СТО Газпром 2-2.3-328-2009. Оценка технического состояния и срока безопасной эксплуатации технологических трубопроводов компрессорных станций

Подождите немного. Документ загружается.

ОТ 4 1020 28

Эрозионное утонение

стенки до 10 мм

КТ 5 1020 16 Нет

КТ 6 1020 16 Нет

Кран №

7 Ду 1000

КТ 8 1020 16 Нет

КТ 9 1020 16 Нет

КТ 10 1020 16 Нет

ОТ 11 1020 28 Нет

ТР 12 1020/530 28 Нет

КТ 13 1020 16 Нет

ОТ 14 1020 28

Эрозионное утонение

стенки до 12 мм

КТ 15 1020 16 Нет

ОТ 16 1020 28 Нет

Е.4 Из 16 сварных стыков один стык между 13-м и 14-м

элементами содержит дефект в виде непровара корня сварного

шва.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Е.5 Работы по оценке НДС и по виброметрии ТПО (см. разделы

7 и 8), показали, что помимо проектных нагрузок, на линии

всасывания имеется кинематическая нагрузка со стороны

подземного коллектора (выпирание вертикального отвода на 5 см).

Уровень динамических напряжений, связанных с высокочастотной

вибрацией не превышает 1 МПа. Результаты статического расчета

объекта представлены на рисунке Е.2 и в таблице Е.3. Расчетные

допустимые сопротивления R2 по СНиП 2.05.06-85* [11] для стали

Х67 и 15ХСНД составляют, соответственно, 270 МПа и 180 МПа.

Из таблицы Е.3 видно, что продольные напряжения элементов

обвязки не превышают допустимые по СНиП 2.05.06-85* [11]

значения.

Рисунок Е.2 - Результаты статического расчета

Е.6 Элементы 2, 3, 4 и 14 не соответствуют проекту (см. 8.4),

поскольку содержат дефекты. В рекомендациях по оценке

прочности и устойчивости [14], дефекты типа «вмятины»

недопустимы для трубопроводов категории В (КС), поэтому

элемент 3 подлежит замене. Для отводов с эрозионным износом

(элементы 2, 4 и 14) следует руководствоваться Р 51-31323949-42

[13].

Е.7 Расчетная толщина стенки отвода определяется в виде

(Е.1)

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

где: n = 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке;

Р = 7,5 МПа - внутреннее давление;

Dy = 1020 мм - диаметр условный;

η = 1,15 - коэффициент несущей способности отвода;

R1 = 236 МПа - расчетное сопротивление по СНиП

2.05.06-85* [11].

Таблица Е.3 - Результаты статического расчета

Элемент

№

элемента

Диаметр,

мм

Марка

стали

Продольные

напряжения,

МПа

Эквивалентные

напряжения,

МПа

КТ 1 1020 Х67 90 135

ОТ 2 1020 15ХСНД 75 120

КТ 3 1020 Х67 85 140

ОТ 4 1020 15ХСНД 72 117

КТ 5 1020 Х67 83 138

КТ 6 1020 Х67 87 142

Кран№1 7 Ду 1000

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

КТ 8 1020 Х67 87 142

КТ 9 1020 Х67 85 140

КТ 10 1020 Х67 85 140

ОТ 11 1020 15ХСНД 70 115

ТР 12 1020/530 15ХСНД

КТ 13 1020 Х67 86 141

ОТ 14 1020 15ХСНД 72 117

КТ 15 1020 Х67 88 143

ОТ 16 1020 15ХСНД 75 120

Е.8 Для элемента 2 фактическая толщина стенки (23 мм)

превышает расчетную. Кроме того, при той же скорости эрозии (5

мм за 20 лет эксплуатации), через 10 лет толщина стенки также

будет выше расчетной. Допустимая толщина стенки:

(Е.2)

где χ

0,9 - коэффициент несущей способности для выпуклой

стороны отвода.

Фактические толщины стенок элементов 4 (18 мм) и 14 (16 мм)

меньше расчетной толщины стенки отвода δ

(19,8 мм).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Е.9 Толщина стенки элемента 14 меньше допустимого значения

- элемент подлежит замене. При той же скорости эрозии (10

мм за 20 лет) менее чем через 10 лет толщина стенки элемента 4

станет меньше допустимого значения, поэтому он также подлежит

замене. Сварной стык между 13-м и 14-м элементами, в

соответствии с СТО Газпром 2-2.4-083, подлежит замене. Дефекты

сварных швов должны быть рассчитаны на трещиностойкость в

соответствии с Временной методикой ОАО «Газпром» [8].

Е.10 Остальные элементы (от нагнетателя до крана № 1),

параметры которых соответствуют проектным значениям, должны

быть рассчитаны на циклическую прочность (см. 8.6 и 8.7).

Е.11 НДС ТР определено численным расчетом МКЭ. Расчет

выполнен от действия всех нагрузок, действующих в ТПО:

давление, силы и моменты возникающие в трубопроводе от

действия температуры, собственного веса и веса присоединенного

оборудования (краны, задвижки и т.д.), а также кинематических

нагрузок. Конечно-элементная модель разработана в соответствии

с приложением Г и приведена на рисунке Е.3.

Е.12 Оценка срока безопасной эксплуатации проведена для

наиболее нагруженной зоны ТР, где повреждаемость максимальна.

Такой зоной является сварной шов приварки патрубка к воротнику

и основной трубе.

