ГОСТ Р 55990-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования

11. Нагрузки и воздействия

 

11.1. Расчетные нагрузки, воздействия и их сочетания должны приниматься в соответствии с требованиями свода правил, утвержденного Минрегионом России [19].

При расчете трубопроводов следует учитывать нагрузки и воздействия, возникающие при их сооружении, испытании и эксплуатации. Коэффициенты надежности по нагрузке следует принимать согласно данным таблицы 11.

11.2. При расчете элементов промыслового трубопровода на прочность рабочее давление p, МПа, применяется в сочетании с коэффициентом надежности по внутреннему давлению в виде произведения , которое представляет собой расчетное давление.

Значение коэффициента надежности по внутреннему давлению допускается принимать менее значения, указанного в таблице 11, при соответствующем обосновании в зависимости от системы регулирования внутреннего давления.

Примечание. В качестве расчетного давления в промысловых трубопроводах следует принимать:

- для трубопроводов, защищенных предохранительным клапаном, - давление настройки клапана;

- для трубопроводов, не защищенных предохранительным клапаном, - максимально возможное давление источника давления (компрессора, насоса, статическое давление на устье скважины и т.д.).

 

11.3. Нормативные весовые нагрузки определяются с учетом веса труб, транспортируемого продукта, противокоррозионного, теплоизоляционного и утяжеляющего покрытий, а также веса грунта засыпки.

Погонные весовые нагрузки определяют для:

- собственного веса трубы, q_wgt, МН/м, по формуле

 

q_wgt = 7,85·10^-3·A·g; (11.1)

 

- веса изоляционного (противокоррозионного) покрытия, q_ins, МН/м, по формуле

 

(11.2)

 

D_ins = D + 2·t_ins; (11.3)

 

- веса теплоизоляционного слоя, q_t.p., МН/м, по формуле

 

(11.4)

 

D_t._p. = D + 2·t_ins + 2·t_t.p.; (11.5)

 

- веса перекачиваемого газа, g_gas, МН/м, по формуле

 

(11.6)

 

D_i = D - 2·t_nom, (11.7)

 

для природного газа допускается вычислять погонный вес по приближенной формуле

 

(11.8)

 

- веса заполняющего трубопровод конденсата (при возможном его образовании), q_cond, МН/м, по формуле

 

(11.9)

 

- выталкивающей силы воды для полностью погруженного в воду трубопровода при отсутствии течения воды, q_w, МН/м, по формуле

 

(11.10)

 

где A - площадь поперечного сечения трубы (стали), м²;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

D - диаметр трубопровода наружный, м;

D_ins - диаметр трубопровода с учетом слоя изоляционного (противокоррозионного) покрытия, м;

- плотность изоляционного покрытия, кг/м³;

t_ins - толщина слоя изоляционного покрытия, м;

t_f.p. - толщина слоя теплоизоляции, м;

D_t.p. - диаметр трубопровода с учетом слоев изоляционного покрытия и теплоизоляции, м;

- плотность теплоизоляционного материала, кг/м³;

p_а - абсолютное давление газа в газопроводе, МПа;

R_g - газовая постоянная, Дж/(кг·К);

Z - коэффициент сжимаемости газа;

T_g - температура (абсолютная) газа, К;

D_i - внутренний диаметр трубопровода, м;

t_nom - толщина стенки трубы, номинальная, м;

- плотность конденсата, кг/м³;

D_lin - наружный диаметр трубы с учетом изоляционного покрытия и футеровки, м;

- плотность воды с учетом растворенных в ней солей, кг/м³.

 

Таблица 11

 

Нагрузки и воздействия на промысловые трубопроводы

 

Характер нагрузок и воздействий	Нагрузка и воздействие	Способ прокладки трубопровода		Коэффициент надежности по нагрузке
		подземный, наземный (в насыпи)	надземный
Постоянные	Масса (собственный вес) трубопровода и обустройств	+	+	1,10 (0,95)
	Воздействие предварительного напряжения трубопровода (упругий изгиб и др.)	+	+	1,00 (0,90)
	Давление (вес) грунта	+	-	1,20 (0,80)
	Гидростатическое давление воды	+	-	1,00
Временные длительные	Внутреннее давление для трубопроводов, транспортирующих газообразные продукты	+	+	1,10
	Внутреннее давление для трубопроводов, транспортирующих жидкие продукты	+	+	1,15
Временные длительные	Масса продукта или воды	+	+	1,00 (0,95)
	Температурные воздействия	+	+	1,00
	Воздействия неравномерных деформаций грунта, не сопровождающиеся изменением его структуры	+	+	1,50
Кратковременные	Снеговая нагрузка	-	+	1,40
	Ветровая нагрузка	-	+	1,20
	Гололедная нагрузка	-	+	1,30
	Нагрузка, вызываемая морозным растрескиванием грунта	+	-	1,20
	Нагрузки и воздействия, возникающие при пропуске очистных устройств	+	+	1,20
	Нагрузки и воздействия, возникающие при испытании трубопроводов	+	+	1,00
	Воздействие селевых потоков и оползней	+	+	1,00
Особые	Воздействие деформаций земной поверхности в районах горных выработок и карстовых районах	+	+	1,00
	Воздействие деформаций грунта, сопровождающихся изменением его структуры (например, деформация просадочных грунтов при замачивании или вечномерзлых грунтов при оттаивании)	+	+	1,00
	Воздействия, вызываемые развитием солифлюкционных и термокарстовых процессов	+	-	1,05
Примечания 1. Знак "+" означает, что нагрузки и воздействия учитываются, знак "-" - не учитываются. 2. Значения коэффициентов надежности по нагрузке, указанные в скобках, следует принимать при расчете трубопроводов на общую устойчивость и устойчивость положения, а также в других случаях, когда уменьшение нагрузки ухудшает условия работы конструкции. 3. Плотность воды следует принимать с учетом засоленности и наличия в ней взвешенных частиц. 4. Когда по условиям испытания, ремонта или эксплуатации в трубопроводах возможно полное или частичное заполнение внутренней полости водой или конденсатом, следует учитывать изменения нагрузки от веса продукта.

