Приложение G (обязательное). Трубы уровня PSL-2, стойкие к распространению вязкого разрушения

Приложение G
(обязательное)

Трубы уровня PSL-2, стойкие к распространению вязкого разрушения

G.1 Общие положения

G.1.1 В настоящем приложении установлены дополнительные положения для труб уровня PSL-2, подвергаемых испытанию на ударный изгиб (таблица 22) и заказываемых с повышенной стойкостью тела трубы к распространению вязкого разрушения в газопроводах (7.2, перечисление с), 54). Приложение также содержит указания по определению работы удара (CVN), необходимой для остановки вязкого разрушения трубы.

Примечания

1 Достаточно высокая работа удара (CVN) в сочетании с достаточно большой долей вязкой составляющей в изломе образцов имеют существенное значение для предотвращения распространения хрупкого разрушения и ограничения распространения вязкого разрушения в газопроводах (9.8.2.2).

2 Заказчик должен принять все необходимые меры для того, чтобы эксплуатация газопроводов, для которых предназначены требования настоящего приложения, проводилась при рабочих параметрах, включая состав и давление газа, сравнимых или сопоставимых с условиями испытаний, на которых основаны указания по оценке материала. Применение указаний по оценке материала для трубопроводов, условия эксплуатации которых выходят за пределы применения соответствующего подхода, может привести к необоснованной оценке стойкости материала к распространению разрушения.

G.1.2 Указания по оценке материалов, приведенные в G.7 - G.10 и предназначенные для определения работы удара (CVN), необходимой для ограничения распространения вязкого разрушения в подземных газопроводах, основаны на обширных теоретических и экспериментальных результатах, полученных главным образом или исключительно на сварных трубах. При применении этих подходов для определения работы удара (CVN), необходимой для ограничения распространения вязкого разрушения в бесшовных трубах, должна быть проявлена осторожность в отношении полученных расчетных значений, для подтверждения которых может потребоваться проведение полномасштабных испытаний взрывом (G.11).

G.2 Дополнительная информация, предоставляемая заказчиком

G.2.1 В заказе на поставку указывают, какое из следующих положений применимо к конкретной позиции заказа:

a) минимальная средняя работа удара (CVN) для каждого испытания (при применении образцов полного размера);

b) минимальная средняя работа удара (CVN) для всех испытаний по позиции заказа (при применении образцов полного размера).

G.2.2 В заказе на поставку также должны быть указаны:

a) температура испытания на ударный изгиб (CVN);

b) температура испытания падающим грузом (DWT) (только для труб наружным диаметром D508 мм).

G.3 Критерии приемки

G.3.1 При каждом испытании на ударный изгиб (CVN) сварных труб диаметром D < 508 мм при температуре, указанной в заказе, среднее содержание вязкой составляющей в изломе образцов должно быть не менее 85%.

G.3.2 Если в заказе указано требование G.2.1, перечисление а), то при каждом испытании средняя работа удара (для комплекта из трех образцов) должна быть не менее значения, указанного в заказе, при условии применения образцов полного размера и при температуре испытания, указанной в заказе.

G.3.3 Если в заказе указано требование G.2.1, перечисление b), то средняя работа удара (для всех испытаний по позиции заказа) должна быть не менее указанной в заказе, при условии применения образцов полного размера.

G.3.4 При каждом испытании образцов падающим грузом (DWT) при температуре испытания, указанной в заказе, среднее содержание вязкой составляющей в изломе образцов должно быть не менее 85%.

Примечание - Необходимость проведения испытания падающим грузом (DWT) может быть указана заказчиком при заказе труб для газопроводов. Если содержание вязкой составляющей в изломе образцов после испытания падающим грузом (DWT) не менее 85%, то результат испытания свидетельствует о том, что излом металла при температуре испытания имеет в основном вязкий характер. Для оценки сопротивления труб распространению разрушения в условиях эксплуатации необходимо продолжить оценку выбранной стали, применяя какое-либо из указаний по оценке, приведенных в настоящем приложении, с учетом пределов его применимости.

G.4 Периодичность испытаний

G.4.1 Для тела сварных труб диаметром D < 508 мм периодичность испытаний на ударный изгиб (CVN) должна соответствовать указанной в таблице 18.

G.4.2 Для тела сварных труб диаметром D508 мм периодичность испытаний на ударный изгиб (CVN) и падающим грузом (DWT) должна соответствовать указанной в таблице 18.

G.5 Маркировка труб и приемочные документы

G.5.1 В дополнение к маркировке, указанной в 11.2, после обозначения уровня требований к продукции (PSL) должна быть указана буква G, обозначающая применение требований приложения G.

G.5.2 В дополнение к требованиям 10.1.3.2 приемочный документ должен включать:

a) температуру испытаний DWT и CVN (по применимости);

b) минимальную среднюю работу удара CVN для каждого испытания;

c) минимальную среднюю работу удара CVN для всех испытаний по позиции заказа.

G.6 Указания по определению работы удара CVN для подземных газопроводов

G.6.1 B G.7 - G.11 приведены пять подходов определения работы удара (CVN), необходимой для ограничения распространения вязкого разрушения в подземных газопроводах. Для каждого подхода указаны пределы его применимости.

Примечание - Настоящее приложение не исключает применение проектировщиком трубопровода иных подходов.

G.6.2 Значение работы удара CVN, определенное при помощи подходов по G.7 - G.11, или более высокое значение могут быть указаны как минимальное значение для каждого испытания или как минимальное среднее значение для позиции заказа.

Примечания

1 Прогнозируемая длина распространения трещины будет больше, если значение работы удара (CVN) будет указано как минимальное среднее значение для позиции заказа, а не как минимальное среднее значение для каждого испытания. Дополнительная информация приведена в [12].

2 Приведенные требования разработаны для подземных трубопроводов, транспортирующих бедный газ. Для морских трубопроводов, заглубленных в грунт, эти требования должны быть обоснованы.

G.7 Указания EPRG. Подход 1

G.7.1 Настоящий подход основан на указаниях Европейской научно-исследовательской группы по трубопроводам (EPRG) по предотвращению распространения трещины в транспортных трубопроводах [10]. Подход применим только к сварным трубам. Значения, указанные в таблицах G.1 - G.3, являются минимальными средними значениями (для комплекта из трех образцов) работы удара (CVN) и применимы для газопроводов наружным диаметром D 1430 мм и толщиной стенки t 25,4 мм с рабочим давлением до 8,0 МПа, предназначенных для транспортирования сред, которые при внезапной декомпрессии ведут себя как однофазные вещества. Значения минимальной работы удара (CVN) для образцов полного размера, указанные в этих таблицах, превышают 40 Дж (для групп прочности ниже L555 или Х80) или 80 Дж (для группы прочности L555 или Х80). Для отдельных групп прочности труб применимы значения, рассчитанные по следующим трем формулам:

a) для групп прочности L450 или Х65 и ниже

;

(G.1)

b) для групп прочности выше L450 или Х65, но не выше L485 или Х70

;

(G.2)

c) для групп прочности выше L485 или Х70, но не выше L555 или Х80

,

(G.3)

где ;

- расчетное тангенциальное напряжение, МПа;

D - наружный диаметр трубы, мм;

;

;

t - толщина стенки, мм.

Примечание - Значение, рассчитываемое по формуле G.1, составляет 0,75 значения, рассчитываемого по формуле G.5 подхода 4. Значение, рассчитываемое по формуле G.2, составляет 0,9 значения, рассчитываемого по формуле G.5 подхода 4. Значение, рассчитываемое по формуле G.3, равно значению, рассчитываемому по формуле G.4 подхода 2.

G.7.2 При применении настоящего подхода запас прочности и длина распространения трещины могут быть взяты из отчета EPRG [11].

Таблица G.1 - Требования к минимальной работе удара (CVN) при расчетном коэффициенте 0,625

Наружный Диаметр D, мм	Минимальная работа удара (CVN) при испытании образцов полного размера , Дж
	Группа прочности
	не выше L245 или В	выше L245 или В, но не выше L290 или Х42	выше L290 или Х42, но не выше L360 или Х52	выше L360 или Х52, но не выше L415 или Х60	выше L415 или Х60, но не выше L450 или Х65	выше L450 или Х65, но не выше L485 или Х70	выше L485 или Х70, но не выше L555 или Х80
До 508 включ.	40	40	40	40	40	40	80
Св. 508 до 610 включ.	40	40	40	40	40	41	80
Св. 610 до 711 включ.	40	40	40	40	40	45	80
Св. 711 до 813 включ.	40	40	40	40	40	48	80
Св. 813 до 914 включ.	40	40	40	40	40	51	80
Св. 914 до 1016 включ.	40	40	40	40	40	53	80
Св. 1016 до 1118 включ.	40	40	40	40	42	56	82
Св. 1118 до 1219 включ.	40	40	40	40	43	58	87
Св. 1219 до 1422 включ.	40	42	42	42	47	63	96

Таблица G.2 - Требования к минимальной работе удара (CVN) при расчетном коэффициенте 0,72

Наружный диаметр D, мм	Минимальная работа удара (CVN) при испытании образцов полного размера , Дж
	Группа прочности
	не выше L245 или В	выше L245 или В, но не выше L290 или Х42	выше L290 или Х42, но не выше L360 или Х52	выше L360 или Х52, но не выше L415 или Х60	выше L415 или Х60, но не выше L450 или Х65	выше L450 или Х65, но не выше L485 или Х70	выше L485 или Х70, но не выше L555 или Х80
До 508 включ.	40	40	40	40	40	46	80
Св. 508 до 610 включ.	40	40	40	40	40	50	80
Св. 610 до 711 включ.	40	40	40	40	41	55	80
Св. 711 до 813 включ.	40	40	40	40	43	58	83
Св. 813 до 914 включ.	40	40	40	41	46	62	90
Св. 914 до 1016 включ.	40	40	40	44	48	65	96
Св. 1016 до 1118 включ.	40	40	40	46	51	68	102
Св. 1118 до 1219 включ.	40	40	40	48	53	71	108
Св. 1219 до 1422 включ.	40	42	42	51	57	77	120

Таблица G.3 - Требования к минимальной работе удара (CVN) при расчетном коэффициенте 0,80

Наружный Диаметр D, мм	Минимальная работа удара (CVN) при испытании образцов полного размера , Дж
	Группа прочности
	не выше L245 или В	выше L245 или В, но не выше L290 или Х42	выше L290 или Х42, но не выше L360 или Х52	выше L360 или Х52, но не выше L415 или Х60	выше L415 или Х60, но не выше L450 или Х65	выше L450 или Х65, но не выше L485 или Х70	выше L485 или Х70, но не выше L555 или Х80
До 508 включ.	40	40	40	40	41	55	80
Св. 508 до 610 включ.	40	40	40	40	45	60	84
Св. 610 до 711 включ.	40	40	40	43	49	65	93
Св. 711 до 813 включ.	40	40	40	46	52	68	102
Св. 813 до 914 включ.	40	40	40	49	55	73	110
Св. 914 до 1016 включ.	40	40	42	52	58	77	118
Св. 1016 до 1118 включ.	40	40	44	54	61	81	125
Св. 1118 до 1219 включ.	40	40	46	56	64	84	133
Св. 1219 до 1422 включ.	40	42	49	61	69	91	148

G.8 Упрощенное уравнение Бателла. Подход 2

Настоящий подход основан на применении упрощенного уравнения Бателла и его методе двух кривых (G.9). Применимость этого подхода ограничена только сварными трубами. Он предназначен для газопроводов с соотношением 40 < D/t < 115 групп прочности не выше L555 или Х80 с рабочим давлением до 7,0 МПа и только для транспортирования смесей природного газа, которые при декомпрессии ведут себя как однофазное вещество. Значения минимальной работы удара (CVN) для образцов полного размера, Дж, могут быть рассчитаны по следующей формуле

,

(G.4)

где ;

- расчетное тангенциальное напряжение, МПа;

D - наружный диаметр трубы, мм;

t - толщина стенки, мм.

Если значение работы удара для образцов полного размера, рассчитанное в соответствии с этим подходом, превышает 100 Дж, то значение вязкости, обеспечивающее остановку трещины, требует поправки, которая должна быть определена специалистом.

G.9 Метод двух кривых Бателла. Подход 3

Настоящий подход основан на методе двух кривых Бателла, который связан с сопоставимостью кривой скорости распространения трещины (движущей силы) и кривой вязкости или сопротивления трубы. По касанию этих кривых определяют минимальный уровень вязкости разрушения, необходимый для остановки трещины. Этот метод описан в Отчете 208, PR-3-9113 [12] Международного исследовательского комитета по трубопроводам (PRCI), где также приведен диапазон результатов испытаний, которыми он был проверен. Применимость настоящего подхода ограничена сварными трубами. Он предназначен для газопроводов с соотношением 40 < D/t < 115 групп прочности не выше L555 или Х80 с рабочим давлением до 12,0 МПа, транспортирующих среды, которые при декомпрессии ведут себя как однофазное вещество, и жирные газы, декомпрессия которых происходит на границе с двухфазной системой [13]. Если значение работы удара (CVN) для образцов полного размера, рассчитанное по этому методу, превышает 100 Дж, то значение вязкости, обеспечивающее остановку трещины, требует поправки, которая должна быть определена специалистом.

G.10 Метод AISI. Подход 4

Настоящий подход основан на следующей формуле, которая была составлена AISI [14] на основе статистической обработки результатов полномасштабных испытаний взрывом и предназначена для сред, которые при декомпрессии ведут себя как однофазное вещество. Применение настоящего подхода ограничено диапазоном результатов испытаний, которыми он был проверен, приблизительно группами прочности не выше L485 или Х70 и наружным диаметром D 1 219 мм. Хотя толщина стенки не входит в эту формулу, толщина стенки труб, подвергавшихся испытанию, не превышала 18,3 мм. Применимость настоящего подхода ограничена сварными трубами. Значения минимальной работы удара (CVN) для образцов полного размера, Дж, могут быть рассчитаны по следующей формуле;

,

(G.5)

где ;

- расчетное тангенциальное напряжение, МПа;

D - наружный диаметр трубы, мм.

Если значение работы удара (CVN) для образцов полного размера, рассчитанное по настоящей формуле, превышает 100 Дж, то значение вязкости, обеспечивающее остановку трещины, требует поправки, которая должна быть определена специалистом.

G.11 Полномасштабные испытания взрывом. Подход 5

Настоящий подход основан на результатах полномасштабных испытаний взрывом, проводившихся для оценки вязкости остановки трещины в конкретном трубопроводе с конкретной средой. Обычно участок испытуемого трубопровода имеет вязкость в некотором интервале значений, возрастающую в обе стороны от точки начала разрушения по мере увеличения расстояния от нее. Работу удара (CVN), необходимую для остановки трещины, определяют по фактической работе удара в трубе, в которой произошла остановка трещины. Испытание взрывом проводят при составе газа, температуре и уровне давления, характерных для данного трубопровода. Таким образом, настоящий подход представляет собой наиболее общий подход, применимый к трубопроводам, находящимся за пределами существующей базы данных по испытаниям.