Приложение В (справочное). Устройства обеспечения жесткости на изгиб и ограничители изгиба

Приложение В
(справочное)

Устройства обеспечения жесткости на изгиб и ограничители изгиба

В.1 Область применения

Настоящее приложение предоставляет собой руководство по минимальным требованиям к проектированию, выбору материалов, изготовлению, испытаниям и маркировке устройств обеспечения жесткости на изгиб и ограничителей изгиба, изготовляемых отдельно для использования с гибкими трубами. Область применения настоящего руководства указана в разделе 1. Раструбы в настоящем приложении не рассмотрены. Руководящие указания по раструбам см. в [1].

В.2 Определения

Определения устройств обеспечения жесткости на изгиб и ограничителей изгиба приведены в терминологических статьях. Термин "устройство ограничения изгиба" применен в настоящем приложении как общий термин для устройств обеспечения жесткости на изгиб и для ограничителей изгиба. Термин "изготовитель", применяемый в настоящем приложении, относится к поставщику устройств ограничения изгиба. На рисунке В.1 представлен общий вид элемента жесткости на изгиб.

1 - концевой фитинг; 2 - реактивная муфта; 3 - элемент жесткости на изгиб; 4 - подводная линия

Рисунок В.1 - Общий вид элемента жесткости на изгиб

В.3 Функциональные требования

В.3.1 Изготовителю следует представить данные о том, что устройство ограничения изгиба удовлетворяет функциональным требованиям, указанным для гибкой трубы в 4.2.1, если это применимо.

В.3.2 Устройства обеспечения жесткости на изгиб, как правило, используют только для применения в условиях динамических нагрузок, ограничители изгиба, как правило, используют только для применения в условиях статических нагрузок.

В.3.3 На основании консультации с заказчиком и/или изготовителем гибкой трубы изготовителю следует определить конструктивные требования к устройствам ограничения изгиба. При определении конструктивных требований могут быть применены руководящие указания таблицы В.1.

Таблица В.1 - Руководящие указания по заказу устройств ограничения изгиба

Параметр	Ограничитель изгиба	Устройство обеспечения жесткости на изгиб	Значение/Описание
Общая информация
Заказчик	x	x
Расположение	x	x
Проект	x	x
Дата	x	x
Данные по гибкой трубе
Наружный диаметр и допуски, м	x	x
Конструкционные свойства и изменения из-за температуры, давления и других влияний	x	x
MBR хранения и рабочий, м	x	x
Материал наружной оболочки	x	-
Размеры концевого фитинга/опорной конструкции и допуски	x	x
Требования к сопряжениям
Причальное устройство	x	x
Система защиты от коррозии	x	x
Статический угол смещения	x	x
Требования/ограничения для конструкций устройств ограничения изгиба
Наружный диаметр устройства ограничения изгиба, м	x	x
Максимальный изгибающий момент в опорной точке, кНм	x	x
Геометрические ограничения? Да Нет	x	x
Максимальное контактное давление, МПа	x	-
Температура внутреннего флюида (максимальное внутреннее проектное условие), °С	x	x
Данные по окружающим условиям
Среда (воздух, морская вода)	x	x
Глубина воды, м	x	x
Минимальная проектная температура, °С	x	x
Максимальная проектная температура, °С	x	x
Воздействие солнечного света? Да Нет	x	x
Случаи нагружения
Проектные	x	x
Усталостные	x	x
Ударные (случайные)	x	-
Срок службы	x	x
Примечание - Знак "х" обозначает "применимо", знак "-" обозначает "не применимо".

В.3.4 Проектные нагрузки для устройства обеспечения жесткости на изгиб определяют по средним значениям эффективных растяжений и угловых колебаний. Анализируемые комбинации растяжений и угла считают достаточными для покрытия всех возможных случаев нагружения со ссылкой на случаи нагружения, указанные для гибких труб в разделе 5. Проектные нагрузки для ограничителей изгиба определяют в значениях изгибающих моментов, срезающих усилий и, если применимо, ударных нагрузок.

В.3.5 Проектировщик устройства ограничения изгиба указывает все необходимые монтажные компоненты.

В.4 Проектные требования

В.4.1 Методологию проектирования устройств ограничения изгиба следует документировать и подтверждать испытаниями или методом конечных элементов. Методологию проектирования следует подтверждать с привлечением независимого эксперта по верификации.

В.4.2 В методологии проектирования следует учитывать влияния износа (абразивного), коррозии, процессов изготовления, усадки, ползучести и старения (из-за механической, химической и термической деградации), если в проекте документально не подтверждено отсутствие такого влияния. В методологии проектирования также учитывают влияние нелинейных свойств материала, в частности нелинейного модуля упругости для жестких материалов.

В.4.3 Для устройств обеспечения жесткости на изгиб в методологии проектирования рассматривают следующие виды разрушения:

a) нарушение сцепления или разрыв в местах сопряжения с металлическими элементами;

b) разрыв или образование трещин в эластомерных материалах;

c) долговременные свойства материала (старение);

d) усталость;

e) разрушение концевого фитинга или опорного фланца.

В.4.4 В методологии проектирования ограничителей изгиба рассматривают виды разрушения, указанные в В.4.3 с) и е). В конструкции ограничителя изгиба предусматривают, чтобы изгибающие моменты и срезающие усилия, передаваемые по длине ограничителя изгиба, не повреждали трубу ни на одном конце ограничителя изгиба.

В.4.5 Устройства ограничения изгиба проектируют в соответствии с требованиями В.3 без остаточных деформаций и потери механических свойств. Изготовитель представляет обоснование того, что конструкция удовлетворяет указанным требованиям при всех возможных комбинациях температуры и применяемых устройств обеспечения жесткости на изгиб гибкой трубы. Необходимо документально подтвердить, что овализация оголовка устройства обеспечения жесткости на изгиб не ухудшает его эксплуатационные свойства.

В.4.6 Изготовителю следует представить данные о том, что для всех возможных комбинаций случаев нагружения устройство ограничения изгиба спроектировано в соответствии с требованиями 5.3.1 для MBR и проектными требованиями (допустимые коэффициенты нагружения) таблицы 6.

В.4.7 Следует обеспечивать совместимость конструкции устройства ограничения изгиба со всеми соответствующими размерами гибкой трубы и концевого фитинга. Следует обеспечивать соответствие конструкции любым допускам внутреннего диаметра устройства ограничения изгиба, которые указаны изготовителем или заказчиком.

В.4.8 Следует документально подтвердить, что допуски, используемые для всех компонентов устройства ограничения изгиба, не превышают уровни напряжений или деформаций установленных допускаемых значений величин.

В.4.9 Если устройство ограничения изгиба крепят на опорной конструкции, такой как концевой фитинг, то следует учитывать условие безопасной передачи нагрузок на опорную конструкцию. Ограничители изгиба могут быть присоединены в месте, удаленном от концевого фитинга напрямую к трубе с помощью хомута, и в данном случае следует обеспечить защиту трубы от повреждения конструкцией системы крепления. Не допускается осевое перемещение конструкции устройства ограничения изгиба.

В.4.10 Для применения в условиях динамических нагрузок следует выполнить расчеты усталостной долговечности или провести испытания. Следует обеспечить прогнозируемую усталостную долговечность, не менее чем в 10 раз превышающую срок службы.

В.5 Материалы и изготовление

В.5.1 Компоненты устройств ограничения изгиба, как правило, изготавливают из полимерных материалов (эластомерного материала, используемого для устройств обеспечения жесткости на изгиб) и соответствуют эксплуатационным требованиям, указанным в В.4. Полимерный материал может быть упрочнен.

В.5.2 Минимальными требованиями к свойствам эластомерного материала для указанного диапазона проектных температур должны быть следующие:

a) прочность на растяжение - по ГОСТ ISO 37;

b) удлинение при разрушении - по ГОСТ ISO 37;

c) прочность на раздир - по ГОСТ 262;

d) модуль упругости - по ГОСТ ISO 37;

e) кривая "напряжение-деформация" - по ГОСТ ISO 37;

f) твердость - по ГОСТ 24621;

g) ударная вязкость - по ГОСТ Р 57715;

h) температура деформации при нагреве - по ГОСТ 34371 и ГОСТ 12021;

i) плотность - по ГОСТ ISO 2781.

