Приложение А (обязательное). Определение рабочего давления и срока службы для напорных армированных труб однотипной конструкции

Приложение А
(обязательное)

Определение рабочего давления и срока службы для напорных армированных труб однотипной конструкции

А.1 Определение рабочего давления

А.1.1 Общие положения

Каждая однотипная конструкция трубы с целью определения длительной прочности должна быть испытана при квалификационных испытаниях на стойкость к действию постоянного внутреннего давления.

Для проведения испытаний используют заглушки типа А по ГОСТ ISO 1167-1 и ГОСТ ISO 1167-2, допускается использование лабораторных фитингов многоразового применения.

А.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 внутреннего и/или наружного слоев с потерей герметичности трубы. Данный тип разрушения обозначают как основный тип.

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

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

- разрушение внутреннего и наружного слоев без разрушения армирующего слоя вследствие низкой стойкости материалов к термоокислительной деструкции (термостойкости);

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

- потеря герметичности соединения труба - фитинг;

- растрескивание наружного слоя с оголением армирующего слоя без потери герметичности трубы и соединения труба - фитинг (при разрушении наружного слоя на армирующий слой начинает воздействовать окружающая среда, что приводит к снижению прочности труб и, как следствие, срока их службы).

А.1.3 Определение длительной прочности Р_LTHP и нижнего доверительного предела прогнозируемого гидростатического давления P_LPL.

Зависимость длительной прочности определяют после проведения серии испытаний труб на стойкость к действию постоянного внутреннего давления по ГОСТ ISO 1167-1 и ГОСТ ISO 1167-2 минимум при трех температурах с учетом ГОСТ Р 54866-2011 (пункт 5.1.1), одна из которых должна быть равной максимальной рабочей температуре или выше. Для получения зависимости необходимо иметь не менее 18 разрушений образцов для каждой температуры с распределением значений времени в соответствии с таблицей А.1.

Таблица А.1

Время до разрушения, ч	Минимальное число разрушений
Менее 100	2
От 100 до 300	6
От 300 до 3000	6
От 3000 до 9000	3
Более 9000	1

На основе полученных результатов испытаний проводят регрессионный анализ по ГОСТ Р 54866, определяют коэффициенты регрессии уравнения (А.1) для 97,5 %-ного нижнего доверительного предела прогнозируемого гидростатического давления P_LPL и строят его графическое представление (см. рисунок А.1).

,

(А.1)

где t - время до разрушения образца, ч;

Т - температура, К;

P - внутренние давление в образце трубы, МПа;

С₁, С₂, С₃, С₄ - коэффициенты регрессии.

Образцы, которые не разрушились по истечении времени испытания, могут быть приняты за разрушенные, если это не приводит к снижению прогнозируемого гидростатического давления Р_LPL. Значение прогнозируемого гидростатического давления Р_LPL должно быть рассчитано с и без учета неразрушенных образцов для оценки их влияния.

Результаты испытаний должны быть отображены в протоколе, оформленном в соответствии с ГОСТ Р 54867-2011 (раздел 7).

t - время, ч; t_у - время, годы; р - давление, бары.

P_LPL - нижний доверительный предел прогнозируемого гидростатического давления, бары

Рисунок А.1 - Пример графического представления длительной прочности армированной полимерной трубы

А.1.4 Определение рабочего давления и срока службы

Для расчета рабочего давления на заданный срок службы армированных труб или их срока службы при заданном рабочем давлении для переменных температурных режимов, установленных для классов эксплуатации в таблице 1, используют уравнение А.1 с полученными после регрессионного анализа результатов испытаний коэффициентами регрессии для нижнего доверительного предела прогнозируемого гидростатического давления P_LPL и правило Майнера по ГОСТ 32415-2013 (приложение Б). При этом в расчетах для давления используют коэффициенты запаса прочности С (таблица А.2) в зависимости от времени действия температуры переменного температурного режима эксплуатации.

Таблица А.2

Время действия температуры	Коэффициент запаса прочности С, не менее
До 100 ч включ.	1,0
До 3 лет включ.	1,3
Более 3 лет	1,5

Полученное расчетное значение давления на заданный срок службы t_сл округляют к меньшему целому и для рабочего давления p_D устанавливают ближайшее меньшее значение из числового нормированного ряда по ГОСТ ИСО 161-1-2004 (таблица 2).

Полученное расчетное значение срока службы t_сл для заданного p_D округляют к меньшему целому.

А.2 Подтверждение срока службы

А.2.1 Общие положения

Для подтверждения срока службы t_сл при рабочем давлении p_D и отсутствия типов разрушений армированных труб, отличных от основного, которые могут проявиться за пределами значений времени испытаний по определению длительной прочности, проводят ускоренные испытания труб и соединения трубы и фитинга при повышенных температурах.

Минимум два образца труб классификационного типоразмера для данной однотипной конструкции с комплектом монтажных фитингов (тип А по ГОСТ ISO 1167-1 и ГОСТ ISO 1167-2) испытывают по ГОСТ ISO 1167-1 и ГОСТ ISO 1167-2 при постоянном внутреннем давлении, равном 0,6 x p_D, и температуре испытания Т_исп выше Т_макс в среде вода - воздух.

При разрушении образцов труб по типу, отличному от основного, потери герметичности соединения, образовании трещин на наружном слое, видимых без увеличительных приборов, фиксируют время разрушения t_исп.

А.2.2 Поверочный расчет срока службы t_сл для температурных режимов различных классов эксплуатации проводят по правилу Майнера. Время непрерывного действия температур, которое труба и соединение трубы и фитинга может выдержать без разрушения (предельное время работы трубопровода), определяют с учетом контрольного времени испытания t_исп и коэффициентов экстраполяции для полиолефинов, установленных в ГОСТ Р 54866-2011 (таблица 1), в зависимости от разницы между Т_исп и T_раб, Т_макс и Т_авар по следующей формуле

.

(А.2)

где - - время непрерывного действия i-й температуры, которое труба может выдержать без разрушения, ч или годы;

t_исп - контрольное время при ускоренных испытаниях;

- коэффициент экстраполяции.

Изготовитель должен подтвердить срок службы напорных труб для выбранного температурного режима эксплуатации результатами ускоренных испытаний.

Таблица А.3

Класс эксплуатации	Температурный график, °С	Продолжительность испытания на ускоренное старение при 120 °С, ч	Расчетный срок службы, годы
А	80 - 70	10000	110
В	90 - 70	10000	81
С	95 - 70	10000	67
D	105 - 70	10000	31
Е	110 - 70	10000	30
F	115 - 70	17500	30

А.2.3 Наиболее практичным с точки зрения уменьшения контрольного времени испытания t_исп является проведение испытаний в среде вода - воздух при 120 °С. В таблице А.3 приведены минимальные значения времени испытаний, необходимые для подтверждения 30-летнего срока службы труб для классов эксплуатации E-F, и расчетный срок службы труб для классов эксплуатации A-D, прошедших испытание при 120 °С в течение 10000 ч.

Допускается проведение испытаний при других температурах, но не менее 110 °С, при этом контрольное время испытания для конкретного температурного режима должно быть рассчитано в соответствии с А.2.2.

А.3 На основании результатов испытаний по А.1 для каждой однотипной конструкции устанавливают уровни внутреннего давления для контрольных значений времени 22, 165 и 1000 ч с учетом полученного нижнего доверительного предела длительной прочности труб P_LPL.

Уровни давления при контрольных значениях времени на стойкость к внутреннему давлению должны быть установлены в нормативном документе предприятия-изготовителя.

А.4 В случае изменения толщин слоев без изменения общих размеров напорных труб рабочее давление p_D может быть пересчитано в соответствии с приложением Б.