3 Практическая работа. Определение отбраковочных толщин и периодичности освидетельствования технологических трубопроводов
Цель работы:
1. Определение отбраковочных толщин стенок основных деталей технологических трубопроводов;
2. Определение периодичности технического освидетельствования технологических трубопроводов, исходя из максимальной скорости коррозии основных деталей трубопровода.
Общие положения
1. Определение отбраковочных толщин стенок основных деталей технологических трубопроводов
Трубы, детали трубопроводов и сварные швы, эксплуатируемые при температуре до 430 °С (включительно), подлежат отбраковке, если в результате ревизии окажется, что под действием коррозии и эрозии толщина стенки их уменьшилась и достигла значения, определяемого по формулам (1) и (2):
при
(1)
при
(2)
где отб - толщина стенки трубы или детали трубопровода, при которой они должны быть изъяты из эксплуатации, мм;
n = 1,2 - коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе;
Рраб - давление в трубопроводе, МПа;
Dн – наружный диаметр трубы или детали трубопровода, мм;
-
нормативное сопротивление, равное
наименьшему значению предела текучести
при растяжении, сжатии и изгибе материала
труб, принимаемое по государственным
стандартам или техническим условиям
на соответствующие виды труб, МПа (см.
таблицу 1);
-
нормативное сопротивление, равное
наименьшему значению временного
сопротивления разрыва материала труб,
принимаемое по государственным,
отраслевым стандартам и техническим
условиям на соответствующие виды труб,
МПа (см. таблицу 1).
Примечание. Для электросварных труб, сваренных односторонним швом, значения и следует умножить на 0,8.
Бесшовные трубы являются наиболее качественными, поэтому их используют преимущественно для трубопроводов ответственного назначения, работающих под средним и высоким давлением.
Сварные трубы применяют для трубопроводов, работающих под низким и средним давлением; их широко используют особенно для трубопроводов с условным проходом свыше 400 мм.
Таблица 1 - Механические характеристики трубопроводных сталей
ГОСТ на трубы |
Марка стали |
МПа (кгс/мм2) |
МПа (кгс/мм2) |
8731-74 |
10 |
353(36) |
216(22) |
|
20 |
412(42) |
245(25) |
|
10Г2 |
471(48) |
265(27) |
8733-74 |
10 |
350(35) |
206(21) |
|
20 |
412(42) |
245(25) |
|
10Г2 |
421(43) |
245(25) |
10705-80 (в термообработанном состоянии) |
10 |
333(34) |
206(21) |
|
ВСт3сп |
372(38) |
225(23) |
|
20 |
412(42) |
245(25) |
10705-80 (без термообработки) |
10 |
333(34) |
Согласно сертификату или результатам испытаний |
|
ВСт3сп |
392(40) |
|
|
15, 20 |
372(38) |
|
550-75 |
20 |
431(44) |
255(26) |
|
10Г2 |
470(48) |
260(27) |
|
15Х5 |
392(40) |
216(22) |
|
15Х5М |
392(40) |
216(22) |
|
15Х5ВФ |
392(40) |
216(22) |
|
15Х5М-У |
588(60) |
412(42) |
|
12Х8ВФ |
392(40) |
167(17) |
9940-81 |
08Х18Н10Т |
520(52) |
Согласно сертификату или результатам испытания |
|
12Х18Н10Т |
529(54) |
226 |
|
10Х17Н13М2Т |
529(54) |
226 |
9941-81 |
08Х18Н10Т |
549(56) |
216 |
|
12Х18Н10Т |
549(56) |
216 |
|
10Х17Н13М2Т |
529(54) |
216 |
ТУ 14-3-460-75 |
12Х1МФ |
441(45) |
260(26) |
Примечание. Характеристики сталей, указанные в таблице, взяты из соответствующих государственных стандартов и технических условий на трубы.
