Глава 5. Технологические сосуды под давлением, системы трубопроводов под давлением для жидкостей и паров

Глава 5. Технологические сосуды под давлением, системы трубопроводов под давлением для жидкостей и паров

5.1. Общие положения

5.1.1 Администрации должны предпринять необходимые меры для обеспечения единообразия в выполнении и применении положений настоящей главы*(7).

5.1.2 Требования к вкладным цистернам типа C в главе 4 могут также применяться к технологическим сосудам под давлением, если это потребуется Администрацией. Если это требуется, термин "сосуды под давлением", как он использован в главе 4, распространяется на вкладные цистерны типа C и технологические сосуды под давлением.

5.2. Грузовые и технологические трубопроводы

5.2.1 Общие положения

5.2.1.1 Требования настоящего раздела относятся к грузовым и технологическим трубопроводам, включая трубопроводы для паров и газоотводные трубы предохранительных клапанов или подобные им трубопроводы. На измерительные трубопроводы, не содержащие груз, эти требования не распространяются.

5.2.1.2 Следует предусмотреть использование отводных труб, петлевых компенсаторов, колен, механических расширительных соединений, как правило, сильфонных компенсаторов, скользящих соединений и шаровых шарниров или подобных подходящих средств для защиты трубопроводов, деталей систем трубопроводов и грузовых емкостей от чрезмерных напряжений, возникающих вследствие тепловой деформации и движений емкости и конструкций корпуса. Если в трубопроводе используются механические расширительные соединения, их количество должно быть минимальным, а при их расположении вне грузовых емкостей они должны быть сильфонного типа.

5.2.1.3 Низкотемпературные трубопроводы должны быть термоизолированы от смежных конструкций корпуса, где это необходимо, с целью предупреждения снижения температуры корпуса судна ниже расчетной температуры материала корпуса. Там, где трубопроводы для жидкости регулярно разбираются или где возможна утечка груза, как например, около соединений с береговым трубопроводом или около сальников насосов, необходимо обеспечить защиту расположенной ниже части корпуса.

5.2.1.4 Там, где емкости или трубопроводы отделены от конструкции корпуса термоизоляцией, необходимо обеспечить электрическое заземление как трубопроводов, так и емкостей. Все соединения труб и муфты шлангов, имеющие прокладки, должны быть электрически заземлены.

5.2.1.5 Перед отсоединением грузовых шлангов должны быть предусмотрены соответствующие средства для сброса давления и удаления остатков жидкости из погрузочно-разгрузочных коллекторов и грузовых шлангов в грузовые емкости или другое соответствующее место.

5.2.1.6 Все трубопроводы или детали, которые могут быть отделены в заполненном жидкостью состоянии, должны быть оборудованы предохранительными клапанами.

5.2.1.7 Слив груза от предохранительных клапанов, установленных на грузовых трубопроводах, должен производиться в грузовые емкости; вместо этого может быть предусмотрен слив жидкого груза в газоотводную колонку, если предусмотрены средства для обнаружения и удаления любого жидкого груза, который может попасть в вентиляционную систему. Слив груза от предохранительных клапанов, установленных на грузовых насосах, должен производиться в приемную часть насосов.

5.2.2. Размеры, основанные на внутреннем давлении

5.2.2.1 При условиях, указанных в 5.2.4, толщина стенок труб не должна быть меньше, чем:

(мм)

где:

- теоретическая толщина

(мм)

при:

P - расчетное давление (бар), определенное в 5.2.3

D - наружный диаметр (мм)

K - допускаемое напряжение , определенное в 5.2.4

e - коэффициент прочности; равен 1,0 для бесшовных труб и для продольно или спирально сваренных труб, поставляемых изготовителями, получившими одобрение на изготовление сварных труб, которые Администрация сочтет эквивалентными бесшовным трубам на основании испытаний сварных швов неразрушающими методами в соответствии с признанными стандартами. В других случаях величина e должна определяться Администрацией в зависимости от технологии изготовления.

b - прибавка на утонение (мм). Величина b должна выбираться так, чтобы рассчитанное напряжение в изогнутой части трубы вследствие только внутреннего давления не превышало допускаемого напряжения. При отсутствии такого обоснования b должно быть равно:

(мм)

при:

r - средний радиус гиба трубы (мм)

c - прибавка на коррозию (мм). Если ожидается коррозия или эрозия, толщина стенок трубопровода должна быть увеличена сверх других расчетных требований. Эта прибавка должна соответствовать предполагаемому сроку службы трубопровода.

a - минусовый производственный допуск на толщину (%).

5.2.3. Расчетное давление

5.2.3.1 Расчетное давление P в формуле для в 5.2.2.1 является наибольшим давлением, которому система может подвергаться в эксплуатации.

5.2.3.2 Наибольшая из следующих расчетных величин должна использоваться для трубопроводов и элементов систем трубопроводов в зависимости от того, что подходит:

.1 для систем трубопроводов для паров или элементов, которые могут быть отключены от своих предохранительных клапанов и которые могут содержать жидкость: давление насыщенных паров при 45°C или выше либо ниже, если это одобрено Администрацией (см. 4.2.6.2);

.2 для систем или элементов, которые могут быть отключены от своих предохранительных клапанов и которые содержат всегда лишь пары: давление перегретых паров при 45°C или выше либо ниже, если это одобрено Администрацией (см. 4.2.6.2), полагая первоначальным состоянием для насыщенных паров в системе рабочие давление и температуру системы; или

.3 MARVS грузовых емкостей и обслуживающих грузовых систем; или

.4 установочное давление предохранительного сливного клапана соединенного с насосом или компрессором; или

.5 максимальный полный напор в системе грузовых трубопроводов при выгрузке или погрузке;

.6 установочное давление предохранительного клапана на трубопроводе.

5.2.3.3 Расчетное давление не должно быть меньше 10 бар, за исключением трубопроводов с открытыми концами, где оно должно быть не меньше 5 бар.

5.2.4. Допускаемые напряжения

5.2.4.1 Для труб допускаемое напряжение, учитываемое в формуле для определения t в 5.2.2.1, является наименьшим из следующих величин:

или

где:

- минимальное временное сопротивление при комнатной температуре .

- минимальный нижний предел текучести при комнатной температуре .

Если кривая "напряжение-деформация" не показывает площадки текучести, применяется условный предел текучести 0,2%.

Величины A и B должны быть указаны в Международном свидетельстве о пригодности судна для перевозки сжиженных газов наливом, как это предусмотрено в 1.5, и должны иметь значения по меньшей мере A = 2,7 и B = 1,8.

5.2.4.2 Минимальная толщина стенок должна соответствовать признанным стандартам.

5.2.4.3 Если это необходимо для повышения механической прочности, чтобы предотвратить повреждение, разрушение, чрезмерный прогиб или коробление труб, которые могут возникнуть вследствие дополнительных нагрузок со стороны опор изгиба судна или других причин, толщина стенки должна быть увеличена по сравнению с требуемой в 5.2.2 или, если это практически неприемлемо или может вызвать чрезмерные местные напряжения, эти нагрузки должны быть уменьшены, предотвращены или исключены другими методами проектирования.

5.2.4.4 Фланцы, клапаны и другая арматура должны соответствовать стандартам, приемлемым для Администрации, с учетом расчетного давления, определенного в 5.2.2. Для сильфонных компенсаторов, используемых в паропроводах, Администрация может допустить более низкое минимальное расчетное давление.

5.2.4.5 Размеры фланцев, не соответствующих стандартам, а также размеры соответствующих болтов должны отвечать требованиям Администрации.

5.2.5. Расчет напряжений

Если расчетная температура равна - 110°C или ниже, Администрации должен быть предоставлен полный расчет напряжений с учетом всех напряжений, возникающих за счет веса труб, включая нагрузки при ускорении, если они значительные, внутреннего давления, температурного сжатия и нагрузок, возникающих при изгибе судна для каждого ответвления системы трубопроводов. Для температур выше - 110°C Администрация может потребовать расчет напряжений с учетом конструкции или жесткости системы трубопроводов и выбора материалов. В любом случае следует учитывать температурные напряжения, даже если расчеты не представляются. Такой расчет может выполняться в соответствии с применяемыми на практике правилами, приемлемыми для Администрации.

5.2.6. Материалы

5.2.6.1 Выбор и испытания материалов, используемых в системах трубопроводов, должны отвечать требованиям главы 6 с учетом минимальной расчетной температуры. Однако некоторое отступление от требований может быть допущено в отношении качества материала газоотводных трубопроводов с открытыми концами, при условии что температура груза при установочном давлении предохранительного клапана составляет - 55°C или выше и при условии невозможности попадания жидкости в газоотводный трубопровод. Подобные отступления от требований могут допускаться при тех же температурных условиях для трубопроводов с открытыми концами внутри грузовых емкостей, исключая отливные трубопроводы и все трубопроводы внутри мембранных и полумембранных емкостей.

5.2.6.2 Материалы, имеющие точку плавления ниже 925°C, не должны использоваться в трубопроводах, расположенных вне грузовых емкостей, за исключением труб небольшой длины, прикрепленных к грузовым емкостям, на которых в таких случаях должна быть предусмотрена огнестойкая изоляция.

5.3. Типовые испытания элементов трубопроводов

5.3.1 Каждый тип элементов трубопроводов должен подвергаться типовым испытаниям.

5.3.2.1 Каждый типоразмер клапана, предназначенного для использования при рабочей температуре ниже - 55°C, должен подвергаться испытаниям на непроницаемость при минимальной расчетной температуре или ниже ее и при давлении не ниже расчетного давления клапана. Во время испытаний должно быть подтверждено удовлетворительное действие клапанов.

5.3.2.2 Каждый тип сильфонных компенсаторов, предназначенных для использования в грузовых трубопроводах, расположенных вне грузовых емкостей, а если потребуется, сильфонные компенсаторы внутри грузовых емкостей должны подвергаться следующим испытаниям:

.1 Типовой элемент сильфона, не подвергнутый предварительному сжатию, должен быть испытан давлением, превышающим не менее чем в 5 раз расчетное давление, при этом не должно быть разрыва. Продолжительность испытания должна быть не меньше 5 мин.

.2 Испытание типового расширительного соединения вместе со всеми принадлежностями, такими как фланцы, опоры и шарниры, давлением, превышающим в два раза расчетное давление при крайних положениях смещения, рекомендованных изготовителем, при которых не возникает остаточных деформаций. В зависимости от применяемых материалов Администрация может потребовать проведение испытаний при минимальной расчетной температуре.

.3 Циклические испытания (температурные смещения) должны проводиться на полностью собранном расширительном соединении, которое должно успешно выдержать по меньшей мере столько циклов в условиях давления, температуры, осевого смещения, вращательного и поперечного смещения, сколько их может возникнуть в условиях фактической эксплуатации. Испытания при комнатной температуре допускаются в случаях, если это испытание будет по меньшей мере таким же жестким, как и испытание при рабочей температуре.

.4 Циклическое испытание на усталость (деформация судна) должно проводиться на полностью собранном расширенном соединении без внутреннего давления путем имитации смещения сильфона, соответствующего длине компенсации трубы по крайней мере для 2000000 циклов при частоте не более 5 циклов/с. Это испытание требуется только в том случае, когда вследствие расположения трубопровода на него фактически воздействуют нагрузки от деформации судна.

.5 Администрация может разрешить не проводить испытания, указанные в настоящем параграфе, если представлена полная документация, позволяющая установить способность расширительных соединений выдерживать ожидаемые рабочие условия. Если максимальное внутреннее давление превышает 1,0 бар, эта документация должна включать достаточные данные испытаний для подтверждения правильности использованного метода расчета с особой ссылкой на связь между расчетами и результатами испытаний.

5.4. Соединения трубопроводов и соединительные детали

5.4.1 Требования настоящего раздела относятся к трубопроводам, расположенным внутри и снаружи грузовых емкостей. Однако Администрация может допустить отступления от этих требований для трубопроводов, расположенных внутри грузовых емкостей и трубопроводов с открытыми концами.

5.4.2 Могут рассматриваться следующие прямые соединения отрезков труб без фланцев:

.1 Соединения, сваренные встык с полным проваром у корня шва, могут использоваться во всех случаях. При расчетной температуре ниже - 10°C стыковая сварка должна быть либо двусторонней, либо эквивалентной стыковому соединению с двусторонней сваркой. Это может быть достигнуто путем использования подкладного кольца, плавящейся вставки или защитной среды инертного газа при первом проходе. При расчетном давлении, превышающем 10 бар, и расчетной температуре - 10°C или ниже подкладные кольца после сварки должны быть удалены.

.2 Сварные соединения внахлест с муфтами и соответствующей сваркой, имеющие размеры, удовлетворяющие требованиям Администрации, должны использоваться только для трубопроводов с открытыми концами с наружным диаметром 50 мм или меньше и с расчетными температурами не ниже - 55°C.

.3 Резьбовые соединения, приемлемые для Администрации, должны использоваться только для неответственных и измерительных трубопроводов с наружными диаметрами 25 мм или менее.

5.4.3.1 Фланцы должны быть приварными встык, внахлест или с гнездом.

5.4.3.2 Выбор типа фланцев, их изготовление и испытание должны соответствовать стандартам, приемлемым для Администрации. В частности, для всех трубопроводов, кроме трубопроводов с открытыми концами, применяются следующие ограничения:

.1 Для расчетных температур ниже - 55°C используются только приварные встык фланцы.

.2 Для расчетных температур ниже - 10°C не должны использоваться свободные фланцы с номинальным размером больше 100 мм и фланцы с гнездами номинальным размером больше 50 мм.

5.4.4 Соединения трубопроводов, отличные от указанных в 5.4.2 и .3, могут допускаться после рассмотрения Администрацией в каждом случае.

5.4.5 Сильфонные компенсаторы и расширительные соединения должны устанавливаться с учетом расширения трубопроводов.

.1 В случае необходимости сильфонные компенсаторы должны быть защищены от обледенения.

.2 Применение скользящих соединений не допускается кроме как внутри грузовых емкостей.

5.4.6 Сварка, термическая обработка после сварки и неразрушающие испытания.

.1 Сварка должна производиться в соответствии с 6.3.

.2 Термическая обработка после сварки необходима для всех стыковых сварных соединений труб, изготовленных из углеродисто-марганцевых и низколегированных сталей. Администрация может не требовать температурного снятия внутренних напряжений труб, имеющих толщину стенок меньше 10 мм, в зависимости от расчетной температуры и давления в рассматриваемой системе трубопроводов.

.3 В дополнение к обычному контролю перед сваркой и в процессе ее, а также внешнему осмотру законченных сварных швов для доказательства того, что сварка была выполнена правильно и в соответствии с требованиями данного параграфа, необходимо провести следующие испытания:

.3.1 100% радиографический контроль стыковых сварных соединений для систем трубопроводов с рабочей температурой ниже - 10°C и с внутренним диаметром больше 75 мм или толщиной стенок больше 10 мм.

.3.2 Для других стыковых сварных соединений труб, по усмотрению Администрации, должны быть проведены выборочная радиография или другие неразрушающие испытания в зависимости от условий эксплуатации, расположения и материалов. Как правило, радиографическому контролю должно подвергаться не менее 10% стыковых сварных соединений.

5.5. Испытание трубопроводов

5.5.1 Требования настоящего раздела относятся к трубопроводам, расположенным внутри и снаружи грузовых емкостей. Однако Администрация может разрешить отступления от этих требований для трубопроводов, расположенных внутри грузовых емкостей и трубопроводов с открытыми концами.

5.5.2 После сборки все грузовые и технологические трубопроводы должны подвергаться гидростатическому испытанию под давлением, равным по меньшей мере 1,5 расчетного. Однако, если системы трубопроводов или части систем полностью изготовлены и снабжены всей арматурой, они могут быть подвергнуты гидростатическим испытаниям до установки на борту судна. Соединения, сваренные на борту судна, должны быть подвергнуты гидростатическим испытаниям под давлением, равным по меньшей мере 1,5 расчетного. Если применение воды не допускается, а трубопровод не может быть осушен до ввода системы в эксплуатацию, то на одобрение Администрации следует представить предложения по использованию других испытательных жидкостей или средств.

5.5.3 После сборки на борту каждая грузовая и технологическая система трубопроводов должна быть испытана на отсутствие утечки с использованием воздуха, галоидных соединений или другой соответствующей среды под давлением в зависимости от примененного метода обнаружения утечки.

5.5.4 Все системы грузовых трубопроводов, включая клапаны, арматуру и связанное с ними оборудование для обработки груза или его паров, должны быть испытаны в нормальных эксплуатационных условиях не позже, чем при первой операции погрузки.

5.6. Требования к клапанам грузовых систем

5.6.1 Каждая система грузовых трубопроводов и каждая грузовая емкость должны быть оборудованы соответственно следующими клапанами:

.1 Для грузовых емкостей с MARVS, не превышающим 0,7 бар, все соединения для жидкости и паров, кроме предохранительных клапанов и приборов для измерения уровня жидкости, должны иметь запорные клапаны, расположенные как можно ближе к емкости. Эти клапаны могут управляться дистанционно, но должно допускаться местное ручное управление и обеспечиваться полное закрытие. Один или несколько дистанционно управляемых аварийных выключающих клапанов должны быть предусмотрены на судне для прекращения перекачки жидкого или парообразного груза между судном и берегом. Такие клапаны могут быть расположены так, чтобы соответствовать проекту судна, и могут быть такими же, что и клапан, требуемый в 5.6.3, а также должны удовлетворять требованиям 5.6.4.

.2 Для грузовых емкостей с MARVS, превышающим 0,7 бар, все соединения для жидкости и паров, кроме предохранительных клапанов и приборов для измерения уровня жидкости, должны быть оборудованы запорным клапаном с ручным управлением и аварийным выключающим клапаном с дистанционным управлением. Эти клапаны должны располагаться как можно ближе к емкости. Если диаметр трубы не превышает 50 мм, вместо аварийных выключающих клапанов могут использоваться перепускные клапаны. Вместо двух отдельных клапанов может использоваться один клапан, при условии что он соответствует требованиям 5.6.4, имеет местное ручное управление и обеспечивает полное закрытие трубопровода.

.3 Грузовые насосы и компрессоры должны иметь устройства для автоматической остановки в случае, если аварийные выключающие клапаны, требуемые 5.6.1.1 и .2, закрываются с помощью аварийной выключающей системы, требуемой 5.6.4.

5.6.2 Соединения грузовых емкостей для контрольно-измерительных устройств могут не оборудоваться перепускными или аварийными выключающими клапанами при условии, что эти устройства сконструированы так, что выходящий поток содержимого емкости не может превысить того, который проходит через круглое отверстие диаметром 1,5 мм.

5.6.3 На каждом действующем соединении грузового шланга должен предусматриваться один аварийный выключающий клапан с дистанционным управлением. Соединения, не используемые в процессе перекачки, могут быть закрыты глухими фланцами вместо клапанов.

5.6.4 Система управления для всех требуемых аварийных выключающих клапанов должна быть устроена таким образом, чтобы все такие клапаны могли управляться из одного органа управления, расположенного по крайней мере в двух отдаленных местах на судне. Одним из этих мест должен быть пост управления, требуемый в 13.1.3, или пост управления грузовыми операциями. Система управления должна быть также оборудована плавкими элементами, рассчитанными на температуру плавления от 98°C до 104°C, для автоматического закрытия аварийных выключающих клапанов в случае пожара. Места установки этих плавких элементов должны включать куполы грузовых емкостей и станции погрузки. Аварийные выключающие клапаны должны быть такого типа, который обеспечивает их закрытие в случае аварии (прекращение поступления энергии) и должны быть рассчитаны на местное ручное управление. Аварийные выключающие клапаны на трубопроводах для жидкости должны полностью закрываться при всех условиях эксплуатации в течение 30 с после подачи сигнала на выключение. На борту судна должна иметься информация о времени закрытия клапанов и их эксплуатационных характеристиках, при этом должна быть обеспечена возможность проверки и воспроизведения времени закрытия. Эти клапаны должны закрываться плавно.

5.6.5 Перепускные клапаны должны закрываться автоматически при расчетной степени закрывающего потока паров или жидкости, как указано изготовителем. Трубопровод, включая арматуру, клапаны и другие принадлежности, защищаемые перепускным клапаном, должны иметь большую пропускную способность, чем расчетное значение потока, при котором закрывается перепускной клапан. Перепускные клапаны могут быть спроектированы с байпасом, диаметр отверстия которого не превышает 1,0 мм, что позволяет выравнивать давление после прекращения действия клапана.

5.7. Судовые грузовые шланги

5.7.1 Шланги для жидкости и паров, используемые для перекачки груза, должны быть совместимы с грузом и соответствовать его температуре.

5.7.2 Шланги, которые подвергаются давлению, имеющемуся в емкости, или давлению нагнетания насосов или сжатия паров компрессором, должны быть рассчитаны на разрывное давление, не менее чем в 5 раз превышающее максимальное давление, которому подвергается шланг во время перекачки груза.

5.7.3 Для каждого нового типа грузовых шлангов в комплекте с концевой арматурой должны быть проведены испытания опытного образца под давлением, не менее чем в 5 раз превышающим его максимальное рабочее давление. Температура шланга во время этих испытаний опытного образца должна соответствовать ожидаемой экстремальной эксплуатационной температуре. Шланги, используемые для испытаний опытного образца, не должны использоваться для грузовых операций. Перед вводом в эксплуатацию каждый новый отрезок грузового шланга должен быть подвергнут гидростатическим испытаниям при температуре окружающей среды под давлением, не менее чем в 1,5 раза превышающим его максимальное рабочее давление, но составляющим не более двух пятых его разрывного давления. Шланг должен иметь трафаретную надпись или иную маркировку с указанием его спецификационного максимального рабочего давления, а если он используется при других температурах, чем температура окружающей среды, должна быть указана его максимальная и/или минимальная рабочая температура. Спецификационное максимальное рабочее давление должно быть не менее 10 бар.

5.8. Методы перекачки груза

5.8.1 Если груз перекачивается при помощи грузовых насосов, к которым нет доступа для ремонта во время эксплуатации емкостей, должны быть предусмотрены по меньшей мере два отдельных средства для перекачки груза из каждой грузовой емкости, а конструкция их должна быть такой, чтобы выход из строя одного из грузовых насосов или средства перекачки не нарушил перекачку груза другим насосом или насосами или другими средствами перекачки груза.

5.8.2 Процесс перекачки груза путем вытеснения газом под давлением должен исключать подъем предохранительных клапанов во время такой перекачки. Вытеснение газом под давлением может быть принято как средство перекачки груза для емкостей, которые спроектированы так, чтобы расчетный коэффициент безопасности не уменьшался при условиях, преобладающих во время операций по перекачке груза.

5.9. Паровозвратные соединения

Необходимо предусмотреть соединения паровозвратных трубопроводов с береговыми сооружениями.