Е. 13 Максимальное значение напряжения, полученное из

упругого расчета МКЭ, равно:

(σ)

max

= 475 МПа.

Е. 14 Максимальное значение напряжения с учетом

концентрации равно:

(σ

) = K

×(σ)

max

(E.3)

где К

= 1,2 - коэффициент концентрации для сварного шва

приварки патрубка ТР с воротником.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рисунок Е. 3 - Конечно-элементная модель тройника

Е.15 Условные упругие напряжения (с учетом пластического

деформирования) определяются в соответствии с приложением Г:

(Е.4)

где ξ = 1, (σ

)

= (σ

)

= 0, (σ

)

= (σ

) = 570 МПа определено в

соответствии с приложением Г.

=40 % - относительное сужение поперечного сечения

образца при статическом разрушении при растяжении при

расчетной температуре;

=200 ГПа - модуль упругости при расчетной температуре,

параметры v

и R

Тl

ре

определяются по формулам:

(Е.5)

(Е.6)

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

где R

=500 МПа - временное сопротивление при расчетной

температуре;

р0,2

=350 МПа - предел текучести при расчетной

температуре;

Е.16 Амплитуда условных упругих напряжений определяется по

формуле

(σ

) =(σ

)

/2 = 325 МПа (E.7)

Е.17 Допускаемое число циклов [N

] при амплитуде (o

)= 325

МПа, максимальном напряжении цикла (cr

) = 650 МПа для

сталей при [N

] ≤ 10

равны минимальному значению из двух,

определяемых по формулам:

(E.8)

(E.9)

где φ

= 0,8 - коэффициент снижения циклической прочности

сварного шва, выполненного ручной электродуговой сваркой без

термообработки;

, n

- коэффициенты запаса прочности по напряжениям и

по числу циклов;

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

m = 0,5, m

= 0,132lgR

-1

(1+1,4·10

-2

) = 0,078 –

характеристики материала;

- характеристика прочности, принимаемая равной:

= R

m·

(1+1,4·10

-2

) = 780 Мпа

(E.10)

- характеристика пластичности определяется по формуле

(E.11)

Е.18 Коэффициент запаса прочности по напряжениям п

принимается равным 2, а по числу циклов N принимается равным

10.

Е.19 Допускаемое число циклов «пуск-останов», согласно

уравнениям (Г.8) и (Г.9) приложения Г, для рассматриваемого ТР

при амплитуде (σ

) = 325 МПа, максимальном напряжении цикла

(σ

)

650 МПа, составляет [No] = 3600.

Е.20 Повреждаемость за год эксплуатации определяется по

формуле

(E.12)

где N =100 - число циклов «пуск - останов» за год эксплуатации;

] - допускаемое число циклов «пуск-останов»;

а - накопленное усталостное повреждение, предельное

значение которого [a

] = 1.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Е.21 Сочетание квазистатического циклического напряжения с

амплитудой (σ

) и частотой f

(циклы «пуск-останов») и

наложенного динамического напряжения с амплитудой

МПа и частотой f = 1450 Гц (вибронапряжения) вызывает

снижение допускаемого числа эксплуатационных циклов от [N

]

до [N], определяемого по формуле

(E.13)

где ж - коэффициент снижения долговечности при наложении

высокочастотных циклов.

Е.22 Коэффициент ж вычисляется по формуле

(E.14)

где f

=1/(t

) =0,0055 Гц - частота эксплуатационного цикла,

определяемая без учета периода времени, в течение которого

происходит наложение динамических напряжений на

квазистатические напряжения;

(σ

) = (σ)

max

/2=238 МПа - амплитуда приведенных

напряжений без учета концентрации напряжений;

η =1,3 - коэффициент, зависящий от материала,

принимаемый в соответствии с Приложением В.

Е.23 Повреждаемость за год эксплуатации с учетом вибраций

определяется по формуле

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

А = жN/[N

] = 0,0306

(E.15)

Е.24 Срок безопасной эксплуатации ТР в единицах времени

определяется по формуле

рес

= 1/a =36 лет(при отсутствии вибраций),

рес

= 1/a =32 года (при наличии вибраций),

где а - накопленное усталостное повреждение за год.

Е.25 Срок безопасной эксплуатации ТР (при учете наработки 20

лет) определяется по формуле

ост

= (1/a)-t

=16 лет (при отсутствии вибраций),

ост

= (1/a)-t

=12 лет (при наличии вибраций),

где t

- наработка ТР до контроля технического состояния.

Е.26 Расчет трубных КТ со сварными швами проводится

аналогичным образом по формулам (Е.8) и (Е.9) со следующими

параметрами:

- максимальное значение напряжения, полученное из упругого

расчета, равно 150 МПа. Коэффициент концентрации для сварного

шва К

= 2,1. Для сварных соединений коэффициент снижения

циклической прочности φ

принят равным 0,8. Коэффициент

запаса прочности по напряжениям п

принимается равным 2, а по

числу циклов n

=10;

- расчетное допускаемое число циклов, полученное из формул

(Е.8) и (Е.9), принимает значение 2·10

, которое на несколько

порядков превосходит допускаемое число циклов (3,6·10

)

тройникового соединения.

Е.27 Таким образом, подлежат замене следующие элементы: 3

(КТ), 4 (ОТ) и 14 (ОТ). Для остальных элементов участка

трубопровода срок безопасной эксплуатации может быть продлен

до 10 лет.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru