1. Расчет напряжений
6.4.1.1. Окружные напряжения за счет давления продукта
Напряжение по окружности только за счет давления продукта (окружные напряжения) следует рассчитывать по приведенной ниже формуле.
,