Приложение В (обязательное). Определение максимального рабочего давления для гибких полимерных армированных труб

Приложение В
(обязательное)

Определение максимального рабочего давления для гибких полимерных армированных труб

ГПАТ с металлическим армирующим слоем не обладают четко выраженной зависимостью прочности и вязкоупругими характеристиками в диапазоне температур эксплуатации, установленных настоящим стандартом. Для оценки эксплуатационных характеристик таких ГПАТ традиционно используют краткосрочные прочностные характеристики, например испытания на разрушающее давление.

ГПАТ с неметаллическим армирующим слоем, напротив, обладают четко выраженной зависимостью прочности в установленном диапазоне температур. Для оценки эксплуатационных характеристик таких ГПАТ традиционно используют результаты комплекса долгосрочных испытаний на длительную прочность.

В связи с различием в методах определения прочностных характеристик ГПАТ коэффициенты запаса прочности для ГПАТ с металлическим и неметаллическим армирующими слоями также различаются.

В.1 Определение максимального рабочего давления МОР для ГПАТ с неметаллическим армирующим слоем

В.1.1 Общие положения

Каждая однотипная конструкция ГПАТ должна быть классифицирована по МОР на основе длительной прочности, полученной после регрессионного анализа по ГОСТ Р 54866, результатов испытаний на стойкость к внутреннему давлению по ГОСТ ISO 1167-1 и ГОСТ ISO 1167-2 при температуре, равной максимальной рабочей температуре или выше.

Для проведения испытаний ГПАТ используют заглушки типа А, допускается применение лабораторных фитингов многократного применения.

В.1.2 Допустимые и недопустимые типы разрушений

При квалификационных испытаниях за допустимый тип разрушения принимают разрушение армирующего слоя под действием растягивающей нагрузки, приводящее к дальнейшему разрушению внутренней и/или наружной оболочек с потерей герметичности ГПАТ. Данный тип разрушения обозначают как основный тип.

При нагружении ГПАТ внутренним давлением фитинг может ограничивать ее деформацию, что, в свою очередь, приводит к незначительному увеличению уровня локальных напряжений в армирующем слое и к разрушению ГПАТ вблизи фитинга. Такой тип разрушения допускается, если разрушение произошло вне зоны обжатия ГПАТ фитингом.

Результат испытания считают отрицательным при получении любого типа разрушения, отличного от основного:

- разрушение внутренней и наружной оболочек без разрушения армирующего слоя;

- разрушение, связанное с фитингом, например вырыв армирующего слоя из стенки ГПАТ, обжатой фитингом, или срыв фитинга с тела ГПАТ;

- потеря герметичности соединения ГПАТ-фитинг (за исключением диффузии газа через полимерные слои ГПАТ);

- растрескивание наружной оболочки с оголением армирующего слоя ГПАТ (при разрушении наружной оболочки на армирующий слой начинает воздействовать окружающая среда, что приводит к снижению прочности ГПАТ и, как следствие, срока службы).

В.1.3 Определение длительного гидростатического давления P _LTHP и нижнего доверительного предела прогнозируемого гидростатического давления P _LPL

Зависимость длительной прочности определяют после проведения серии испытаний ГПАТ на стойкость к внутреннему давлению по ГОСТ ISO 1167-1 и ГОСТ ISO 1167-2 при указанной температуре до разрушения. Для получения зависимости необходимо иметь не менее 18 разрушений образцов для заданной температуры с распределением времени в соответствии с таблицей В.1, устанавливающей минимальное число разрушений в каждом временном интервале. Время разрушения оставшихся образцов должно быть более 100 ч.

Таблица В.1

Время до разрушения, ч	Минимальное число разрушений
Менее 100	2
От 100 до 300	2
От 300 до 3000	4
От 3000 до 10 000	3
Более 10 000	1

На основе полученных результатов испытаний проводят регрессионный анализ по ГОСТ Р 54866, рассчитывают коэффициенты регрессии с ₁ и с ₃ для 97,5 %-ного нижнего доверительного предела длительной прочности для двухпараметрической модели по уравнению

,

(В.1)

где t - время до разрушения образца, ч;

Р - внутренние давление в образце ГПАТ, МПа.

Затем строят их графическое представление. Используя результаты уравнения (В.1), определяют P _LTHP и P _LPL экстраполяцией кривой регрессии и 97,5 %-ного нижнего доверительного предела на расчетный срок службы, как показано на рисунке В.1.

1 - кривая регрессии (основной тип разрушения); 2 - 97,5 %-ный нижний доверительный предел; - контрольное разрушающее давление; - давление испытания на стойкость к внутреннему давлению для 1000 ч; P _LTHS - длительное гидростатическое давление; P _LPL - нижний доверительный предел прогнозируемого гидростатического давления; МОР - максимальное рабочее давление; С - коэффициент запаса прочности

Рисунок В.1 - График температурно-временной зависимости прочности ГПАТ

Образцы, не имеющие разрушений на низком уровне внутреннего давления, могут быть использованы в регрессионном анализе при условии, что они не приводят к снижению значения прогнозируемого гидростатического давления P _LPL. Значение прогнозируемого гидростатического давления P _LPL должно быть рассчитано с и без учета неразрушенных образцов для оценки их влияния.

