СТБ EN 13941 - 2009 Проектирование и монтаж систем предварительно изолированных трубопроводов централизованного отопления

Подождите немного. Документ загружается.

СТБ EN 13941-2009

приложения, а также методы, с помощью которых это предварительное напряжение

используется,

2) небольшие угловые отклонения и разрешенные радиусы упругого изгиба трубопровода,

как постоянного, так и временного,

3) испытательное давление,

4) температура установки.

e) Схемы застройки:

1) регистрация местоположения.

Способ применения:

Схема монтажа должна содержать пункты а - d.

4.5.4 Технические условия для контроля качества

Способ применения:

Схема контроля качества должна быть разработана для каждого проекта.

Контроль качества может, например, подразделяться на пять стадий:

— получение заказа,

— проектирование,

— установка и согласование,

— ввод в эксплуатацию,

— период работы.

Контроль качества должен осуществляться для каждой стадии, содержащей следующие этапы:

— управление и организация контроля качества,

— управление и организация инспекций.

Рекомендуется

— сравнить эскизный проект с указанными целями и условиями предполагаемой работы,

— проверить проект,

— проверить изолированные элементы трубопроводов,

— проверить каждую стадию работы, обращая особое внимание на детали строительства,

— требовать проведение осмотров, испытаний и сертификатов, определенных в схеме контроля

качества для используемых материалов, до введения объекта в эксплуатацию.

После окончания каждой стадии, поставщик, изготовитель и владелец должны иметь завершенную

обновленную документацию:

— описание материалов,

— схема контроля качества,

— отчет по проекту,

— отчет по выполнению операций,

— отчеты по обслуживанию,

— акты технического осмотра материалов, приемочных свидетельств, сварки, испытаний и т.д.,

как определено в схеме контроля качества, отчет о передаче пользователю.

5 Компоненты и материалы

5.1 Основные требования

Изолированные трубопроводные системы для централизованного теплоснабжения, содержащие

стальные трубы ответвлений от магистрального трубопровода, полиуретановую теплоизоляцию и

128

СТБ EN 13941-2009

внешнюю оболочку из полиэтилена высокой плотности, должны, как минимум, удовлетворять

требованиям по поставляемым материалам, содержащимся в стандартах EN 253, EN 448, EN 488

и EN 489.

Все материалы, особо важные для работы системы, должны обладать стабильными свойствами в

период эксплуатации системы, при учете изменений температуры и других воздействий, которым

они будут подвержены. В этом контексте должны рассматриваться усталость, осадка и старение.

При проектировании системы свойства элементов должны рассчитываться в величинах, которые

действуют в течение всего периода эксплуатации системы.

Способ применения:

Свойства, которые не оказывают непосредственного влияния на долговечность системы, например,

теплопроводность, должны рассчитываться при использовании средне взвешенных значений.

5.2 Элементы стальной трубы

5.2.1 Основные принципы

Элементы стальной трубы, попадающие в область применения этого стандарта:

a) прямая труба,

b) изгибы,

c) тройники и ответвления,

d) редукторы и расширения,

e) другие стальные элементы, подобные закладным, расположенным в стенах, и компенсаторам

однократного действия.

5.2.2 Технические условия и документация

Технические условия на ответвления магистрального трубопровода должны соответствовать

таблице 5 и иметь допуски по диаметру, соответствующие стандарту EN 253.

Таблица 5 — Технические условия для ответвлений магистрального трубопровода

Тип трубы Размер Стандарт Материал

Бесшовная Все EN 10216-2 P 235 GH

ERW < 323,9 мм EN 10217-1 или

EN 10217-2

P 235 TR 1 или

P 235 TR 2 или

P 235 GH

ERW > 323,9 мм EN 10217-2 P 235 GH

SAW Все EN 10217-5 P 235 GH

Способ применения:

Стандарт EN 253 определяет более строгие допуски для диаметра, чем указанные в вышеупомянутых

стандартах для стали.

Как вариант, могут использоваться эквивалентные Европейские или национальные стандарты.

Все стальные трубы и элементы, используемые для производства трубопроводов, попадающие в

область применения этого стандарта, должны, как минимум, поставляться изготовителю с

сертификатом ‘Типа 3.1’, согласно стандарта EN 10204.

Изготовитель должен хранить эти сертификаты. Сертификаты должны передаваться заказчику по

требованию.

129

СТБ EN 13941-2009

5.2.3 Характеристические значения для стали

5.2.3.1 Стали с заданными температурными свойствами для установки на поверхности

земли

Значения напряжения текучести при расчетной температуре должны быть определены на

основании указанного минимального напряжения текучести или 0,2 % от испытательного

напряжения при температуре на поверхности, заданной в соответствующих стандартах на

материалы. Эти указанные минимальные значения, гарантированные для условий работы

трубопровода, могут использоваться для расчетных целей, пока не будет известно, что

термообработка привела к более низким значениям. В таких случаях значения, которые будут

использоваться, должны согласовываться при поставке соответствующей партии материалов.

Однако, для расчетов напряжения текучести стали марки P 235 GH, при расчетной температуре в

диапазоне 50 °C <T < 140

C, должна использоваться следующая формула:

= 227 - 0,28 (T-50) Н/мм²

До расчетных температур 50

C, в расчетах необходимо использовать значение R

при 20 °C.

В случае, когда стальные трубы или элементы труб поставляются без сертификата, требуемого в

соответствии с разделом 6.2.2, указанное минимальное напряжение текучести должно быть

разделено на дополнительный запас прочности γ

m,yield

= 1,2. (Этот коэффициент должен быть

умножен на парциальный коэффициент, чтобы соответствовать поставляемым материалам,

согласно раздела 6.4.2).

Способ применения:

Испытания, проводимые изготовителем стальных труб при температурах на поверхности земли,

чтобы определить значения напряжения текучести для специальных материалов, могут привести к

получению более высокого значения напряжения текучести при температурах на поверхности

земли, по сравнению со значениями, указанными в соответствующем стандарте.

5.2.3.2 Стали, не содержащие заданных температурных свойств, при установке на

поверхности земли

До расчетных значений температур, равных 50 °C, при расчетах необходимо использовать

величину R

, определенную при 20 °C.

При расчетах напряжения текучести стали марок P 235 TR-1 и P 235 TR-2, при расчетной

температуре, изменяющейся в диапазоне 50 C <T < 140 °C, должна использоваться следующая

формула:

= 227 - 0,28 (T-50) (Н/мм² )

В других случаях, когда стандарты на материалы для нелегированных и слабо легированных

сталей не содержат никакого регламентированного значения для напряжения текучести при

температурах на поверхности, должна использоваться следующая формула:

при температурах 50 °C < Т.

5.2.3.3 Модуль упругости (E) и коэффициент линейного теплового расширения (a) при

температурах на поверхности земли

Способ применения:

Для нелегированных или слабо легированных сталей при температурах до 140 °C должны использоваться

следующие формулы:

При упрощенном проектировании и при температурах до 100

C, значение Е и α для материала может

приниматься равным 2,52 Н/мм²/K.

130

СТБ EN 13941-2009

5.2.4 Специальные требования для поворотов и тройников

5.2.4.1 Основные принципы

Использование соединений, установленных под углом в 45

к трубопроводу, изготовленных из

прямых труб, и предназначенных для ответвления от магистрального трубопровода, обычно не

разрешается.

Изгибы и тройники обычно должны изготавливаться из стали, имеющей такое же (или выше)

заданное минимальное напряжение текучести, как и смежный прямой участок трубопровода.

При монтаже поворота или тройника в системе трубопроводов, номинальная толщина стенки

поворота или тройника в зоне сварки не должна быть меньше номинальной толщины стенки

смежного прямого участка трубопровода.

Можно использовать только вваренные ответвления. Использование ответвлений, приваренных к

прямому участку трубы, не разрешено.

Рисунок 4 — Приваренное ответвление

Тройники могут быть усилены путем увеличения толщины стенок прямого участка трубы и/или

поворота, или путем установки компенсационных пластин, противостоящих внутреннему

давлению, изгибающим моментам и осевым сжимающим нагрузкам, согласно требованиям

Приложений A и C.

Способ применения:

Для штампованных тройников, имеющих класс проекта C, номинальное расчетное напряжение обычно

должно быть снижено до 90 % от σ

, представленного в разделе 5.2.3.

5.2.4.2 Компенсационные пластины

Усиление тройников, имеющих класс проекта C, с помощью компенсационных пластин

ограничивается отношением диаметров d

≤ 0,8, где d

и d

- внешние диаметры ответвления

и прямой трубы, соответственно.

5.2.5 Специальные требования для сужающихся участков и расширений

Материал сужающегося участка должен иметь такое же или более высокое напряжение текучести,

как и смежный прямой участок трубопровода.

В приложении A указаны дополнительные требования для не стандартных элементов.

Способ применения:

Как вариант, можно использовать стандарт ISO 3419 и эквивалентный Европейский или национальный

стандарт. Смотрите раздел 3.1.5 стандарта EN 448:2009.

5.2.6 Специальные требования для других элементов

Другие элементы, например, закладные, размещенные в стенках и компенсаторы однократного

действия, нужно рассматривать как нестандартные элементы, для которых используются

требования раздела 5.1.2.

131

СТБ EN 13941-2009

5.3 Пенополиуретановая изоляция

Теплоизоляция должна удовлетворять требованиям стандарта EN 253.

Способ применения:

Характеристические значения полиуретановой пены PUR:

Модуль упругости: E

PUR

= 6,5 MПа (длительный срок эксплуатации при температуре 140

PUR

= 10,0 MПа (при 23

Для получения информации о толщине изоляции, смотрите Приложение D.

5.4 Оболочка из полиэтилена PE

Оболочка из полиэтилена и сварка полиэтилена должен соответствовать требованиям стандартов

EN 253, EN 448 и EN 489.

5.5 Компенсаторы расширения

Материалы, выбранные для использования в компенсаторах расширений, должны обладать

заданной гибкостью, быть химически устойчивыми и иметь заданную нагрузочную способность, во

время всего срока эксплуатации трубопроводной системы в расчетном диапазоне изменения

температуры.

Толщина компенсатора должна быть выбрана таким образом, чтобы температура на поверхности

оболочки из полиэтилена не превышала 50

Модуль упругости как функция процентной доли сжатия (момент сопротивления сечения) должен

быть определен изготовителем, на основании испытаний.

Способ применения:

Компенсаторы расширений должны быть закрытой ячейкой и противостоять нарастающему уплотнению

грунта, вызванному обратной засыпкой песка, происходящей после смещения трубопровода.

Если используются кривые деформации под нагрузкой, действующей по одной оси, полученные из

испытаний, нужно заметить, что компенсаторы практически будут работать приблизительно с удвоенной

жесткостью, вследствие отношения Пуассона.

5.6 Клапана и дополнительные устройства

5.6.1 Основные требования

Изолированные клапаны должны соответствовать требованиям стандарта EN 488.

Применяемые материалы и методы изготовления должны быть такими, чтобы проектные

требования выполнялись во время всего срока эксплуатации.

Клапаны и дополнительные устройства должны иметь размеры, удовлетворяющие условиям

работы и внешним воздействиям, согласно соответствующим разделам и приложениям этого

стандарта. Особое внимание следует уделить гарантии того, что высокие осевые сжимающие

нагрузки, действующие в ограниченных участках трубопроводов, могут компенсироваться.

Изолированные клапаны для установки в подземных коммуникациях должны проектироваться

таким образом, чтобы при их эксплуатации требовался минимальный уровень обслуживания.

Любой изолированный элемент должен быть полностью сварным.

5.6.2 Маркировка и документация

Клапаны и дополнительные устройства должны быть ясно и надежно маркированы, отражая

идентификационный знак изготовителя, класс давления (если это необходимо), расчетную

температуру и т.д.

Изготовитель должен хранить документацию о том, что элементы проектировались согласно

данному стандарту.

Способ применения:

Каждая сборная конструкция, которая является частью трубопроводной системы централизованного

теплоснабжения, должна иметь табличку, на которой содержаться условия, для которых был спроектирован и

изготовлен данный элемент.

132

СТБ EN 13941-2009

Эта информация должна содержать следующие расчетные данные:

a) материал и его сорт,

b) максимальное рабочее давление,

c) максимальное осевое напряжение для прямого участка трубы или максимальное продольное усилие,

d) максимальный изгибающий момент (для клапанов, одноразовых компенсаторов),

e) метод установки:

1) условия, которые должны соблюдать при монтаже (например, подогрев, компенсаторы

однократного действия),

2) холодная установка.

6 Воздействия и предельные состояния

6.1 Основные принципы

Проектирование и расчет должны выполняться таким образом, чтобы были предоставлены

достаточные подтверждения, что трубопроводная система будет должным образом противостоять

всем соответствующим воздействиям и выполнять требования по безопасности работы в течение

всего срока эксплуатации.

Способ применения:

Для заданной трубопроводной системы процедура проектирования и расчета представлены на рисунке 5.

Она содержит следующие этапы:

a) Оценка расчетных данных.

b) Классификация воздействий.

c) Разбиение трубопровода, вдоль предлагаемого маршрута укладки, на участки для расчета напряжений.

d) Определение класса проекта и опций для упрощенного анализа.

e) Выбор рассматриваемых комбинаций воздействия.

f) Проектирование предельного состояния (и используемого запаса прочности).

g) Определение нагрузок в поперечных сечениях и смещения, обусловленные действием расчетных

комбинаций нагрузок.

h) Расчет напряжений (и/или деформации).

i) Выбор критериев оценки (ограниченные состояния и связанные с ними предельные значения).

j) Проверка расчетных напряжений, деформаций и сдвигов при предельных значениях параметров.

Степень анализа для каждой такого этапа зависит от:

— сложность трубопроводной системы на рассматриваемом участке,

— физических параметров трубопровода,

— класса проекта.

133

СТБ EN 13941-2009

I. Design data

— operating data

— route data

— geotechnical data

— pipe data

— environmental data

Проектные данные

— рабочие данные

— данные о маршруте укладки

— геометрические данные

— данные о трубопроводе

— данные об окружающей среде

II. Classification of actions

(Installation and operation phase)

Классификация воздействий (на стадии установки и работы)

III. Sub-division and selection of

pipes sections for analysis

Подразделение и выбор участков трубопровода для анализа

IV. Determination of

project class

Определение класса проекта

IV. Options for simplified analysis

− generalised documentation

− duplication of proven details

Опции упрощенного анализа

— основная документация

— дублирование подтвержденных деталей

V. Combinations of actions to be

considered for selected pipe sections

Комбинации воздействий, рассматриваемые для выбранного

участка трубопровода

VI. Limit state design

Partial safety factors

Проектирование ограниченных состояний

Парциальные коэффициенты безопасности

VII. Calculation of forces, moments

and displacements.

(Global analysis)

Расчет нагрузок, моментов и смещений.

(общий анализ)

VIII. Calculation of stresses

(and/or strains)

(Cross-sectional analysis)

Расчет напряжений (и/или смещений)

(Анализ поперечного сечения)

IX. Selection of evaluation criteria

Limit values

Выбор критерия для оценки

Предельные значения

X. Evaluation Оценка

134

СТБ EN 13941-2009

Рисунок 5 — Блок-схема процесса проектирования систем централизованного

теплоснабжения

6.2 Упрощенная процедура анализа

В проектах класса A и класса B проектирование и монтаж могут проводиться на основе общей

документации, при условии, что они удовлетворяют требованиям этого стандарта и соответствуют

локальным условиям (давление, температура, влияние трафика, и т.д.).

Способ применения:

Общей документацией может быть, например, стандарт компании или руководство изготовителя, при

условии, что компания или изготовитель имеют подтверждение, что стандарты компании или руководства

изготовителя соответствуют требованиям этого стандарта.

Подтвержденные детали строительства могут быть определены на основе имеющегося опыта, при

условии, что новое конструкция не подвержена более серьезным воздействиям.

Способ применения:

Необходимо всегда проверять усталостную долговечность путем оценки эквивалентного числа полных

температурных циклов, для рассматриваемой трубопроводной системы, смотрите раздел C.5.2. Число циклов

должно быть ниже, чем число полных температурных циклов, указанных в общей документации

(минимальные значения, смотрите таблицу 9).

6.3 Воздействия

6.3.1 Основные принципы

Воздействия должны быть определены так, чтобы используемые модели расчетов обеспечивали

достаточное количество информации о том, что установка удовлетворяет заданным

функциональным требованиям.

Способ применения:

Характеристическое значение влияния стохастических изменений, в принципе, определяется как величина

воздействия, которая, с вероятностью 95 %, не будет превышена.

Собственный вес, в большинстве случаев, может быть вычислен исходя из номинальных размеров и средних

значений плотности.

Для оценки воздействий и их возможных последствий, необходимо учесть период монтажа и

период работы, и все предвиденные изменения, возникающие при использовании текущего типа

монтажа в данном месте установки.

Способ применения:

Период монтажа включает транспортировку, подготовку, сварку, расположение, засыпку, испытание, ввод в

эксплуатацию (заметим, что воздействия, возникающие в период монтажа, могут сохраняться и во время

работы, например, предварительное напряжение).

Период работы включает состояние, возникшее после завершения монтажа, независимо от того находится

трубопровод в обслуживании или нет.

Расчетные воздействия можно получить путем умножения (или деления) характеристических

значений парциальных коэффициентов прочности, γ

6.3.2 Классификация воздействий

Воздействия и парциальные запасы прочности, которые необходимо учитывать при

проектировании, представлены в таблице 6. Воздействия можно разделить на:

a) воздействия, обусловленные нагрузкой и

b) воздействия, обусловленное контролируемым смещением.