-
расчетное сопротивление материала труб
и деталей технологических трубопроводов;
- коэффициент несущей способности, который принимают равным: для труб - 1,0; для конических переходов - 1,0; для выпуклых заглушек (эллиптической формы) - 1,0; для отводов гладких и сварных = 1,3 при R/Dн = 1; = 1,15 при R/Dн = 1,5; = 1,0 при R/Dн = 2 и более;
m1 = 0,8 - коэффициент условий работы материала при разрыве труб;
m2 - коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый в зависимости от транспортируемой среды (выбирается по таблице 2):
Таблица 2 – Коэффициент условий работы трубопровода
Среда |
m2 |
Токсичные, горючие, взрывоопасные и сжиженные газы |
0,60 |
Инертные газы (азот, воздух и т.п.) или, токсичные, взрывоопасные и горючие жидкости |
0,75 |
Инертные жидкости |
0,90 |
m3 - коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах, принимаемый в зависимости от материала труб и рабочей температуры, °С (выбирается по таблице 3):
Таблица 3 – Коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах
Материал труб |
m3 |
|||
От -70 до -40 |
От -39 до +100 |
+250 |
+430 |
|
Углеродистая сталь марок с порядковыми номерами 2, 3, 4 групп А и В (по ГОСТ 380-71) |
- |
1 |
0,85 |
0,75* |
Углеродистая качественная конструкционная сталь марок 10, 15, 20 группы 1 по ГОСТ 1050-74 |
1 |
1 |
0,85 |
0,45 |
Низколегированные стали марок 09Г2С, 10Г2С1, 17ГС, 14ХГС, 10Г2СД, 15Г2С и 10Г2 |
1 |
1 |
0,85 |
0,45 |
Легированные стали марок 15Х5, 15Х5М, 15Х5М-У, 15Х5ВФ, 08Х13, 12MX, 12Х1МФ, 12Х18Н10Т, 12Х21Н5Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т, 10Х14Г14Н4Т, 08Х22Н6Т, 08Х18Г8Н2Т, 08Х21Н6М2Т |
1 |
1 |
0,90 |
0,70 |
Примечание. Для промежуточных значений рабочей температуры коэффициент m3 определяют интерполяцией двух ближайших значений. |
||||
k1 - коэффициент однородности материала труб (выбирается по таблице 4):
Таблица 4 – Коэффициент однородности материала труб
Материал труб |
k1 |
Для бесшовных труб из углеродистой и нержавеющей сталей и для сварных труб из ненормализованной низколегированной стали |
0,80 |
Для сварных труб из углеродистой и нержавеющей сталей и для сварных труб из нормализованной низколегированной стали |
0,85 |
Трубы, детали технологических трубопроводов и сварные стыки, эксплуатируемые при температуре более +430 °С, подлежат отбраковке, если в результате ревизии окажется, что вследствие коррозии и эрозии толщина стенки их уменьшилась и достигла значения, определяемого по формуле (3):
(3)
где отб - толщина стенки трубы или детали трубопровода, при достижении которой они должны быть изъяты из эксплуатации, мм;
- коэффициент несущей способности, принимаемый по указаниям, приведенным выше;
Рраб - рабочее давление в трубопроводе, МПа;
Dн - наружный диаметр трубы или детали трубопровода, мм;
[] - номинальное допускаемое напряжение материала, которое выбирается в зависимости от рабочей температуры среды и марки стали по таблицам 5-7, МПа.
Таблица 5 - Допускаемые напряжения для углеродистых и низколегированных сталей
Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С |
Допускаемое
напряжение
|
|||
ВСт3 |
20 и 20К |
09Г2С, 16ГС, 17ГС, 16Г1С, 10Г2С1 |
10Г2 |
|
20 |
140 (1400) |
147 (1470) |
183 (1830) |
180 (1800) |
100 |
134 (1340) |
142 (1420) |
160 (1600) |
160 (1600) |
150 |
131 (1310) |
139 (1390) |
154 (1540) |
154 (1540) |
200 |
126 (1260) |
136 (1360) |
148 (1480) |
148 (1480) |
250 |
120 (1200) |
132 (1320) |
145 (1450) |
145 (1450) |
300 |
108 (1080) |
119 (1190) |
134 (1340) |
134 (1340) |
350 |
98 (980) |
106 (1060) |
123 (1230) |
123 (1230) |
375 |
93 (930) |
98 (980) |
116 (1160) |
108 (1080) |
400 |
85 (850) |
92 (920) |
105 (1050) |
92 (920) |
410 |
81 (810) |
86 (860) |
104 (1040) |
86 (860) |
420 |
75 (750) |
80 (800) |
92 (920) |
80 (800) |
430 |
71*(710) |
75 (750) |
86 (860) |
75 (750) |
440 |
- |
67 (670) |
78 (780) |
67 (670) |
450 |
- |
61 (610) |
71 (710) |
61 (610) |
460 |
- |
55 (550) |
64 (640) |
55 (550) |
470 |
- |
49 (490) |
56 (560) |
49 (490) |
480 |
- |
46**(460) |
53 (530) |
46 (460)** |
,
МПа (кгс/см2),
для сталей марок________________
* Для расчетной температуры стенки 425 °С.
** То же 475 °С.
Примечания:
1. При расчетной температуре ниже 20 °С допускаемое напряжение принимают таким же, как и при температуре 20 °С, если допускается применять материал при данной температуре.
2. Для промежуточных значений расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см2) в сторону меньшего значения.
3. Для стальных отливок номинальное допускаемое напряжение принимают равным 80% от номинального допускаемого напряжения, определенного по данной таблице для одноименной марки катаной или кованой стали, если отливки подвергают 100%-ному контролю неразрушающими методами, и 75% от указанных выше значений для остальных отливок.
Таблица 6 - Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких аустенитных сталей
Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С |
Допускаемое напряжение , МПа (кгс/см2), для сталей марок |
|
08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т |
12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17М13М3Т |
|
20 |
140(1400) |
160(1600) |
100 |
130(1300) |
152(1520) |
150 |
120(1200) |
146(1460) |
200 |
115(1150) |
140(1400) |
250 |
110(1100) |
136(1360) |
300 |
100(1000) |
130(1300) |
350 |
91(910) |
126(1260) |
375 |
89(890) |
124(1240) |
400 |
86(860) |
121(1210) |
410 |
86(860) |
120(1200) |
420 |
85(850) |
120(1200) |
430 |
85(850) |
119(1190) |
440 |
84(840) |
118(1180) |
450 |
84(840) |
117(1170) |
460 |
83(830) |
116(1160) |
470 |
83(830) |
115(1150) |
480 |
82(820) |
115(1150) |
490 |
82(820) |
114(1140) |
500 |
81(810) |
113(1130) |
510 |
80(800) |
112(1120) |
520 |
79(790) |
112(1120) |
530 |
79(790) |
111(1110) |
540 |
78(780) |
111(1110) |
550 |
76(760) |
111(1110) |
560 |
73(730) |
101(1010) |
570 |
69(690) |
97(970) |
580 |
65(650) |
90(900) |
590 |
61(610) |
81(810) |
600 610 |
57(570) - |
74(740) 68(680) |
620 |
- |
62(620) |
630 |
- |
57(570) |
640 |
- |
52(520) |
650 |
- |
48(480) |
660 |
- |
45(450) |
670 |
- |
42(420) |
680 |
- |
38(380) |
690 |
- |
34(340) |
700 |
- |
30(300) |
Примечания:
1. При значениях расчетной температуры ниже 20 °С допускаемое напряжение принимают таким же, как и при температуре 20 °С при условии, если допустимо применение материала при данной температуре.
2. Для промежуточных значений расчетной температуры стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см2) в сторону меньшего значения.
3. Стали марок 10Х17Н13М3Т, 12Х18Н10Т и 12Х18Н12Т при расчетной температуре свыше 600 °С применять не следует.
4. Для стальных отливок номинальное допускаемое напряжение принимают равным 80% от значения номинального допускаемого напряжения, определенного по данной таблице для одноименной катаной или кованой стали, если отливки подвергают 100%-ному контролю неразрушающими методами, и 75% от указанных выше значений для остальных отливок.
