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

12. Низкотемпературные (криогенные) трубопроводы

 

12.1. Особенности расчета криогенных трубопроводов

12.1.1. К низкотемпературным (криогенным) относят трубопроводы с температурой от минус 269 °C до минус 70 °C.

12.1.2. Условия прочности на всех этапах полного расчета трубопровода приведены в таблице 12.1. Оценку прочности на этапах 1, 3, 5, 7 не ведут. На этапах 2, 3 и 8 должны выполняться все проверки на устойчивость, предусмотренные настоящим стандартом.

 

Таблица 12.1

 

Критерии прочности

 

Этап	Режим расчета и нагрузки	Условие прочности
Режим ПДН
1	Действие постоянных и длительных временных несамоуравновешенных нагрузок в рабочем состоянии	-
2	Совместное действие постоянных и всех длительных временных нагрузок и воздействий в рабочем состоянии (при криогенных температурах)	<1> <2>
3	Совместное действие всех нагружающих факторов в "нерабочем" состоянии	-
4	Расчет на малоцикловую усталость
Режим ПДКОН
5	Действие постоянных, длительных временных, кратковременных и особых несамоуравновешенных нагрузок в рабочем состоянии	-
6	Совместное действие всех нагрузок и воздействий в рабочем состоянии	<1> <2>
Режим "Сейсмика"
7	Действие постоянных, длительных временных, кратковременных несамоуравновешенных и сейсмических нагрузок в рабочем состоянии	-
8	Совместное действие всех нагрузок и воздействий в рабочем состоянии и сейсмических нагрузок	<1> <2>
<1> Условие только для труб. <2> Условие только для тройников, врезок, отводов и переходов.

 

12.1.3. Если трубопровод состоит из средне- и низкотемпературных участков, то выполняют два расчета трубопровода: первый - как для среднетемпературного, второй - как для низкотемпературного. Условия оценки прочности для среднетемпературных участков и соединительных деталей принимают из первого расчета, а для низкотемпературных участков и соединительных деталей - из второго расчета.

12.1.4. Допускаемые напряжения для низкотемпературных трубопроводов с учетом низкотемпературного упрочнения вычисляют по формуле:

- для аустенитных сталей

 

(12.1)

 

- для алюминия, меди и их сплавов

 

(12.2)

 

- для титана и титановых сплавов

 

(12.3)

 

где (12.4)

 

(12.5)

 

(12.6)

 

(12.7)

 

(12.8)

 

и принимают как наибольшее и наименьшее из значений, определяемых согласно соотношениям и при температуре t.

Коэффициенты и принимают:

- для аустенитных сталей , ;

- для алюминия, меди и их сплавов , ;

- для титанового листового проката и прокатных труб ;

- для титановых прутков и поковок .

Для алюминиевых и титановых сплавов значения коэффициентов q и не должны превышать 1,0.

12.1.5. Коэффициенты прочности сварных швов , и должны определяться по следующим формулам и не превышать единицу:

 

(12.9)

 

где , , - коэффициенты прочности сварных швов, вычисляемые согласно 5.4, без учета низкотемпературного упрочнения;

- допускаемое напряжение для основного металла с учетом низкотемпературного упрочнения материала согласно 12.1.4;

- допускаемое напряжение для сварных швов с учетом низкотемпературного упрочнения:

- для аустенитных сталей

 

(12.10)

 

- для алюминия, меди, титана и их сплавов

 

(12.11)

 

где k - поправочный коэффициент к расчету прочности сварного шва при криогенной температуре, определяемый по таблице 12.2;

- квадрат корреляционного отношения, показывающий в процентах, насколько температура охлаждения определяет величину конструкционной прочности исследованного металла при учете действия других факторов. Величину определяют исходя из выборочного (эмпирического) значения :

 

(12.12)

 

где - расчетное значение конструкционной прочности при рассматриваемой температуре

 

(12.13)

 

- функция, определяемая по рассеянию относительных измерений предела прочности образца как среднеквадратическая величина

 

(12.14)

 

- среднее значение предела прочности образца при расчетной температуре;

m - число основных конструкционно-технологических и эксплуатационных факторов, характерных для конкретного типа изделий;

k - число температурных уровней, для которых рассчитывают ;

- общее среднее значение конструкционной прочности на всем температурном интервале для формул (12.1) - (12.11):

 

(12.15)

 

Таблица 12.2

 

Поправочный коэффициент k

 

Материал	Поправочный коэффициент k при температуре t, °C
	20	-70	-196	-253	-269
12Х18Н10Т	1	0,95	0,90	0,80	0,80
10Х14Г14Н4Т	1	0,95	0,90	0,80	0,80
03Х13АГ19	1	0,95	0,90	0,80	0,80
03Х20Н16АГ6	1	0,95	0,90	0,85	0,80
АМцС	1	0,95	0,90	0,90	0,90
АМг5	1	0,95	0,90	0,90	0,90
Д20	1	1,00	1,00	0,90	0,90
АМг6	1	1,00	1,00	0,90	0,90
ВТ5-1кт	1	1,00	1,00	-	-

 

12.1.6. При отсутствии данных для формул (12.1) - (12.11) рекомендуется принимать без учета низкотемпературного упрочнения согласно 5.3.1 при температуре 20 °C.

12.1.7. Если криогенный трубопровод проектируется с экранно-вакуумной изоляцией и представляет собой двустенный трубопровод по принципу "труба в трубе" ("трубопровод в рубашке"), то необходимо:

- проводить совместный расчет внутреннего и наружного трубопроводов в единой расчетной схеме;

- в расчетной схеме учитывать разность давлений во внутренней и наружной трубах;

- в расчетной схеме учитывать разность температурных расширений внутренней и наружной труб;

- расчет мест сопряжения внутреннего и наружного трубопроводов рекомендуется проводить согласно методикам, описанным в справочной и научно-технической литературе;

- проводить проверку общей устойчивости сжатого трубопровода согласно 15.4;

- проводить проверку местной устойчивости стенок наружного трубопровода от действия внешнего давления, изгибающих моментов, продольных и поперечных сил согласно 15.5.