В.1.4 МОР для однотипной конструкции ГПАТ рассчитывают по формуле

,

(В.2)

где - значение нижнего доверительного предела прогнозируемого гидростатического давления, экстраполированное на расчетный срок службы, МПа;

С - коэффициент запаса прочности, равный 1,5.

Полученное значение МОР округляют до меньшего целого значения и устанавливают из нормированного ряда R5 или R10 по ГОСТ 8032.

В зависимости от транспортируемой среды в соответствии с классами эксплуатации по таблице 2 для МОР следует принимать дополнительный коэффициент запаса для среды f _cp с учетом данных приложения А.

В.1.5 После определения МОР для каждой однотипной конструкции в НД изготовителя устанавливают значения внутреннего давления для контрольного времени 1000 ч на основании полученного P _LPL.

В.1.6 Контрольное разрушающего давления определяют при проведении испытаний в соответствии с 9.5 на не менее чем пяти образцах типоразмера, который испытан при квалификационных испытаниях. При этом при вычислении среднего значения учитывают только те результаты испытаний, при которых наблюдали допустимый тип разрушения образца в соответствии с В.1.2. Значение устанавливают в НД изготовителя.

В.1.7 В случае отсутствия данных по зависимости длительной прочности ГПАТ и значений P _LPL допускается рассчитывать МОР для ГПАТ с неметаллическим армирующим слоем в соответствии с В.1.

В.1.8 В случае изменения толщин оболочек армирующего слоя или введения барьерного слоя в конструкцию ГПАТ, для которой проведены квалификационные испытания, без изменения ее общих размеров, допускается проводить расчет МОР для измененной конструкции в соответствии с приложением Г.

В.1.9 Если значение Т _макс ниже температуры, при которой проводили квалификационные испытания, допускается проводить расчет МОР для Т _макс в соответствии с приложением Е.

В.1.10 В зависимости от транспортируемой среды в соответствии с классами эксплуатации по таблице 2 для МОР следует принимать дополнительный коэффициент запаса для среды f _cp с учетом приложения А.

В.2 Определение максимального рабочего давления МОР для ГПАТ с металлическим армирующим слоем

В.2.1 МОР для однотипной конструкции ГПАТ с металлическим армирующим слоем рассчитывают по формуле

,

(В.3)

где - контрольное разрушающего давления для ГПАТ однотипной конструкции, установленное в соответствии с В.1.6, МПа.

С - коэффициент запаса прочности, равный 2.

В.2.2 Полученное значение МОР округляют до меньшего целого значения и устанавливают из нормированного ряда R5 или R10 по ГОСТ 8032.

В.2.3 В зависимости от транспортируемой среды в соответствии с классами эксплуатации по таблице 2 для МОР следует принимать дополнительный коэффициент запаса для среды f _cp с учетом приложения А.

В.3 Для подтверждения отсутствия типов разрушений ГПАТ, отличных от основного, которые могут проявиться за пределами времен испытаний по определению длительной прочности ГПАТ или при испытаниях на разрушающее давление, проводят испытания ГПАТ и фитингов при повышенных температурах на ускоренное старение.

Как минимум два образца ГПАТ классификационного типоразмера для данной однотипной конструкции с комплектом монтажных фитингов испытывают по ГОСТ ISO 1167-1 и ГОСТ ISO 1167-2 при постоянном внутреннем давлении, равном МОР, и при температуре выше Т _макс, в среде "вода в воде" или "вода в воздухе".

Контрольное время ускоренных испытаний t _исп, ч, определяют расчетным сроком службы ГПАТ t _сл, и коэффициентами экстраполяции к _е, установленными в ГОСТ Р 54866-2011 (таблица 1) в зависимости от разницы T между температурой испытания T _исп и Т _макс по формуле

.

(В.4)

В таблице В.2 приведены типовые контрольные времена ускоренных испытаний ГПАТ и фитингов с расчетным сроком службы 25 лет для различных значений T.

Таблица В.2

T, °С	Коэффициент экстраполяции к е	Время испытания t исп, ч
25	12	18 200
30	18	12 100
35	30	7300
40	50	4400
50	100	2200

В случае разрушения образцов ГПАТ по основному типу проводят повторные испытания при более низкой температуре Т _исп и соответствующем ей времени испытаний t _исп.

По достижении контрольного времени с образцов ГПАТ снимают давление и кондиционируют на воздухе при температуре (23  2) °С по ГОСТ 12423 в течение 24 ч. После кондиционирования проводят визуальную оценку образцов на наличие растрескиваний наружной оболочки. Затем образцы нагружают давлением (1  0,05) МПа [(10  0,5) бар] и выдерживают в течение 24 ч при температуре (23  2) °С, при этом потери герметичности соединения не допускается.

Отсутствие потери герметичности, характеризуемой падением давления более чем на 4 % от заданного значения, и растрескиваний наружной оболочки при испытании свидетельствует о работоспособности ГПАТ и соединений на протяжении расчетного срока службы.