Приложение А (обязательное). Порядок проектирования напорных труб и деталей трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном

Приложение А
(обязательное)

Порядок
проектирования напорных труб и деталей трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном

А.1 Основные положения

Порядок проектирования, описанный в настоящем приложении, используют для определения минимальных рабочих характеристик давления для труб и деталей трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном, изготовленных в соответствии с [7]. В настоящем приложении приведены рекомендуемые минимальные долговременные коэффициенты запаса прочности при растяжении относительно рабочих характеристик изделия.

Примечание - Аналогичный порядок проектирования напорных труб и деталей трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном, приведен в [8] и [9].

Реактопласты, армированные стекловолокном, подвержены ползучести при прилагаемых нагрузках. Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном, испытывают для определения характеристик регрессионного анализа, поскольку эти характеристики зависят от технологии производства и используемого сырья.

Порядок проектирования, приведенный в настоящем приложении, основан на принципе производства, при котором трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном, изготавливают по определенному проекту с использованием определенного технологического процесса и определенных материалов, а затем испытывают в соответствии с методом регрессионного анализа, например в [1], с аналогичными характеристиками регрессионного анализа. Данные, полученные в ходе испытаний, анализируют с помощью метода А настоящего стандарта. Угол наклона прямой, рассчитанный в результате регрессионного анализа, представляет собой общую характеристику регрессионного анализа изделий, изготовленных из аналогичных материалов с использованием аналогичных технологических процессов. Для изделий, изготовленных из аналогичных материалов с использованием аналогичных технологических процессов, характеристики регрессионного анализа сильно не отличается, то есть изделия разного диаметра и толщины дают схожие результаты.

Свойства изделий из реактопластов, армированных стекловолокном имеют внутреннюю изменчивость, но предполагается, что на производстве применяется система контроля качества, позволяющая определить коэффициент вариации и приемлемый уровень качества для начального окружного предела прочности при растяжении.

А.2 Минимальные значения долговременных коэффициентов запаса прочности при растяжении

Большинство напорных труб и деталей трубопровода из реактопластов, армированных стекловолокном, укладывают под землей, при этом они подвергаются воздействию нагрузок от внутреннего давления и испытывают деформацию в результате нагрузки от веса грунта и движения транспорта. Учет этих комбинированных нагрузок и анализ влияния этих значений на вероятность разрушения в течение 50 лет показал, что комбинированный коэффициент запаса прочности, , должен быть не менее 1,5.

Минимальное значение кольцевой деформации зависит от жесткости трубы, которая определяет пределы деформации из-за изгиба. Зная минимальное приемлемое значение комбинированного коэффициента запаса прочности и условия изгиба, рассчитывают минимальное приемлемое значение коэффициента запаса прочности при растяжении . Используя эти принципы, были рассчитаны долговременные коэффициенты запаса прочности при растяжении, относящиеся к 97,5 % LCL и средним значениям ( и соответственно), которые приведены в таблице А.1.

Таблица А.1 - Рекомендованные минимальные значения долговременных коэффициентов запаса прочности при растяжении и

Коэффициент запаса прочности	PN 32	PN 25	PN 16	PN 10	PN 6	PN 4	PN 2,5
Минимальный долговременный коэффициент запаса прочности при растяжении, относящийся к 97,5 % LCL	1,3	1,3	1,45	1,55	1,6	1,65	1,7
Минимальный долговременный коэффициент запаса прочности при растяжении, относящийся к средним значениям	1,6	1,6	1,8	1,9	2,0	2,05	2,1
Примечание - основан на постоянном комбинированном коэффициенте запаса прочности (от давления и изгиба), который равен 1,5. Дополнительные положения см. в [10].

Минимальные долговременные коэффициенты запаса прочности при растяжении, приведенные в таблице А.1, применяют, когда коэффициент вариации Y для среднего начального разрушающего давления Р_{0,среднее} не превышает 9 %. Если коэффициент вариации более 9 %, то применимый минимальный долговременный коэффициент запаса прочности при растяжении ()_новый или ()_новый вычисляют по формулам:

,

(А.1)

,

(А.2)

где , - минимальные долговременные коэффициенты запаса прочности при растяжении из таблицы А.1;

Y - коэффициент вариации для среднего начального разрушающего давления P_{0,среднее}, установленный по результатам работы системы контроля качества предприятия при регулярном тестировании труб определенного класса давления, %.

А.3 Определение коэффициента регрессии давления

Характеристики регрессионного анализа труб и деталей трубопроводов из реактопластов, армированных волокном, определяют на образцах, отобранных произвольно из труб одного класса давления и жесткости, в ходе серий испытаний по определению начального разрушения и характеристик регрессионного анализа для давления. Часть образцов используют в долговременных испытаниях на определение характеристик регрессионного анализа для давления в соответствии с [1], часть - для определения среднего начального разрушающего давления (Р_{0,среднее}) в соответствии с [2].

На основе результатов испытаний по определению долговременного давления определяют линию регрессии с использованием метода А настоящего стандарта. По проецируемым точкам линии регрессии в точках 0,1 ч (6 мин.) и 438 000 ч (50 лет) определяют значения разрушающего давления Р₆ и Р₅₀ (см. рисунок А.1).

Коэффициент регрессии давления R_RP определяют по формуле

.

(А.3)

Ось X - логарифмическая шкала времени, ч; ось Y - логарифмическая шкала давления, бар*; 1 - 438 000 ч (50 лет); 2 - результаты испытаний по определению долговременного давления; 3 - 6 мин.; 4 - результаты испытаний по определению начального давления; Р₀ - начальное разрушающее давление; Р₆ - разрушающее давление через 6 мин.; Р₅₀ - разрушающее давление через 50 лет

------------------------------

* 1 бар = 1 МПа = 0,1 Н/мм² = 10⁶ Н/м².

Рисунок А.1 - Вычисление коэффициента регрессии давления R_RP

А.4 Определение расчетного давления

А.4.1 Определение Р_6,min

Целью определения долговременного давления является установление характеристик регрессионного анализа. Долговременное разрушающее давление, полученное в ходе испытания, относится только к испытанным трубам. Если предполагаемое значение долговременного разрушающего давления не соответствует минимальным долговременным проектным требованиям для класса давления испытуемой трубы, характеристику регрессионного анализа можно использовать при проектировании. Однако в отношении оценки конкретного испытанного класса давления труб испытание показывает несоответствие изготовленной трубы требованиям по долговременным характеристикам.

Используя требуемое значение PN, определяют соответствующее значение по таблице А.1 или по формуле (А.1) и вычисляют минимальное разрушающее давление через 50 лет Р_50,min по формуле

,

(А.4)

где PN - номинальное давление, бар.

Используя значение коэффициента регрессии давления R_RP, рассчитанное по формуле (А.3), и значение минимального разрушающего давления через 50 лет Р_50,min, рассчитанное по формуле (А.4), минимальное разрушающее давление через 6 мин. Р_6,min вычисляют по формуле

.

(А.5)

А.4.2 Определение расчетного минимального начального разрушающего давления Р_0,d

На результаты испытаний по определению начального разрушающего давления влияет скорость увеличения давления: чем выше скорость увеличения давления, тем выше начальное разрушающее давление. Для учета скорости увеличения давления в порядок проектирования вводят поправочный коэффициент С.

Поправочный коэффициент С для начального разрушения вычисляют по формуле

,

(А.6)

где Р₀ - начальное разрушающее давление, вычисленное в ходе регрессионных испытаний, описанных в А.3, бар;

Р₆ - разрушающее давление через 6 мин., бар.

Нижнюю границу доверительного интервала при доверительной вероятности 97,5 % для начального разрушающего давления (минимальное начальное разрушающее давление) Р_0,min вычисляют по формуле

.

(А.7)

Расчетное минимальное начальное разрушающее давление Р_0,d вычисляют по формуле

,

(А.8)

где Y - коэффициент вариации для среднего начального разрушающего давления Р_{0,среднее}, установленный по результатам работы системы контроля качества предприятия при регулярном тестировании труб определенного класса давления, %;

1,96 - множитель для доверительной вероя