ГОСТ 32388-2013. Межгосударственный стандарт. Трубопроводы технологические. Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия

8.2. Сочетания нагрузок и воздействий

8.2.1. Полный поверочный расчет состоит из нескольких расчетов на различные сочетания нагрузок и воздействий, называемых этапами расчета (таблица 8.1). Критерии прочности, соответствующие каждому этапу расчета, приведены в 9.1.1.

 

Таблица 8.1

 

Сочетания нагрузок и воздействий (этапы расчета)

 

Номер этапа	Этап расчета	Сочетание нагрузок и воздействий по таблице 6.1	Цель расчета
Режим ПДН
1	Действие постоянных и длительных временных несамоуравновешенных нагрузок в рабочем состоянии	1, 2, 3, 5, 6, 7, 8	Оценка статической прочности; оценка устойчивости
2	Действие постоянных, длительных временных самоуравновешенных и несамоуравновешенных нагрузок и воздействий в рабочем состоянии	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10	Оценка статической прочности; оценка нагрузок на оборудование, опоры и конструкции; оценка перемещений
3	Действие постоянных, длительных временных самоуравновешенных и несамоуравновешенных нагрузок и воздействий в холодном (нерабочем) состоянии	1, 2, 3, 4, 5, 6, 8	Оценка статической прочности; определение нагрузок на оборудование, опоры и конструкции; оценка перемещений
4	Расчет на малоцикловую усталость	Разность усилий по этапам 2 и 3	Оценка малоцикловой усталости
Режим ПДКОН
5	Действие постоянных, длительных временных, кратковременных и особых несамоуравновешенных нагрузок в рабочем состоянии	1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 11, 12, 13, 14, 15, 16	Оценка статической прочности; оценка устойчивости
6	Действие постоянных, длительных временных, кратковременных и особых самоуравновешенных и несамоуравновешенных нагрузок и воздействий в рабочем состоянии	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15	Оценка нагрузок на оборудование, опоры и конструкции; оценка перемещений
Режим "сейсмика"
7	Действие постоянных, длительных временных, кратковременных несамоуравновешенных и сейсмических нагрузок в рабочем состоянии	1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 16	Оценка статической прочности; оценка устойчивости
8	Действие постоянных, длительных временных, кратковременных и сейсмических самоуравновешенных и несамоуравновешенных нагрузок и воздействий в рабочем состоянии	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 16	Оценка нагрузок на оборудование, опоры и конструкции; оценка перемещений

 

8.2.2. Поверочный расчет трубопровода проводят как на постоянные и длительные временные нагрузки (режим ПДН), так и на дополнительные воздействия кратковременных нагрузок (режим ПДКОН), а также на особое сочетание нагрузок при сейсмическом воздействии (режим "сейсмика"). Шифры нагрузок и воздействий указаны в таблице 6.1.

Для средне- и высокотемпературных трубопроводов расчеты этапов 1, 2, 3, 4 являются обязательными.

Расчеты этапов 5, 6 необязательны. Необходимость дополнительного поверочного расчета этапов 5, 6 определяется заказчиком или органами надзора.

Расчеты этапов 7, 8 обязательны для трубопроводов, расположенных на площадках с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов по шкале MSK-64.

8.2.3. Расчет по этапам 5, 6 должен быть выполнен с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок и воздействий. Учитываемые в расчетах типы кратковременных и особых нагрузок из таблицы 6.1 и их сочетания выбирает проектная организация из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок на трубопровод. В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать:

а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных (1 - 6), длительных временных (7 - 10) и кратковременных (11 - 15) нагрузок;

б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных (1 - 6), длительных временных (7 - 10), кратковременных (11 - 15) и одной из особых нагрузок (16). В особых сочетаниях нагрузок кратковременные нагрузки (11 - 15) допускается не учитывать.

8.2.4. Если трубопровод эксплуатируют при различных режимах работы (температура, давление, состояние включения/выключения насосов и задвижек, пропаривание, промывка, продувка и т.д.), то расчет следует выполнять для того режима работы, которому соответствуют наиболее тяжелые условия нагружения всех элементов трубопровода.

Если такой режим невозможно установить, то расчет выполняют для каждого из возможных режимов работы и проводят проверку статической прочности, определяют нагрузки на оборудование по этапам 1, 2 или 5, 6 в зависимости от длительности режима (ПДН или ПДКОН).

8.2.5. Расчет трубопровода в состоянии испытаний проводят в режиме ПДКОН. При этом расчетную температуру и давление принимают согласно 6.2.2. Вместо веса транспортируемого продукта задают вес вещества, которым проводятся гидравлические испытания. Расчет в любом случае ведут как для среднетемпературного трубопровода. По этапу 5 учитывают нагрузки 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, а по этапу 6 - нагрузки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (см. таблицу 6.1).

8.2.6. Свойства материала (допускаемые напряжения , модуль упругости E, коэффициент линейного расширения ) при 20 °C и при расчетной температуре должны соответствовать государственным стандартам, техническим условиям и другим действующим нормативно-техническим документам и должны быть подтверждены сертификатами заводов-изготовителей.

Значения , E, , определяют по нормативным и справочным данным с учетом влияния температуры и способа изготовления.

Значения , E, определяют на этапах 1, 2, 5, 6 при расчетной температуре t, на этапе 3 - при температуре 20 °C (см. таблицу 8.2).

 

Таблица 8.2

 

Учет параметров на различных этапах расчета

 

Этап и цель расчета	Низко- и среднетемпературный трубопровод		Высокотемпературный трубопровод
	t, ,  принимают равными	, E,  принимают при	t, ,  принимают равными	, E,  принимают при
Этапы 1, 5, 7	, 0, 0	t	, 0, 0	t
Этапы 2, 6, 8 Оценка перемещений; оценка устойчивости; определение нагрузок на оборудование, опоры и конструкции	t, ,	t	t, ,	t
Этапы 2, 6, 8 Оценка статической прочности	t, ,	t	, , 0	t
Этап 3 Оценка перемещений; определение нагрузок на оборудование, опоры и конструкции	, ,	20 °C	, 0, 0	20 °C
Этап 3 Оценка статической прочности; определение нагрузок на оборудование, неподвижные опоры	-	-	, , 0	20 °C
Примечание. - собственные смещения опор от нагрева присоединенного оборудования, - предварительная (монтажная) растяжка и собственные смещения опор не от нагрева присоединенного оборудования.

 

Если расчетная температура ниже 20 °C, то для средне- и высокотемпературных трубопроводов E, и допускается принимать при температуре 20 °C.

8.2.7. На этапах 2 и 6 расчет ведут на положительный или отрицательный температурный перепад в соответствии с 6.2.6. На этапах 1, 3 и 5 расчет ведут при нулевом температурном перепаде (принимают , см. таблицу 8.2).

8.2.8. На этапе 3 при определении влияния сил трения или отклонений подвесок необходимо учитывать, что перед началом охлаждения трубопровод имеет перемещения, обусловленные его нагревом в рабочем состоянии по этапу 2.

8.2.9. Напряжения на всех этапах расчета вычисляют по номинальной толщине стенки элемента.

8.2.10. Расчет трубопроводов при определении перемещений, нагрузок на опоры и оборудование и оценке устойчивости проводят по расчетной температуре.

8.2.11. Расчет высокотемпературных трубопроводов на этапах 2, 3, 6 и 8 при оценке статической прочности ведут по фиктивным температурам и (см. таблицу 8.2). Вводимые в расчет значения собственных смещений опор от нагрева присоединенного оборудования должны быть также умножены на соответствующие коэффициенты и . Собственные смещения опор, не вызванные нагревом присоединенного оборудования, и предварительная (монтажная) растяжка на этапах 2, 3, 6 и 8 при оценке статической прочности высокотемпературных трубопроводов не учитываются.

Значения коэффициентов и принимают по графикам рисунков 8.1 и 8.2.

 

 

1 - стали 20; 15ГС; 16ГС; 2 - стали 12Х1МФ; 15Х1М1Ф;

15ХМ; 12МХ; 3 - стали Х18Н10Т; Х18Н12Т

 

Рисунок 8.1. Коэффициент усреднения

компенсационных напряжений 

 

 

 

 

1 - стали 20; 15ГС; 16ГС; 2 - стали 12Х1МФ; 15Х1М1Ф;

15ХМ; 12МХ; 3 - стали Х18Н10Т; Х18Н12Т

 

Рисунок 8.2. Коэффициент релаксации

компенсационных напряжений 

 

Нормативные значения коэффициентов и для других материалов, не представленных на графиках рисунков 8.1 и 8.2, определяют из расчета релаксации напряжений на заданный назначенный ресурс с учетом физических свойств и характеристик длительной прочности и ползучести материала.

Для приближенных расчетов коэффициенты и допускается принимать для углеродистых и низколегированных сталей по кривым 1 (рисунки 8.1 и 8.2), для легированных неаустенитных - по кривым 2, а для легированных аустенитных - по кривым 3.

При расчете высокотемпературных трубопроводов должны также выполняться требования 8.1.15.