СТО Газпром 2-2.3-453-2010

 

Главная       Учебники - Газпром      СТО Газпром 2-2.3-453-2010

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТО Газпром 2-2.3-453-2010

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ» СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ


МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РЕСУРСА ТРОЙНИКОВ


СТО Газпром 2-2.3-453-2010


Издание официальное


 


ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»


Общество с ограниченной ответственностью

«Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ»

Общество с ограниченной ответственностью «Газпром экспо»


Москва 2010

Предисловие


  1. РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-

    исследовательский институт природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ» с участием специалистов организаций и дочерних обществ ОАО «Газпром»


  2. ВНЕСЕН Управлением по транспортировке газа и газового конденсата Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром»


  3. УТВЕРЖДЕН

    И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

    распоряжением ОАО «Газпром» от 07 декабря 2009 г.

    № 464


  4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


© ОАО «Газпром», 2010

© Оформление ООО «Газпром экспо», 2010


Распространение настоящего стандарта осуществляется в соответствии с действующим законодательством и с соблюдением правил, установленных ОАО «Газпром»

Содержание

  1. Область применения 1

  2. Нормативные ссылки 1

  3. Термины и определения 4

  4. Сокращения и обозначения 8

  5. Общие положения 11

  6. Требования к организациям и квалификации персонала 13

  7. Конструкционные особенности тройников 14

  8. Алгоритм оценки ресурса тройников линейной части магистральных газопроводов 16

  9. Сбор и анализ данных о конструкции тройника 18

    1. Структура исходных данных о конструкции тройника 18

    2. Определение конструкционных особенностей тройника 18

    3. Деформационные и прочностные свойства трубных сталей и сварных соединений 19

    4. Конструкционная схема трубопроводной конструкции

      и нивелировка 20

    5. Усталостные свойства основного металла и сварных

      соединений тройника 24

  10. Неразрушающий контроль тройников 25

    1. Общие положения 25

    2. Визуальный и измерительный контроль тройников 28

    3. Магнитный контроль тройников 31

    4. Ультразвуковой контроль тройников 33

    5. Радиационный контроль тройников 36

  11. Сбор и анализ данных по нагрузкам 36

    1. Общие положения 36

    2. Изменение внутреннего давления 36

    3. Весовые и инерционные нагрузки 37

    4. Самокомпенсация температурных деформаций 38

    5. Воздействие грунта и кинематическое нагружение 38

    6. Вибрационное нагружение 39

  12. Методы оценки напряженно-деформированного состояния

    трубопроводной конструкции 39

    1. Структура методов оценки напряженно-деформированного

      состояния трубопроводной конструкции 39

    2. Расчетные методы оценки напряженно-деформированного состояния 39

    3. Оценка напряженно-деформированного состояния

      методами тензометрирования 42

    4. Приборные методы оценки напряженно-деформированного состояния 42

    5. Рекомендации по расчету напряженно-деформированного состояния

      тройников методом конечных элементов 43

  13. Методы оценки несущей способности тройников 46

    1. Общие положения 46

    2. Определение допустимой толщины стенок тройников 47

    3. Оценка несущей способности по критерию предельной пластичности 49

  14. Метод оценки коррозионно-эрозионного ресурса тройников 50

  15. Метод оценки усталостного ресурса тройников 51

    1. Общие положения 51

    2. Оценка усталостного ресурса тройников 51

  16. Оформление выходной документации 52

    Приложение А (обязательное) Размерные показатели для норм оценки качества по результатам неразрушающего контроля основного металла

    и металла сварных соединений тройников 53

    Приложение Б (обязательное) Ультразвуковая толщинометрия тройников 54

    Приложение В (рекомендуемое) Ультразвуковой контроль тройников 61

    Приложение Г (рекомендуемое) Пример расчета напряженно-деформированного

    состояния тройника методом конечных элементов 81

    Приложение Д (обязательное) Расчет показателей ресурса по критериям усталости 85

    Приложение Е (рекомендуемое) Пример расчета ресурса сварного тройника

    при нагружении пульсирующим давлением 96

    Приложение Ж (рекомендуемое) Формы заключений по результатам

    неразрушающего контроля тройников 99

    Приложение И (рекомендуемое) Пример расчета статической

    и циклической диаграммы деформирования 108

    Приложение К (рекомендуемое) Пример расчета кривой малоцикловой усталости 110

    Библиография 112

    Введение


    Настоящий стандарт разработан в рамках Программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «Газпром» на 2006 г., утвержденной Председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б. Миллером 10 февраля 2006 г. № 01-20.

    Настоящий стандарт разработан ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в соответствии с договором № 0209-06-16 от 31 января 2007 г. на выполнение научно-исследовательских работ по теме

    «Разработка методов и технических решений по прогнозу технического состояния и перспективе эксплуатации магистральных газопроводов ОАО «Газпром».

    Целью настоящего стандарта является разработка последовательности действий и методики оценки ресурса тройников, эксплуатируемых на линейной части магистральных газопроводов, на основе которых формируются требования к последующей эксплуатации и техническому обслуживанию.

    В стандарте приведено описание экспертных и расчетно-экспериментальных методов и алгоритмов, применяемых при оценке ресурса тройников. Последовательность изложения материала в основной части соответствует общей последовательности действий, выполняемых при оценке прочности и ресурса тройников. В приложения вынесены материалы с изложением конкретных расчетно-экспериментальных методов, методик и алгоритмов подготовки данных, оценки технического состояния и ресурса тройников.

    В основу подходов и алгоритмов, приведенных в методике, положена процедура комплексной обработки расчетно-экспериментальных данных, результатов диагностики технического состояния, сведений о нагрузках и воздействиях на участок трубопровода в зоне расположения тройника за предшествующий и прогнозируемый период эксплуатации, данных о характерных отказах и повреждениях, а также результатов лабораторных и натурных испытаний.

    Настоящий стандарт разработан Обществом с ограниченной ответственностью

    «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ» авторским коллективом: к.т.н. С.В. Нефедов, к.т.н. И.Н. Курганова, к.т.н. В.М. Силкин, к.т.н. В.М. Ковех, к.т.н. М.Ю. Панов, к.ф.-м.н. В.П. Столов, Е.Н. Овсянников, Е.М. Орлова; с участием специалистов Производственно-технического управления Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром»: д.т.н. В.В. Салюков, Е.М. Вышемирский, А.В. Шипилов и специалистов ИТЦ «Оргтехдиагностика» ДОАО «Оргэнергогаз»: к.т.н. А.М. Ангалев, А.И. Мартынов, И.Л. Вялых, А.П. Доровский, к.т.н. С.Л. Перов.

    image

    image

    СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА «ГАЗПРОМ» МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РЕСУРСА ТРОЙНИКОВ

    Дата введения – 2010-09-15



    1. Область применения


      1. Настоящий стандарт устанавливает общие требования к организации, содержанию и объему выполнения комплекса работ, на основании которых определяется техническое состояние, оценивается полный и остаточный ресурс тройников, эксплуатируемых на линейной части магистральных газопроводов ОАО «Газпром» диаметром до 1420 мм включительно с избыточным давлением транспортируемой среды от 1,18 МПа до 9,8 МПа включительно.

      2. Настоящий стандарт применяется для оценки ресурса тройников, которые спроектированы на основании нормативной документации, не противоречащей основным прочностным требованиям СНиП 2.05.06-85* [1] и ВСН 1-84 [2].

      3. Стандарт не распространяется на оценку ресурса тройников, работающих в составе трубопроводов, транспортирующих сероводородные среды.

      4. Требования, установленные в настоящем стандарте, обязательны для применения структурными подразделениями, дочерними обществами и организациями ОАО «Газпром», эксплуатирующими и обслуживающими магистральные газопроводы, а также специализированными организациями, выполняющими по соответствующим договорам обследование и техническую диагностику линейной части магистральных газопроводов.


    2. Нормативные ссылки


      В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

      ГОСТ 25.101-83 Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов

      ГОСТ 25.502-79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость


      image

      Издание официальное

      ГОСТ 166-89 Штангенциркули. Технические условия

      ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

      ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия

      ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. Термины и определения основных понятий ГОСТ 2999-75 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия

      ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический

      метод


      ГОСТ 9012-59 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю ГОСТ 9013-59 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

      ГОСТ 9378-93 Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические

      условия

      ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

      ГОСТ 10006-80 Трубы металлические. Метод испытания на растяжение ГОСТ 12503-75 Сталь. Методы ультразвукового контроля. Общие требования

      ГОСТ 14782-86 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразву-

      ковые


      ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для раз-

      личных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

      ГОСТ 15843-79 Принадлежности для промышленной радиографии. Основные раз-

      меры


      ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и кон-

      троль качества продукции. Основные термины и определения

      ГОСТ 18661-73 Сталь. Измерение твердости методом ударного отпечатка ГОСТ 18835-73 Металлы. Метод измерения пластической твердости

      ГОСТ 19040-81 Трубы металлические. Метод испытания на растяжение при повышенных температурах

      ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия ГОСТ 20426-82 Контроль неразрушающий. Методы дефектоскопии радиационные.

      Область применения

      ГОСТ 21104-75 Контроль неразрушающий. Феррозондовый метод ГОСТ 21105-87 Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод

      ГОСТ 22761-77 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердомерами статического действия

      ГОСТ 22762-77 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости на пределе текучести вдавливанием шара

      ГОСТ 23479-79 Контроль неразрушающий. Методы оптического вида. Общие требо-

      вания


      ГОСТ 23667-85 Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы

      измерения основных параметров

      ГОСТ 24289-80 Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения ГОСТ 25706-83 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования ГОСТ 26266-90 Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие

      технические требования

      ГОСТ 28702-90 Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования

      ГОСТ Р 52330-2005 Контроль неразрушающий. Контроль напряженно-деформированного состояния объектов промышленности и транспорта. Общие требования

      СТО Газпром 2-2.1-249-2008 Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром». Магистральные газопроводы

      СТО Газпром 2-2.4-083-2006 Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром». Инструкция по неразрушающим методам контроля качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов

      СТО Газпром 2-3.5-046-2006 Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром». Порядок экспертизы технических условий на оборудование и материалы, аттестации технологий и оценки готовности организаций к выполнению работ по диагностике и ремонту объектов транспорта газа ОАО «Газпром»

      Примечание – При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

    3. Термины и определения


    3.1 тройник: Деталь, предназначенная для присоединения к магистральному трубопроводу боковых ответвлений.

    [ГОСТ 17380-2001, пункт 3.1.3]

    В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 2601, ГОСТ 16504, а также следующие термины с соответствующими определениями:


      1. обечайка (магистраль): Магистральная цилиндрическая часть тройника.

      2. патрубок (ответвление): Отводная цилиндрическая часть тройника.

      3. воротниковая накладка: Усиливающая накладка на обечайке сварного тройника с накладками.

      4. накладка на патрубке: Усиливающая накладка на патрубке сварного тройника с накладками.

      5. внутренний дефект: Дефект, характеризуемый локальным нарушением целостности металла, целиком расположенный внутри стенки трубы или соединительной детали и не имеющий выхода на внешнюю и внутреннюю поверхности трубы или соединительной детали (пора, шлаковое включение, несплавление по разделке, внутренняя трещина и т.д.).

      6. высота дефекта h, мм: Линейный вертикальный (по высоте шва) размер проекции дефекта на плоскость, перпендикулярную оси трубопровода, или на плоскость, проходящую через дефект и ось трубопровода.

      7. глубина залегания дефекта c, мм: Минимальное расстояние от границы внутреннего дефекта до ближайшей поверхности трубы или соединительной детали.

      8. групповой дефект: Несколько близко расположенных единичных дефектов, принимаемых после схематизации как один новый единичный дефект большего размера.

      9. дефект: Каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией.

      10. дефект сварного соединения: Несплошность сварного соединения технологического или эксплуатационного происхождения или отклонение геометрических параметров сварного соединения от номинальных значений, определяемых требованиями нормативной документации.

      11. диаметр дефекта d, мм: Максимальный линейный размер внутреннего объемного дефекта.

      12. длина дефекта вдоль шва ll, мм: Линейный продольный (вдоль оси шва) размер проекции дефекта на плоскость, перпендикулярную оси трубопровода (для вытянутых в кольцевом направлении дефектов).

      13. длина дефекта поперек шва lt, мм: Линейный поперечный (поперек оси шва) размер проекции дефекта на плоскость, проходящую через дефект и ось трубопровода (для дефектов, вытянутых в направлении оси трубы).

      14. допустимый дефект сварного соединения: Дефект или совокупность дефектов, вид, количество и геометрические параметры которого (ых) удовлетворяют принятым критериям допустимости.

      15. недопустимый дефект сварного соединения: Дефект или совокупность дефектов, вид, количество и геометрические параметры которого (ых) не удовлетворяют принятым критериям допустимости.

      16. компланарные дефекты: Дефекты, лежащие в одной плоскости.

      17. некомпланарные дефекты: Дефекты, лежащие в разных плоскостях.

      18. поверхностный дефект: Дефект, характеризуемый локальным нарушением целостности металла, выходящий на внешнюю или внутреннюю поверхности трубы (непровар в корне, подрез, поверхностная трещина и т.д.).

      19. расстояние между соседними дефектами l, мм: Минимальное расстояние между границами соседних дефектов.

      20. расчетный дефект-аналог: Математическая модель исходного дефекта, используемая при проведении оценки его допустимости.

        Примечание – В расчетном дефекте-аналоге характеристики исходного дефекта (такие как тип дефекта, его расположение и размеры) учтены в форме, адаптированной к алгоритмам оценки.

      21. сварное соединение: Неразъемное соединение деталей, выполненное сваркой и включающее в себя сварной шов и зону термического влияния.

      22. сварной шов: Участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла.

      23. сквозной дефект: Дефект, характеризуемый локальным нарушением целостности металла, имеющий одновременный выход на внешнюю и внутреннюю поверхности трубы (сквозной свищ, прожог сварного шва и т.д.).

      24. смещение кромок сварного шва Δ, мм: Несовпадение уровней расположения вну-

        тренних и наружных поверхностей свариваемых (сваренных) деталей в стыковых сварных соединениях.

      25. суммарная максимально допустимая протяженность дефекта (совокупности дефектов) Д, мм: Допустимая величина суммы длин дефектов (совокупности дефектов) вдоль шва, оцениваемая на длине сварного шва, равной 300 мм.

      26. схематизация групповых дефектов: Замена группы близко расположенных исходных дефектов расчетным дефектом-аналогом.

      27. схематизация одиночных дефектов: Замена исходных дефектов, обнаруженных методами неразрушающего контроля, расчетными дефектами-аналогами.

      28. толщина стенки трубы S, мм: Минимальная фактическая толщина стенки трубы в зоне сварного соединения.

    3.30 номинальный диаметр DN: Параметр, применяемый для трубопроводных систем в качестве характеристики присоединяемых частей арматуры.

    Примечание – Номинальный диаметр приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, выраженному в миллиметрах и соответствующему ближайшему значению из ряда чисел, принятых в установленном порядке.

    [ГОСТ Р 52720-2007, пункт 6.2]

      1. специализированная организация: Организация, допущенная в установленном порядке к выполнению подрядных работ на объектах магистральных газопроводов ОАО «Газпром».

      2. эксплуатирующая организация: Юридическое лицо, осуществляющее эксплуатацию объектов ОАО «Газпром».

      3. жесткое нагружение: Циклическое нагружение, при котором в процессе испытания средние и амплитудные значения циклических деформаций сохраняют свои исходные значения.

      4. мягкое нагружение: Циклическое нагружение, при котором в процессе испытания средние и амплитудные значения циклических напряжений (усилий) сохраняют свои исходные значения.

      5. условные упругие напряжения: Произведение упругих или упруго-пластических деформаций на модуль упругости.

      6. максимальное напряжение (деформация) цикла: Наибольшее по алгебраическому значению напряжение (деформация) цикла.

      7. минимальное напряжение (деформация) цикла: Наименьшее по алгебраическому значению напряжение (деформация) цикла.

      8. среднее напряжение (деформация) цикла: Постоянная (положительная или отрицательная) составляющая цикла напряжений (деформаций), равная алгебраической полусумме максимального и минимального напряжений (деформаций) цикла.

      9. амплитуда напряжений (деформаций) цикла: Наибольшее числовое положительное значение переменной составляющей цикла напряжений (деформаций), равное модулю алгебраической полуразности максимального и минимального напряжений (деформации) цикла.

      10. размах напряжений (деформаций) цикла: Удвоенная амплитуда напряжений (деформаций) цикла, равная модулю алгебраической разности максимального и минимального напряжения (деформации) цикла.

        Примечание – Размах и амплитуда деформации могут быть определены для упругой, упругопластической и пластической компонент.

      11. ширина петли гистерезиса: Максимальная пластическая деформация в цикле или полуцикле нагружения.

      12. односторонне накопленная за цикл пластическая деформация: Алгебраическая сумма ширин петель гистерезиса двух соседних полуциклов нагружения.

      13. квазистатическое малоцикловое разрушение: Разрушение преимущественно вследствие одностороннего накопления деформаций, равных деформациям при статическом разрыве.

      14. усталостное малоцикловое разрушение: Разрушение без выраженного накопления односторонних деформаций.

      15. смешанное малоцикловое разрушение: Разрушение, при котором влияние квазистатики и усталости сопоставимы.

      16. предельное состояние тройника: Состояние тройника, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

      17. работоспособное состояние: Состояние тройника, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

      18. неработоспособное состояние: Состояние тройника, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

      19. долговечность: Свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

      20. наработка тройника: Продолжительность работы тройника.

      21. срок службы тройника: Календарная продолжительность эксплуатации тройника от ее начала или возобновления после ремонта до наступления предельного состояния.

      22. ресурс тройника: Суммарная наработка тройника от начала эксплуатации до наступления предельного состояния.

      23. остаточный ресурс тройника: Суммарная наработка тройника от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние.


    3.54 критичность отказа: Совокупность признаков, характеризующих последствия отказа.

    Примечание – Классификация отказов по критичности (например, по уровню прямых и косвенных потерь, связанных с наступлением отказа, или по трудоемкости восстановления после отказа) устанавливается нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией по согласованию с заказчиком на основании технико-экономических соображений и соображений безопасности.

    [ГОСТ 27.002-89, пункт 3.7]


    3.55 АРД-диаграмма: Графическое изображение зависимости амплитуды отраженного или прошедшего сигнала от глубины залегания модели дефекта с учетом его размера и типа преобразователя.

    [ГОСТ 23829-85, пункт 69]

    3.56 эксплуатируемый тройник: Tройник, проработавший в составе линейной части магистрального газопровода 5 и более лет.


    1. Сокращения и обозначения


      1. В настоящем стандарте применены следующие сокращения: ВИК – визуально-измерительный контроль;

        ВСФ – внутренние силовые факторы; КС – компрессорная станция;

        КЭ – конечные элементы;

        ЛЧ МГ – линейная часть магистрального газопровода; МГ – магистральный газопровод;

        МК – магнитный контроль;

        НДС – напряженно-деформированное состояние; НК – неразрушающий контроль;

        НТД – научно-техническая документация; ОСТ – отраслевой стандарт;

        ПЭП – пьезоэлектрический преобразователь; РК – радиационный контроль;

        СОП – стандартный образец предприятия; ТС – тройник сварной;

        ТСН – тройник сварной с усиливающими накладками;

        ТУ – технические условия;

        ТШ – тройник штампованный; ТШС – тройник штампосварной; УЗК – ультразвуковой контроль;

        УЗТ – ультразвуковая толщинометрия.

      2. В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

        Dн – внешний диаметр магистрали (обечайки) тройника, м;

        dн – внешний диаметр ответвления (отводного патрубка) тройника, м;

        L – полудлина магистрали (обечайки) тройника, м;

        H – высота ответвления (отводного патрубка) тройника, м;

        s – толщина стенки магистрали (обечайки), м;

        s0 – толщина стенки ответвления (отводного патрубка), м;

        R – радиус кривизны вытяжной горловины штампованного и штампосварного тройника, м;

        h1, h2 – катеты сварных швов приварки усиливающей накладки, м;

        s2 – толщина усиливающей накладки и обечайки, м;

        s – предельное отклонение на толщину, м;

        Mx, My, Mz – изгибающие и крутящие моменты в сечении трубопровода, МН·м;

        Nz – осевая сила в сечении трубопровода, МН;

        С – утонение стенки магистрали тройника, м;

        – окружное напряжение в стенке трубы, МПа;

        z – осевое напряжение в стенке трубы, МПа;

        r – радиальное напряжение в стенке трубы, МПа;

        p – расчетное внутреннее давление в трубопроводе, МПа;

        dm, Dm – диаметры срединной поверхности ответвления и магистрали, м;

        NN– внутренний силовой фактор в сечении с номером , МН;

        Mx, My, Mz– внутренние силовые факторы в сечении с номером , МН·м;

        (i) – покомпонентные коэффициенты концентрации напряжений для тройника;

        K(i) – поправочный коэффициент для покомпонентного коэффициента концентрации напряжений;

        i, j, k – главные номинальные напряжения на площадках, МПа;

        ij, jk, ik – приведенные номинальные напряжения (без учета концентрации), МПа;

        maxij, minij – максимальные и минимальные значения полуцикла приведенного номинального напряжения, МПа;

        aij – амплитуда полуцикла приведенного номинального напряжения, МПа;

        ti, i = 1, ... m – моменты времени, соответствующие достижению экстремума любым из трех главных напряжений;

        пр – приведенный теоретический коэффициент концентрации напряжений;

        K *

        – коэффициент концентрации приведенных условно-упругих напряжений; image – коэффициент концентрации приведенных деформаций;

        Ai, Bi, Ci, Di – идентификаторы расчетных точек на поверхности тройника;

        image image image – номинальные окружные, продольные и сдвиговые напряжения в стенке обечайки или отводного патрубка, МПа;

        image image image – локальные окружные, продольные и сдвиговые напряжения в стенке обечайки или отводного патрубка, МПа;

        image

        – эквивалентное по Мизесу номинальное напряжение в рассматриваемой точке,

        МПа;


        МПа;


        image – эквивалентное по Мизесу локальное напряжение в рассматриваемой точке,


        Sk – истинное сопротивление разрушению, МПа;

        e – деформация при статическом нагружении;

        T – предел текучести (пропорциональности) с допуском на пластическую деформа-

        цию 0,02 %, МПа;

        m0 – показатель упрочнения статической диаграммы деформирования;

        – деформации при циклическом нагружении;

        ST – циклический предел текучести с допуском на пластическую деформацию 0,02 %,

        МПа;


        МПа;


        mк – показатель упрочнения циклической диаграммы деформирования;

        А – параметр диаграммы циклического деформирования;

        Е – модуль упругости (коэффициент Юнга), МПа;

        0,2 – условный предел текучести с допуском на пластическую деформацию 0,2 %,


        B – временное сопротивление (предел прочности), МПа;

        f – сужение образца в шейке при разрушении;

        – скорректированное значение относительного сужения, входящее в критерий уста-

        лостного разрушения;

        –1 – предел выносливости на базе 106 циклов;

        r* – коэффициент асимметрии цикла условных упругих напряжений;

        r – коэффициент асимметрии цикла действительных напряжений;

        mр – показатель степени при пластической компоненте разрушающих деформаций;

        me – показатель степени при упругой компоненте разрушающих деформаций;

        N – число циклов нагружения;

        image

        [N] – допустимое число циклов при заданной амплитуде условных упругих напряжений ;

        image – допустимая амплитуда условных упругих напряжений при заданном числе циклов N, МПа;

        n – коэффициент запаса по напряжениям;

        nN – коэффициент запаса по долговечности;

        – мера усталостных повреждений;

        Tрес – остаточный ресурс, год.


    2. Общие положения


      1. Настоящий стандарт устанавливает методы расчетной оценки ресурса тройников, эксплуатируемых на действующих газопроводах ОАО «Газпром».

      2. Тройники являются наиболее нагруженными конструктивными элементами газопроводов. В силу конструктивных особенностей в пределах тройника имеются зоны с повышенным уровнем напряженно-деформированного состояния.

        Зоны с высоким уровнем концентрации напряжений сосредоточены в местах резкого изменения геометрии конструкции, вблизи сварных швов, в местах расположения дефектов различных типов. Значения концентрации напряжений, размеры и расположение наиболее нагруженных зон зависят от конструктивного исполнения тройника, перечня, величины и способа приложения нагрузок.

        Примечание – Общий упругий коэффициент концентрации напряжений существенно зависит от типа, типоразмера тройника и особенностей сварных соединений и составляет:

        • в ТШ и ТШС от 2 до 6;

        • в ТС от 6 до 14;

        • в ТСН от 8 до 20.


      3. Процедура оценки ресурса тройника состоит в расчетно-экспериментальном определении наработки тройника от момента ввода его в эксплуатацию или от момента проведения соответствующих оценок до момента перехода тройника в предельное состояние.

      4. Если расчеты выполняются в календарном времени, то подлежит определению срок службы тройника.

        Примечание – В частном случае срок службы может совпадать с ресурсом тройника.

      5. Переход тройника в предельное состояние оценивают на основе соответствующих критериев предельного состояния.

      6. Несущая способность тройника зависит от уровня уже накопленных повреждений и характеристик текущей дефектности.

      7. Расчетную оценку уровня накопленных повреждений и характеристик текущей дефектности следует выполнять на основе кинетических уравнений, устанавливающих связь между фактическими значениями накопленных мер повреждений (или скоростью их накопления) с показателями нагруженности и наработки (или срока службы) тройника.

      8. Для оценки уровня накопленных повреждений и получения прогнозных оценок необходимы данные об уровне нагруженности участка газопровода, на котором установлен тройник, за предшествующий период и на прогнозируемый период эксплуатации.

      9. Перечень показателей нагруженности, необходимых для оценки ресурса тройника, зависит от конструктивной схемы, фактических условий эксплуатации участка газопровода, а также применяемых при анализе расчетных схем.

      10. Данные, характеризующие нагруженность объекта в пределах заданного периода эксплуатации, должны быть проанализированы с целью выделения постоянных и переменных составляющих нагрузок и воздействий, оценки их максимальных и минимальных значений.

      11. Для выявленных переменных составляющих нагрузок должен быть проведен частотный и временной анализ для оценки числа циклов нагружения с заданными амплитудами и коэффициентами асимметрии цикла за рассматриваемый промежуток календарного времени или наработки.

      12. С целью уточнения значений действующих нагрузок и воздействий проводят анализ экстремальных значений нагрузок и их распределений в зависимости от времени.

      13. При анализе повреждающих факторов, влияющих на несущую способность и ресурс тройника, в общем случае необходимо учитывать следующие группы повреждающих факторов:

        • коррозионные процессы, характеризуемые выраженной потерей металла (общая и локальная коррозия труб);

        • комбинированные коррозионно-механические процессы, приводящие к растрескиванию металла;

        • накопление усталостных повреждений и развитие дефектов в наиболее нагруженных элементах конструкции газопровода под действием комплекса повторно-переменных нагрузок и механических воздействий;

        • изменение свойств металла труб и сварных соединений в процессе эксплуатации под действием факторов внешней среды и эксплуатационных нагрузок.

      14. По результатам анализа данных о тройнике, условиях эксплуатации, действующих нагрузках и воздействиях должен быть выбран один или нескольких механизмов накопления повреждений, лимитирующих прочностные и ресурсные показатели тройника.

      15. Если в предшествующий период эксплуатации были зафиксированы нагрузки и воздействия, приводящие к возникновению в сечениях газопровода переменных напряжений, то процессы накопления усталостных повреждений, зарождения и роста дефектов должны быть рассмотрены в качестве одного из возможных повреждающих факторов.

        Примечание – Существует несколько вероятных причин возникновения переменных нагрузок и воздействий на тройник. К ним относятся:

        • изменение режима эксплуатации газопровода, сопровождающееся снижением или повышением внутреннего давления, изменением температуры транспортируемого продукта, подвижками узла тройника относительно первоначального положения при полном или частичном защемлении магистрали или отвода;

        • природно-климатические воздействия сезонного характера;

        • ветровые нагрузки на надземные газопроводы с возникновением вибраций в пределах свободных пролетов (эффект Кармана);

        • колебания свободно провисших участков подводных газопроводов при обтекании набегающим потоком жидкости.

      16. Значимость переменных нагрузок на ресурс тройников определяется наличием в них сильных концентраторов напряжений, вызванных геометрией тройника, геометрией сварных швов и возможным наличием технологических сварочных дефектов, поэтому оценка ресурса по критериям накопления усталостных повреждений должна быть проведена применительно к сварным тройникам с накладками, характеризуемым наиболее высокими расчетными значениями коэффициентов концентрации напряжений.

        По отношению к другим типам тройников необходимость учета переменных нагрузок и воздействий должна быть определена по результатам расчетно-экспериментального анализа.

      17. Количественные оценки уже накопленных, прогнозируемых в будущем и предельных значений усталостных повреждений должны быть получены на основе соответствующих расчетно-экспериментальных моделей.


    3. Требования к организациям и квалификации персонала


      1. Обследование, диагностику и анализ технического состояния тройников проводит специализированная организация (организация-исполнитель) в рамках договорных работ с эксплуатирующей организацией (организация-заказчик), а также специалисты газотранспортных обществ ОАО «Газпром».

      2. Специализированная организация, проводящая техническое диагностирование тройников, должна пройти процедуру оценки готовности к выполнению работ по диагности-

        ке и ремонту объектов транспорта газа ОАО «Газпром» в соответствии с СТО Газпром 2-3.5-046 и должна быть включена в реестр организаций ОАО «Газпром», допущенных к выполнению диагностических работ.

      3. Работы по НК основного металла и сварных соединений тройников для оценки остаточного ресурса проводятся лабораториями, аттестованными в соответствии с ПБ 03-372-00 [3] и имеющими соответствующие разрешительные документы.

      4. Специалисты, проводящие техническое диагностирование тройников неразрушающими методами контроля, должны быть аттестованы в соответствии с ПБ 03-440-02 [4], обучены правилам производства работ на опасных производственных объектах и должны иметь разрешение на выполнение таких работ.

      5. Расчетная оценка ресурса тройников по настоящему стандарту выполняется специализированными организациями, занимающимися прочностными расчетами НДС труб и соединительных деталей ЛЧ МГ, а также специалистами эксплуатирующих организаций, прошедшими подготовку и имеющими соответствующую квалификацию.


    4. Конструкционные особенности тройников


      1. Настоящий стандарт применим для следующих типов тройников, изготавливаемых в заводских условиях:

        • ТШ (см. рисунок 7.1);

        • ТШС (см. рисунок 7.2);

        • ТСН (см. рисунок 7.3);

        • ТС (см. рисунок 7.4).


        image

        dн

        s0

        H

        R



        s

        Dн

        L L


        Рисунок 7.1 – Тройник штампованный


        dн

        Dн

        H

        R s0

        image

        СТО Газпром 2-2.3-453-2010


        s

        L L


        Рисунок 7.2 – Тройник штампосварной


        image

        dн

        H

        s

        s0


        Dн

        L L



        Рисунок 7.3 – Тройник сварной с усиливающими накладками


        image

        dн

        H

        s0


        s

        Dн

        L L


        Рисунок 7.4 – Тройник сварной

      2. При необходимости проведения уточненного расчета ресурса ТС и ТСН следует использовать чертежи с разделкой сварных швов, приведенные в технических условиях, и/или детализированные чертежи организации-изготовителя.


    5. Алгоритм оценки ресурса тройников линейной части магистральных газопроводов

      1. Оценку ресурса тройников ЛЧ МГ следует проводить в соответствии с алгоритмом, приведенным на рисунке 8.1.

      2. Блок 1 алгоритма предусматривает сбор и анализ исходных данных, необходимых для оценки технического состояния и ресурса тройников. В перечень необходимых включены следующие четыре группы данных:

        • конструкционные особенности тройника (паспортные данные, ВИК) (см. разделы 7, 9 и 10);

        • деформационные и прочностные свойства трубных сталей и сварных соединений (см. раздел 9);

        • конструкционная схема участка трубопроводной конструкции, включающей оцениваемый тройник (план, профиль) (см. раздел 9);

        • усталостные свойства трубных сталей и сварных соединений (см. разделы 9, 15).

      3. Блок 2 алгоритма предусматривает проведение и анализ результатов различных видов НК тройников. В общем случае предусмотрены следующие виды НК:

        ВИК по ГОСТ 23479 и РД 03-606-03 [5];

        МК по ГОСТ 21105 и РД-13-05-2006 [6];

        • УЗТ по ГОСТ 28702;

        • УЗК по ГОСТ 12503, ГОСТ 14782;

        • РК по ГОСТ 7512, ГОСТ 15843, ГОСТ 20426 и СТО Газпром 2-2.4-083.

          НК выполняется в последовательности ВИК–МК–УЗТ–УЗК–РК (см. раздел 10).

      4. Блок 3 алгоритма предусматривает сбор и анализ данных о нагрузках и воздействиях на тройник (см. раздел 11). В общем случае требуется собрать и проанализировать следующие данные о нагрузках и воздействиях:

    • данные о значениях внутреннего давления и температуры транспортируемого продукта в предшествующий период эксплуатации;

    • данные о внешних природно-климатических условиях (температура воздухa, окружающего грунта);

    • характеристики кинематического нагружения тройника, связанного с изменением проектного положения, подвижками грунта, опор и несущих конструкций.


    image

    1 Cбор и анализ исходных данных о конструкции



    1. Конструкционные

      особенности тройников

    2. Деформационные и прочностные свойства сталей

      и сварных соединений


    3. Конструкционная схема участка

газопровода с тройником


1.3 Усталостные свойства сталей

и сварных соединений



2 Анализ результатов неразрушающего контроля тройников


    1. Визуальный и инструментальный

      контроль


      Есть

    2. Магнитопорошковый

      контроль


      Недопустимый дефект


    3. Ультразвуковой контроль


      Нет


    4. Радиографический контроль

Есть


Наличие трещины


Нет


  1. Сбор и анализ данных о нагрузке



    4 Прочностный расчет

    1. Давление и температура

    2. Кинематическое нагружение

    3. Переменные нагрузки



Дефект допустим по расчету


5 Расчет

Да ресурса по критериям накопления

коррозионных и эрозионных повреждений


6 Расчет ресурса по критериям накопления усталостных повреждений


Нет



  1. Отбраковка тройника с заменой


  2. Подготовка заключения

o техническом состоянии и ресурсе тройника


Рисунок 8.1 – Алгоритм оценки ресурса тройников линейной части магистральных газопроводов

    1. Блок 4 алгоритма предусматривает расчет прочности тройника при статическом нагружении в соответствии с положениями разделов 12 и 13 с недопустимыми по строительным нормам дефектами (см. приложение А).

      Расчет прочности не проводят при одновременном выполнении следующих трех ус-

      ловий:


      • в тройнике отсутствуют недопустимые по строительным нормам дефекты;

      • трубопроводная конструкция находится в проектном положении;

      • нагрузка в процессе эксплуатации тройника не превышала проектную.

    2. Блок 5 алгоритма предусматривает оценку ресурса тройника по критериям накопле-

      ния коррозионных и эрозионных повреждений в соответствии с рекомендациями раздела 14.

    3. Блок 6 алгоритма предусматривает расчет ресурса тройника по критериям накопления усталостных повреждений при переменном нагружении в соответствии с положениями раздела 15.

    4. При обнаружении трещин или дефектов, недопустимых по результатам прочностного расчета, проводится отбраковка тройника (блок 7 алгоритма).

    5. На завершающем этапе выполняется подготовка заключения о техническом состоянии и ресурсе тройника.


  1. Сбор и анализ данных о конструкции тройника


    1. Структура исходных данных о конструкции тройника

      1. Требуемые для оценки ресурса тройника исходные данные о конструкции разбиты на четыре группы:

          • конструкционные особенности тройника;

          • деформационные и прочностные свойства трубных сталей и сварных соединений;

          • конструкционная схема участка трубопроводной конструкции, включающей оцениваемый тройник (план и профиль);

          • усталостные свойства трубных сталей и сварных соединений.

      2. Первые три элемента группы данных являются обязательными. Наличие усталостных свойств сталей (четвертая группа) является рекомендуемым.


    1. Определение конструкционных особенностей тройника

      1. Для проведения процедуры расчета ресурса тройника требуется определение следующих конструкционных особенностей тройника:

          • тип тройника (см. перечень в разделе 7);

          • типоразмер тройника;

          • размеры деталей тройника (обечайка, патрубок, усиливающие накладки).

      2. При необходимости детального расчета НДС тройника в соответствии с требованиями, приведенными в разделе 8, дополнительно требуются следующие данные:

          • для ТС и ТСН – размеры и конструкционные особенности сварных швов;

          • для ТШ и ТШС – радиусы перехода от обечайки к патрубку.

      3. Основным документом для установления конструкционных особенностей тройника является его паспорт и технические условия, по которым он изготовлен. По паспорту устанавливаются:

          • организация-изготовитель;

          • обозначение тройника (тип тройника, типоразмер тройника, рабочее давление, коэффициент условий работы, климатическое исполнение, нормативный документ);

          • заводской номер или номер партии;

          • номер технических условий на тройник;

          • материал изделия (марка стали, ГОСТ, ТУ, для тройников, изготовленных из импортной трубы, указывается обозначение ТУ на трубу).

            Примечание – Для тройников, обечайка и патрубок которых изготовлены из сталей разных марок, сведения о материале записываются в следующей последовательности:

            • материал обечайки;

            • материал патрубка;

            • класс прочности.


      4. В случае необходимости детального расчета НДС тройника дополнительно требуются чертежи тройника, включая разделку сварных швов, входящие в состав ТУ, или чертежи предприятия-изготовителя.

      5. При отсутствии паспорта на тройник информация о конструкционных особенностях тройника в объеме, обозначенном в 9.2.1, 9.2.2, должна быть получена средствами ВИК.


    1. Деформационные и прочностные свойства трубных сталей и сварных соединений

      1. Для проведения расчетного определения ресурса тройника требуются следующие физико-механические свойства основного металла и сварных соединений:

        • модуль упругости (коэффициент Юнга) E;

        • условный предел текучести с допуском на пластическую деформацию 0,2 % 0,2 ;

        • временное сопротивление (предел прочности) B;

        • сужение в шейке цилиндрического образца при разрушении f.

      2. При расчетном обосновании ресурса тройников следует использовать механические свойства, принятые по данным ГОСТ, ОСТ, ТУ или сертификатам на поставку. Основной способ определения физико-механических характеристик – по паспортным данным на тройник (см. раздел 9.2).

      3. При наличии данных о возможном снижении физико-механических характеристик основного металла или сварных свойств тройника в ходе длительной эксплуатации необходимо выполнить дополнительные исследования для установления наличия (отсутствия) деградации физико-механических свойств и прогнозирования значений физико-механических свойств до конца дополнительного срока эксплуатации.

        При выявлении уменьшения значений механических характеристик по отношению к нормативным (по ГОСТ, ОСТ, ТУ и сертификатам) расчет остаточного ресурса необходимо проводить с учетом снижения физико-механических характеристик за весь срок эксплуатации, включая дополнительный.

      4. При отсутствии документации, позволяющей определить физико-механические свойства основного металла и сварных соединений, необходимо выполнить исследования для установления химического состава, структуры и физико-механических свойств основного металла и сварных соединений.

Примечание – Определение физико-механических свойств основного металла и сварных соединений рекомендуется проводить в соответствии со следующим перечнем нормативно-технической документации:

  • определение твердости – по ГОСТ 2999, ГОСТ 9012, ГОСТ 9013, ГОСТ 18661, ГОСТ 18835,

    ГОСТ 22761 и ГОСТ 22762;

  • определение предела прочности (физического), предела текучести (условного), временного сопротивления, относительного удлинения после разрыва и относительного сужения после разрыва – по ГОСТ 10006, ГОСТ 19040;

  • определение ударной вязкости – по ГОСТ 9454;

  • определение механических свойств сварных соединений – по ГОСТ 6996.


    1. Конструкционная схема трубопроводной конструкции и нивелировка

      1. Для проведения расчетного определения ресурса тройника требуются следующие данные по конструкционной схеме трубопроводной конструкции, включающей оцениваемый тройник:

        • план и профиль участка трубопроводной конструкции, включающей оцениваемый тройник, входящие в состав проектной документации;

        • план и профиль участка трубопроводной конструкции, включающей оцениваемый тройник, входящие в состав исполнительной документации;

        • документы по согласованию фактических отклонений от проекта при строительстве (при наличии таких отклонений);

        • результаты геодезических измерений (нивелировки) оси трубопроводной конструкции (профиль), включающей оцениваемый тройник, выполненных на момент исследования в ходе проведения работ по оценке ресурса;

        • результаты глобального позиционирования оси трубопроводной конструкции (план), включающей оцениваемый тройник, выполненные на момент исследования в ходе проведения работ по оценке ресурса.

      2. Основной целью проведения геодезических измерений (нивелировки) и анализа их результатов являются выявление и оценка перемещений трубопроводной конструкции вследствие воздействия на нее элементов опорной системы, грунтов и температуры.

      3. Требования и условия проведения геодезических измерений (нивелировка):

        • нивелирный ход делается по всем контрольным точкам и должен опираться на один или два исходных репера, отметки которых известны;

        • нивелирование проводится по 4-му классу (допускается проведение технического нивелирования) в соответствии с ГКИНП (ГНТА)-03-010-03 [7];

        • в качестве измерительных средств допускается использование нивелиров и реек 2-го класса точности;

        • с помощью измерительной рулетки должны быть определены расстояния между каждыми двумя соседними точками измерений, при этом погрешность при геометрических измерениях не должна превышать 10 мм.

      4. Если геодезические измерения (нивелировка) проводятся сразу после выполнения строительно-монтажных работ или работ по реконструкции трубопроводов, то принимаются следующие условия:

        • трубопроводы находятся в проектном положении (кинематическое нагружение отсутствует);

        • результаты геодезических измерений принимаются за базовые значения (нулевой отсчет) по отношению к последующим измерениям.

      5. Геодезическая съемка должна проводиться по верхним образующим трубопроводов. Геодезическая рейка должна устанавливаться на основном металле трубы. Расположение рейки на сварных швах, воротниках тройников и других конструктивных элементах, попадание под нее посторонних предметов не допускается.

      6. Для надземных трубопроводов точки измерений назначаются с учетом соблюдения следующих требований:

        • места измерений выбираются на верхней части поверхности трубы над опорами любых типов, при этом в ведомость геодезических измерений (нивелировки) заносится отметка о том, прилегает ли труба к опоре или имеется зазор между ними;

        • на участках трубопровода, не имеющих защитного кожуха, места измерений выбираются на границах всех сварных кольцевых швов;

        • на участках трубопровода, имеющих защитный кожух, места измерений выбираются на границах всех сварных кольцевых швов в соответствии с исполнительной документацией (при этом используются данные сварочного журнала).

          При отсутствии исполнительной документации места измерений выбираются на границах прямолинейных участков, при этом, если расстояние между соседними точками измерений превышает 3 м, должна быть назначена промежуточная точка измерения.

      7. Для подземных трубопроводов точки измерений назначаются с учетом соблюдения следующих требований:

        • требуется нивелировка прилегающих к обследуемому тройнику участков трубопроводов длиной по 50 диаметров трубопровода;

        • если обследуемый тройник установлен на перемычке длиной менее 50 диаметров трубопровода, соединяющей два трубопровода, нивелировке подлежат и прилегающие к перемычке участки соседнего трубопровода длиной по 50 диаметров трубопровода;

        • места измерения выбираются в непосредственной близости (на расстоянии до 0,5 м) от тройников, запорно-регулирующей арматуры, заглушек и отводов, доступ к которым обеспечивается предварительной шурфовкой;

        • если расстояние между точками измерений превышает 5 м, назначаются промежуточные точки измерения, доступ к которым также обеспечивается шурфовкой или земляными вскрышными работами;

        • в местах выхода трубопровода на поверхность земли геодезические измерения (нивелировка) на подземной части трубопровода проводятся совместно с геометрическими измерениями фактических длин вертикальных участков трубопровода (на участке его входа в земную поверхность) между отводами и тройниками.

          Примечание – В случае скального или болотистого грунта допускается увеличение расстояния между точками нивелировки до 10 м. При сильном обводнении при проведении работ рекомендуется использование кессонов.

      8. Обработка результатов геодезических измерений проводится с соблюдением следующих условий:

        • для каждого участка измерений вычисляются значения уклонов со знаком (высотный перепад/длина участка), мм/м;

        • определяется величина невязки хода нивелирования, которая не должна превышать

        5 мм;


        • результаты обработки измерений представляются в графическом виде с соблюдением

          масштаба;

          • при наличии косых стыков результаты измерений описываются кусочно-линейными функциями, при отсутствии косых стыков результаты измерений могут быть аппроксимированы сглаживающей функцией.

      9. Предварительный анализ результатов геодезических измерений проводится для подготовки заключения о необходимости назначения дополнительных точек измерения с целью выявления косых стыков, а также для задания уровня возможных нагрузок при проведении предварительных расчетов.

        1. Для каждого кольцевого сварного шва надземного участка трубопровода должны быть проведены либо сопутствующие измерения уклонов по обе стороны сварного шва с регистрацией скачкообразного изменения значения уклона на самом шве, либо вычислены значения уклонов.

        2. Для подземного участка трубопровода при получении значительных перепадов (уклон более 10 мм/м) высотных отметок, меняющих свой знак по длине участка, необходимо проведение земляных вскрышных работ с последующим проведением повторных геодезических измерений. В этих случаях точки измерения назначаются по всей длине вскрытого участка с интервалом не более 3 м с проведением сопутствующих измерений уклонов по участкам трубопровода.

      1. Результатом анализа геодезических измерений является перечень перемещений отдельных сечений участков трубопровода, прилегающих к тройнику.

      2. При выполнении высотно-плановой съемки следует руководствоваться Рекомендациями Р Газпром 2-2.1-161-2007 [8].

      3. Проектная (исполнительная) конструкционная схема участка трубопроводной конструкции, включающей оцениваемый тройник (план и профиль), сравнивается с текущей конструкционной схемой трубопровода, полученной по результатам высотно-плановой съемки.

      4. В случае проектного положения трубопроводов, прилегающих к оцениваемому тройнику, дополнительного расчета внутренних силовых факторов в трубопроводе от изгибных нагрузок не требуется.

      5. В случае непроектного положения трубопроводов, прилегающих к оцениваемому тройнику, для дальнейшей оценки требуется дополнительный расчет внутренних силовых факторов в трубопроводе от изгибных нагрузок, основанный на результатах высотно-плановой съемки (см. раздел 12).


    1. Усталостные свойства основного металла и металла сварных соединений тройника

      1. Для оценки ресурса тройника по критерию накопления усталостных повреждений при переменном нагружении необходимы данные о физико-механических свойствах основного металла и металла сварных соединений, определяемых специальными методами испытаний по ГОСТ 25.502. В качестве приближенных оценок могут быть использованы значения, полученные обработкой данных о физико-механических свойствах металла при статическом нагружении.

      2. Подлежат определению по результатам испытаний основного металла и металла сварных соединений на циклическую прочность (усталость) в малоцикловой и многоцикловой областях следующие характеристики:

          • диаграмма статического и циклического деформирования до деформации не менее 3% и константы уравнений кривых деформирования при их степенной аппроксимации;

          • кривые усталости при нагружении с заданными деформациями и константы уравнений кривых усталости;

          • предел выносливости материала при заданном числе циклов при симметричном нагружении.

      3. Основные требования к экспериментальному оборудованию, форме и размерам образцов и порядку проведения испытаний регламентируются ГОСТ 25.502.

      4. При отсутствии возможности проведения испытаний на малоцикловую усталость усталостные свойства основного металла и металла сварных соединений могут быть определены через имеющиеся статические физико-механические свойства (см. раздел 15).

      5. Допустимо использование имеющихся баз данных по усталостным свойствам основного металла и металла сварных соединений тройников.

  1. Неразрушающий контроль тройников


    1. Основные положения

      1. При НК тройников необходимо применять следующие методы:

        ВИК – по ГОСТ 23479 и РД 03-606-03 [5];

        МК – по ГОСТ 21105 и РД-13-05-2006 [6];

          • УЗТ – по ГОСТ 28702;

          • УЗК – по ГОСТ 12503, ГОСТ 14782;

          • РК – по ГОСТ 7512, ГОСТ 15843, ГОСТ 20426 и СТО Газпром 2-2.4-083.

            Методы НК следует применять в указанной последовательности. В качестве дополнительных могут быть использованы вихретоковый – по ГОСТ 24289 и РД-13-03-2006 [9] или феррозондовый – по ГОСТ 21104 методы НК с обязательным подтверждением обнаруженных ими дефектов методами МК или УЗК.

      2. ВИК основного металла тройника выполняется с целью выявления:

          • видимых поверхностных трещин;

          • прокатных плен;

          • закатов;

          • забоин;

          • рисок;

          • раковин;

          • механических и коррозионных повреждений.

            ВИК сварных соединений тройника выполняется с целью выявления:

          • поверхностных трещин;

          • подрезов;

          • прожогов;

          • наплывов;

          • кратеров;

          • свищей;

          • пор;

          • раковин;

          • дефектов формы швов.

            Примечание – При ВИК особое внимание следует уделить околошовным зонам нахлесточных и угловых сварных соединений.

      3. МК основного металла и сварных соединений тройника выполняется с целью выявления поверхностных и подповерхностных дефектов типа трещин, прокатных плен и закатов, а также для дублирования (подтверждения) несплошностей, выявленных методом ВИК.

      4. УЗТ выполняется с целью:

          • определения фактической толщины элементов тройника;

          • установления наличия коррозионно-эрозионного повреждения (утонения) стенок тройника;

          • определения наличия и характера внутренних металлургических дефектов (расслоения) в основном материале и околошовных зонах тройника;

          • уточнения основных параметров УЗК сварных соединений тройника.

      5. УЗК выполняется с целью контроля на наличие внутренних дефектов сварных соединений, наружных дефектов сварного шва, не определяемых ВИК (утяжины, непровары), а также трещин и несплошностей в материале элементов тройника.

      6. Контролю неразрушающими методами в соответствии с 10.1.1 подлежат:

          • околошовная зона и угловой сварной шов приварки патрубка (ответвления) к усиливающей накладке или обечайке (магистрали) тройника;

          • околошовная зона и нахлесточный сварной шов приварки усиливающей накладки/ накладок к обечайке (магистрали) и патрубку (ответвлению) тройника;

          • околошовная зона и кольцевые сварные швы приварки патрубка (ответвления) и обечайки (магистрали) к трубопроводам или переходным элементам.

            Наименование и объемы работ по НК тройников различными методами приведены в таблице 10.1.

            Таблица 10.1 – Наименование и объемы работ по НК тройников


            Метод контроля

            Наименование работ

            Зона контроля

            Объем контроля


            Примечание


            ВИК


            Контроль поверхности основного металла, околошовных зон и сварных соединений


            Основной металл элементов тройника.

            Угловые, нахлесточные и стыковые сварные соединения.

            Околошовная зона сварных соединений


            100 %


            В случае обнаружения трещин проводить дублирующий МК.

            В случае обнаружения коррозионноэрозионного повреждения определить величину утонения стенок

            Окончание таблицы 10.1


            Метод контроля

            Наименование работ

            Зона контроля

            Объем контроля


            Примечание


            МК


            Контроль основного металла, околошовных зон и сварных соединений.

            Дублирование результатов ВИК


            Угловые, нахлесточные и стыковые сварные соединения.

            Околошовная зона сварных соединений


            100 %


            Основной металл элементов тройника контролируется в местах обнаружения дефектов по ВИК


            УЗТ


            Толщинометрия элементов тройника.

            Контроль на наличие расслоений и коррозионноэрозионных утонений


            На каждом элементе тройника и в околошовной зоне на равноудаленном расстоянии друг от друга


            В соответствии с требованиями приложения Б


            При обнаружении зон с резким утонением толщины стенок провести УЗК для выявления несплошностей металла элементов тройника


            УЗК


            Контроль сварных соединений и околошовных зон.

            Контроль сплошности металла


            Угловые и стыковые сварные соединения.

            Околошовная зона сварных соединений


            100 %


            Контроль сплошности основного металла тройника выполнять в местах обнаружения несплошностей по УЗТ. Нахлесточные сварные соединения для дублирования результатов ВИК и МК

            Примечание – В случае обнаружения трещин при проведении ВИК проводится МК дефектного участка. При обнаружении трещин МК в основном металле и металле сварного шва другие методы НК не выполняются, тройник бракуется независимо от вида и протяженности трещины. При обнаружении зон с резким утонением толщины стенок следует проводить УЗК для контроля сплошности материалов элементов тройника.


      7. Для уточнения технических параметров НК и определения номинальных толщин элементов производится анализ данных паспорта (сертификата качества) на тройник.

      8. При отсутствии данных о марке и термообработке материала элементов тройника проводится анализ химического состава и определяются механические свойства материала в соответствии с требованиями действующей НТД. Полученные результаты должны подтвердить соответствие характеристик материала тройника заявленным требованиям.

        Допускается определение химического состава материала элементов тройника с применением мобильных анализаторов сплавов в соответствии с действующей НТД и правилами безопасности.

        Подтверждение отнесения металла тройника к заявленной марке стали и классу прочности проводится косвенным путем по результатам измерения твердости по ГОСТ 9012.

      9. По результатам измерения твердости в пределах зоны контроля сварные соединения считаются качественными при выполнении следующих условий:

          • твердость металла шва превышает верхнее значение твердости основного металла не более чем на 20 НВ по ГОСТ 9012;

          • твердость металла шва отличается в меньшую сторону от нижнего значения твердости основного металла не более чем на 25 НВ по ГОСТ 9012;

          • разность между значениями твердости основного металла в различных точках зоны контроля не превышает 50 НВ по ГОСТ 9012.

      10. Допустимые значения твердости некоторых марок сталей, используемых для изготовления тройников, приведены в таблице 10.2.

        Таблица 10.2 – Требования к твердости основного металла тройников


        Марка стали

        ГОСТ

        Твердость, HB

        20

        ГОСТ 1050

        111–156

        09Г2C

        ГОСТ 19281

        120–179

        16ГС

        ГОСТ 19281

        143–179

        10Г2

        ГОСТ 19281

        123–197

        15ХСНД

        ГОСТ 19281

        149–207

        Примечание – Максимально допустимые значения твердости металла не должны превышать значений таблицы 23 СТО Газпром 2-2.1-249.



    2. Визуальный и измерительный контроль тройников

      1. При ВИК должны применяться следующие средства:

          • штриховые меры длины (металлические линейки измерительные по ГОСТ 427 и рулетки по ГОСТ 7502);

          • штангенциркули по ГОСТ 166;

          • шаблоны, в том числе специальные и универсальные (например, универсальный шаблон сварщика);

          • лупы (с подсветкой или без нее), в том числе и измерительные по ГОСТ 25706;

          • дополнительные осветительные устройства;

          • люксометр.

            Допускается применение других средств ВИК, позволяющие измерить размеры с требуемой точностью с учетом допусков. Допустимая погрешность измерений при измерительном контроле определяется в соответствии с РД 03-606-03 [5], но не более 1мм.

      2. Подготовка к контролю

        1. Подготовка контролируемых поверхностей тройника проводится службами организации, которой принадлежит контролируемый объект. Участки, подлежащие зачистке на поверхности тройника, определяет специалист, проводящий контроль неразрушающими методами. Подготовка контролируемых поверхностей в обязанности специалиста по контролю не входит.

        2. Визуальному контролю подлежат сварные соединения с околошовными зонами тройника, а также основной металл патрубка, обечайки и усиливающих воротника и накладок.

        3. Перед проведением ВИК поверхность тройника в зоне контроля подлежит механической зачистке до чистого металла от ржавчины, окалины, грязи, краски, масла, шлака, брызг расплавленного металла, продуктов коррозии и других загрязнений, препятствующих проведению контроля. Расположение и размер зон зачистки тройника при проведении контроля сварных соединений приведены на рисунке 10.1.

        4. В случае визуального обнаружения дефектов на основном металле патрубка и обечайки тройника дополнительно освобождаются от изоляции и зачищаются участки их выявления для определения характера и размеров обнаруженных несплошностей.

        5. Шероховатость зачищенных для проведения ВИК поверхностей элементов тройника должна быть не более Rz 80 мкм по ГОСТ 9378.

        6. Контроль шероховатости зачищенной поверхности проводится путем ее сравнения с образцами шероховатости, изготовленными по ГОСТ 9378, или путем ее измерения соответствующими средствами измерения.

        7. При проведении зачистки толщина стенки контролируемого элемента тройника не должна уменьшаться за пределы минусовых допусков и не должны возникать недопустимые дефекты типа рисок, царапин и др.

        8. Измерения проводят после проведения визуального контроля.

      1. Порядок проведения контроля

        1. При выполнении ВИК следует руководствоваться требованиями РД 03-606-03 [5].

        2. Освещенность рабочего места для выполнения визуального и измерительного контроля выбирается в соответствии с ГОСТ 23479. Для создания оптимального контраста дефекта с фоном в зоне следует применять дополнительный переносной источник света. Освещенность контролируемых поверхностей должна быть достаточной для выявления дефектов, но не менее 500 Лк.

          image

          10s

          10s

          10s

          10s

          10s


          L L


          10s

          dн

          10s


          l1


          Рисунок 10.1 – Схема зачистки поверхностей тройника при проведении контроля неразрушающими методами


        3. При визуальном контроле материала и сварных соединений тройника следует проверять:

            • отсутствие или наличие механических повреждений поверхностей основного металла и металла сварных соединений;

            • отсутствие или наличие формоизменения элементов тройника (деформированные участки, вмятины и др.);

            • отсутствие или наличие трещин и других поверхностных дефектов, образовавшихся (получивших развитие) в процессе изготовления или эксплуатации;

            • отсутствие или наличие коррозионного и механического износа поверхностей элементов тройника.

        4. Измерительный контроль выполняют с целью определения соответствия геометрических размеров и допустимости повреждений материала и сварных соединений тройника, выявленных при визуальном контроле, требованиям НТД.

        5. При измерительном контроле состояния материала и сварных соединений тройника определяют:

    • геометрические размеры и дефекты формы сварных швов;

    • размеры механических повреждений и деформированных участков материала, в том числе длину, ширину и глубину вмятин, рисок, раковин;

    • размеры дефектов сварных соединений, в том числе длину, ширину и глубину подрезов, прожогов, наплывов, кратеров, свищей, пор, раковин и других несплошностей;

    • глубину коррозионных язв и размеры зон коррозионного повреждения, включая их максимальную глубину.

      10.2.4 Оценка результатов контроля

      Типы и виды дефектов и их размерные показатели для норм оценки качества по результатам ВИК приведены в приложении А.


        1. Магнитный контроль тройников

          1. Требования к средствам МК

            1. При МК следует применять:

    • намагничивающее устройство (например, дефектоскоп);

    • магнитный индикатор в виде магнитного порошка или суспензии;

    • белую фоновую контрастную краску;

    • средства измерения (линейки, рулетки, штангенциркули и др.);

    • устройства для осмотра контролируемой поверхности (лупа с подсветкой или без нее) с увеличением от четырехдо десятикратного;

    • дополнительные осветительные устройства.

            1. Проверку работоспособности дефектоскопов и качества дефектоскопических материалов осуществляют при помощи контрольного образца (например, эталон Бертольда) или СОП, специально изготовленных или отобранных из числа забракованных изделий с дефектами, размеры которых соответствуют принятому уровню чувствительности.

          1. Подготовка к проведению контроля

            1. Подготовительные работы перед проведением МК включают следующие технологические операции:

    • подготовку поверхности перед проведением контроля;

    • приготовление магнитных суспензий;

    • проверку качества магнитного индикатора.

            1. Подготовка поверхности заключается в удалении защитного покрытия, следов коррозии, смазки и влаги. Поверхность зачищается до металлического блеска для улучшения

              выявляемости трещин. Царапины, риски, места резкого перехода поверхностей и грубая чешуйчатость сварных швов, на которых возможно осаждение порошка при проведении контроля, зашлифовываются.

            2. Шероховатость зачищенных для проведения МК поверхностей элементов тройника должна быть не более Rz 63 мкм по ГОСТ 9378.

            3. Для оценки качества зачистки следует использовать набор образцов шероховатости поверхности (сравнения) по ГОСТ 9378.

            4. При проведении зачистки толщина стенки контролируемого элемента тройника не должна уменьшаться за пределы минусовых допусков и не должны возникать недопустимые дефекты типа рисок, царапин и др.

            5. Для получения более контрастного индикаторного рисунка на контролируемую поверхность после ее зачистки рекомендуется нанести слой белой контрастной краски. Краска наносится полупрозрачным слоем, при котором контролируемая поверхность еще остается видимой. После нанесения контрастный слой должен полностью высохнуть.

            6. В качестве магнитного индикатора рекомендуется использовать магнитные суспензии, в состав которых входят магнитный порошок (концентрат) и дисперсионная среда (вода или масляно-керосиновая смесь). Магнитные суспензии могут быть либо в аэрозольных баллонах, либо приготовлены самостоятельно – в соответствии с инструкцией по их применению.

          1. Порядок проведения контроля

            1. При выполнении МК следует руководствоваться требованиями ГОСТ 21105 и Рекомендациями РД 13-05-2006 [6].

            2. Условный уровень чувствительности контроля должен обеспечивать выявляемость дефектов с минимальной шириной раскрытия 10 мкм и минимальной протяженностью 0,5 мм (условный уровень чувствительности Б согласно ГОСТ 21105 (пункт 1.5)).

            3. Контроль сварных швов тройника производится только в приложенном поле и включает следующие операции:

    • намагничивание;

    • проверку качества намагниченности зоны контроля;

    • нанесение магнитного индикатора;

    • осмотр зоны контроля (осмотр контролируемой поверхности проводится в приложенном магнитном поле не ранее чем через 20 с после нанесения магнитного индикатора, освещенность контролируемой поверхности должна быть не менее 1000 лк);

    • расшифровку индикаторного рисунка (идентификация выявленных дефектов);

    • оценку результатов контроля;

    • размагничивание.

          1. Оценка результатов контроля

      Типы и виды дефектов и их размерные показатели для норм оценки качества по результатам МК приведены в приложении А.


        1. Ультразвуковой контроль тройников

          1. Требования к средствам ультразвукового контроля При проведении УЗТ и УЗК следует применять:

    • толщиномеры ультразвуковые по ГОСТ 28702;

    • дефектоскопы ультразвуковые по ГОСТ 12503, ГОСТ 23667 с возможностью индикации развертки типа А, имеющие климатическое исполнение по ГОСТ 15150;

    • преобразователи пьезоэлектрические ультразвуковые прямые совмещенные, прямые раздельно-совмещенные, наклонные совмещенные и наклонные раздельно-совмещенные с углами ввода от 50° до 75° и рабочей частотой от 2,5 до 5 МГц по ГОСТ 26266 (допускается применение нестандартных преобразователей в соответствии с ПР 50.2.009-94 [10]);

    • образцы стандартные по ГОСТ 14782;

    • вспомогательные приспособления и устройства для соблюдения параметров сканирования и измерения характеристик выявленных дефектов.

          1. Подготовка к проведению контроля

            1. Подготовительные работы перед проведением УЗТ и УЗК включают в себя следующие технологические операции:

    • подготовку поверхности тройника перед проведением контроля;

    • настройку приборов;

    • разметку поверхности в местах измерения толщины стенок элементов тройника и нанесение ограничительных линий зон перемещения преобразователей при контроле сварных соединений;

    • нанесение акустической контактной смазки.

        1. Подготовка поверхности заключается в удалении защитного покрытия, следов коррозии, смазки и влаги. Поверхность зачищается до металлического блеска.

        2. Шероховатость зачищенных для проведения УЗК поверхностей элементов тройника должна быть не более Rz 40 мкм по ГОСТ 9378.

        3. Для оценки качества зачистки следует использовать набор образцов шероховатости поверхности (сравнения) по ГОСТ 9378.

        4. При проведении зачистки толщина стенки контролируемого элемента тройника не должна уменьшаться за пределы минусовых допусков и не должны возникать недопустимые дефекты типа рисок, царапин и др.

        5. Настройку приборов выполняют в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации и НТД на УЗК. Для настройки следует применять образцы стандартные по ГОСТ 14782 и СОП, изготовленные в соответствии с требованиями СТО Газпром 2-2.4-083.

        6. Настройку дефектоскопа на измерение координат или проверку угла ввода ультразвуковых колебаний следует проводить при текущей температуре проведения УЗК для углов ввода не менее 70° в соответствии с ГОСТ 14782.

        7. При настройке чувствительности контроля допускается применение АРДдиаграмм, графически связывающих амплитуду эхо-сигнала, эквивалентный размер отражателя и расстояние до него.

        8. Схемы и параметры контроля определяются типоразмерами и конструкционными особенностями сварных соединений тройников.

        9. Разметку поверхности для УЗТ и УЗК рекомендуется проводить водостойкими и маслостойкими маркерами, а при их отсутствии – краской или мелом на восковой основе.

        10. Перед установкой и перемещением ультразвукового преобразователя на контролируемую поверхность наносится акустическая контактная смазка, состав которой выбирается в соответствии с данными таблицы 10.3.

        11. Допускается применение в качестве контактных смазок других веществ (пасты, акустические гели, клейстеры и т.п.) при условии обеспечения стабильного акустического контакта при данной температуре проведения УЗК.

Таблица 10.3 – Акустические контактные смазки для проведения ультразвукового контроля



Состав контактных смазок

Температура контролируемой поверхности, °С

Солидол, технический вазелин

От 25 до 40

Глицерин

От 10 до 40

Масло моторное, дизельное

От 0 до 25

Масло веретенное, трансформаторное

От минус 10 до 20

Смесь масла и дизельного топлива

< минус 10


      1. Порядок проведения контроля

        1. При выполнении УЗК следует руководствоваться требованиями ГОСТ 14782 и требованиями СТО Газпром 2-2.4-083.


          телем;

        2. УЗК проводится в следующей последовательности:

          • контроль толщины стенок элементов тройника;

          • контроль сплошности металла околошовных зон тройника прямым преобразова-


          • контроль наклонным преобразователем угловых сварных швов приварки патрубка к

            обечайке и усиливающим накладкам тройника на прямом и однократно отраженном луче;

            • контроль наклонным преобразователем стыковых сварных швов патрубка и обечайки тройника;

            • контроль наклонным преобразователем нахлесточных сварных швов приварки усиливающих накладок к патрубку и обечайки тройника;

            • контроль основного материала тройника и околошовных зон наклонным преобразователем однократно-отраженным лучом с целью выявления трещин, развивающихся в обечайке и патрубке на их наружной и/или внутренней поверхности.

        3. УЗК угловых сварных швов приварки патрубка к обечайке и усиливающим накладкам тройника может выполняться как с наружной, так и с внутренней стороны тройника при наличии доступа.

        4. Проведение УЗК нахлесточных сварных швов приварки усиливающих накладок к патрубку и обечайке выполняется для подтверждения дефектов выявленных методами ВИК и МК.

          Технология проведения УЗТ и УЗК, анализ и расшифровка результатов контроля приведены в приложениях Б и В.

      2. Допустимо применение других методик УЗК, утвержденных в установленном порядке для применения на объектах ОАО «Газпром».

      3. Проведение УЗК углового сварного шва соединения обечайки с патрубком, расположенного под усиливающей накладкой ТСН

        Существующие методики УЗК позволяют контролировать этот шов как с наружной, так и с внутренней стороны тройника. При невозможности ультразвукового контроля этого сварного шва (по любой причине) обследуемый тройник должен быть вырезан без проведения дальнейшей оценки ресурса.

      4. Оценка результатов контроля

        1. Измеренные толщины должны соответствовать размерам тройников, приведенным в нормативной документации на изделие.

        2. Типы дефектов и их размерные показатели для норм оценки качества по результатам УЗК приведены в приложении А.

10.5 Радиационный контроль тройников

Радиационный контроль тройников проводится в соответствии с требованиями стандарта СТО Газпром 2-2.4-083 (раздел 9).


  1. Сбор и анализ данных по нагрузкам


    1. Общие положения

      1. В рамках процедуры оценки ресурса тройников ЛЧ МГ в общем случае подлежат учету следующие виды расчетных нагрузок и воздействий:

          • внутреннее давление транспортируемого продукта с учетом изменения внутреннего давления в процессе эксплуатации;

          • весовые и инерционные нагрузки;

          • температурные воздействия;

          • нагрузки, возникающие при взаимодействии участка газопровода с грунтом;

          • кинематические воздействия, возникающие в результате просадок и смещений участка газопровода, на котором установлен тройник;

          • вибрационные нагрузки (для надземных газопроводов, проложенных на опорах, и подводных газопроводов – при наличии свободно провисших пролетов).

      2. В соответствии с положениями, приведенными в разделе 5, для оценки остаточного ресурса должна быть получена информация о нагруженности участка газопровода, на котором установлен тройник, за предшествующий период эксплуатации.

      3. При невозможности получения информации о нагруженности за весь период эксплуатации допускается определять остаточный ресурс на базе ограниченной по времени выборки (при условии ее представительности).



        мени.

    2. Изменение внутреннего давления

      1. Внутреннее давление относится к категории нагрузок, изменяющихся во вре-


      2. Для проведения расчетов ресурса тройника с учетом изменения внутреннего

        давления в процессе эксплуатации необходимы развертки во времени величины внутреннего давления на участке газопровода, содержащего тройник. В качестве источников информации следует использовать электронные базы данных, содержащие записи значений внутреннего давления на крановых узлах МГ в реальном времени, или рабочие журналы, записи в которых обычно ведутся с определенной периодичностью.

      3. Полученные выборки должны быть представительными (отражать наиболее существенные особенности процесса нагружения). При выборе длины реализации процесса нагружения рекомендуется пользоваться указаниями ГОСТ 25.101.

      4. Для дальнейшего использования полученные реализации процесса нагружения должны быть схематизированы. Возможные варианты методов схематизации:

  • метод экстремумов;

  • метод размахов (однопараметрический или двухпараметрический);

  • метод полных циклов;

  • метод падающего дождя.

    Выбор метода схематизации зависит от характера схематизируемого процесса и определяется коэффициентом нерегулярности в соответствии с ГОСТ 25.101. Результаты обработки записей изменения внутреннего давления в трубопроводе после схематизации рекомендуется представлять в виде гистограмм.


      1. Весовые и инерционные нагрузки

        1. Компонентами весовой нагрузки являются:

  • собственный вес металла трубопровода;

  • вес теплоизоляции;

  • вес транспортируемой рабочей среды;

  • гололедная нагрузка для надземных трубопроводов.

        1. Весовую нагрузку следует учитывать:

  • как распределенную (например, от веса труб), тогда количественно нагрузка определяется интенсивностью;

  • сосредоточенную (например, от веса отдельных фасонных элементов трубопровода), тогда нагрузка прикладывается в соответствующих точках оси трубопровода.

    Примечания

    1. Для подземных и наземных в насыпи трубопроводов весовая нагрузка, как правило, компенсируется реакцией окружающего грунта.

    2. Из-за наличия больших допусков на толщину стенки труб, а также из-за возможного отклонения веса теплоизоляционного покрытия от номинального значения могут возникать значительные расхождения между расчетными (номинальными) и фактическими значениями весовой нагрузки. Это учитывается коэффициентами запаса по весовым нагрузкам в соответствии со СНиП 2.05.06-85[1] при выполнении расчетов на прочность.

        1. Инерционные нагрузки учитываются только при проведении динамических расчетов надземных трубопроводов. Для определения инерционной нагрузки необходимы мас-

          совые характеристики элементов трубопроводной конструкции. Для массивных элементов трубопроводной конструкции следует получить необходимые для расчета моменты инерции.

        2. Массовые характеристики соединительных элементов и запорно-регулирующей аппаратуры приводятся в паспортных данных, моменты инерции можно получить непосредственным расчетом.


      1. Самокомпенсация температурных деформаций

        1. Самокомпенсацию температурных деформаций следует относить к категории переменных нагрузок, зависящих от температуры нагрева трубопровода.

        2. При оценке ресурса необходимо учитывать в расчетах эффект температурной самокомпенсации трубопроводов, содержащих тройник.

        3. Расчетный температурный перепад в металле стенок труб следует принимать равным разнице между максимально или минимально возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей или наибольшей температурой, при которой фиксируется схема трубопровода. Допустимый температурный перепад для расчета балластировки и температуры замыкания определяется на стадии проектирования раздельно для участков I, II и III, IV категорий.

        4. Максимальную или минимальную температуру стенок труб в процессе эксплуатации трубопровода следует определять в зависимости от температуры транспортируемого продукта, грунта, наружного воздуха, а также скорости ветра, солнечной радиации и теплового взаимодействия трубопровода с окружающей средой.

        5. Принятые в расчете максимальная и минимальная температуры, при которых фиксируется расчетная схема трубопровода, максимально и минимально допустимая температура на выходе из КС, указаны в проектной документации. Фактические значения температуры замыкания газопровода приведены в исполнительной документации.


      1. Воздействие грунта и кинематическое нагружение

        1. Для расчетного анализа НДС и оценки прочности эксплуатирующейся подземной трубопроводной конструкции необходимо численное расчетное моделирование взаимодействия подземных участков трубопроводов с окружающим их грунтом.

        2. В рамках данного стандарта следует использовать инженерные модели нелинейного взаимодействия подземного трубопровода с окружающим грунтом, применяемые в проектных поверочных расчетах.

        3. Кинематическим нагружением следует считать нагружение, определяемое непроектным перемещением опор трубопроводной конструкции (например, морозное пучение, непроектная просадка трубопровода и т.д).

        4. Характеристики кинематического нагружения могут быть получены по результатам инструментального измерения сезонных перемещений участков газопровода, примыкающих к оцениваемому тройнику (по результатам нивелировки в соответствии с рекомендациями, приведенными в 9.4).


      1. Вибрационное нагружение

        1. Вибрационное нагружение учитывается только для надземных участков ЛЧ МГ, проложенных на опорах, и для подводных газопроводов при наличии свободно провисших пролетов в случае возникновения колебаний, вызванных набегающим потоком жидкости или газа (эффект Кармана).

        2. Для определения параметров вибраций и вибронапряженности конструкций следует использовать РД-51-4.2-003-97 [11] и Рекомендации [12].


    1. Методы оценки напряженно-деформированного состояния трубопроводной конструкции

      1. Структура методов оценки напряженно-деформированного состояния трубопроводной конструкции

        1. Для оценки НДС ЛЧ МГ следует использовать следующие методы определения полей напряжений и деформаций:

  • расчетные методы оценки;

  • методы тензометрирования;

  • методы приборного определения НДС.

    Структура методов оценки НДС приведена на рисунке 12.1.

        1. Выбор метода определения НДС не ограничивается данным стандартом. Рекомендуется совмещение расчетных и приборных методов.


      1. Расчетные методы оценки напряженно-деформированного состояния

        1. Расчетные методы оценки НДС делятся на прямые и обратные методы расчета (см. рисунок 12.1, позиции 1.1 и 1.2).

        2. Для прямых методов расчета необходимы следующие исходные данные:

  • геометрия недеформированной трубопроводной конструкции;

  • физико-механические свойства основного металла и металла сварных соединений;

  • физико-механические свойства грунта;

  • величины нагрузок, действующих на трубопровод.


    Методы оценки НДС магистральных газопроводов


    1 Расчетные методы оценки НДС


    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image

    image


    3.1 Ультразвуковые методы определения НДС


    3.2 Рентгеновские методы определения НДС


    3.3 Определение НДС методом шумов Баркхаузена

    3.4 Магнитные методы определения НДС и индикаторы, основанные на методе магнитной памяти металла (ММПМ)

    2.1 Тезометрирование на лабораторных образцах

    2.2 Тезометрирование при гидроиспытаниях


    2.3 Тензометрирование при мониторинге (в т.ч. интелект. вставки)


    1.2.1 Методы интерполяции деформированной оси трубопровода полиномами различной степени с дальнейшим прямым расчетом

    упругих деформаций и напряжений

    1.2.2 Методы интерполяции деформированной оси трубопровода полиномами различной степени с дальнейшим прямым расчетом

    упруго-пластических деформаций и напряжений

    1.1.1 Аналитическое определение НДС на основе инженерных теорий деформирования (формульное

    представление результата)


    1.1.2 Численное определение НДС методами численного анализа деформируемых систем (метод конечных элементов, метод граничных элементов, метод конечных разностей и т.д.)

    (расчет перемещений

    нагрузкам и механическим


    3 Приборные методы оценки НДС

    2 Оценка НДС методами тензометрирования


    1.2 Обратные методы расчета (расчет деформаций

    и напряжений по результатам нивелировки)


    1.1 Прямые методы расчета и деформаций по известным свойствам сталей и грунтов)

    Рисунок 12.1 – Методы расчета трубопроводных конструкций

    НДС следует оценивать методом определения перемещений точек трубопровода с дальнейшим пересчетом на напряжения и деформации, которые могут быть упругими или упругопластическими.

        1. Прямые методы расчета следует использовать:

  • на этапе проектирования (составляют группу поверочных расчетов, выполняемых проектировщиками после первичного определения конструкционных параметров трубопроводной конструкции);

  • на стадии эксплуатации трубопровода для определения критических участков, требующих дополнительного исследования.

        1. Для обратных методов расчета (см. рисунок 12.1, позиция 1.2) необходимы следующие исходные данные:

  • геометрия деформированной трубопроводной конструкции;

  • физико-механические свойства основного металла и металла сварных соединений (кривая деформирования).

    Примечание – Физико-механические свойства грунта и величины нагрузок, действующих на трубопровод, при обратном методе расчетов не используются.

          1. Для определения геометрии деформированной трубопроводной конструкции рекомендуется использовать результаты нивелировки трубопроводной конструкции инструментальными методами. Для повышения достоверности результатов рекомендуется:

  • учитывать расположение на схеме трубопровода и величину (в градусах) косых сты-

ков;


  • обеспечивать максимальную точность нивелировки;

  • использовать специальные алгоритмы аппроксимации измеренных координат точек

    деформированной оси трубопровода для отстройки от влияния эллиптизации поперечного сечения трубы на результаты нивелировки оси трубы.

          1. Для определения полей деформаций необходимы следующие данные о геометрической конфигурации оси трубопровода до деформирования (состояние «как построено»):

            • координаты недеформированной оси трубопровода;

            • температура воздуха перед засыпкой трубопровода при строительстве;

            • температура воздуха во время сварки захлеста;

            • температура воздуха при засыпке трубопровода.

              Пересчет полей напряжений следует выполнять с учетом имеющихся данных о физикомеханических свойствах металла трубопровода.

              Примечание – Способ оценки НДС по результатам нивелировки оси позволяет определить только изгибную компоненту деформаций и напряжений. Деформации от продольной осевой силы определяются отдельно по дополнительным данным о температурном воздействии на трубопровод.

        1. Расчет значений напряжений по имеющимся значениям деформаций следует выполнять с учетом имеющейся диаграммы деформирования материала.

    При низком уровне нагрузок необходимо использовать начальный линейный участок диаграммы деформирования (см. рисунок 12.1, позиция 1.2.1). При высоком уровне деформаций необходимо выполнить расчет пластических напряжений с учетом нелинейного участка диаграммы деформирования.

    Соответствующие расчеты рекомендуется выполнять с использованием технической теории стержней и методом конечных элементов путем задания кинематического нагружения в точках нивелировки пространственной оси трубопровода (см. рисунок 12.1, позиция 1.2.2).


      1. Оценка напряженно-деформированного состояния методами тензометрирования

        1. Тензометрирование рекомендуется использовать:

          • при лабораторных испытаниях образцов для определения градиентов деформаций и напряжений в зонах концентрации (см. рисунок 12.1, позиция 2.1);

          • при гидроиспытаниях как при статическом, так и при циклическом нагружении (см. рисунок 12.1, позиция 2.2).

        2. Для достоверного исследования НДС тройника требуется использование от 200 до 300 тензодатчиков. Некоторые рекомендации по тензометрированию приведены в [13].


      1. Приборные методы оценки напряженно-деформированного состояния

        1. Приборные методы оценки НДС являются средством определения полей напряжений в конструкциях различного назначения. Существует несколько типов приборов, реализующих различные физические методы для определения НДС.

          Методы оценки НДС приборными методами регламентируются ГОСТ Р 52330.

        2. Ультразвуковые методы определения НДС основаны на применении эффекта акустоупругости (например, ИН-5101А, АСТРОН и др.).

        3. Рентгеновские методы определения НДС (см. рисунок 12.1, позиция 3.2) основаны на явлении дифракции рентгеновских лучей, позволяющем измерить деформацию поверхностных зерен поликристаллического материала (например, рентгеновский тензометр ТРИМ).

        4. Определение НДС методом шумов Баркгаузена (см. рисунок 12.1, позиция 3.3) основано на использовании шумов Баркгаузена и рентгеновской дифракции (например, STRESSCAN 500).

        5. Определение НДС магнитными методами (см. рисунок 12.1, позиция 3.4) основано на использовании одного или нескольких параметров петли магнитного гистерезиса.

          Примечание – Например, аппаратно-программный комплекс «Комплекс-2.05» разработан на основе эффекта магнитомеханической анизотропии металла и позволяет контролировать не только сварной шов, но и зону термического влияния и основной металл, выявляет концентраторы механических напряжений, строит карты концентрации напряжений.

        6. Определение НДС приборными методами выполняется в соответствии с инструкцией к конкретному прибору или методикой по применению прибора, утвержденной в установленном порядке.

        7. Для исследования НДС тройников допустимо использование только тех приборов, которые сертифицированы для применения на объектах ОАО «Газпром».


      1. Рекомендации по расчету напряженно-деформированного состояния тройников методом конечных элементов

        1. Выбор КЭ программного комплекса для оценки НДС тройников следует осуществлять с учетом следующих рекомендаций.

        2. Для расчета НДС тройников рекомендуется двухуровневый метод расчета:

          • внутренних силовых факторов в трубопроводной конструкции, включающей рассматриваемый тройник (тройники);

          • локальных напряжений в тройнике (тройниках) с учетом внутренних силовых факторов, определенных на первом этапе.

        3. Прямой расчет (см. рисунок 12.1, позиция 1.1) на первом этапе рекомендуется выполнять с использованием балочных элементов с 6 степенями свободы в каждом узле.

          Примечание – Допускается применение присутствующих в большинстве КЭ комплексов трубчатых балочных элементов с аналогичным числом степеней свободы. Элементы этого типа сразу учитывают наличие внутреннего (внешнего) давления в трубе. В этом случае, как правило, в пакете имеются сопрягающиеся элементы – труба, отвод, тройник.

        4. Влияние грунта на первом этапе целесообразно учитывать с помощью нелинейных пружин или нелинейных контактных элементов.

          Примечание – Такой набор КЭ позволяет адекватно моделировать влияние трубопровода, засыпанного грунтом в траншее. Задаваемые свойства КЭ при этом определяются инженерными моделями взаимодействия труба – грунт. Вес трубы учитывается.

        5. При обратном методе решения (см. рисунок 12.1, позиция 1.2) нагружение задается кинематически в точках выполнения нивелировки. Влияние грунта и вес трубы не учитываются. Выбор КЭ для моделирования трубопроводной конструкции осуществляется в соответствии с рекомендациями 12.5.4.

        6. Для расчета локальных напряжений в тройнике следует использовать оболочечные или объемные КЭ. Оболочечная модель представляет собой пространственную оболочку, размеры которой задаются по срединной поверхности тройника.

        7. Для расчета тройников с накладками основную обечайку и накладку тройника следует моделировать разными оболочками, соединяя их лентой оболочечных элементов, моделирующих сварной шов приварки (см. рисунок 12.2). Для учета контактного взаимодействия между накладкой и обечайкой или патрубком должны быть использованы соответствующие контактные элементы.

          Примечание – Иногда встречающийся в расчетной практике способ учета влияния накладки утолщением обечайки в зоне приварки патрубка недопустим. Такой метод часто дает заниженные (неконсервативные) результаты и вследствие этого не может быть использован при окончательной оценке НДС и ресурса тройника.


          image

          Патрубок



          Шов

          Накладка

          Шов


          Труба


          Рисунок 12.2 – Оболочечная КЭ модель тройника


        8. Коэффициент концентрации на сварных швах при использовании оболочечных КЭ моделей должен быть введен дополнительно.

          Примечание – Оболочечные КЭ модели позволяют рассчитать конструктивную оболочечную концентрацию в тройнике (рассчитанный коэффициент концентрации для тройников доходит до 5–6).

        9. Объемная КЭ модель строится по размерам тройника в соответствии с чертежами тройника. Исключение составляют зоны перехода между сварными швами и основным металлом. Сопрягаемые поверхности следует скруглять (см. рисунок 12.3), радиусы скругления выбираются в соответствии с размерами и исполнением сварного шва (см. деталировку чертежей).

          Примечание – Невыполнение рекомендаций 12.5.9 приводит к сингулярности решения (стремлению к бесконечности напряжений в нескругленных (острых) углах). Это вызовет явление несходимости результата по напряжениям и деформациям (при уменьшении размера КЭ).


          image

          Патрубок


          Зона концентрации, радиус 3 мм


          Шов



          Накладка



          Труба


          Зона концентрации, радиус 1,5 мм



          Рисунок 12.3 – Твердотельная модель тройника в объемных КЭ (с полями напряжений)


        10. По толщине стенки обечайки, патрубка и накладок следует задавать 3–4 слоя квадратичных элементов. В зонах сварных швов требуется сгущение сетки КЭ для корректного описания высоких градиентов напряжений и деформаций (см. рисунок 12.4).

        11. При упругопластическом КЭ расчете первого цикла нагружения следует использовать истинную статическую диаграмму деформирования (не условную диаграмму деформирования). Для разгрузки и повторных циклов следует применять циклическую диаграмму деформирования.


          image

          Патрубок


          Накладка


          Шов


          Труба



          Рисунок 12.4 – Особенности моделирования объемными КЭ


        12. При выполнении упругопластического расчета и существенном отличии механических свойств сварного шва и основного металла следует моделировать сварной шов и основной металл элементами с различными механическими характеристиками.

    Примечание – Пример расчета методом конечных элементов НДС тройника с усиливающими накладками ТСН 1020х18 – 530х14 приведен в приложении Г.


    1. Методы оценки несущей способности тройников


      1. Общие положения

        Методы оценки несущей способности тройников делятся:

        • на методы оценки по предельному состоянию;

        • методы, основанные на критериях локального разрушения в наиболее нагруженной зоне тройника.

Первую группу методов следует применять для оценки тройников с протяженной дефектностью (сплошная коррозия, равномерная щелевая коррозия под накладками, эрозия, утонение стенки тройника вследствие неверно подобранной толщины стенок).

Вторую группу методов следует использовать для оценки допустимости локальных дефектов тройника (местная, точечная, ножевая и т.д. коррозия, дефекты сварных швов, вызванные локальной потерей металла, за исключением трещиноподобных дефектов).

Примечание – В рамках данного стандарта первая группа методов представлена методами расчета допустимой толщины стенок тройников. Для второй группы методов при оценке несущей способности тройников с локальными дефектами следует использовать критерий предельной пластичности, позволяющий учитывать объемность напряженного состояния.


    1. Определение допустимой толщины стенок тройников

      1. Определение допустимой толщины стенок тройников – согласно СНиП 2.05.06-85[1].

        1. Для тройников, спроектированных в соответствии с требованиями СНиП 2.05.06-85 [1] и более ранними нормативными документами, допустимую толщину стенок следует определять по следующему алгоритму.

        2. Расчетную толщину стенки деталей (тройников, отводов, переходников и днищ) трубопроводов при действии внутреннего давления следует определять по формуле

          image (13.1)

          где n – коэффициент запаса по нагрузке;

          p – рабочее (нормативное) давление;

          DД – наружный диаметр соединительной детали;

          R1(Д) – расчетное сопротивление материала детали (для тройников расчетное сопротивление материала магистрали R1(Д) = R1(М));

          В – коэффициент несущей способности, который для тройников определяется по

          СНиП 2.05.06-85[1] (см. рисунок 13.1).

        3. Толщина стенки основной трубы тройника SM определяется по формуле (13.1) при DД = DМ, а толщина стенки ответвления So – по формуле

          image (13.2)

          где R1(М) – расчетное сопротивление материала магистрали;

          R1(о) – расчетное сопротивление материала ответвления;

          Dо – наружный диаметр ответвления тройника;

          DM – наружный диаметр основной трубы (магистрали) тройника.


          image

          в 1,62

          1,60

          1


          1,40


          2


          1,20

          3


          1,00

          0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00


          Do/DM

          1. – для сварных тройников без усиливающих накладок; 2 – для штампованных и штампосварных тройников; 3 – для тройников с усиливающими накладками


            Рисунок 13.1 – Определение коэффициента несущей способности тройников


        4. Если тройники кроме внутреннего давления могут подвергаться одновременному воздействию изгиба и продольных сил, для предотвращения недопустимых деформаций должно выполняться условие

          image

          image (13.3)

          где , Z, Z – напряжения, соответственно, кольцевое, продольное и касательное в наиболее напряженной точке тройника, определяемые от нормативных нагрузок и воздействий.

        5. Нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений image следует принимать равными, соответственно, минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и ТУ на трубы.

        6. Расчетные сопротивления растяжению (сжатию) следует определять по фор-

мулам


image

image (13.4)


image

image

(13.5)


где m – коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый согласно СНиП 2.05.0685 [1];

k1, k2 – коэффициенты надежности по материалу, принимаемые, соответственно, по СНиП 2.05.06-85[1];

kн – коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый согласно СНиП 2.05.06-85[1].

      1. Определение допустимой толщины стенок тройников согласно СТО Газпром 2-2.1-249

        1. Для тройников, спроектированных в соответствии с требованиями СТО Газпром 2-2.1-249, допустимую толщину стенок следует определять по алгоритму, регламентированному в настоящем стандарте.

        2. Для тройников, спроектированных в соответствии с требованиями СТО Газпром 2-2.1-249, расчет на прочность тройников следует выполнять по алгоритму, регламентированному в настоящем стандарте.


    1. Оценка несущей способности по критерию предельной пластичности

      1. Для оценки несущей способности тройников с дефектами в рамках данного стандарта рекомендуется использовать теорию предельной пластичности. Критерий разрушения записывается в виде зависимости предельной интенсивности деформаций – предельной пластичности c от показателя объемности напряженного состояния j

        c = (j), j = m/i , (13.6)


        где m – первый инвариант тензора напряжений (среднее напряжение);

        i – второй инвариант тензора напряжений (интенсивность напряжений).

        Первый и второй инварианты тензора напряжений m и i, соответственно, определяются по формулам

        image

        image (13.7)

        image

        image (13.8)


        где 11, ... , 31 – компоненты тензора деформаций.

      2. Функция c = (j) является характеристикой материала, определяемой на корсетных цилиндрических образцах.

      3. При оценке опасности разрушения в каждой точке конструкции необходимо проводить расчет всех компонентов НДС (рекомендуется применять метод КЭ) и по формулам (13.6–13.8) определить предельную пластичность материала c (для каждой точки). Достигнутый уровень интенсивности деформаций i определяется по формуле

        image

        image (13.9)

        Условием разрушения является превышение предельной пластичности


        i > c. (13.10)

        image

        image

      4. В процессе нагружения трубопровода возможно изменение j и c. В этом случае необходимо весь процесс разбить на шаги и вычислить приращение поврежденности на каждом шаге

image


Условием разрушения является достижение поврежденности, равной 1,


image image

где N – число шагов приращения нагрузки.


  1. Метод оценки коррозионно-эрозионного ресурса тройников

    (13.11)


    (13.12)


    image

    image

    1. Оценка остаточного коррозионно-эрозионного ресурса тройников, эксплуатируемых в условиях статического нагружения, где основным повреждающим фактором являются общая коррозия или эрозия, протекающие с постоянной скоростью, осуществляется по формуле

      image

      image

      (14.1)


      где image – остаточный коррозионно-эрозионный ресурс, год; image – фактическая толщина стенки магистрали тройника, мм;

      image – минимальная (отбраковочная) толщина стенки магистрали тройника, опреде-

      ленная по формуле (13.1), при которой тройник должен быть изъят из эксплуатации, мм; image – фактическая толщина стенки ответвления тройника, мм;

      image – минимальная (отбраковочная) толщина стенки ответвления тройника, определенная по формуле (13.2), при которой тройник должен быть изъят из эксплуатации, мм;

      image – сумма скоростей коррозии и эрозии стенки магистрали тройника, мм/год; image – сумма скоростей коррозии и эрозии стенки ответвления тройника, мм/год.

    2. Скорость коррозии и (или) эрозии тройников определяется по данным, полученным при их освидетельствовании с учетом накопленных в процессе эксплуатации данных. За остаточный коррозионно-эрозионный ресурс тройника следует принять минимальное из полученных расчетных значений image для регламентированных точек замера толщин стенок обследуемого тройника (см. приложение Б).


  2. Метод оценки усталостного ресурса тройников


    1. Общие положения

      1. В основу метода оценки усталостного ресурса положена методика учета усталостных повреждений, обусловленных цикличностью нагружения.

      2. Расчет циклической долговечности выполняется по критериям квазистатического и усталостного разрушения.

      3. Расчет по критериям усталостного разрушения выполняется с учетом асимметрии цикла по амплитудам условных упругих напряжений цикла, равным произведению местной упругой или упруго-пластической деформации (определяемой расчетом или экспериментально) на модуль упругости.

        Примечание – При деформациях, не превышающих деформаций предела текучести, значения условных и действительных напряжений совпадают.

      4. В качестве предельного состояния при расчете усталостного ресурса принято воз-

        никновение усталостной макротрещины в тройнике при его циклическом нагружении.

      5. Допускаемое число циклов нагружения определяют по критериям малоцикловой усталости с введением коэффициентов запаса по напряжениям и долговечности.


    1. Оценка усталостного ресурса тройников

      1. Исчерпание ресурса тройника по критерию усталостного разрушения сопровождается образованием трещины в наиболее нагруженной части тройника. Для предотвращения отказа такого типа необходимо оценить степень поврежденности материала тройника в критических точках Аi, Вi, Сi и Di (см. приложение Д) от комплекса нагрузок, испытываемых тройником в процессе эксплуатации.

      2. Исходными данными для оценки ресурса тройника являются последовательности значений image и амплитуд image, где i = 1,2, …, m, приведенных местных условно упругих напряжений, рассчитанные для точек А, В, С и D в соответствии с приложением Д.

        image

      3. Данные последовательности следует разбить на блоки с фиксированными амплитудами и одинаковыми коэффициентами асимметрии цикла image, фиксируя их продол-

        жительность Ni. Тогда мера поврежденности тройника от рассмотренной последовательности эксплуатационных нагрузок определяется формулой

        image (15.1)

        где kj – число блоков нагружения для j-й расчетной точки;

        image – продолжительность в циклах i-го блока выборки для j-й точки;

        image – допускаемое число циклов для заданной амплитуды image в точке j c коэффициентом асимметрии image.

      4. Величины image для заданных амплитуд условных упругих напряжений image следует определять по критериям усталостного разрушения в соответствии с приложением Д.

      5. Ресурс рассчитываемого тройника (в годах), оцененный на базе рассмотренной типовой последовательности нагружения, вычисляется по формуле

image image (15.2)

где kбл – число повторений за один год рассматриваемой типовой последовательности нагружения.

Если расчетная типовая последовательность нагружения представительна (учтены все типы нагрузок), то остаточный ресурс тройника может быть оценен по формуле

image image (15.3)

где Tэкс – время эксплуатации тройника к моменту обследования.

Примечание – Пример расчета ресурса сварного тройника при нагружении пульсирующим давлением приведен в приложении Е.


  1. Оформление выходной документации


    1. По результатам выполнения каждого метода НК оформляются заключения. Формы заключений по результатам ВИК, МК, УЗТ, феррозондового и вихретокового контроля, УЗК, РК, химического анализа материала и твердометрии приведены в приложении Ж.

    2. По результатам проведенного комплекса диагностических, экспериментальных и расчетных работ должно быть подготовлено заключение об остаточном ресурсе (сроке службы) тройника.

Приложение А

(обязательное)


Размерные показатели для норм оценки качества по результатам неразрушающего контроля основного металла и сварных соединений тройников


А.1 Размерные показатели для норм оценки качества по результатам НК основного металла и сварных соединений тройников приведены в таблице А.1.

Таблица А.1 – Дефекты поверхности и внутренние дефекты основного металла и сварных соединений тройников


Проявление дефекта

Допустимые размеры дефекта

глубина

длина

длина на 300 мм

Дефекты поверхности

Трещины всех видов и направлений

Не допускаются

Закаты

Не допускаются

Плены

Не допускаются


Забоины, задиры, вмятины

Допускаются вмятины, продиры, отпечатки, рябизна, риски, царапины глубиной не более 0,8 мм, не выводящие толщину стенки тройника за ее минимальное значение

Поры

Не допускаются

Шлаковые включения

Не допускаются

Подрезы

Не более 0,5 мм

150 мм

150 мм

Смещение кромок

Не более 3 мм; при s* 8мм – не более 2 мм

Кратеры

Не допускаются

Утяжины

0,2s, но не более 1мм

50 мм

1/6 периметра шва

Внутренние дефекты основного металла

Расслоение, несплошность металла (например, ликвационные зоны, неметаллические включения и др.)


Не допускаются любого размера в зоне шириной 25 мм от сварного шва. Не допускаются длиной свыше 80 мм в любом направлении

Внутренние дефекты сварных соединений

Описание характерных внутренних дефектов сварных соединений элементов тройников и их допустимые размеры приведены в СТО Газпром 2-2.4-083 (таблица 2).

s* – толщина стенки элемента тройника.


А.2 Оценка качества сварных соединений тройника по результатам УЗК проводится в соответствии с СТО Газпром 2-2.4-083.

Приложение Б

(обязательное)


Ультразвуковая толщинометрия тройников


Б.1 Аппаратура и принадлежности

Б.1.1 Для проведения УЗТ элементов тройника должны применяться отечественные и зарубежные толщиномеры, соответствующие требованиям ГОСТ 28702 и обеспечивающие точность измерения толщины стенки элементов тройника с погрешностью не более 0,1 мм.

Б.1.2 Допускается использование ультразвуковых дефектоскопов зарубежного и отечественного производства, обеспечивающих необходимую точность проведения измерений.

Б.1.3 Для обеспечения автономности и безопасности проводимых работ используемая аппаратура должна иметь автономное аккумуляторное или батарейное питание, обеспечивающее продолжительность непрерывной работы в течение рабочей смены.

Б.1.4 При проведении УЗТ рекомендуется использовать следующие вспомогательные принадлежности:

  • акустическую контактную жидкость (смазку) для обеспечения акустоконтакта между ультразвуковым преобразователем и контролируемой поверхностью;

  • кисть для нанесения акустической контактной жидкости;

  • металлическую линейку (рулетку) для разметки зон контроля;

  • несмываемые разметочные маркеры. Б.2 Подготовительные работы

    Б.2.1 Перед проведением УЗТ необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

  • разметить зоны контроля толщины стенок элементов тройника;

  • зачистить зоны контроля для установки ультразвукового преобразователя в ходе УЗТ;

  • настроить прибор.

Б.2.2 Разметку зон контроля толщины стенок элементов тройника следует выполнять в соответствии со схемой, приведенной на рисунке Б.1. Зоны контроля должны отстоять от границы сварного шва на 15–25 мм.

Б.2.3 Поверхность тройника в зонах контроля должна быть зачищена до чистого металла от ржавчины, окалины, грязи, краски, масла, шлака, брызг расплавленного металла, продуктов коррозии и других загрязнений. Шероховатость поверхности в зачищенных местах должна быть не хуже Rz 40 мкм. Размер зоны контроля должен превышать размер контактной

поверхности ультразвукового преобразователя. В процессе проведения УЗТ и УЗК при обнаружении утонения или несплошности металла тройника зона зачистки должна быть расширена до необходимых величин для определения границ обнаруженного дефектного участка.


image


image

Рисунок Б.1 – Схема расположения зон контроля при УЗТ элементов тройника Б.3 Проведение измерений. Анализ результатов

Б.3.1 Подготовка и настройка ультразвукового толщиномера выполняется в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации. После установления рабочего режима измерений производится проверка показаний прибора по образцу с известной толщиной. При этом на цифровом индикаторе должно отобразиться число, указывающее толщину образца с отклонениями в пределах основной погрешности прибора (определяется из данных паспорта толщиномера). Толщиномер готов к работе, если результаты тестирования соответствуют паспортным требованиям.

Б.3.2 На контролируемую поверхность в зонах контроля наносится контактная смазка. В зоне контроля недопустимо наличие абразивных частиц, окалины и металлической стружки, оставшейся после зачистки поверхности. Ультразвуковой преобразователь устанавливается на контролируемую поверхность и с легким покачиванием прижимается к ней до получения устойчивой индикации показаний.

Б.3.3 Производятся отсчет и фиксация измеренных значений толщины элемента тройника. Процедура измерений повторяется в следующей зоне контроля.

Б.3.4 Плавное изменение показаний толщиномера при сканировании ультразвуковым датчиком контролируемой поверхности свидетельствует о наличии коррозионно-эрозионного износа поверхности элемента тройника (см. рисунок Б.2).


image


Рисунок Б.2 – Схема определения наличия износа при проведении толщинометрии на тройнике


Б.3.5 Скачкообразное изменение показаний толщиномера может указывать на наличие участков с расслоениями и неметаллическими включениями. Расслоение представляет собой металлургический дефект в виде нарушения сплошности металла с минимальным раскрытием в несколько микрон и располагается параллельно контролируемой поверхности на глубине, составляющей около половины от измеряемой толщины H. Отличительными признаками такого типа дефектов является резкое изменение показаний толщиномера при сканировании поверхности от H до h (см. рисунок Б.3).

При обнаружении такого типа дефектов необходимо определить их размер методом обхода дефекта по контуру с фиксированием последнего на контролируемой поверхности несмываемой краской или в виде эскиза (см. рисунок Б.4).

Б.3.6 Допустимость обнаруженных дефектов (несплошностей) определяется в соответствии с требованиями НТД. Если дефекты допустимы, то для выявления их развития проводится контроль дефектных участков с периодичностью, соответствующей действующему

image

h

регламенту обследования магистральных газопроводов, а также каждый раз после возникновения нерасчетных нагрузок данного оборудования (сезонных перемещений опорных систем при их просадках или выпучивании и др.).


image


H

Рисунок Б.3 – Схема определения наличия расслоения при проведении толщинометрии на тройнике


image

image

а) схематический эскиз обнаруженных расслоений


image

б) обнаруженные несплошности (расслоения) в толще металла;


в) технология сканирования ультразвуковым датчиком контролируемой поверхности


Рисунок Б.4 – Схема определения наличия расслоения при проведении толщинометрии на тройнике

При обнаружении такого рода несплошностей в толще контролируемого металла следует оценить их допустимость в соответствии с требованиями НТД. В том случае, если обнаруженные несплошности являются допустимыми, следует проводить периодический контроль их площади с целью определения ее развития. Контроль производится с периодичностью в соответствии с действующим регламентом обследования магистральных газопроводов, а также каждый раз после возникновения нерасчетных нагрузок данного оборудования (сезонных перемещений опорных систем при их просадках или выпучивании и т.д.).

Б.3.7 Для подтверждения наличия обнаруженных при УЗТ дефектов используется ультразвуковой дефектоскоп или толщиномер, снабженный экраном с отображением развертки. При расположении датчиков таких приборов на участке без внутренних отражателей регистрируется отраженный эхо-сигнал от противоположной стенки на глубине H, равной толщине изделия. При установке датчика над расслоением на экране прибора появляется эхо-сигнал от расслоения, залегающего на глубине h от поверхности. При расположении датчика на границе расслоения (определенной путем сканирования поверхности) на экране прибора появляются одновременно эхо-сигналы от расслоения и от противоположной стенки на глубинах h и H соответственно (см. рисунок Б.5).

1 2 3



image

1 2 3 4


5 6 7 8


h

c V N

H

b vb on off


1 – эхо-сигнал от противоположной стенки на глубине Н; 2 – эхо-сигнал от расслоения на глубине h; 3 – эхо-сигнал от расслоения и от противоположной стенки


Рисунок Б.5 – Схема контроля сплошности с использованием ультразвукового дефектоскопа

Б.3.8 Для обнаружения развивающихся от расслоения трещин применяется ультразвуковой дефектоскоп с наклонным датчиком. При наличии трещины на экране прибора появляется отраженный от нее эхо-сигнал (см. рисунок Б.6).

image

1 2



1 2 3 4


5 6 7 8


c V N

H

h

b vb on off


1 – при отсутствии трещин эхо-сигналы не наблюдаются; 2 – эхо-сигнал от трещины


Рисунок Б.6 – Схема обнаружения развивающихся от расслоений трещин с использованием ультразвуковых дефектоскопов


Б.3.9 Наличие отражателей ультразвуковых волн в толще материала элементов тройника на значительных площадях может указывать на существование зон осевой ликвации, расположенных параллельно поверхности изделия. В этом случае необходимо применение ультразвуковых дефектоскопов или специальных ультразвуковых толщиномеров, оснащенных экраном с отображением развертки и имеющих функцию обнуления развертки для отсечки эхо-сигналов от ближних отражателей. Изменяя положение индикатора обнуления развертки, можно измерять расстояние до каждого из источников эхо-сигналов (см. рисунок Б.7).


image

1 3


2

3

3

4

4

5

5

4



1


2


3


4


5


6

7

8

9

4

1

6

g

77

3

4

1

6

0

2g

1

1

5

6

1

2

1

1

5

6


H

h1

h2

h3

1 – эхо-сигнал от ликвационной зоны на глубине h1; 2 – эхо-сигнал от ликвационной зоны на глубине h2; 3 – эхо-сигнал от ликвационной зоны на глубине h3;

4 – эхо-сигнал от противоположной стенки на глубине Н


Рисунок Б.7 – Схема проведения измерений глубины залегания несплошностей при ультразвуковом контроле

Приложение В

(рекомендуемое)


Ультразвуковой контроль тройников


В.1 Аппаратура и принадлежности

В.1.1 Для проведения УЗК рекомендуется применять отечественные и зарубежные дефектоскопы, соответствующие ГОСТ 12503, ГОСТ 26266 и укомплектованные пьезопреобразователями по ГОСТ 26266. Допускается применение нестандартных преобразователей по ПР 50.2.009-94 [10].

В.1.2 Для обеспечения автономности и безопасности проводимых работ используемая аппаратура должна иметь автономное аккумуляторное или батарейное питание, обеспечивающее продолжительность непрерывной работы в течение рабочей смены.

В.1.3 При проведении УЗК рекомендуется использовать следующие вспомогательные принадлежности:

  • акустическую контактную жидкость (смазку) для обеспечения акустоконтакта между ультразвуковым преобразователем и контролируемой поверхностью;

  • кисть для нанесения акустической контактной жидкости;

  • металлическую линейку (рулетку) для разметки зон перемещения ПЭП;

  • несмываемые разметочные маркеры.

    В.1.4 УЗК нахлесточных сварных соединений рекомендуется проводить с применением специализированного механоакустического устройства УН1.

    В.1.5 Для повышения достоверности УЗК нахлесточных, угловых и стыковых сварных соединений тройников рекомендуется применять многоэлементные механоакустические блоки, входящие, например, в комплект ультразвуковой измерительной установки «Скаруч». Применение данных блоков при автоматизированном УЗК обеспечивает:

  • слежение за акустическим контактом в процессе контроля;

  • автоматическую коррекцию чувствительности при случайных изменениях акустического контакта и затухании ультразвуковых колебаний в материале тройника;

  • определение в автоматическом режиме характера и размеров дефектов. В.2 Подготовительные работы

    В.2.1 Перед проведением УЗК необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

  • разметить зоны контроля элементов тройника;

  • зачистить зоны перемещения ультразвуковых преобразователей на тройнике;

  • выбрать схему и параметры УЗК;

  • настроить прибор.

В.2.2 Разметку зон контроля при УЗК сварных швов и элементов тройника выполнять в соответствии со схемами, приведенными на рисунках 10.1 и В.1–В.3.

В.2.3 Поверхность элементов и сварных швов тройника в зонах контроля должна быть зачищена до чистого металла от ржавчины, окалины, грязи, краски, масла, шлака, брызг расплавленного металла, продуктов коррозии и других загрязнений. Шероховатость поверхности в зачищенных местах должна быть не хуже Rz 40 мкм.

В.2.4 Схемы и параметры контроля определяются типоразмерами и конструкционными особенностями сварных соединений тройников.

В.2.5 Перед выбором схем и параметров контроля тройников, типоразмеры которых не соответствуют требованиям ТУ, необходимо предварительно определить:

  • толщину s и s0 стенок обечайки, патрубка и усиливающих накладок;

  • ширину k и k1 валиков всех швов;

  • ширину l1 усиливающих накладок;

  • диаметр обечайки DН и патрубка dН;

  • длину обечайки 2L;

  • высоту патрубка тройника h0.

Схемы и параметры УЗК сварных швов тройников приведены на рисунках В.1–В.3. Типоразмеры и параметры УЗК нахлесточных, угловых и стыковых сварных соедине-

ний тройников, которые соответствуют техническим условиям, приведены в таблицах В.1 и В.2.

При выборе параметров контроля угловых сварных швов, представленных на рисунках В.1–В.3, должны выполняться условия

L2 < h0, L4 < l1.


(В.1)

При выборе параметров контроля нахлесточного сварного соединения усиливающей

накладки с обечайкой тройника (представленных на рисунках В.4 и В.5) должны выполняться условия

Lx > L dН/2 – l1, L2 k > L dН/2 – l1.


(В.2)

При невыполнении указанных условий сварные швы тройников являются неконтролепригодными для УЗК.

image

s0 1

L2

10s


x

k

L1

s

2


image image image


1 – патрубок; 2 – обечайка


Рисунок В.1 – Схема и параметры УЗК углового шва тройника без усиливающих накладок



image

1 s0 L4


L3


k1

x

2


~3 мм

s

s

1 3


image image image


1 – патрубок; 2 – усиливающая накладка; 3 – обечайка


Рисунок В.2 – Схема и параметры УЗК углового шва тройника cо стороны усиливающей накладки

image

1 s0


k

x

L2

2


~3 мм

s

s

3


image image image


1 – патрубок; 2 – усиливающая накладка; 3 – обечайка


Рисунок В.3 – Схема и параметры УЗК углового шва тройника cо стороны патрубка


Таблица В.1 – Типоразмеры и параметры УЗК сварных соединений некоторых тройников без усиливающих накладок


Тип тройника

s, мм

s0, мм

k, мм

L1, мм (не более)

L2, мм (не менее)

Зона контроля, мм (не менее)

ТС 325х325

12,0

12,0

14,0

25,0

125,0

145,0

ТС 426х325

14,0

12,0

14,0

ТС 530х325

14,0

12,0

14,0

ТС 720х325

16,0

12,0

14,0

ТС 720х325

14,0

12,0

14,0

ТС 426х426

14,0

14,0

17,0

30,0

135,0

155,0

ТС 530х426

14,0

14,0

17,0

ТС 530х530

14,0

14,0

17,0

ТС 720х426

16,0

14,0

17,0

ТС 720х530

16,0

14,0

17,0

ТС 720х720

16,0

16,0

19,0

32,0

150,0

170,0


Таблица В.2 – Типоразмеры и параметры УЗК сварных соединений некоторых тройников с усиливающими накладками


Тип тройника

s, мм

s0, мм

k1, мм

, град

1, град

L1, мм (не более)

L2, мм (не менее)

L3, мм (не более)

L4, мм (не более)

ТСН 1020х1020

26,0

26,0

37,0

70,0

75,0

14,0

160,0

50,0

236,0

ТСН 1020х1020

21,5

21,5

31,0

75,0

75,0

14,0

150,0

45,0

210,0

ТСН 1020х530

26,0

14,0

37,0

75,0

75,0

14,0

160,0

50,0

236,0

ТСН 1020х426

26,0

14,0

37,0

75,0

75,0

14,0

160,0

50,0

236,0

ТСН 1020х325

21,5

12,0

37,0

75,0

75,0

14,0

160,0

50,0

236,0

ТСН 1020х426

21,5

14,0

31,0

75,0

75,0

14,0

145,0

45,0

210,0

ТСН 1020х325

14,0

12,0

31,0

75,0

75,0

14,0

145,0

45,0

210,0

Окончание таблицы В.2


Тип тройника

s, мм

s0, мм

k1, мм

, град

1, град

L1, мм (не более)

L2, мм (не менее)

L3, мм (не более)

L4, мм (не более)

ТСН 720х530

16,0

14,0

20,0

75,0

75,0

14,0

115,0

35,0

155,0

ТСН 720х426

14,0

14,0

23,0

75,0

75,0

14,0

125,0

40,0

170,0

ТСН 720х426

14,0

14,0

20,0

75,0

75,0

14,0

115,0

35,0

155,0


image

1 L2 2

s

L1 x


s

k


image image image


1 – усиливающая накладка; 2 – обечайка


Рисунок В.4 – Схема и параметры УЗК нахлесточного сварного соединения тройника со стороны обечайки по совмещенной схеме


В.2.6 Настройка дефектоскопа

В.2.6.1 Настройка дефектоскопа включает следующие основные операции:

  • проверка работоспособности дефектоскопа с ультразвуковым преобразователем;

  • установка длительности развертки электронного луча;

  • установка параметров строба;

  • установка браковочного уровня чувствительности;

  • сохранение в памяти дефектоскопа параметров настройки.

    В.2.6.2 Вспомогательные операции настройки УЗК обеспечивают возможность точного определения координат дефектов с использованием глубинномерного устройства дефектоскопа. Они включают определение и сохранение в памяти прибора следующих исходных значений:

  • толщины стенки тройника;

  • угла ввода ультразвуковых колебаний;

  • времени задержки ультразвуковых колебаний в призме преобразователя;

  • скорости распространения поперечной ультразвуковой волны в контролируемом материале.

image

1 Lв 2

Lx

s

s


k


image image image

1 – усиливающая накладка; 2 – обечайка


Рисунок В.5 – Схема и параметры УЗК нахлесточного сварного соединения тройника по раздельной схеме


В.2.6.3 В качестве дополнительных параметров (в зависимости от типа ультразвукового дефектоскопа) могут быть заданы метод и режим измерения расстояния до дефекта и величина стрелы преобразователя.

В.2.6.4 Указанные вспомогательные операции настройки выполняются в соответствии с инструкцией по эксплуатации ультразвукового дефектоскопа.

В.2.6.5 Износ контактной поверхности ультразвукового преобразователя в процессе контроля тройников может привести к изменению параметров преобразователя. Это требует периодической проверки значений угла ввода, стрелы и времени задержки ультразвуковых колебаний в призме преобразователя для уточнения текущих значений при проведении контроля с использованием стандартных образцов по ГОСТ 14782.

В.2.6.6 Проверку работоспособности ультразвукового дефектоскопа производят в следующем порядке:

  • включить дефектоскоп;

  • подключить при помощи кабеля к разъему дефектоскопа ультразвуковой преобразователь, выбранный в соответствии с СТО Газпром 2-2.4-083 (раздел 10);

  • убедиться в наличии шумовых импульсов, создаваемых ультразвуковым преобразователем, в левой части экрана.

    В.2.6.7 Причины отсутствия на экране шумовых импульсов:

  • включение генератора и приемника дефектоскопа по раздельной схеме;

  • загрязнения разъемов соединительного кабеля, ультразвукового преобразователя или дефектоскопа;

  • обрыв соединительного кабеля;

  • повреждения ультразвукового преобразователя;

  • неисправность дефектоскопа.

    В.2.6.8 Для определения причины неисправности и ее устранения необходимо:

  • убедиться в том, что дефектоскоп включен для работы по совмещенной схеме;

  • прочистить разъемы, проверить тестером исправность соединительного кабеля;

  • заменить ультразвуковой преобразователь.

Если при выполнении указанных операций на экране дефектоскопа не появляются шумовые импульсы от ультразвукового преобразователя, то прибор следует отправить в ремонт.

В.2.6.9 Убедиться в изменениях шумовых импульсов при прикосновении к контактной поверхности ультразвукового преобразователя. Если шумовые импульсы отсутствуют, то это свидетельствует о неисправности преобразователя.

В.2.6.10 Установка длительности развертки электронного луча ультразвукового дефектоскопа

Основным условием правильной установки длительности развертки является попадание в поле экрана эхо-сигнала от наиболее удаленного отражателя в контролируемой зоне. С учетом диапазона толщин стенок тройников, параметров ультразвуковых преобразователей, а также схемы контроля (прямым или однократно отраженным лучом), для выполнения указанного условия необходимо:

  • установить значение скорости ультразвуковых колебаний, равное 3260 м/с;

  • установить ультразвуковые преобразователи на покрытую минеральным маслом контролируемую поверхность на расстоянии LB3 между точками ввода ультразвуковых колебаний (см. рисунок В.6). Значение указанного расстояния определяется по формуле

    LB3 = 6s·tg(), (В.3)

    где – угол ввода, указанный на преобразователе;

    s – толщина стенки тройника в околошовной зоне контролируемого шва;

  • перемещая один ультразвуковой преобразователь возвратно-поступательными движениями в пределах от 3 до 5 мм, добиться такого его положения, при котором амплитуда импульса 1 принимает максимальное значение (см. рисунок В.6);

  • установить такое значение длительности развертки, при котором эхо-импульс 1 будет расположен у правой стороны экрана.

    В.2.6.11 Установка параметров строба

    Для проведения контроля на прямом луче необходимо:

  • установить ультразвуковые преобразователи (включенные по раздельной схеме) на покрытую минеральным маслом контролируемую поверхность на расстоянии LB1 между точ-

    ками ввода ультразвуковых колебаний (см. рисунок В.7). Значение указанного расстояния определяется по формуле

    LB1 = 2s·tg(); (В.4)


  • перемещая один ультразвуковой преобразователь возвратно-поступательными движениями в пределах от 3 до 5 мм, добиться такого его положения, при котором амплитуда импульса 3 принимает максимальное значение (см. рисунок В.7);

  • установить левую сторону (начало) строба 2 на удалении от начального импульса 1, примерно равном 1/3 расстояния между импульсами 1 и 3;

  • совместить правую сторону строба 2 с импульсом 3 в соответствии с рисунком В.7.


image

1


image

s

Lв3


Рисунок В.6 – Схема установки длительности развертки при УЗК


image

1


2


image

image

s

Lв1 3

image


image image


Рисунок В.7 – Схема установки строба при УЗК прямым лучом


Для проведения контроля на однократно отраженном луче установку строба надо выполнять следующим способом:

установить ультразвуковые преобразователи (включенные по раздельной схеме) на покрытую минеральным маслом контролируемую поверхность на расстоянии LB1 между точками ввода ультразвуковых колебаний (см. рисунок В.8, а). Значение указанного расстояния определяется по формуле В.4.

  • перемещая один ультразвуковой преобразователь возвратно-поступательными движениями в пределах от 3 до 5 мм, добиться такого его положения, при котором амплитуда импульса 2 принимает максимальное значение (см. рисунок В.8, а);

  • совместить начало строба с импульсом 2;

  • установить ультразвуковые преобразователи на расстоянии LB2 между точками ввода ультразвуковых колебаний (см. рисунок В.8, б). Значение указанного расстояния определяется по формуле

    LB2 = 4s·tg(); (В.5)


  • перемещая один преобразователь возвратно-поступательными движениями в пределах от 3 до 5 мм, добиться такого его положения, при котором амплитуда импульса 4 принимает максимальное значение (см. рисунок В.8, б);

  • cовместить правую сторону строба 3 с импульсом 4;

  • установить высоту строба равной 50 % высоты экрана;

  • для контроля в теневом варианте нахлесточного сварного шва приварки воротника к обечайке (см. рисунок В.5) установку строба выполнять аналогичным образом при значениях, вычисляемых по формулам

LB1 = 2s·tg(), LB3 = 6s·tg(). (В.6)


image

1 2


3

image

Lв1



а) начало строба



image

4


1 3

L в2


s

б) конец строба


Рисунок В.8 – Схема установки начала и конца строба при УЗК однократно отраженным лучом

В.2.6.12 Установка браковочного уровня чувствительности контроля сварных швов В.2.6.12.1 Значение браковочного уровня чувствительности для контроля сварных швов

эхо-методом следует устанавливать по искусственным отражателям, изготовленным в СОП в соответствии с СТО Газпром 2-2.4-083.

В.2.6.12.2 Установку браковочного уровня чувствительности с использованием СОП следует выполнять следующим способом:

  • установить ПЭП на СОП, смоченный контактной жидкостью, на расстоянии примерно s между контрольным отражателем и точкой ввода ультразвуковых колебаний;

  • перемещая ПЭП по поверхности образца и одновременно поворачивая его на угол в диапазоне от минус 5° до плюс 5°, добиться такого его положения, при котором амплитуда импульса от нижнего контрольного отражателя максимальна (указанный импульс должен располагаться у левого края строба в соответствии с рисунком В.9);

  • убедиться, что наблюдаемый импульс действительно является эхо-сигналом от контрольного отражателя (признаком правильности является исчезновение импульса при смещении ПЭП вдоль контрольного отражателя);

  • не меняя положения ПЭП, с помощью органов регулировки усиления установить амплитуду импульса на 50 % высоты экрана, совместив его со стробом (полученное при этом значение усиления соответствует браковочному уровню чувствительности на прямом луче).

В.2.6.12.3 Повторить первые три пункта для установки браковочного уровня чувствительности на однократно отраженном луче, расстояние между контрольным отражателем и точкой ввода ультразвуковых колебаний примерно 2s (полученный импульс на экране дефектоскопа должен располагаться у правого края строба в соответствии с рисунком В.9).

В.2.6.12.4 Выполнить пункт 4 для контроля на однократно отраженном луче и, при необходимости, настроить параметры временной регулировки чувствительности в соответствии с инструкцией по эксплуатации ультразвукового дефектоскопа.

Для учета дефектоскопических особенностей контролируемых элементов установку браковочного уровня чувствительности рекомендуется выполнять непосредственно на основном материале тройника по амплитуде донного эхо-сигнала и АРД-диаграммам. Это позволяет избежать ошибки в сторону недобраковки или пропуска дефектов в связи с несоответствием качества контролируемой поверхности тройника и стандартного образца предприятия, по которому производится настройка дефектоскопа.

Установку браковочного уровня чувствительности УЗК Абр для контроля нахлесточного сварного соединения по раздельной схеме (см. рисунок В.5) выполнять на основном материале обечайки тройника в соответствии с рисунком В.10.


image

image

Amax

~s


image

s


image

Amax

~ 2 s


s



Рисунок В.9 – Схема установки браковочного уровня чувствительности с использованием СОП при УЗК по совмещенной схеме


Полученные значения длительности развертки, параметров строба и Абр зафиксировать (сохранить в памяти параметров настройки дефектоскопа) в соответствии с инструкцией по эксплуатации ультразвукового дефектоскопа.


image

image

image

s

L в3

image

image

Амплитуда эхо-сигнала

image

~ 0,5 высоты экрана


Рисунок В.10 – Схема установки браковочного уровня чувствительности при УЗК по раздельной схеме зеркально-теневым методом


В.3 Проведение ультразвуковой дефектоскопии

В.3.1 УЗК должен проводиться оператором, имеющим опыт работы и квалификацию, позволяющую уверенно интерпретировать показания, определять тип и расположение дефекта, знать отличительные признаки эхо-сигналов от дефектов и особенности конфигурации сварных швов.

В.3.2 При проведении контроля и анализа результатов следует основываться на показаниях координат расположения отражателя и величине амплитуды эхо-сигналов от них при условии правильной настройки ультразвукового дефектоскопа.

В.3.3 Местоположение отражателей должно определяться исходя из условия времени их возникновения и пропадания на линии развертки, условной протяженности амплитуды и расстояния по лучу или укороченной проекции на поверхность сканирования с учетом количества отражений ультразвукового луча от донной поверхности.

В.3.4 Вывод об обнаружении дефектов конкретного типа должен производиться на основании определения их выявляемости с использованием различных схем прозвучивания и данных о форме дефектов.

В.3.5 При оценке дефектов должны быть отключены вспомогательные режимы работы ультразвуковых дефектоскопов, такие как накопление, построение огибающих кривых, заморозка пиков и др. Контроль должен проводиться в режиме реального времени отображения эхо-сигналов.

В.3.6 Последовательность выполнения УЗК

В.3.6.1 Настроить дефектоскоп для контроля заданного типоразмера (участка) сварного шва. Установить поисковый уровень Аn, который должен быть на 6 дБ выше значения браковочного Абр.

В.3.6.2 Нанести кистью равномерный тонкий слой контактной смазки в зонах перемещения ультразвукового преобразователя.

В.3.6.3 Выполнить контроль угловых сварных швов тройника на прямом и однократно отраженном луче (схемы прозвучивания приведены на рисунках В.1 – В.3).

Примечание – Допускается проведение контроля угловых швов с внутренней стороны трой-

ника.


В.3.6.4 Выполнить УЗК стыковых сварных швов соединений обечайки и патрубка к

трубам.

В.3.6.5 Выполнить контроль основного материала тройника и околошовных зон однократно-отраженным лучом с применением ультразвукового преобразователя на рабочую частоту 2,5 МГц с углом ввода от 65° до 70° с целью выявления трещин, развивающихся вдоль оси обечайки и патрубка на внешней или внутренней поверхности.

В.3.6.6 Выполнить контроль нахлесточного сварного соединения воротника с обечайкой. Схемы прозвучивания приведены на рисунках В.4 и В.5. Ультразвуковые преобразователи, включенные по раздельной схеме, необходимо перемещать вдоль сварного шва, сохраняя расстояния до валика LX = 2s·tg() – k/2 и между преобразователями LB = 5s·tg() постоян-

ными.

В.3.6.7 Проведение ультразвукового контроля нахлесточных сварных швов выполняется при выявлении дефектов методами ВИК и МК для подтверждения их результатов.

В.4 Анализ результатов УЗК

В.4.1 Анализ результатов контроля необходимо выполнять в следующем порядке:

  • определить местоположение отражателя;

  • оценить характер отражателя;

  • сопоставить размеры отражателя с браковочными признаками.

    В.4.2 Местоположение отражателя определяется по цифровым значениям глубины залегания дефекта Y и удаления отражателя от передней грани преобразователя или по положению эхо-сигнала на экране.

    В.4.3 Порядок оценки характера отражателя зависит от его местоположения. При этом возможны следующие варианты:

  • глубины залегания дефекта Y = 0 (отражатель находится на поверхности установки ультразвукового преобразователя);

  • глубины залегания дефекта Y = s (отражатель находится на поверхности, противоположной зоне установки ультразвукового преобразователя);

  • глубины залегания дефекта 0 < Y < s (отражатель находится внутри сварного соедине-

ния).


В.4.4 При Y = 0 отражателями ультразвуковых колебаний на поверхности сварного со-

единения могут быть:

  • скопления контактной смазки;

  • забоины;

  • неровности валика сварного шва;

  • брызги металла;

  • трещины;

  • коррозионные повреждения, представленные на рисунках В.11 и В.12.

    В.4.5 Для оценки характера отражателя, расположенного на наружной поверхности тройника, необходимо:

  • протереть ветошью зону отражения (исчезновение эхо-сигнала свидетельствует об отражении ультразвуковых колебаний от скопления смазки);

  • зачистить поверхность с целью удаления брызг металла, забоин и неровностей в зоне отражения ультразвуковых колебаний;

  • провести дублирующий МК в зоне предполагаемого дефекта.

В.4.6 При обнаружении трещины сварное соединение бракуется независимо от количества и размеров трещин, а также амплитуды эхо-сигнала от трещины.

Примечание – Качество удаления зачисткой коррозионных повреждений и мелких трещин – определять магнитным методом в приложенном поле.

В.4.7 Если при дублирующем магнитном контроле шва поверхностные дефекты не обнаруживаются, то это свидетельствует о наличии в сварном шве с высоким валиком усиления внутренних несплошностей, представленных на рисунках В.11, д и В.12, д.


image

1 3


2



4

а) изображение на экране дефектоскопа


image image

б) подрез в) смазка


image image

г) неровности валика шва д) трещина (пора)


1 – начальный импульс; 2 – шумы; 3 – строб; 4 – эхо-сигнал от акустического препятствия


Рисунок В.11 – Изображение на экране дефектоскопа и возможные причины отражения ультразвуковых колебаний при УЗК стыкового сварного соединения тройника

с трубопроводом на однократно отраженном луче (Y = 0)


В.4.8 При Y = s отражателями ультразвуковых колебаний могут быть:

  • трещины в корне шва или околошовной зоне;

  • провис металла в корне шва или брызги на внутренней поверхности соединения;

  • смещение кромок;

  • неправильная разделка кромки обечайки тройника;

  • пора или непровар в корне шва;

  • поверхностная трещина в зоне расслоения основного металла;

  • вмятины на внутренней поверхности;

  • подрезы в корне шва.


image

1 3


image

2


4


а) изображение на экране дефектоскопа б) подрез


image image image

в) трещина г) смазка (брызги металла) д) пора



1 – начальный импульс; 2 – шумы; 3 – строб; 4 – эхо-сигнал от акустического препятствия


Рисунок В.12 – Изображение на экране дефектоскопа и возможные причины отражения ультразвуковых колебаний при УЗК углового сварного соединения тройника на однократно отраженном луче (Y = 0)


Возможные причины отражения ультразвуковых колебаний и изображение на экране дефектоскопа при этом приведены на рисунках В.13 и В.14.

Для оценки характера отражателя, находящегося на внутренней поверхности тройника, необходимо (при наличии доступа к внутренней поверхности) выполнить следующие операции:

  • осмотреть зону отражения;

  • удалить зачисткой все неровности и механические повреждения;

  • провести дублирующий магнитный контроль.

    В.4.9 При 0 < Y < s отражателями ультразвуковых колебаний могут быть:

  • трещины;

  • поры;

  • непровары внутри сварного шва;

  • трещины, развивающиеся от ликвационных зон;

  • инородные включения, которые располагаются в зоне термического влияния сварного шва;

  • внутренний валик усиления (провис) при большом смещении кромок.



image

1 3


2


image

4


а) изображение на экране дефектоскопа б) трещины в корне шва или околошовной

зоне


image image

в) провис или брызги металла г) смещение кромок


image image

д) неправильная разделка кромки обечайки

е) пора в корне шва


1 – начальный импульс; 2 – шумы; 3 – строб; 4 – эхо-сигнал от акустического препятствия


Рисунок В.13 – Изображение на экране дефектоскопа и возможные причины отражения ультразвуковых колебаний при УЗК стыкового сварного соединения тройника

с трубопроводом на прямом луче (Y = s)


В.4.10 Определение характера отражателя и принятие решения о дефектности сварного соединения при 0 < Y < s выполнять по схемам, приведенным на рисунках В.15, В.16.

В.4.11 Признаком развития дефекта является увеличение его условной протяженности в два и более раза, что определяется при периодическом контроле зон локализации дефектов. В.4.12 Контроль нахлесточного сварного соединения приварки усиливающей наклад-

ки к обечайке тройника рекомендуется выполнять по схеме, приведенной на рисунках В.17, В.18.

image

image

image

1 3


2



а) изображение на экране дефектоскопа


4

б) трещины в корне шва или околошовной зоне


в) брызги металла


image image image

г) непровар д) пора

е) провисание металла


1 – начальный импульс; 2 – шумы; 3 – строб; 4 – эхо-сигнал от акустического препятствия


Рисунок В.14 – Изображение на экране дефектоскопа и возможные причины отражения ультразвуковых колебаний при УЗК углового сварного соединения тройника

на прямом луче (Y = s)

image

1 3 image

image

  1. б) пора



    4

    а) изображение на экране дефектоскопа


    в) непровар по границе сварного шва


    image image

    г) трещина внутри шва д) строчечные инородные включения типа ликваций


    image image image

    е) трещина, развившaяся от ликвации

    ж) расслоение (непровар)

    з) смещение кромки

    1 – начальный импульс; 2 – шумы; 3 – строб; 4 – эхо-сигнал от акустического препятствия


    Рисунок В.15 – Изображение на экране дефектоскопа и возможные причины отражения ультразвуковых колебаний при УЗК стыкового сварного соединения

    прямым лучом (0 < Y < s)

    image

    image

    image

    1 3



    2


    а) изображение на экране дефектоскопа

    4


    5


    б) непровар в) пора


    image image image

    г) инородное включение в ликвационной зоне

    д) трещина, развившaяся от ликвации

    е) трещина


    1 – начальный импульс; 2 – шумы; 3 – строб; 4 – эхо-сигнал от акустического препятствия, 5 – эхо-сигнал от двугранного угла обечайки


    Рисунок В.16 – Изображение на экране дефектоскопа и возможные причины отражения ультразвуковых колебаний при контроле углового сварного соединения тройника прямым лучом (0 < Y < s)


    image

    3

    2


    1


    4


    5


    1 – ПЭП 1 П121-5.0-45-S; 2 – направляющая; 3 – фиксирующий винт;

    4 – ПЭП 2 П121-5.0-45; 5 – сварной шов


    Рисунок В.17 – Схема УЗК нахлесточного сварного соединения с применением устройства УН1

    image

    1 2




    а) oтсутствие дефектов в нахлесточном сварном шве тройника

    Амплитуда эхо-сигнала

    ~0,5 высоты экрана


    image

    1 2


    image

    3


    б) наличие дефектов в нахлесточном сварном шве тройника


    image

    1 2



    в) наличие дефектов в нахлесточном сварном шве тройника


    1 – начальный импульс; 2 – строб; 3 – импульс, прошедший через сварной шов


    Рисунок В.18 – Схема распространения ультразвуковых колебаний и наблюдаемые сигналы при отсутствии и наличии дефектов в нахлесточном сварном шве тройника


    В.4.13 Схема подключения к дефектоскопу при зеркально-теневом методе контроля – раздельная. ПЭП 1 подключается к генератору, а ПЭП 2 – к усилителю. При использовании эхо-метода ПЭП 1 может подключаться к генератору по совмещенной схеме. Реализуемые методы УЗК:

    • зеркально-теневой;

    • эхо-метод.

В.4.14 При отсутствии доступа к зоне отражения ультразвуковых колебаний определение характера отражателя и принятие решения о дефектности сварного соединения надо выполнять по схеме, приведенной на рисунке В.19.

1 3


image

2


П И

image


а) с применением раздельной схемы «тандем»

1 4


image

2


image


б) при определении горизонтального плоскостного дефекта

с применением совмещенного ультразвукового преобразователя


1 – начальный импульс; 2 – строб; 3 – импульс от двугранного угла, образованного вертикальным дефектом и внутренней поверхностью воротника; 4 – эхо-сигнал от валика шва,

наблюдаемый при наличии горизонтального дефекта


Рисунок В.19 – Способы распознавания вертикальных и горизонтальных плоскостных дефектов при УЗК нахлесточного сварного соединения

Приложение Г

(рекомендуемое)


Пример расчета напряженно-деформированного состояния тройника методом конечных элементов


Г.1 Постановка задачи

В качестве примера КЭ расчета локальных упругих напряжений проведен расчет тройникового сварного соединения с накладкой ТСН 1020х18 – 530х14. Тройник моделировался оболочечными восьмиузловыми конечными элементами. Для более точного учета взаимодействия тройник–труба при моделировании к тройнику пристыковывались три участка трубы (для затухания краевого эффекта). Нагружение моделировалось заданием давления Р = 7,5 МПа на внутренней поверхности тройника и осевыми силами на торцах обечайки и отводного патрубка. Величина осевых сил рассчитывалась по давлению Р и геометрии тройника (учитывался эффект давления на заглушку).

Г.2 Результаты расчета

Общий вид тройника после нагружения внутренним давлением показан на рисунке Г.1. Отметим, что КЭ моделирование на оболочечных КЭ для данного типа тройников адекватно моделирует все основные особенности деформирования, отмеченные в натурных испытаниях. При нагружении наблюдается сильная эллиптизация как основной трубы, так и отводного патрубка, причем осевая протяженность этих эффектов достаточно значительна. Эллиптизация вызвана боковым вспучиванием тела тройника в месте пересечения обечайки с патрубком, причем при фиксировании торца патрубка весь тройник начинает перемещаться к этому торцу как жесткое целое.

Распределение полей напряжения отличается сильной неоднородностью со значительной концентрацией вблизи зон пересечения обечайки с отводным патрубком. Рисунки Г.1 – Г.4 показывают соответственно распределения осевых, окружных, сдвиговых и эквивалентных по Мизесу напряжений на внутренней поверхности тройника (результаты выводятся на деформируемой поверхности).

Для анализа распределения напряжений по заданной траектории (линия на поверхности тройника) был произведен пересчет элементных напряжений на заданную траекторию. Поскольку опасные точки тройника расположены в главной плоскости симметрии тройника, в качестве траектории вывода напряжения была выбрана линия 1-2-3, показанная на рисунке Г.4.

На рисунках Г.5, Г.6 приведены распределения по линии 1-2-3 коэффициентов концентрации напряжений соответственно для наружной, срединной и внутренней поверхностей.


image

Рисунок Г.1 – Распределение продольных напряжений на внутренней поверхности тройника


image

Рисунок Г.2 – Распределение кольцевых напряжений на внутренней поверхности тройника


image


Рисунок Г.3 – Распределение касательных напряжений на внутренней поверхности тройника


image

Рисунок Г.4 – Распределение эквивалентных по Мизесу напряжений на внутренней поверхности тройника


image


Рисунок Г.5 – Развертка коэффициентов концентрации напряжений вдоль линии 1-2-3 (внутренняя поверхность)



image

Рисунок Г.6 – Развертка коэффициентов концентрации напряжений вдоль линии 1-2-3 (наружняя поверхность)

Приложение Д

(обязательное)


Расчет показателей ресурса по критериям усталости


Д.1 Расчет циклических приведенных номинальных напряжений в тройниках

Д.1.1 На основе анализа условий эксплуатации участка МГ определяется характерная последовательность эксплуатационных режимов работы трубопроводной конструкции, содержащей обследуемый тройник. При анализе условий эксплуатации следует рассмотреть рабочие и пусковые эксплуатационные режимы работы, а также режимы испытаний.

Д.1.2 Для выбранной характерной последовательности эксплуатационных режимов в соответствии с положениями раздела 11 задается типовая расчетная последовательность временного изменения действующих на рассматриваемый участок МГ нагрузок.

Д.1.3 Далее выполняется расчет ВСФ в трубопроводе. Расчет следует выполнять на стержневых (трубчатых) моделях. Результатом этого расчета являются развертки во времени величин изгибающих Мх, Му и крутящих Мz моментов и осевой силы Nz в магистрали и отводном патрубке тройника.

Д.1.4 Наиболее нагруженными областями тройников, эксплуатируемых в составе ЛЧ МГ, являются зоны пересечения двух плоскостей симметрии тройника с линией стыка магистрали с отводным патрубком. Расчетными точками являются точки Аi, Вi, Сi и Di, показанные на рисунке Д.1, где i от 1 до 4. Точки А1, В1, С1, D1 и А2, В2, С2, D2 относятся соответственно к внутренней и внешней поверхности обечайки. Точки А3, В3, С3 и D3 и А4, В4, С4 и D4 – к внутренней и внешней поверхности отводного патрубка. Для ТСН количество расчетных точек должно быть увеличено с учетом результатов расчета НДС.

Д.1.5 Используя результаты расчета ВСФ, в точках Аi, Вi, Сi и Di определяются значения всех компонент номинальных напряжений без учета оболочечной концентрации напряжений тройника. Напряжения , z, z определяются в трубчато-балочном приближении. Шаг дискретизации по времени при записи результатов должен позволять корректно отслеживать экстремальные значения этих напряжений.

Д.1.6 По компонентам номинальных напряжений , z, z в точках Аi, Вi, Сi и Di перестраиваются развертки во времени главных номинальных напряжений i, j, k (i > j > k). Все дальнейшие расчеты, если не оговорено обратное, выполняются для каждой из точек Аi, Вi, Сi и Di.


image

Bi


Ci Ai


Di


Рисунок Д.1 – Расчетные точки на поверхности тройника


Д.1.7 По временным зависимостям главных напряжений определяются моменты времени t1, t2,…tl, …tm, соответствующие достижению экстремума любым из трех главных напряжений i, j, k. Для начального t0 и конечного tm+1 моментов времени принимаются следующие напряжения i = j = k = 0. Для всех моментов времени определяются значения приведенных номинальных напряжений по формулам

ij,l = i,l j,l,

jk,l = j,l k,l, (Д.1)

ik,l = i,l k,l,

где l = 0, ..., m + 1.

Д.1.8 Общий процесс изменения во времени приведенных номинальных напряжений ()ij, ()jk, ()ik представляет собой ряд последовательных полуциклов. В пределах каждого полуцикла приведенное напряжение изменяется монотонно. Моменты времени, определяющие концы полуциклов, обозначаются 0, 1, 2,…, l, …, m (номера полуциклов).

Д.1.9 Каждый полуцикл характеризуется своими минимальными и максимальными за время полуцикла t алгебраическими значениями и определяется по формулам


image image


image image


image

image

(Д.2)

image image


image image


image image

где l = 0, ..., m.

Д.1.10 По временным зависимостям приведенных номинальных напряжений для каждого полуцикла определяются размахи (или удвоенные амплитуды) приведенных номинальных напряжений по следующим формулам:


image

image (Д.3)


image

где l = 0, ..., m.

Д.1.11 Размах номинальных приведенных напряжений при проверке на статическую прочность ()s определяется по формуле

image

image

image (Д.4)

Д.2 Расчет приведенных условных упругих напряжений в тройниках

Д.2.1 Если локальные упруго-пластические деформации в точках Аi, Вi, Сi и Di тройника определены экспериментально в ходе натурных испытаний на тройнике при рассматриваемых режимах нагружения, то концентрация деформаций и напряжений в расчетах не учитывается и расчет ресурса ведется по местным деформациям. Пересчет на приведенные условные упругие напряжения осуществляется в соответствии с 15.1.3. Аналогично может быть выполнен расчет и по результатам полномасштабного КЭ моделирования локальных упруго-пластических деформаций.

Д.2.2 При отсутствии экспериментальных или расчетных данных, согласно Д.2.1, в расчет вводятся коэффициенты концентрации приведенных условно-упругих напряжений image. Коэффициент image тождественно равен коэффициенту концентрации приведенных деформаций image, являющемуся функцией приведенного теоретического коэффициента концентрации напряжений ()пр.

Примечание – Если получаемые местные напряжения и деформации находятся в пределах упругости, то image = ()пр.

Д.2.3Приведенныйтеоретическийкоэффициентконцентрациинапряжений()пр определяется для точек Аi, Вi, Сi и Di, где i от 1 до 4, тройника с использованием теоретических коэффициентов концентрации напряжений , z, z, определенных методом конечных элементов. Для этого в фиксированный момент времени tl, l = 0, 1, 2, ..., m в каждой из точек Аi, Вi, Сi и Di методом конечных элементов в оболочечной или трехмерной постановке определяют локаль-

ные упругие напряжения image image с последующим пересчетом их в локальные главные

напряжения image image image image и приведенные локальные упругие напряжения image .

Типичная развертка приведенного номинального упругого напряжения приведена на рисунке Д.2. Коэффициент ()пр определяется по формуле

image (Д.5)


где image – амплитуда l-го цикла приведенного локального упругого напряжения image; image – амплитуда номинального приведенного напряжения ij.

Д.2.4 Дальнейший расчет выполняется путем поцикловой обработки разверток image и ij в зависимости от уровня локальной нагруженности рассчитываемых точек тройников. При образовании в зонах концентрации упруго-пластических деформаций (см. image image на рисунке Д.2) следует выполнить пересчет напряжений и деформаций с учетом пластических свойств материала. При этом в нулевом полуцикле следует использовать статическую диаграмму деформирования, а в последующих циклах – циклическую диаграмму согласно Д.3. Типичные результирующие траектории упруго-пластического деформирования приведены на рисунке Д.3.

L 13,1


image

L 13,0


L 13,2

T


L 13,4


0 1 2

3 4 5 6 7 8 9 l



T


L 13,3


Рисунок Д.2 – Развертка приведенного локального упругого напряжения L


Д.2.5 При образовании в зонах концентрации упруго-пластических деформаций коэффициент концентрации приведенных условных упругих напряжений image пересчитывается по формуле

image

image

image

(Д.6)


где K – коэффициент концентрации приведенных напряжений в упруго-пластической области.


image

, МПа Δe

400



200

T

r = 0,5


Δe



0


-200


2T


0,5


2T


1,0


1,5


r = -0,5

r = 0

Δe2 Δe3

e, %

2,0


-400


r = -0,9

r = -0,7


Δe5

Δe4


s


Рисунок Д.3 – Траектории упруго-пластического деформирования


Коэффициент концентрации приведенных напряжений в упруго-пластической области K (при произвольном виде диаграммы деформирования) определяется из нелинейного уравнения

image

image

(Д.7)


где = f() – функция, аппроксимирующая диаграмму статического (или циклического) деформирования в соответствии с Д.3;

н – номинальные напряжения.

Д.2.6 В случае использования упруго-пластической модели материала без упрочнения при расчете амплитуды цикла image местных условно упругих напряжений следует принять



image image

где T – предел текучести стали;

(a) – амплитуда приведенного номинального напряжения.

(Д.8)

Д.2.7 При использовании степенного закона упрочнения в форме (Д.11), (Д.15) коэффициент концентрации image определяют по формуле

image

image (Д.9)

где – приведенное номинальное напряжение, равное = (а)/ T для нулевого полуцикла и

= (а)/ ST для последующих полуциклов.

Д.2.8 Определение амплитудных значений местных условных упругих напряжений для зон концентрации напряжений выполняют по формулам


image


image (Д.10)


image

где l = 0, ..., m.


Примечание – image определяется в каждом полуцикле в соответствии с вышеприведенным алгоритмом.

Д.2.9 Рассчитанный процесс упруго-пластического деформирования в рассматриваемых точках тройника фиксируется максимальными image и амплитудными (image) значениями полуциклов. Значения imagel рассчитываются в системе координат с началом в точке окончания разгрузки предыдущего цикла.

Д.3 Учет пластических свойств материала

Д.3.1 Для определения максимальных значений местных условных упругих напряжений image используют диаграмму статического (для исходного нулевого полуцикла) или циклического (для последующих полуциклов) деформирования.

Д.3.2 Амплитудные значения местных условных упругих напряжений (image) определяют по диаграмме циклического деформирования с учетом принятой последовательности режимов работы при эксплуатации.

Д.3.3 Диаграмму статического деформирования в координатах e строят по данным

статических испытаний лабораторных образцов (см. рисунок Д.3) или по формулам


image image image

(Д.11)

image image image


где е – деформация при статическом нагружении;

T – предел текучести (пропорциональности) с допуском на пластическую деформацию 0,02 %;

еT – деформация предела текучести еT = T/E;

m0 – показатель упрочнения.

Д.3.4 При отсутствии экспериментальной диаграммы статического деформирования расчет параметров m0 и T может быть осуществлен по минимально допустимым нормативным характеристикам трубной стали (E, 0,2, B, f).

image

image

Параметр упрочнения m0 следует определять по формуле


(Д.12)


где Sk – истинное сопротивление разрушению;

f – сужение образца в шейке.

Величина Sk определяется как разрушающее напряжение в шейке образца по данным испытаний или по формуле

image

image

(Д.13)


Предел текучести (пропорциональности) T определяется по экспериментальным данным или по формуле

image

image (Д.14)

Д.3.5 Диаграммы циклического деформирования (в координатах S в точке начала разгрузки) получают по данным экспериментов или при image по формулам


image image image

image

image

(Д.15)


image

где ST – циклический предел текучести (пропорциональности) с допуском на пластическую деформацию 0,04 %;

T – деформация циклического предела текучести;

mk – показатель упрочнения при циклическом нагружении.

Величина ST определяется экспериментально или берется равной ST = 2T, тогда

T = 2eT. Показатель упрочнения mk определяется через m0 по формуле

image

image (Д.16)

где А – параметр диаграмм циклического деформирования

image (Д.17)

image

Д.3.6 При image image допускается для построения расчетной циклической диаграммы деформирования использовать принцип Мазинга (диаграмма циклического деформирования получается путем удвоения величин деформаций и напряжений кривой статического деформирования) (см. рисунки Д.4, Д.5). В этом случае image image

Примечание – Пример определения диаграммы статического и циклического деформирова-

ния для стали 09Г2С приведен в приложении И.

image

B


0,2



0,2


B

B + B/E


Рисунок Д.4 – Экспериментальная статическая диаграмма деформирования


image

S,

2Sk


ST= 2T

Sk


T


eTT = 2eT f

2f

, l


Рисунок Д.5 – Расчетные диаграммы статического и циклического деформирования


Д.4 Учет асимметрии цикла напряжений

Д.4.1 Для циклического упруго-пластического деформирования возможна значительная асимметрия цикла напряжений, влияющая на ресурс исследуемой конструкции. Для учета этого эффекта вводится коэффициент асимметрии цикла напряжений r, определяемый соот-

ношением минимального напряжения цикла к максимальному напряжению цикла (см. рисунок Д.3).

Д.4.2 Для расчета ресурса по критерию усталостного разрушения требуется коэффициент асимметрии приведенных условно упругих напряжений r*. Его определение следует выполнить по записанным в Д.1.10 разверткам напряжений imagel и (image)l в соответствии с нижеприведенным алгоритмом.

image

Д.4.3 Если image < 0,2 и (image) < 0,2, то коэффициент асимметрии вычисляется по формуле

image

(Д.18)


Если вычисленный коэффициент асимметрии меньше минус 1, то в расчете следует принять коэффициент асимметрии, равным минус 1.

Д.4.4. Если image > 0,2 и (image) < 0,2, то r* определяется по формуле (Д.18) с заменой image на максимальное в цикле фактическое приведенное напряжение, полученное в упругопластическом расчете согласно Д.2. Допускается использовать формулу

image

image

image (Д.19)

Д.4.5 При (image) > 0,2 коэффициент асимметрии следует принять равным минус 1. Д.5 Определение допускаемого числа циклов по заданным амплитудам напряжений

Д.5.1 Оценку допускаемого числа циклов нагружения по заданным амплитудам приведенных условных упругих напряжений допустимо выполнять двумя способами:

  • по расчетным кривым усталости, характеризующим в пределах их применения зависимость между допускаемыми амплитудами условных напряжений и допускаемыми числами циклов;

  • по формулам, связывающим допускаемые амплитуды условных напряжений и допускаемые числа циклов (критерий усталостного разрушения).

Д.5.2 Расчетные кривые усталости определяются экспериментально в соответствии с рекомендациями раздела 9.5.

image

Д.5.3 Формульный способ определения допускаемых чисел циклов используется при отсутствии экспериментальных кривых усталости. В этом случае допустимое число циклов [N] с заданной амплитудой условных упругих напряжений [image] рассчитывается из решения следующих двух уравнений (Д.20):


image (Д.20)


image

image

image

(Д.20)



где E – модуль упругости,

– относительное сужение,

-1 – предел выносливости на базе 106,

B – предел прочности,

r* –коэффициент асимметрии условных упругих напряжений,

r – коэффициент асимметрии напряжений,

mр характеристика материала,

n коэффициент запаса по напряжениям,

nN коэффициент запаса по долговечности.

В качестве расчетного значения используется меньшее из двух значений из двух решений системы (Д.20).

image

Д.5.4 Для уточненной оценки допустимого числа циклов [N] следует использовать уточненный критерий усталостного разрушения в виде



image


image

image (Д.21)

где me – показатель степени при упругой компоненте разрушающих деформаций, являющийся характеристикой материала.

В качестве расчетного значения используется минимальное значение [N] из двух решений системы (Д.21).

Д.5.5 При отсутствии экспериментальных данных по усталостным параметрам критериев (Д.20) и (Д.21) допускается пересчет по статическим характеристикам трубных сталей по формулам

image

image

image

image

image

image

image

image

image (Д.22)

image

image (Д.23)

image

image

image

image

image

image

image

image

где ;


(Д.24)

image


Показатель степени при упругой компоненте разрушающих деформаций определяется

по формуле

image image (Д.25)


При f меньше 30 % скорректированное значение относительного сужения следует принять равным f. Если f больше 30 %, скорректированное значение относительного сужения следует пересчитать по формуле


image


Д.5.6 Для тройников ЛЧ МГ следует принять n равным 2, nN – равным 10.

(Д.26)

Д.5.7 Если процесс нагружения состоит из последовательности k блоков циклов с заданными амплитудами (image)i, продолжительностью Ni циклов, то расчет следует проводить по накопленному усталостному повреждению, определяемому по формуле

image (Д.27)

где – мера усталостного повреждения;

[Ni] – допустимое число циклов с амплитудой (image)i, определяемое графически или по критериям (Д.20), (Д.21).

Д.5.8 Ресурс конструкции считается исчерпанным, если мера усталостного повреждения превышает 1.

Примечание – Пример расчета кривой малоцикловой усталости для стали 09Г2С приведен в приложении К.

Приложение E

(рекомендуемое)


Пример расчета ресурса сварного тройника при нагружении пульсирующим давлением


Е.1 Для расчета числа циклов до разрушения тройника заданной конструкции при нагружении внутренним давлением требуются следующие обязательные данные:

  • типовые характеристики трубной стали, из которой изготовлен тройник (E, 0,2,

    B, f);

  • коэффициенты концентрации окружных и продольных напряжений в рекомендуемых в настоящем стандарте опасных точках тройника;

  • закон изменения во времени величины внутреннего давления.

Е.2 Целесообразно наличие усталостных характеристик трубной стали. При их отсутствии циклическая диаграмма деформирования и требуемые параметры кривой усталости могут быть определены по статической диаграмме деформирования конкретной стали (см. приложение Д).

Е.3 Приведем пример расчета усталостного ресурса тройника TC-720x20-720x20 при нагружении его пульсирующим внутренним давлением с амплитудой Р = 7,5 МПа.

Е.3.1 Тройник изготовлен из стали 17Г1С со следующими характеристиками:

E = 200000 МПа;

0,2 = 353 МПа;

B = 510 МПа;

f = 40 %.

Е.3.2 Расчет параметров статистической диаграммы деформирования проводится в соответствии с Д 3.4:

Sk = 795,6 МПа;

mo = 0,124;

T = 317 МПа;

eТ = 0,00158;

ef =0,5108.

Е.3.3 Расчет параметров циклической диаграммы деформирования проводят согласно Д.3.5. Рассчитанные параметры равны:

ST = 634 МПа;

T = 0,00317;

A = 0,679;

mk = 0,308.

Е.3.4 Расчет кривой усталостной долговечности проводят в соответствии с Д.5 при заданных коэффициентах запаса n = 2 и nN = 10. При этом получают:

mp = 0,5;

k-1 = 0,4;

-1 = 204 МПа;

= 35 %;

mе = 0,052.

image

image

Е.3.5 Далее следует реализовать алгоритм расчета приведенных номинальных напряжений согласно Д.1. Программа нагружения тройника пульсирующим давлением показана на рисунке Е.1. Соответствующее изменение номинальных напряжений приведено на рисунке Е.2. Сплошные, пунктирные и штрихпунктирные линии соответствуют окружным, продольным и радиальным напряжениям. Соответствующее изменение приведенных номинальных напряжений показано на рисунке Е.3.


image image


image image

Рисунок Е.1 – Программа нагружения Рисунок Е.2 – Изменение номинальных

напряжений


Е.3.6 Расчет приведенных локальных условных упругих напряжений следует проводить в соответствии с Д.2. Расчет проведем для точек А1 и А2 (внутренняя и внешняя поверхности обечайки в главной плоскости симметрии тройника). Для точки А2 коэффициенты концентрации продольных и окружных напряжений, определенные методом конечных элементов, равны соответственно 4,4779 и 5,8865. Для точки А1 коэффициенты концентрации продольных и окружных напряжений равны соответственно минус 3,4209 и 4,3712. Динамика изменения результирующих локальных упругих и приведенных локальных упругих напряжений для точки А1 показана соответственно на рисунках Е.4, Е.5. Приведенные локальные упругие на-

пряжения для точки А2 показаны на рисунке Е.6. Дальнейший расчет нулевого и последующих циклов проводится по соответствующим диаграммам деформирования с учетом пластических эффектов. Расчет ширины петли гистерезиса после установления дает для точки А1 Δ =

= 0,6296 %, а для точки А2 Δ = 0,4102 %. Таким образом, наиболее вероятным для данного типа

тройника и нагружения является зарождение усталостной трещины на внутренней поверхности обечайки в зоне стыка обечайки и патрубка в главной плоскости симметрии тройника.

image

image

image

image

ном_пр лок_уп


image

120

100

80

60

40

20

0

0 2


4 6 8 10 12 14 16


image

400


200


0

-200


-400


0 2 4 6 8 10 12 14 16

Циклы Циклы

Рисунок Е.3 – Изменение приведенных номинальных напряжений

Рисунок Е.4 – Локальные упругие напряжения в точке А1


Е.3.7 Расчет числа циклов до разрушения проводится далее графически по кривым малоцикловой усталости или расчетом по одному из критериев усталостного разрушения (см.формулы (Д.20), (Д.21)).

Е.4 Прогноз допустимого числа циклов до разрушения [N] с рекомендуемыми коэффициентами запаса по уточненному критерию усталостного разрушения (Д.21) дает для точки A1 следующий результат – [N] = 260. Этот результат представляет собой гарантированную оценку снизу для ресурса тройника заданной конструкции.



1000

800


600


400


200


0

image

image

image

image

лок_упр_пр лок_упр_пр


image

image

800


600


400


200


0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Циклы

Рисунок Е.5 – Локальные приведенные упругие напряжения в точке А1

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Циклы

Рисунок Е.6 – Локальные приведенные упругие напряжения в точке А2

Приложение Ж

(рекомендуемое)


Формы заключений по результатам неразрушающего контроля тройников


Ж.1 Форма заключения по результатам визуального и измерительного контроля


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №

от 20_ года


по результатам визуального и измерительного контроля


№ технологической карты по контролю


Результаты визуального и измерительного контроля


№ п/п

Диаметр

и толщина стенки трубы, мм

Средства контроля

Описание выявленных дефектов


Заключение


Примечание


Заключение по результатам визуального и измерительного контроля:



image



Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК

Ж.2 Форма заключения по результатам магнитного контроля


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №

от 20_ года


по результатам магнитного контроля


№ технологической карты по контролю


Результаты магнитного контроля


№ п/п

Диаметр

и толщина стенки трубы, мм

Условия проведения контроля

Средства контроля

Режимы контроля

Параметры контроля

Описание выявленных дефектов

Заключение

Примечание


Температура, освещенность и др.

Дефектоскоп, магнитный индикатор


Способ, схема



Заключение по результатам магнитного контроля:



image



Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК

Ж.3 Форма заключения по результатам ультразвуковой толщинометрии


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №

от 20_ года


по результатам ультразвуковой толщинометрии


Номер сертификата качества на изделие

Диаметр и толщина стенки по сертификату качества, мм

Номер технологической карты по ультразвуковой толщинометрии



Тип применяемого прибора (наименование, заводской номер, дата и номер свидетельства о поверке)


Пьезоэлектронный преобразователь (тип, частота и др.)


Стандартный образец предприятия

Наименование, шифр технологической документации на проведение работ


Результаты ультразвуковой толщинометрии



Номер точки по схеме*


Толщина стенки (по сертификату), мм


Номер лемента


Тип элемента

Измеренное значение, мм

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Заключение по результатам ультразвуковой толщинометрии:



image



Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК


image

*Ссылка на прикладываемую схему расположения точек контроля.

Ж.4 Форма заключения по результатам феррозондового контроля


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №


Номер сертификата качества на изделие

Применяемые приборы и принадлежности (наименование, заводской номер, дата и номер свидетельства о поверке)

Наименование, шифр технической документации на проведение работ

от 20_ года по результатам феррозондового контроля


Результаты феррозондового контроля



Наименование контролируемого элемента


Обозначение по схеме*


Н ,

**

А/м


Gn ,

***

А/м2


Протяженность дефекта, мм


Примечание


Заключение по результатам феррозондового контроля:



image



Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК


image

*Ссылка на прикладываемую схему расположения элементов контроля.

**H – тангенциальная составляющая вектора напряженности магнитного поля.

***Gn – градиент нормальной составляющей напряженности магнитного поля.

Ж.5 Форма заключения по результатам вихретокового контроля


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №


Номер сертификата качества на изделие

Применяемые приборы и принадлежности (наименование, заводской номер, дата и номер свидетельства о поверке)

Наименование, шифр технической документации на проведение работ

от 20_ года по результатам вихретокового контроля


Результаты вихретокового контроля



Наименование контролируемого элемента


Обозначение на схеме*

Тип контролируемой поверхности с указанием толщины покрытия (при наличии)


Объем контроля

Описание обнаруженных дефектов, их координаты, размеры


Примечание


Заключение по результатам вихретокового контроля:



image



Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК


image

*Ссылка на прикладываемую схему расположения точек контроля.


Ж.6 Форма заключения по результатам ультразвукового контроля


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №

Наименование способа сварки

Диаметр и толщина стенки трубы, мм

№ технологической карты по УЗ контролю

от 20_ года по результатам ультразвукового контроля


Дефектоскоп

ПЭП (тип, частота, угол ввода, пр.)

Нормативный документ

Sбрак, мм2

СОП

Форма и размер искусственного отражателя

Поправки чувствительности




№ деф.


Эквив. площадь Sдеф, мм2


Глубина залегания Y, мм


Протяженность Д, мм

Форма (характер) дефекта (объемный/ плоскостной)

Местоположение дефекта на сварном соединении L, мм


Приложение (распечатки, схемы)


Примечания


Заключение


Заключение по результатам ультразвукового контроля:



image



Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК

Ж.7 Форма заключения по результатам радиографического контроля


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №

от 20_ года


по результатам радиографического контроля


№ технологической карты по контролю


Результаты радиографического контроля



№ п/п

Диаметр и толщина стенки трубы, мм

Номер снимка координаты мерного пояса

Параметры снимка: чувствительность снимка, % (мм); величина е.о.п.


Описание выявленных дефектов


Заключение


Координаты недопустимых дефектов



Заключение по результатам радиографического контроля:



image




Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК

Ж.8 Форма заключения по результатам анализа химического состава материала


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №

от 20_ года


по результатам анализа химического состава материала



Номер сертификата качества на изделие

Применяемые приборы и принадлежности (наименование, заводской номер, дата и номер свидетельства о поверке)


Наименование, шифр технической документации на проведение работ


Результаты анализа химического состава материала



Номер точки по схеме*

Содержание элементов в процентах


Марка стали


ГОСТ


Примечание

C

Si

Mn

Al

S

P

V

Nb

Ti


Заключение по результатам анализа химического состава материала:



image



Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК



image

*Ссылка на прикладываемую схему расположения точек контроля.

Ж.9 Форма заключения по результатам измерения твердости металла


image

Наименование объекта

Уровень качества

Название трассы

Участок газопровода, километраж

Наименование строительной организации

Наименование организации Заказчика (представителя Заказчика)

Наименование лаборатории НК (исполнитель)

Адрес, телефон, факс

Свидетельство об аттестации №


ЗАКЛЮЧЕНИЕ №

от 20_ года


по результатам измерения твердости металла


Номер сертификата качества на изделие

Марка стали по сертификату качества

Номер технологической карты по твердометрии



Применяемые приборы (наименование, заводской номер, дата и номер свидетельства о поверке)


Тип тест-образца (наименование, ГОСТ)

Наименование, шифр технологической документации на проведение работ


Результаты измерения твердости металла


Номер точки по схеме*

Контролируемый участок

Номер элемента

Показания твердости при пяти измерениях, НВ

Среднее значение твердости НВ

Механическая характеристика

в, МПа


Примечание


1


2


3


4


5


Заключение по результатам измерения твердости металла:



image



Контроль провел:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Заключение выдал:

Фамилия, инициалы

Уровень квалификации, уд. №


Подпись


Дата

Печать (штамп) лаборатории НК


image

*Ссылка на прикладываемую схему расположения точек контроля.

Приложение И

(рекомендуемое)


Пример расчета статической и циклической диаграммы деформирования


И.1 При отсутствии экспериментальных данных по статическим и циклическим свойствам сталей соответствующие диаграммы деформирования могут быть пересчитаны по типовым прочностным характеристикам трубных сталей.

И.2 Исходные данные для расчета:

модуль упругости (коэффициент Юнга) .............................................. Е = 200000 МПа;

условный предел текучести с допуском

на пластическую деформацию 0,2 % ......................................................... 0,2 = 345 МПа;

временное сопротивление (предел прочности) ....................................... B = 505 МПа;

сужение образца в шейке при разрушении ......................................................f = 69,6. И.3 Статическая диаграмма деформирования рассчитывается по формулам (Д.11)–

(Д.14) в следующей последовательности:



image image


image image



image


image image


image image


image image


И.4 Циклическая диаграмма деформирования рассчитывается по формулам (Д.15)– (Д.17) в следующей последовательности:


image image image image


image image image


image


image image


И.5 При использовании принципа Мазинга

mk = m0 = 0,138.

image

И.6 Результирующие статические и циклические диаграммы деформирования приведены на рисунках И.1, И.2.


600


Напряжение, МПа

500


400


300


200


100


0

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Деформация


Рисунок И.1 – Статическая диаграмма деформирования для стали 09Г2С


image

1600

1400

Напряжение, МПа

1200

1000

800

600

400

200

0

0


0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Деформация


Рисунок И.2 – Циклическая диаграмма деформирования для стали 09Г2С

Приложение K

(рекомендуемое)


Пример расчета кривой малоцикловой усталости


К.1 При отсутствии экспериментальных данных по усталостным свойствам сталей кривая малоцикловой усталости может быть пересчитана по типовым прочностным статическим характеристикам трубных сталей.

К.2 Исходные данные для расчета:

модуль упругости (коэффициент Юнга) ............................................. Е = 200000 МПа;

условный предел текучести с допуском

на пластическую деформацию 0,2 % ......................................................... 0,2 = 345 МПа;

временное сопротивление (предел прочности) ....................................... B = 505 МПа;

сужение образца в шейке при разрушении ......................................................f = 69,6. К.3 Следует также задать коэффициент асимметрии нагружения r = 0 (для данного при-

мера).


К.4 Расчет кривой малоциклового разрушения выполняется согласно Д.5.

К.5 Рассчитываем показатель степени mp при пластической компоненте размаха дефор-

image

image

image

image

image

image

маций по формуле


(К.1)

image image image


image

К.6 При отсутствии экспериментальных данных о величине предела выносливости -1

image

image

следует считать его по формуле


image

image

image

image

image

image

image

(К.2)


imageimage


image

image

К.7 При f меньше 30 % скорректированное значение относительного сужения следует принять равным f. Если f больше 30 %, скорректированное значение относительного сужения следует пересчитать по формуле


image image

К.8 Такая коррекция относительного сужения повышает консерватизм модели (дает нижнюю оценку по долговечности) и должна быть выполнена в случае невозможности экспериментальной проверки прогнозирующей способности модели для конкретной стали.

К.9 Для стали 09Г2С получаем:

mp = 0,5; k-1 = 0,4; -1 = 202 МПа; = 69,5 или 49,8 (в зависимости от наличия коррекции сужения сечения).

image

К.10 Показатель степени при упругой компоненте разрушающих деформаций определяем по формуле


image

К.11 Кривая малоцикловой усталости строится по базовому или уточненному критерию усталостного разрушения (см. формулы (Д.20), (Д.21)).

К.12 Результаты построения кривой усталости для варианта расчета без коррекции сужения сечения приведены на рисунке К.1, а с коррекцией сечения – на рисунке К.2. Маркерами обозначены экспериментальные данные по усталостному разрушению стандартных образцов из стали 09Г2С. Нижние кривые на рисунке построены по формуле (Д.21), верхние – по формуле (Д.20).


.1e2


image

Сталь 09Г2С



e, %

1



.1


.1e2

.1e3 .1e4 .1e5 1e+05

N

Рисунок К.1 – Кривые усталости без учета коррекции сужения поперечного сечения


.1e2


image

Сталь 09Г2С


e, %

1



.1


.1e2

.1e3 .1e4 .1e5 1e+05

N


Рисунок К.2 – Кривые усталости с учетом коррекции сужения поперечного сечения

Библиография


[1] Строительные нормы и правила

СНиП 2.05.06-85*

Магистральные трубопроводы


[2] Ведомственные строительные нормы Министерства газовой промышленности СССР ВСН 1-84

Тройники и тройниковые соединения сварные на РУ 5,5 и 7,5 МПа (55 и 75 кгс/см2)


[3] Правила аттестации Госгортехнадзора России ПБ 03-372-00

Правила аттестации и основные требования к лабораториям неразрушающего контроля


[4] Правила аттестации Госгортехнадзора России ПБ 03-440-02

Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля


[5] Руководящий документ Госгортехнадзора России РД 03-606-03

Инструкция по визуальному и измерительному контролю


[6] Руководящий документ Ростехнадзора

РД 13-05-2006

Методические рекомендации о порядке проведения магнитопорошкового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах

[7] Инструкция Федеральной службы геодезии

и картографии России ГКИНП (ГНТА)-03-010-03

Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов


[8] Рекомендации ОАО «Газпром» Р Газпром 2-2.1-161-2007

Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов

ОАО «Газпром». Методические указания по составлению электронной исполнительной документации «как построено» на магистральные газопроводы


[9] Руководящий документ Ростехнадзора

РД 13-03-2006

Методические рекомендации о порядке проведения вихретокового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах


[10] Правила по метрологии Госстандарта России ПР 50.2.009-94

Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения испытаний и утверждения типа средств измерений


[11] Руководящий документ РАО «Газпром»

РД-51-4.2-003-97

Методические рекомендации по расчетам конструктивной надежности магистральных газопроводов


[12] Рекомендации по прочностным расчетам надземных газопроводов (утверждены Мингазпромом 10 февраля 1988 г.)


[13] Рекомендации по контролю напряженного состояния магистральных газопроводов (утверждены Мингазпромом 04 апреля 1989 г.)


image


ОКС 23.060

Ключевые слова: магистральный газопровод, тройник, оценка, ресурс, техническое состояние, диагностика, контроль


image