В.5.3 Для устройства ограничения изгиба используют материалы, стойкие к морской воде, химическому воздействию, ультрафиолетовому излучению и температурным ограничениям, в соответствующих случаях для указанного срока службы.

В.5.4 Если применимо, поставщику устройства ограничения изгиба следует испытать и документально оформить влияние водопоглощения, гидролиза, ползучести и температуры на эластомерный материал, используемый для основных частей устройства ограничения изгиба, а также подтвердить пригодность материала для указанного применения.

В.5.5 Все металлические компоненты следует защищать от коррозии в указанной среде путем выбора материала, соответствующего антикоррозионного покрытия, системы катодной защиты или их комбинации для указанного срока службы.

В.5.6 В технических условиях изготовителя следует определить требования контроля технологического процесса для всех этапов изготовления устройства ограничения изгиба. В плане качества изготовления следует указать контрольные точки, методы контроля и критерии приемки. Результаты всех видов контроля следует регистрировать. Изготовителю следует регистрировать каждое несоответствие, подтвержденное в процессе изготовления.

В.5.7 В процедуре изготовления устройства обеспечения жесткости на изгиб следует обеспечить связь эластомерного материала с внутренними металлическими компонентами. Следует обосновать, что образованная связь будет прочнее, чем соответствующее эксплуатационное требование в течение всего срока службы.

В.5.8 В процессе нагнетания при изготовлении устройства ограничения изгиба не допускается образование каких-либо пустот в конструкции, которые могут повлиять на его функциональные свойства.

В.5.9 Образцы нагнетаемого материала для испытаний на прочность при растяжении и твердость следует отбирать из производственного цикла с регулярным интервалом. Результаты испытаний должны соответствовать техническим условиям изготовителя.

В.5.10 Необходимо подвергать визуальному контролю все компоненты устройства ограничения изгиба. Дополнительно следует провести и зарегистрировать достаточное количество измерений размеров устройства ограничения изгиба для того, чтобы обеспечить соответствие размеров указанным допускам изготовителя.

В.5.11 Ограничители изгиба могут быть подвержены заводским приемо-сдаточным испытаниям. В процессе проведения заводских приемо-сдаточных испытаний следует проверить MBR без нагрузки и в условиях максимального нагружения. Результаты всех испытаний должны соответствовать техническим условиям изготовителя, соответствующим проектным требованиям В.4. Ограничители изгиба, как правило, не подлежат заводским приемо-сдаточным испытаниям из-за трудности приложения реальных нагрузок без наличия гибкой трубы.

В.6 Документация

В.6.1 Изготовителю следует предоставлять заказчику в указанные сроки следующие документы:

a) отчет о проектировании - до изготовления;

b) план качества изготовления - до изготовления;

c) исполнительная техническая документация - с поставляемой трубой.

В.6.2 В отчете по проектированию следует представлять в достаточном объеме документацию для подтверждения соответствия требованиям настоящего приложения. Дополнительно в отчет о проектировании следует включать результаты анализов всех случаев нагружения, детальное описание устройства ограничения изгиба, включая чертежи и техническую документацию на материалы.

В.6.3 В плане качества изготовления следует указывать все процедуры управления качеством, включая контрольные точки и процедуры испытаний, необходимые для контроля технологических процессов.

В.6.4 В исполнительную техническую документацию следует включать чертежи, исходные данные для проектирования, протоколы контроля размеров, сертификаты на материалы и любые отчеты о выявленных несоответствиях и их устранении.

В.7 Маркировка и упаковка

В.7.1 Маркировку устройств ограничения изгиба выполняют таким образом, чтобы она сохранялась в течение указанного срока службы. В маркировке указывают наименование изготовителя и заказчика, серийный номер, дату изготовления и рабочий MBR. Если размеры ограничены, то маркировку сокращают до индивидуального серийного номера.

В.7.2 Упаковка устройств ограничения изгиба должна обеспечивать их безопасность на всех этапах транспортирования до монтажа.