 

Примечание. При проектировании трубопроводов на участках переходов, сложенных грунтами, которые могут перейти в жидко-пластическое состояние, при определении выталкивающей силы следует вместо плотности воды принимать плотность разжиженного грунта, определяемую по данным изысканий.

 

11.4. Нормативную погонную ветровую нагрузку на одиночный надземный трубопровод q_wind, МН/м, вычисляют как горизонтальную нагрузку от статического действия ветра по формуле

 

q_wind = (q_s + q_d)·D_t.p., (11.11)

 

где q_s - нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки, МПа, определяемое согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [19];

q_d - нормативное значение динамической составляющей ветровой нагрузки, МПа, определяемое согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [19], как для сооружений с равномерно распределенной массой и постоянной жесткостью;

D_t.p. - диаметр трубопровода с учетом слоев изоляционного покрытия и теплоизоляции, м, определяемый по формуле (11.5).

11.5. Нормативную погонную вертикальную нагрузку на надземный трубопровод от веса снега или обледенения q_s.i., МН/м, вычисляют по формуле

 

q_s.i. = max {q_s; q_i}, (11.12)

 

где q_s - погонная нагрузка от снега, МН/м;

q_i - погонная нагрузка от обледенения, МН/м.

Нагрузку от снега q_s, МН/м, вычисляют по формуле

 

q_s = C^c·s₀·D_t.p., (11.13)

 

где C^c - коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к снеговой нагрузке на единицу поверхности трубопровода, который принимается равным 0,4 для одиночно прокладываемого трубопровода;

s₀ - нормативное значение распределенного веса снегового покрова, МПа, принимаемое согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [19];

D_t.p. - диаметр трубопровода с учетом слоев изоляционного покрытия и теплоизоляции, м.

Нагрузку от возможного обледенения трубопровода g_i, МН/м, вычисляют по формуле

 

q_i = 1,7·10^-2·b·D_t.p., (11.14)

 

где b - толщина слоя гололеда, м, принимаемая согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [19];

D_t.p. - диаметр трубопровода с учетом слоев изоляционного покрытия и теплоизоляции, м.

11.6. Температурный перепад в металле стенок труб следует принимать равным разнице между максимально или минимально возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей или наибольшей температурой, при которой фиксируется расчетная схема трубопровода (свариваются захлесты, привариваются компенсаторы, производится засыпка трубопровода и т.п., т.е. когда фиксируется положение статически неопределимой системы). При этом допустимый температурный перепад для расчета балластировки и температуры замыкания должен определяться раздельно для участков различных категорий.

11.7. Максимальную или минимальную температуру стенок труб в процессе эксплуатации трубопровода следует определять в зависимости от температуры транспортируемого продукта, грунта, наружного воздуха, а также скорости ветра, солнечной радиации и теплового взаимодействия трубопровода с окружающей средой.

Принятые в расчете максимальная и минимальная температуры, при которых фиксируется расчетная схема трубопровода, максимально и минимально допустимая температура продукта в трубопроводе должны указываться в проекте.

11.8. При расчете трубопровода на прочность и устойчивость и выборе типа изоляции следует учитывать температуру продукта, поступающего в трубопровод, и ее изменение по длине трубопровода в процессе транспортирования продукта.

11.9. Напряжения от упругого изгиба следует учитывать при проверке прочности трубопровода.

11.10. Для надземных трубопроводов, подвергающихся пропуску ВТУ, рекомендуется дополнительно производить расчет на динамические воздействия от ВТУ.

11.11. Нагрузки и воздействия, связанные с осадками и пучениями грунта, оползнями, перемещением опор и т.д., должны определяться на основании анализа грунтовых условий и их возможного изменения в процессе строительства и эксплуатации трубопровода.

11.12. Для трубопроводов, прокладываемых в сейсмических районах, расчетная интенсивность возможных землетрясений для различных участков трубопроводов определяется согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [20], по картам сейсмического районирования и списку населенных пунктов, расположенных в сейсмических районах, с учетом данных сейсмомикрорайонирования.

11.13. При проведении сейсмического микрорайонирования необходимо уточнить данные о тектонике района вдоль всего опасного участка трассы в коридоре, границы которого отстоят от трубопровода не менее чем на 15 км.

11.14. Расчетная интенсивность землетрясения для наземных и надземных трубопроводов назначается согласно своду правил, утвержденному Минрегионом России [20].

Расчетную сейсмичность для подземных трубопроводов и параметры сейсмических колебаний грунта назначают без учета заглубления трубопровода как для сооружений, расположенных на поверхности земли.

11.15. На участках трубопроводов, примыкающих к скважинам и кустам скважин, может действовать или устьевое давление динамическое P_dyn, или устьевое давление статическое P_st в зависимости от режима отбора содержимого скважины. Для этих участков трубопроводов величина рабочего давления p должна приниматься из условия максимума двух величин , где - коэффициент надежности по внутреннему давлению, определяемый согласно данным таблицы 11. Полученное из этого условия значение рабочего давления должно использоваться при определении толщины стенки трубы и при назначении величины испытательного давления для рассматриваемого участка трубопровода.