Приложение Ж (рекомендуемое). Метод граничных расчетных кривых

Приложение Ж
(рекомендуемое)

Метод
граничных расчетных кривых

Ж.1 Для проектируемых блоков ГРК, используемая для оценки ТПР применительно ко всем окружным сварным швам по всей длине трубопроводов, позволяет до выполнения прочностного обоснования включить рассмотрение ТПР в процесс проектирования трубопроводов и выявить критические сечения, где не выполняются расчетные критерии ТПР. Внесение изменений в трассировку и размещение опор трубопроводов по результатам упреждающей оценки ТПР еще на стадии проектирования позволяет снизить максимальные расчетные напряжения в контрольных зонах и в результате удовлетворить расчетным критериям ТПР. Для действующих АС анализ ТПР с позиций ГРК также позволяет найти слабое звено в трубопроводе относительно коэффициентов запаса.

Ж.2 ГРК разрабатывают для каждой ветки трубопровода, выполненной из одного сортамента труб (внутренний диаметр, минимальная толщина стенки), имеющей одинаковые свойства основного металла и эксплуатирующейся в режиме НУЭ при одинаковом рабочем давлении и температуре. Чувствительность Q₀ для СКТ также должна быть установлена [Б.2.3 (приложения Б)]. Любое изменение в этих входных данных потребует разработки новой ГРК.

Ж.3 ГРК разрабатывается путем введения следующих запасов:

- коэффициент запаса n_Q не менее 5 на значение Q₀ (например, Q₀ = 3,8 кг/мин);

- коэффициент запаса n_с не менее 1,8 на размер трещины.

Ж.4 Минимум две расчетные точки требуются для построения ГРК в виде прямой линии, для чего необходимо выполнить два расчета. Одну точку выбирают по условию предполагаемого низкого напряжения изгиба , другую точку - по условию высокого напряжения изгиба .

Ж.5 При выбранных коэффициентах запаса n_Q и n_с используют следующую процедуру построения ГРК для анализируемого трубопровода:

- для определения координат начальной точки 1 для ГРК с низким напряжением изгиба рассчитывают осевую силу N_z от действия рабочего давления р при НН и соответствующее осевое напряжение , нормальное плоскости сечения трубы по следующим формулам:

,

(Ж.1)

,

(Ж.2)

где - площадь поперечного сечения трубы;

R_i, R - соответственно внутренний и средний радиус трубы;

t - толщина стенки трубы.

Принимают некоторое произвольное малое значение напряжения изгиба, ниже ожидаемого из расчета напряжений, например  = 10 МПа, и вычисляют соответствующий изгибающий момент М_b

,

(Ж.3)

где - модуль сопротивления изгибу поперечного сечения трубы;

- используя значения N_z и М_b(1) или и в соответствии с рекомендациями приложения Е рассчитывают размер сквозной трещины 2c_LD(1), течь через которую в n_Q раз больше, чем чувствительность Q₀;

- выполняют анализ стабильности постулируемой окружной трещины в соответствии с рекомендациями приложения Д, сохраняя постоянным значение силы N_х (или напряжения ) и варьируя прикладываемый изгибающий момент М_b (или напряжение ) таким образом, чтобы определить предельный размер трещины 2с_с, который должен быть в n_с раза больше размера трещины течи 2c_LD.

Из анализа стабильности трещины длиной вычисляют предельный изгибающий момент M_b,max(1) и соответствующее предельное напряжение изгиба ;

- определяют нормальное напряжение S_n(1) и максимальное напряжение S_max(1) (см. В.2.10) и наносят их значения на график ГРК в виде координат точки 1 (S_n(1), S_max(1)), как показано на рисунке Ж.1;

- аналогичные шаги выполняют для определения координат точки 2, выбрав более высокое значение напряжения изгиба , например 100 МПа. Изменение между координатами точек 1 и 2 происходит в результате более высокого предельного изгибающего момента M_b,max(2) и соответствующего предельного напряжение изгиба ;

- прямая линия между точками 1 и 2 есть линейная аппроксимация ГРК (см. рисунок Ж.1). Для получения более точной расчетной кривой между этими точками, эти шаги могут повторяться для ряда промежуточных уровней напряжения изгиба от 10 до 100 МПа.

Ж.6 Значения суммарных осевых напряжений S_n и S_max для каждой точки ГРК рассчитывают по формуле

,

(Ж.4)

где при постоянном значении осевой силы N_z значения S_n и S_max определяют соответственно при изгибающем моменте М_b и M_b,max.

Ж.7 Величина S_n необходима для определения расхода утечки через постулируемую сквозную трещину при НН, величина