135

СТБ EN 13941-2009

Таблица 6 — Классификация воздействий и парциальные коэффициенты прочности

ВОЗДЕЙСТВИЕ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ НАГРУЗКОЙ ПАРЦИАЛЬНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ

ПРОЧНОСТИ γ

ДАВЛЕНИЕ

— рабочее давление 1,2

— всплески давления. Замечание 1 1,2

— внешнее давление 1,05

— внутренний вакуум. Замечание 2 1,2

— испытательное давление 1,0

ПОСТОЯННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Собственный вес

—трубопровод 1,0

— вода 1,0

— устройства (клапаны, и т.д.) 1,0

— плавучесть 1,2

— нейтральное/пассивное давление почвы 1,0 - 1,5 **)

— осадка. Замечание 3 1,2

ПЕРЕМЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ 1,0 - 1,5 **)

— трафик

— ветер

— снег

ВОЗДЕЙСТВИЯ, ОБУСЛОВЛЕННОЕ КОНТРОЛИРУЕМЫМИ СМЕЩЕНИЯМИ

КОЛЕБАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 1,0

— изменения во время работы

— пусковые / остановочные циклы

— боковые реакции почвы

— трение о почву/трубы

ПОСТОЯННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

— предварительное напряжение

— тепловые, электрические, 1,0

— механические 1,5

— осадка. Замечание 4 1,0

— дифференциальная осадка 1,2

— деформации во время монтажа 1,0

ЗАМЕЧАНИЕ 1 Способ применения: Стадии проектирования и работы должны быть разбиты

на этапы, чтобы снизить риск возникновения вредных выбросов давления. В проекте класса С

возможность и последствия таких выбросов должны анализироваться.

ЗАМЕЧАНИЕ 2 Расчетное давление для вакуума ≥-1 бар.

ЗАМЕЧАНИЕ 3 Если не допускается, чтобы труба осаждалась вместе почвой, необходимо

рассматривать вес почвы как воздействие, обусловленное контролируемой нагрузкой.

136

СТБ EN 13941-2009

ЗАМЕЧАНИЕ 4 В зависимости от стандарта, используемого для определения воздействий.

6.4 Предельные состояния

6.4.1 Основные принципы

Трубопроводы для систем централизованного теплоснабжения должны проектироваться и

создаваться таким образом, чтобы вероятность превышения конечного предельного состояния или

состояния предела эксплуатационной надёжности, во время запланированного срока

эксплуатации, была достаточно низка.

Способ применения:

Методология, описанная ниже, является одним из способов доказательства, что функциональное

требование, указанное выше, выполнено.

Влияние расчетных воздействий на напряжения, растяжение и деформацию, не должно

превышать связанные с ними предельные состояния для материала труб.

Заданный запас прочности между 'рабочими' условиями трубопровода и его предельным

состоянием выражается в соответствии с помощью 'характеристических значений', 'парциальных

коэффициентов прочности' и 'расчетного воздействия'.

Способ применения:

Неопределенности (остаточные), для которых предполагается, что парциальные коэффициенты прочности

являются достаточными, включают:

— возможность воздействия, по величине выше характеристического значения,

— возможность появления реальных нагрузок на трубопровод, по величине ниже, чем используемые

характеристические значения,

— отклонения от действительности, обусловленные расчетной моделью, используемой в процессе

анализа.

Конечное предельное состояние (предел прочности) связано с отказом или с другими формами

разрушения конструкции:

— разрушение, вызванное пластической деформацией (предельное состояние A),

— разрыв, вызванный (высокий и низкий цикл) усталостью материала (предельное состояние B),

— неустойчивость трубопроводной системы или ее части (предельное состояние C),

— утечка (другими причинами, например коррозия или повреждение третьего лица), которая

может повлиять на безопасность. Состояние предела эксплуатационной надёжности

соответствует состоянию, за которым больше не соблюдаются заданные условия работы:

— деформации или отклонения, которые неблагоприятно влияют на эффективное

использование или обслуживание трубопроводной системы или разрушают поверхность или

строительные конструкции, не являющиеся частью трубопроводной системы, например,

установленное оборудование и/или смежные конструкции (предельное состояние D).

6.4.2 Предельные состояния для стальных ответвлений магистрального трубопровода

6.4.2.1 Основные принципы

Для стальных труб из конечного состояния и состояний предела эксплуатационной надёжности

могут возникнуть следующие предельные состояния.

6.4.2.2 Предельное состояние A: Разрушения, вызванные пластической деформацией

6.4.2.2.1 Основные принципы

Предельное состояние A1: Конечное предельное состояние (предел прочности), достигаемое с

помощью одного серьезного воздействия (нагрузочная способность опоры)

Предельное состояние A2: Конечное предельное состояние, достигаемое с помощью нескольких

воздействий (ступенчатая пластическая деформация)

При воздействиях используются парциальные коэффициенты прочности γ

, в соответствии с

таблицей 3.

6.4.2.2.2 Предельное состояние A1: Конечное предельное состояние, достигаемое с

137