Приложение ДЕ (обязательное) "Определение стойкости к быстрому распространению трещин (БРТ) полномасштабным методом (FS)"

Приложение ДЕ
(обязательное)

Определение
стойкости к быстрому распространению трещин (БРТ) полномасштабным методом (FS)

(Настоящее приложение заменяет ссылку на международный стандарт ИСО 13478 [6], не принятый в качестве национального)

ДЕ.1 Сущность метода

Трубу из полиэтилена при заданной температуре и заданном испытательном давлении газа подвергают ударному воздействию для инициирования трещины. Трещина может остановиться в пределах небольшого расстояния от места инициирования либо продолжить распространяться с высокой скоростью вдоль трубы. Определяют длину распространившейся трещины.

Испытание полномасштабным методом определения стойкости к быстрому распространению трещин моделирует режим работы труб подземного заложения в условиях эксплуатации газопроводов, когда скорость декомпрессии газа не замедляется при разгерметизации через любую трещину в трубе.

ДЕ.2 Аппаратура

ДЕ.2.1 Канал с крышками (рисунок ДЕ.1), предназначенный для размещения трубы длиной от 14 до 20 м с системой воздушного термостатирования, обеспечивающий поддержание температуры по всей длине испытуемой трубы в пределах ()°С. По длине канала устанавливают не менее четырех опор, предотвращающих прогиб трубы.

ДЕ.2.2 Стальной ресивер минимальной длиной, в два раза превышающей длину испытуемой трубы, и минимальным объемом, в три раза превышающим объем испытуемой трубы. Внутренний диаметр присоединительного участка ресивера должен иметь диаметр, больший или равный внутреннему диаметру испытуемой трубы.

Рекомендуется выравнивать оси ресивера и испытуемой трубы.

ДЕ.2.3 Система для создания давления в испытуемой трубе и стальном ресивере (ДЕ.2.2) с погрешностью % от заданного давления. В качестве среды испытания используют азот или воздух.

ДЕ.2.4 Оборудование для инициирования трещины

ДЕ.2.4.1 Фреза для механической обработки продольной канавки на наружной поверхности трубы шириной от 8 до 25 мм (в зависимости от толщины стенки), глубиной % номинальной толщины стенки трубы, длиной мм с равномерным уменьшением глубины канавки до выхода ее на наружную поверхность трубы в направлении стального ресивера на длине около 250 мм (рисунок ДЕ.2).

ДЕ.2.4.2 Приспособление для нанесения удара, инициирующего образование трещины в трубе, состоящее из пневмоцилиндра и бойка в виде стального лезвия, которое располагается вдоль канавки в испытуемой трубе и проникает через остаточную толщину стенки трубы. Конструкция лезвия, приводимого в движение быстродействующим поршнем пневмоцилиндра, приведена на рисунке ДЕ.3.

ДЕ.2.4.3 Система охлаждения места инициирования трещины в зоне канавки и небольшого участка трубы с обеих сторон от канавки смесью твердой двуокиси углерода по ГОСТ 12162 с денатурированным этиловым спиртом или низкозамерзающей охлаждающей жидкостью по нормативным или техническим документам, состоящая из деревянного лотка длиной около 1 м, выложенного полиэтиленовой пленкой для заполнения охлаждающей средой и опирающегося на верхнюю часть трубы (рисунок ДЕ.4).

ДЕ.2.4.4 Плотно пригнанная деревянная вставка длиной около 0,5 м, поддерживающая изнутри под канавкой испытуемую трубу и предотвращающая ее деформацию в процессе инициирования трещины (рисунок ДЕ.4). Верхняя часть вставки должна иметь углубление, которое заполняют упругим вспененным материалом для того, чтобы фиксировать положение деревянной вставки по отношению к канавке, в том числе при деформации трубы в процессе ее нагружения испытательным давлением, а также обеспечить охлаждение всей толщины трубы под канавкой, изолируя эту часть трубы от среды, создающей давление.

ДЕ.3 Подготовка к испытанию

ДЕ.3.1 Обрабатывают канавку в зоне инициирования в соответствии с рисунком ДЕ.2 и ДЕ.2.4.1. Длина трубы, на которой выполняется канавка, должна быть не менее 3 м, центр канавки с постоянной глубиной должен находиться на расстоянии не менее 2 м от заглушаемого конца трубы. Для получения глубокой канавки или, если необходимо, ступенчатой по ширине канавки делают несколько проходов фрезой.

Глубина канавки должна обеспечивать создание достаточно высоких напряжений для инициирования быстро распространяющейся трещины на оставшейся толщине (которая должна находиться при температуре около минус 60°С), однако не настолько глубокая, чтобы вызвать преждевременное разрушение в процессе нагружения трубы. Напряжение в оставшейся толщине стенки полиэтиленовых труб должно быть в пределах 20 - 25 МПа.

Размещают деревянную вставку под канавкой.

На конец испытуемой трубы у канавки устанавливают заглушку (рисунок ДЕ.1).

ДЕ.3.2 Прямые отрезки труб сваривают встык для получения образца длиной от 14 до 20 м, включая отрезок трубы с нанесенной канавкой, грат не удаляют.

При испытании труб с высокой стойкостью к БРТ 4 м от общей длины испытуемой трубы могут быть заменены трубой для инициирования трещины с более низкой стойкостью к БРТ длиной от 5 до 6 м того же номинального диаметра и толщины стенки. Трубы соединяют сваркой встык.

Испытуемую трубу помещают в канал, соединяют с металлическим ресивером (ДЕ 2.2), при этом необходимо убедиться, что испытуемая труба выпрямлена и выровнена с ресивером.

Измеряют длину трубы от центра инициирования до места соединения с ресивером и общую длину испытуемой трубы и, если используют трубу для инициирования, измеряют ее длину, отмечают также расположение каждого стыкового соединения. Измерения проводят рулеткой по ГОСТ 7502.

ДЕ.3.3 Кондиционирование

Кондиционирование проводят при ()°С при номинальной толщине испытуемой трубы, мм:

в течение (6 +- 0,5) ч

" (10 +- 1) ч

" (16 ч +- 1) ч

Температуру измеряют с интервалом от 2 до 3 м вдоль любой стороны трубы от конца деревянного лотка до стального ресивера.

ДЕ.4 Проведение испытания

ДЕ.4.1 Испытуемую трубу охлаждают в зоне инициирования трещины смесью твердой двуокиси углерода с незамерзающей жидкостью (ДЕ.2.4.3) до температуры около минус 60°С в течение не менее 1 ч.

ДЕ.4.2 Создают давление в испытуемой трубе и ресивере с погрешностью %, рассчитанное по таблице 6 для требуемого МОР. Удаляют устройство для охлаждения канавки и инициируют образование трещины ударом металлического лезвия, расположенного вдоль канавки, по охлажденной канавке в центре ее полной глубины в месте расположения деревянной вставки (рисунок ДЕ.4).

Удар наносят не позднее чем через 3 мин после нагружения трубы испытательным давлением.

ДЕ.4.3 Измеряют длину разрушенного участка от центра инициирования рулеткой по ГОСТ 7502. Если применяют трубу для инициирования трещины, то длину измеряют от сварного шва между трубой для инициирования и испытуемой трубой (ДЕ.3.2).

Примечание - В процессе испытания труба может изгибаться в траншее, в результате чего возникает изгибающий момент, который может инициировать зарождение трещины, распространяющейся по окружности и, возможно, ее замыкание на первичной трещине (закольцовывание). Рекомендуется для снижения вероятности распространения трещины по окружности на полиэтиленовых трубах большого диаметра зигзагообразно натягивать стальную проволоку, закрепляя ее в стенках траншеи. Проволоку натягивают на высоте 150 - 300 мм над поверхностью испытуемой трубы, начиная от центра инициирования, на длину около 6 м.

ДЕ.5 Обработка результатов

ДЕ.5.1 Рассчитывают отношение длины разрушившегося участка к длине испытуемой трубы в процентах, измеренной от центра инициирования трещины (или от сварного шва с трубой для инициирования).

Результат испытания считают удовлетворительным, если при испытательном давлении (таблицы 3 и 6 настоящего стандарта) для требуемого максимального рабочего давления (МОР) наибольшая длина разрушившегося участка меньше или равна 90% длины испытуемой трубы.

Длина разрушения трубы более 90% длины испытуемой трубы, характеризующая процесс быстрого распространения трещин, является отрицательным результатом.

ДЕ.5.2 Условия принятия результатов

Для каждой испытуемой трубы самая длинная трещина должна соответствовать следующим условиям:

а) трещина должна выходить за пределы охлажденного (минус 60°С) участка трубы с канавкой, т.е. приблизительно 1,5 м от центра инициирования;

б) трещина не должна замыкаться по окружности трубы и соединяться с первичной трещиной;

г) трещина не должна заканчиваться на сварном шве в пределах испытуемой трубы;

д) при использовании трубы для инициирования трещины (ДЕ.3.2) трещина должна распространяться вдоль всей ее длины и выйти на испытуемую трубу.

В случае невыполнения одного из вышеперечисленных требований результат не является достоверным. При необходимости испытание должно быть повторено.