2.2.3. Расчет несущей способности трубопровода

Прочностной расчет трубопроводов осуществляется по методу предельных состояний. Сущность метода заключается в том, что рассматривается такое напряженное состояние трубопровода, при котором дальнейшая его эксплуатация невозможна. Первое предельное состояние – несущая способность трубопровода (разрушение его под воздействием внутреннего давления), второе – предельно допустимые деформации. Характеристикой несущей способности трубопровода является временное сопротивление металла труб (предел прочности). При расчете на предельно допустимые деформации используется предел текучести материала трубы.

В качестве основных прочностных характеристик металла трубы в расчетах трубопроводов используются нормативные сопротивления растяжению (сжатию).  Расчетные сопротивления растяжению (сжатию) R следует определять по формулам:

; ,

где σ_у – нормативный предел текучести материала труб, МПа; σ_u – нормативный предел прочности (временное сопротивление) материала труб, МПа; F_y – расчетный коэффициент по пределу текучести; следует принимать в зависимости от категории участка газопровода по табл. П2.6; k_y – поправочный коэффициент, (рассчитан в п. 4.1); k_н – коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый по табл. П2.9.

Оценку напряжений, возникающих в трубопроводе с учетом особенности прокладки труб, и определение толщины стенки труб, отводов, соединительных деталей проводим по методике, представленной в [10].

4.1. Расчетную толщину стенки трубы магистрального газопровода t_d, мм, для сталей с отношением σ_у/σ_u ≤ 0,80 вычисляют исходя из значения нормативного предела текучести выбранного материала:

где Р_H – расчетное внутреннее давление, МПа; D_н – наружный диаметр трубы, мм; σ_у – нормативный предел текучести материала труб, МПа (см. табл. П2.7); σ_u – нормативный предел прочности (временное сопротивление) материала труб, МПа; F_y – расчетный коэффициент по пределу текучести, который следует принимать в зависимости от категории участка газопровода (табл. П2.4); k_y – поправочный коэффициент, зависящий от отношения нормативных характеристик стали σ_у/σ_u. Коэффициент k_y определяют при σ_у/σ_u ≤ 0,60 по табл. П2.6, при 0,60 < σ_у/σ_u ≤ 0,80 – по формуле

значения коэффициентов a, b в которой следует принимать в зависимости от категории участка газопровода.

4.2. Расчетная толщина стенки трубы магистрального газопровода t_d для сталей с отношением σ_у/σ_u > 0,80 определяется как большее из двух значений, определенных по нормативным значениям предела текучести t_у, мм, и предела прочности t_u, мм, (временного сопротивления) материала труб:

4.2.1. Толщина стенки, определяемая по пределу текучести, t_у, мм;

4.2.2. Толщина стенки, определяемая по пределу прочности, t_u, мм, вычисляется по формуле

где F_u – расчетный коэффициент по пределу прочности, следует принимать в зависимости от категории участка газопровода по табл. П2.4.

Кроме того, расчетная толщина стенки трубы должна удовлетворять условиям назначения уровней испытательного давления в верхней и нижней точках испытываемого участка газопровода СНиП 205.06-85. Расчетное значение толщины стенки трубы округляется в большую сторону с точностью 0,1 мм. В качестве номинальной толщины стенки трубы следует взять ближайшее большее значение толщины стенки по используемым в проекте техническим условиям или стандартам на трубы, равное не менее 1/100 наружного диаметра трубы, но не менее 3 мм для труб D_у до 200 мм включительно и не менее 4 мм для труб D_у свыше 200 мм. Увеличение толщины стенки трубы по сравнению с расчетным значением из-за конструктивной схемы прокладки с целью защиты от коррозии и т.п. должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.