Таблица 7 - Допускаемое напряжение для теплоустойчивых и коррозионно-стойких хромистых сталей
Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С |
Допускаемое напряжение , МПа (кгс/см2), для сталей марок |
||||
12ХМ |
12МХ |
15ХМ |
15X5M |
15Х5М-У |
|
20 |
147(1470) |
147(1470) |
155(1550) |
146(1460) |
240(2400) |
100 |
- |
- |
- |
141(1410) |
235(2350) |
150 |
- |
- |
- |
138(1380) |
230(2300) |
200 |
145(1450) |
145(1450) |
152(1520) |
134(1340) |
225(2250) |
250 |
145(1450) |
145(1450) |
152(1520) |
127(1270) |
220(2200) |
300 |
141(1410) |
141(1410) |
147(1470) |
120(1200) |
210(2100) |
350 375 |
137(1370) 135(1350) |
137(1370) 135(1350) |
142(1420) 140(1400) |
114(1140) 110(1100) |
200(2000) 180(1800) |
400 |
132(1320) |
132(1320) |
137(1370) |
105(1050) |
170(1700) |
410 |
130(1300) |
130(1300) |
136(1360) |
103(1030) |
160(1600) |
420 |
129(1290) |
129(1290) |
135(1350) |
101(1010) |
150(1500) |
430 |
127(1270) |
127(1270) |
134(1340) |
99(990) |
140(1400) |
440 |
126(1260) |
126(1260) |
132(1320) |
96(960) |
135(1350) |
450 |
124(1240) |
124(1240) |
131(1310) |
94(940) |
130(1300) |
460 |
122(1220) |
122(1220) |
127(1270) |
91(910) |
126(1260) |
470 |
117(1170) |
117(1170) |
122(1220) |
89(890) |
122(1220) |
480 |
114(1140) |
114(1140) |
117(1170) |
86(860) |
118(1180) |
490 |
105(1050) |
105(1050) |
107(1070) |
83(830) |
114(1140) |
500 |
96(960) |
96(960) |
99(990) |
79(790) |
108(1080) |
510 |
82(820) |
82(820) |
84(840) |
72(720) |
97(970) |
520 |
69(690) |
69(690) |
74(740) |
66(660) |
85(850) |
530 |
60(600) |
57(570) |
67(670) |
60(600) |
72(720) |
540 |
50(500) |
47(470) |
57(570) |
54(540) |
58(580) |
550 |
41(410) |
- |
49(490) |
47(470) |
52(520) |
560 |
33(330) |
- |
41(410) |
40(400) |
45(450) |
570 |
- |
- |
- |
35(350) |
40(400) |
580 |
- |
- |
- |
30(300) |
34(340) |
590 |
- |
- |
- |
28(280) |
30(300) |
600 |
- |
- |
- |
25(250) |
25(250) |
Примечания:
1. При расчетной температуре ниже 20 °С допускаемое напряжение принимают таким же, как и при температуре 20 °С, если допустимо применение материала при данной температуре.
2. Для промежуточных значений расчетной температуры стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см2) в сторону меньшего значения.
3. При расчетной температуре ниже 200 °С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.
4. Для стальных отливок номинальное допускаемое напряжение принимают равным 80% от значения номинального допускаемого напряжения, определенного по данной таблице для одноименной катаной или кованой стали, если отливки подвергаются 100%-ному контролю неразрушающими методами, и 75% от указанных выше значений для остальных отливок.
Трубы, детали технологических трубопроводов подлежат отбраковке по толщине стенки:
- если толщина стенки трубопровода, вычисленная по формулам, приведенным выше, выйдет за пределы отбраковочного размера во время работы до ближайшей очередной ревизии.
Во всех случаях отбраковочный размер должен быть не менее указанного в таблице 8:
Таблица 8 – Минимальная допустимая толщина для прямых труб и деталей трубопроводов
Наружный диаметр, мм |
25 |
57 |
108 (114) |
219 |
325 |
377 |
426 |
Наименьшая допустимая толщина стенки трубопровода, мм |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4,0 |
Изношенные корпуса литых задвижек, вентилей, клапанов и литых деталей трубопроводов отбраковывают по толщине в следующем случае:
- толщина стенки корпуса достигла значения, определяемого по формуле (4):
отб = 3,8 Dy · Рраб / 2 [] (4)
где отб - толщина стенки, при которой корпус задвижки, клапана, вентиля, фитинга должен быть изъят из эксплуатации, мм;
Dy - условный проход, мм;
Рраб - рабочее, давление в корпусе, МПа;
[] - допускаемое номинальное напряжение материала корпуса арматуры, которое выбирают в зависимости от рабочей температуры по таблицам 5-7, МПа;
- толщина стенки корпуса арматуры достигла значений, равных или меньших указанных в таблице 9:
Таблица 9 – Минимальная допустимая толщина для корпусов литых задвижек, вентилей, клапанов и литых деталей трубопроводов
Условный проход, мм |
80 |
100 |
125 |
150 |
200 |
Предельная отбраковочная толщина стенки, мм |
4,0 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |