Национальный стандарт России гост р исо 13623 : 2009 Нефтяная и газовая промышленность системы трубопроводного транспорта

ПРИМЕЧАНИЕ. В системе трубопровода должны быть установлены изолирующие задвижки в местах подключения к другим сооружениям и ответвлений.

Рисунок 1. - Системы трубопроводов, на которые распространяется настоящий стандарт

Настоящий стандарт применяется к стальным трубопроводам. Он не распространяется на гибкие трубопроводы или на трубопроводы, построенные из других материалов типа армированных стекловолокном пластиков.

Этот стандарт распространяется на все вновь строящиеся системы трубопроводов и может применяться для реконструкции существующих трубопроводов. Он не имеет обратной силы и не предназначен для обязательного применения к существующим системам трубопроводов.

В нем описаны определяемые назначением требования к трубопроводным системам, и он служит основой для их проектирования с учетом безопасности, строительства, испытаний, эксплуатации, технического обслуживания и консервации.

2. Нормативная документация

В приведенных ниже нормативных документах содержатся положения, которые с помощью ссылок в тексте настоящего стандарта вводятся в качестве положений последнего. Для ссылок с приведенной датой издания не учитываются последующие дополнения или изменения редакции этой публикации. Однако стороны, заключающие соглашения на основе этого стандарта, должны рассмотреть возможность применения самых последних редакций приведенной ниже нормативной документации. Ссылки без указания даты издания предусматривают применение последней редакции соответствующего нормативного документа. Перечень действующих на данный момент международных стандартов имеется во входящих в ISO и IЕС организациях.

ПРИМЕЧАНИЕ. Стандарты, которые не являются международными, могут быть заменены по соглашению другими признанными и равноценными национальными или стандартами организации.

ISO 148:1983, Сталь - Испытание на ударную вязкость по Шарпи (с V-образным надрезом).

ISO 3183-1:1996, Нефтяная и газовая промышленность - Стальные трубы для трубопроводов - Технические условия поставки - Часть 1: Трубы по классу требований А.

ISO 3183-2:1996, Нефтяная и газовая промышленность - Стальные трубы для трубопроводов - Технические условия поставки - Часть 2: Трубы по классу требований В.

ISO 3183-3:1996, Нефтяная и газовая промышленность - Стальные трубы для трубопроводов - Технические условия поставки - Часть 3: Трубы по классу требований С.

ISO 7005-1:1992, Металлические фланцы - Часть 1: Стальные фланцы.

ISO 10474:1991, Сталь и изделия из стали - Акты приемочного контроля.

ISO 13847, Нефтяная и газовая промышленность - Трубопроводные системы транспортировки - Сварка труб на заводе и в полевых условиях.

ISO 14313, Нефтяная и газовая промышленность - Трубопроводные системы транспортировки – Задвижки и краны для трубопроводов.

ISO 14723, Нефтяная и газовая промышленность - Трубопроводные системы транспортировки - Задвижки и краны для подводных трубопроводов.

IEC 60079-10:1995, Электрические устройства для атмосферы взрывоопасного газа - Часть 10: Классификация опасных участков.

IEC 60079-14:1995, Электрические устройства для атмосферы взрывоопасного газа - Часть 14: Электрический монтаж на опасных участках (кроме шахт).

API¹⁾ стандарт 620:1996, Проектирование и строительство крупных сварных резервуаров-хранилищ низкого давления.

API стандарт 650:1993, Сварные стальные резервуары для хранения нефти.

ASME В31.3:1996, Технологическая трубная обвязка.

NFPA²⁾ 30, Нормы для самовозгорающихся и горючих жидкостей.

________________________________

1) American Petroleum Institute (Американский нефтяной институт), 1220 L Street, Northwest Wasington, DC 20005-4070, USA.

2) National Fire Protection Association (Национальная ассоциация пожарной безопасности), 1 Batterymarch Park. PO Box 9101, Quincy, MA 02269-9101, USA.

3. Термины и определения

В настоящем стандарте приняты следующие термины и определения.

3.1

Ввод в эксплуатацию

Мероприятия по первоначальному заполнению системы трубопровода транспортируемым по нему продуктом.

3.2

Сборный узел

Элементы трубопровода, собранные в комплект и устанавливаемый как единый узел в системе трубопровода.

3.3

Продукт

Вещество, транспортируемое по системе трубопровода.

3.4

3.5

Эксплуатируемый трубопровод

Трубопровод, который введен в эксплуатацию для транспортировки продукта.

3.6

Внутреннее проектное давление

Максимальное внутреннее давление, в расчете на которое спроектирован трубопровод или его части в соответствии с настоящим стандартом.

3.7

Коридор прокладки

Коридор, в котором прокладывается несколько трубопроводов, обычно определяемый до начала строительства.

3.8

Класс местоположения

Географический район, классифицируемый по плотности населения и его деятельности.

3.9

Техническое обслуживание

Мероприятия, предназначенные для поддержания системы трубопровода в состоянии, пригодном для использования по назначению.

ПРИМЕЧАНИЕ. К этим мероприятиям относятся проверки, обследования, испытания, обслуживание, замена, восстановительные и ремонтные работы.

3.10

Максимальное допустимое рабочее давление

МАОР

Максимальное давление, при котором допускается работа трубопроводной системы или ее части.

3.11

Подводный трубопровод

Трубопровод, уложенный в морских водах и руслах рек, озер искусственных водоемов от обычной отметки максимального подъема уровня воды.

3.12

Трубопровод

Сооружения, по которым транспортируется продукт, включая трубы, ловушки для скребков, узлы и оборудование вплоть до секционирующей задвижки, включая эту задвижку.

3.13

Проектный срок службы трубопровода

Срок, выбранный для проверки, что сменные или несменные узлы пригодны для заданного срока службы.

3.14

Наземный трубопровод

Проложенный по земле или в земле трубопровод, включая нитки, проложенные под дном внутренних водоемов.

3.15

Система трубопровода

Трубопровод с компрессорными и насосно-перекачивающими станциями, станциями регулирования давления, расходомерными станциями, замерными установками, резервуарными парками, диспетчерским управлением и системой сбора данных (типа SCADA), аварийными системами, системами защиты от коррозии и любым другим оборудованием, сооружениями и зданиями, необходимыми при транспортировке продукта.

3.16

Полоса отвода

Наземный коридор, в пределах которого оператор трубопровода имеет права осуществлять мероприятия в соответствии с соглашением с владельцем земли.

3.17

Стояк

Та часть подводного трубопровода, включая подводную соединяющую трубную секцию, которая проходит от дна моря до точки подключения к трубопроводу на морском сооружении.

3.18

Заданный минимальный предел текучести

SMYS

Минимальный предел текучести, который требуется по техническим условиям или стандарту, на основании которого закупаются материалы.

4. Общие положения

4.1. Охрана труда, техника безопасности и защита окружающей среды

Цель настоящего стандарта состоит в обеспечении безопасности в процессе проектирования, выбора материалов и технических условий, строительства, испытаний, эксплуатации, технического обслуживания и консервации трубопроводных систем в газовой и нефтяной промышленности и осуществлении этой деятельности с должным вниманием к вопросам по безопасности населения и защиты окружающей среды.

4.2. Обеспечения уровня компетентности

Все работы, связанные с проектированием, испытаниями, эксплуатацией, техническим обслуживанием и консервацией систем трубопроводов, должны проводиться соответствующим образом аттестованными и компетентными лицами.

4.3. Соответствие требованиям

Должна быть введена система контроля качества для того, чтобы обеспечить выполнение требований настоящего стандарта.

ПРИМЕЧАНИЕ. Инструкции для выбора и применения систем контроля качества приведены в стандарте
ГОСТ Р ISO 9001-2002.

4.4. Протоколы

Журнал трубопроводной системы должен вестись и храниться в течение всего срока его службы в подтверждение выполнения требований настоящего стандарта. Инструкции по ведению журнала приведена в приложении F.

5. Проектирование систем трубопроводов

5.1. Определение системы

Границы системы трубопровода, предъявляемые к ней рабочие требования и действующие законодательные нормы должны быть определены и документально удостоверены.

Границы системы должны быть заданы с помощью описания системы, включая сооружения вместе с их общим расположением, а также границами раздела и точками контакта с другими сооружениями.

Рабочие требования должны задавать требуемый проектный срок службы и проектные условия. Следует определить и учитывать при задании проектных условий прогнозируемые условия нормальной эксплуатации, экстремальные условия эксплуатации и условия перекрытия с возможными диапазонами расходов, давлений, температур, составов и количества продукта.

5.2. Классификация продуктов

Транспортируемый продукт должен быть отнесен к одной из приведенных ниже пяти категорий в соответствии с возможным риском для безопасности населения.

Газы и жидкости, которые явно не включены по названию, следует относить к категории, включающей жидкости с наиболее близким риском к рассматриваемому продукту.

5.3. Гидравлический анализ

Необходимо проанализировать гидравлические характеристики системы трубопроводов, чтобы показать, что система способна безопасно транспортировать продукт в проектных условиях, установленных в разделе 5.1, а также установить ограничения и требования к ее эксплуатации. Этот анализ должен охватывать стационарные и переходные процессы условий эксплуатации.

ПРИМЕЧАНИЕ. Примерами ограничений и эксплуатационных требований могут служить допуски на подскок давления, профилактика засорения, например, вызванного образованием гидратов или отложениями парафина, меры для предотвращения неприемлемых потерь давления за счет высокой вязкости при низких температурах эксплуатации, меры по регулированию объема жидкого компонента при транспортировке многофазного продукта, режима потока для предотвращения внутренней коррозии, скорости эрозии.

5.4. Регулирование давления и защита от превышения давления

Необходимо предусмотреть меры типа клапанов регулировки давления или автоматического отключения работающего под давлением оборудования, либо ввести соответствующие процедуры, если в любом месте системы трубопровода рабочее давление может превышать максимальное допустимое рабочее давление. Такие меры и процедуры должны препятствовать тому, чтобы рабочее давление превысило МАОР при нормальных стационарных условиях.

При необходимости должна быть предусмотрена защита от превышения давления типа предохранительных клапанов или клапанов для изолирования источника давления, чтобы предотвращать случайное превышение в любом месте системы трубопроводов пределов, установленных в пункте 6.3.2.1.

5.5. Требования к эксплуатации и техническому обслуживанию

Должны быть установлены и документально зафиксированы требования к эксплуатации и техническому обслуживанию системы трубопроводов для их использования при проектировании и подготовке процедур эксплуатации и технического обслуживания. Требования могут быть установлены по следующим позициям.

- Требования к идентификации трубопроводов, узлов и транспортируемых продуктов.

- Требования к системе управления, включая уровень участия человека и обеспечения контрольно-измерительными приборами.

- Расположение и подчиненность центров управления.

- Голосовая связь и передача данных.

- Борьба с коррозией.

- Контроль условий.

- Определение течи.

- Требования к внутренней очистке скребками.

- Доступ, секционирование и отключение участков при эксплуатации, техническом обслуживании и замене.

- Стыки с сооружениями вверх и вниз по потоку.

- Аварийное перекрытие.

- Сброс давления с помощью вентиляции и/или слива.

- Отключение и последующий пуск.

- Требования, определенные при гидравлическом анализе.

5.6. Безопасность для населения и защита окружающей среды

Национальные требования, которые обладают приоритетом по отношению к требованиям настоящего стандарта, должны быть указаны страной, в которой расположен трубопровод. При отсутствии специальных национальных требований должны действовать требования настоящего стандарта для безопасности населения и защиты окружающей среды.

Если страна, в которой расположен трубопровод, не выставляет специальных требований безопасности для населения, то наземные трубопроводные системы для продуктов категории D и Е должны соответствовать требованиям безопасности населения приложения В.

6. Проектирование трубопровода

6.1. Принципы проектирования

Объем и конкретные данные проектирования трубопроводной системы должны учитывать технологические особенности и быть достаточны для того, чтобы подтвердить, что целостность и пригодность для эксплуатации, требующиеся по настоящему стандарту, можно поддерживать в течение всего проектного срока службы системы трубопроводов.

Характерные значения нагрузок и сопротивлений нагрузке следует выбирать в соответствии с установившейся инженерной практикой. Методы анализа могут быть основаны на аналитической, численной или эмпирической модели либо на их сочетании.

Можно использовать принципы оценки надежности с использованием метода расчета по предельному состоянию при условии, что учитываются все соответствующие предельные состояния. Необходимо рассмотреть все возможные источники неопределенности для нагрузок и сопротивления нагрузке, получить достаточный объем статистических данных для требуемого описания таких неопределенностей.

Принципы оценки надежности с использованием метода расчета по предельному состоянию нельзя использовать взамен требований пункта 6.4.2.2 для максимально допустимых окружных напряжений за счет давления продукта.

ПРИМЕЧАНИЕ. Предельные состояния по потере прочности обычно связывают с потерей конструкционной целостности, то есть, с разрывом, трещинами, усталостью или разрушением, когда превышение предельного состояния, допустимого при эксплуатации, не позволяет трубопроводу выполнять свое назначение.

6.2. Выбор маршрута

6.2.1. Учитываемые факторы

6.2.1.1. Общие положения

При выборе маршрута необходимо учитывать проектирование, строительство, эксплуатацию, техническое обслуживание и консервацию трубопровода в соответствии с настоящим стандартом.

Для сведения к минимуму работ, которые могут потребоваться в будущем для исправления положения, и ограничений необходимо учитывать предполагаемое развитие градостроительства и промышленных предприятий.

При выборе маршрута следует учитывать приведенные ниже факторы.

- Безопасность для населения и персонала, работающего на трубопроводе или рядом с ним.

- Защита окружающей среды.

- Другое имущество и сооружения.

- Деятельность других сторон.

- Геотехнические, гидрографические условия и коррозионную активность.

- Требования к строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию.

- Национальные и/или местные требования.

- Перспективы разведочных работ.

ПРИМЕЧАНИЕ. Инструкции по планированию при выборе маршрута приведены в приложении С. В приложении D даны примеры факторов, которые следует учитывать при рассмотрении требований разделов с 6.2.1.1 по 6.2.1.7.

6.2.1.2. Безопасность для населения

Трубопроводы, транспортирующие продукты категорий В, С, D и Е, должны по возможности обходить районы застройки и районы постоянной деятельности людей.

Если в регионе отсутствуют специальные требования безопасности для населения, то оценку безопасности следует проводить в соответствии с общими требованиями приложения А по следующим пунктам.

- Трубопроводы, передающие продукты категории D в районах преимущественной многоэтажной застройки при наличии интенсивного движения транспорта или использовании тяжелых транспортных средств там, где возможно присутствие множества других подземных инженерных сетей.

- Трубопроводы, передающие продукты категории Е.

6.2.1.3. Окружающая среда

Как минимум, следует учитывать приведенное ниже воздействие на окружающую среду.

Временные работы в процессе строительства, ремонта и реконструкции.

- Длительное существование трубопровода.

- Возможность утечки продукта.

6.2.1.4. Другие сооружения

Необходимо определить сооружения вдоль маршрута трубопровода, которые могут оказывать влияние на трубопровод, и оценить их воздействие, консультируясь с операторами этих сооружений.

6.2.1.5. Деятельность третьей стороны

Необходимо определить деятельность третьей стороны вдоль маршрута трубопровода и оценить ее, консультируясь с этой стороной.

6.2.1.6. Геотехнические, гидрографические и метеорологические условия

Необходимо определить неблагоприятные геотехнические и гидрографические условия и определить меры по снижению их воздействия. В арктических условиях потребуется анализ и метеорологических условий.

6.2.1.7. Строительство, испытания, эксплуатация и техническое обслуживание

Маршрут должен обеспечивать необходимый доступ и пространство для проведения работ при строительстве, испытаниях, эксплуатации и техническом обслуживании, включая любые замены на трубопроводе. Необходимо также учитывать наличие инженерных сетей, требующихся для строительства, эксплуатации и технического обслуживания.

6.2.2. Обследование для наземных трубопроводов

Необходимо провести обследование маршрута и грунтов для выявления и определения с достаточной точностью расположения соответствующих географических, геологических, геотехнических особенностей, коррозионной активности, топографических и экологических особенностей, а также других сооружений типа других трубопроводов, кабелей и препятствий, которые могут повлиять на выбор маршрута для трубопровода.

6.2.3. Обследование для подводных трубопроводов

Необходимо провести обследование маршрута и грунтов вдоль предполагаемого маршрута для выявления и определения наличия и расположения следующего.

- Геологических особенностей и природных опасностей.

- Трубопроводов, кабелей и устьев скважин.

- Препятствий типа обрушений, шахт и осыпей.

- Геотехнических характеристик.

Необходимо собрать метеорологические и океанографические данные, необходимые для проектирования и планирования строительства. Такие данные могут включать следующее.

- Измерение глубин.

- Ветры.

- Приливы.

- Волнение.

- Течения.

- Атмосферные условия.

- Гидрологические условия (температура, содержание кислорода, значение рН, удельное электрическое сопротивление, биологическая активность, соленость).

- Обрастание морскими организмами.

- Наносы и эрозия грунта.

6.3. Нагрузки и воздействия

6.3.1. Общие положения

Необходимо выявить и учесть при проектировании нагрузки и воздействия, которые могут вызывать нарушение работоспособности или потерю пригодности к эксплуатации системы трубопровода.

Для проектирования прочности нагрузки следует делить на:

- рабочие,

- внешние,

- строительные и

- случайные.

6.3.2. Рабочие нагрузки

6.3.2.1. Классификация

К рабочим нагрузкам относят те нагрузки, которые возникают в результате использования по назначению системы трубопроводов, а также остаточные нагрузки другого происхождения.

ПРИМЕЧАНИЕ. Примерами рабочих нагрузок, возникающих в результате целевого использования системы, могут служить вес трубопровода, включая узлы и продукт, и нагрузки, обусловленные давлением и температурой. Примерами рабочих нагрузок другого происхождения могут служить предварительное напряжение, остаточные напряжения после монтажа, грунтовое покрытие, внешнее гидростатическое давление, обрастание морскими организмами, осадка, продольный изгиб при замерзании и осадка при оттаивании, а также длительные нагрузки при обледенении. Рабочими нагрузками являются также силы реакции опор в ответ на рабочие нагрузки и нагрузки, вызванные длительным смещением, вращением опор или гидравлическим ударом при изменении направления потока.

6.3.2.2. Проектное внутреннее давление

Проектное внутреннее давление в любой точке системы трубопроводов должно быть равно максимальному допустимому рабочему давлению (МАОР) и не превышать его. В стационарное давление необходимо включать давление за счет статического напора продукта.

Допустимо случайно возникающее давление в переходных условиях выше МАОР при условии, что частота и продолжительность его воздействия ограничена и МАОР не превышается более чем на 10%.

ПРИМЕЧАНИЕ. Примерами случайно возникающего давления может служить давление при выбросах, отказе оборудования регулирования давления и давление, создающееся при срабатывании устройств защиты от превышения давления. Давление, вызванное нагревом закрытого в ограниченном объеме покоящегося продукта, также относят к случайному давлению при условии, что такое блокирование не относится к обычным рабочим операциям.

6.3.2.3. Температура

При определении вызванных температурой воздействий следует учитывать интервал температур продукта при нормальной эксплуатации и в предусмотренных условиях продувки.

6.3.3. Внешние нагрузки

6.3.3.1. Классификация

К внешним нагрузкам относят нагрузки, обусловленные внешними факторами, исключая случаи, когда они должны быть отнесены к рабочим (см. раздел 6.3.2) или к случайным ввиду малой вероятности их возникновения (см. раздел 6.3.5).

ПРИМЕРЫ. Примерами внешних нагрузок могут служить волнение, течения, приливы, ветер, снег, лед, землетрясение, дорожное движение, рыболовство и разработка полезных ископаемых. К внешним нагрузкам относят также нагрузки от вибрации оборудования и смещения конструкции в грунте или морском дне.

6.3.3.2. Гидродинамические нагрузки

Гидродинамические нагрузки необходимо рассчитывать для проектной частоты их повторения на стадии строительства и эксплуатации. Частота повторения на стадии строительства должна определяться на основе планируемой продолжительности строительства и сезона с учетом последствий, которые могут возникнуть, если будет превышена частота повторения этих нагрузок. Проектная частота повторения для стадии нормальной эксплуатации должна быть выбрана большей из трех раз за проектный срок службы или периода в 100 лет.

При определении гидродинамических нагрузок необходимо учитывать вероятность совместного возникновения ветров, волн и течений экстремальной силы и неблагоприятного направления.

Нужно учесть эффект увеличения площади воздействия за счет обрастания морскими организмами и обледенения. Нагрузки от вихревого потока необходимо учитывать для секций трубопровода на участках воздушного и подводного пересечения преград.

6.3.3.3. Землетрясения

При проектировании на воздействие землетрясений необходимо учесть следующие эффекты.

- Направление, величину и ускорение сбросового смещения.

- Гибкость трубопровода для того, чтобы он выдерживал смещение в проектном варианте.

- Механические свойства рабочей трубы при рабочем давлении трубопровода (в рабочих условиях).

- Проектирование мер для уменьшения напряжений в трубопроводе во время смещений за счет свойств грунта для заглубленных пересечений преград и действия сил инерции при разрывах надземных пересечений преград.

- Вторичные эффекты (оттаивание грунта, оползни).

- Меры по предотвращению воздействия на окружающую территорию продукта из трубопровода.

6.3.3.4. Нагрузки от грунта и льда

При определении нагрузок для песчаного грунта необходимо учесть следующие эффекты.

- Движение песчаных дюн.

- Наступление фронта песка.

При определении нагрузок от льда необходимо учесть следующие эффекты.

- Намерзание льда на трубопроводах или опорных конструкциях.

- Размыв льда снизу.

- Дрейфующий лед.

- Ударные нагрузки при таянии льда и движении льдин.

- Усилия от расширения льда.

- Повышение гидродинамических нагрузок из-за увеличения площади воздействия.

- Дополнительные эффекты возможной вибрации из-за вихревых нагрузок.

6.3.3.5. Дорожное и железнодорожное движение

При консультации с соответствующей транспортной администрацией и с учетом сегодняшнего состояния и прогнозируемого развития населения, торговли и промышленности необходимо установить максимальную нагрузку на ось транспортных средств и частоту нагрузки.

6.3.3.6. Рыболовство

Необходимо установить нагрузки и их частоту от рыболовного промысла на основе применяемых способов лова.

6.3.3.7. Разработка полезных ископаемых

Необходимо учесть нагрузки от вибрации грунта при использовании взрывов. Нагрузки от просадки грунта в связи с добычей полезных ископаемых следует рассматривать как рабочие.

6.3.4. Строительные нагрузки

К строительным нагрузкам следует относить нагрузки, неизбежно возникающие при строительстве и испытании под давлением системы трубопроводов. При необходимости следует учитывать влияние динамических нагрузок от монтажных судов и оборудования.

ПРИМЕЧАНИЕ. К монтажу относятся транспортировка, перегрузка, хранение, строительство и испытания. Строительные нагрузки возникают также за счет внешнего давления в процессе цементирования трещин и внутреннего давления ниже атмосферного при сливе и вакуумной сушке. К конструкционным нагрузкам относятся динамические эффекты при перемещении судна-укладчика, которые иногда нужно учитывать для подводных трубопроводов.

6.3.5. Случайные нагрузки

Случайными считаются нагрузки, которые воздействуют на трубопровод при неплановых, но возможных обстоятельствах. Когда нужно решить, следует ли проектировать трубопровод с учетом случайных нагрузок, необходимо учитывать как вероятность возникновения, так и возможные последствия случайных нагрузок.

ПРИМЕРЫ. Сюда относятся нагрузки, возникающие при пожаре, взрыве, резком сбросе давления, падении предметов, в результате переходных процессов, при оползнях, под действием оборудования третьей стороны (например, экскаваторов или судовых якорей), в результате отключения строительного оборудования и столкновений.

6.3.6. Сочетание нагрузок

При расчете эквивалентных напряжений (см. раздел 6.4.1.2) или деформаций необходимо учитывать самые неблагоприятные сочетания рабочих, внешних, строительных и случайных нагрузок, которые могут возникнуть одновременно.

Если подход к эксплуатации предполагает снижение уровня использования или прекращение работы при экстремальных внешних условиях, то для эксплуатации следует учитывать приведенные ниже сочетания нагрузок.

- Проектные внешние нагрузки плюс соответствующие сниженные рабочие нагрузки.

- Проектные рабочие нагрузки и одновременно действующие максимальные внешние нагрузки.

Если нет оснований полагать, что такие нагрузки могут возникать одновременно, то нет необходимости учитывать сочетание случайных нагрузок или случайные нагрузки в сочетании с экстремальными внешними нагрузками.

6.4. Требования к прочности

6.4.1. Расчет напряжений

6.4.1.1. Окружные напряжения за счет давления продукта

Напряжение по окружности только за счет давления продукта (окружные напряжения) следует рассчитывать по приведенной ниже формуле.

,

где

- напряжение по окружности за счет давления продукта,

- проектное внутреннее напряжение,

- минимальное внешнее гидростатическое давление,

- номинальный наружный диаметр,

- заданная минимальная толщина стенки.

ПРИМЕЧАНИЕ. Заданная минимальная толщина стенки соответствует номинальной толщине стенки за вычетом производственного допуска по соответствующим техническим условиям для трубы и допуска на коррозию. Для плакированных трубопроводов и трубопроводов с внутренним покрытием (см. раздел 8.2.3) обычно не включают в расчет прочности вклад от плакирования или покрытия.

6.4.1.2. Другие напряжения

Расчет напряжений по окружности, продольных напряжений, напряжений сдвига и эквивалентных напряжений следует проводить с учетом напряжений от всех соответствующих рабочих, внешних и строительных нагрузок действующих одновременно. Случайные нагрузки следует учитывать в соответствии с указаниями раздела

6.3.5. Необходимо учитывать все участки трубопровода и все связи типа опор, направляющих и трения. При проведении расчета гибкости необходимо также учитывать линейные и угловые смещения оборудования, к которому прикреплен трубопровод.

Расчет должен учитывать гибкость и коэффициенты концентрации напряжений других узлов кроме гладкой прямой трубы. Можно принять в расчет дополнительную гибкость таких узлов.

Расчет гибкости должен основываться на номинальных размерах и модулях упругости при соответствующей температуре.

Эквивалентные напряжения следует рассчитывать с помощью следующего уравнения Мизеса.

=

где

- эквивалентное напряжение,

- окружное напряжение,

- продольное напряжение,

t- напряжение сдвига.

Эквивалентные напряжения можно рассчитывать для номинальных значений диаметра и толщины стенки. Радиальными напряжениями, если они не существенны, можно пренебречь.

6.4.2. Критерии прочности

6.4.2.1. Общие положения

Трубопроводы необходимо проектировать для следующих типов механических отказов и деформаций.

- Избыточная деформация.

- Продольный изгиб.

- Усталость.

- Избыточное отклонение от окружности.

6.4.2.2. Пластическая деформация

Максимальное окружное напряжение за счет давления продукта не должно быть выше

, но более чем по п.J.2 Приложение J.

где

- коэффициент безопасности окружного напряжения, приведенный в табл.1 для наземных трубопроводов и в табл.2 для подводных трубопроводов,

- заданный минимальный предел текучести (SMYS) при максимальной проектной температуре.

ПРИМЕЧАНИЕ. должно быть задано для проектной температуры выше 50 °С в соответствии с пунктом 8.1.7.

Таблица 1. - Коэффициенты безопасности для окружного напряжения в наземных трубопроводах

Таблица 2. - Коэффициенты безопасности для окружного напряжения в подводных трубопроводах

Максимальное эквивалентное напряжение не должно быть выше

, но более чем по п.J.2 Приложения J.

где

- коэффициент безопасности для эквивалентного напряжения, приведены в табл.3.

Таблица 3. - Коэффициенты безопасности для эквивалентного напряжения

Критерий для эквивалентного напряжения можно заменить критерием для допустимого напряжения, если:

- конфигурация трубопровода определяется с учетом возникающих деформаций и смещений или

- возможные смещения трубопровода ограничиваются геометрическими связями прежде, чем они превысят допустимую деформацию.

Критерий для допустимой деформации можно использовать для строительства трубопроводов, чтобы определить допустимый изгиб и спрямление при наматывании на катушку, натяжении J-образных труб, установке стояка, изготовленного на трубогибочной машине или применений других строительных методов с ограничением деформаций.

Критерий допустимой деформации можно использовать для эксплуатируемых трубопроводов при расчете

- Деформации трубопровода от прогнозируемого непериодического смещения опор, грунта или морского дна типа приводящего к отказу от смещения вдоль трубопровода или разного рода проседания грунта .

- Деформации, при которой трубопровод ложится на опору прежде, чем в нем будет превышена допустимая деформация, например, в случае подводного трубопровода без непрерывной опоры, но с провисом, ограниченным морским дном.

- Периодических рабочих нагрузок при условии, что пластическая деформация возникает только при однократном нагружении трубопровода худшим вариантом сочетания рабочих нагрузок, но без повторения повторении этих нагрузок.

Допустимую деформацию следует определять с учетом сопротивления материала развитию трещин, недостатков сварных соединений и ранее перенесенных деформаций. При определении деформаций необходимо учитывать возможность локализации деформации, например, на участках их концентрации.

ПРИМЕЧАНИЕ. Указания для определения уровня допустимой деформации приведены в стандарте BS 7910.

6.4.2.3. Продольный изгиб

Необходимо учесть следующие случаи продольного изгиба.

- Местный продольный изгиб трубопровода за счет внешнего давления, осевого натяжения или сжатия, изгиба и скручивания или сочетания этих нагрузок.

- Распространение продольного изгиба.

- Ограниченный продольный изгиб трубы за счет осевых сжимающих усилий, вызванный высокими рабочими температурами и давлениями.

ПРИМЕЧАНИЕ. Ограниченный продольный прогиб трубы может принять форму горизонтального изгиба на незаглубленных трубопроводах или вертикального выпучивания на уложенных в траншее или заглубленных трубопроводов.*

6.4.2.4. Усталость

Анализ усталости следует проводить для секций и узлов трубопровода, в которых может возникать усталость за счет циклических нагрузок, для того, чтобы:

- проверить, что не началось развитие трещин, или

- определить требования для проверки на усталость.

Анализ усталости должен включать прогноз циклических нагрузок в процессе строительства и эксплуатации и перевод циклического нагружения в циклическое номинальное напряжение или деформацию.

При определении усталостного сопротивления необходимо принять во внимание средние напряжения, внутреннюю и наружную среду, предварительную пластическую деформацию и частоту циклического нагружения.

Оценка усталостной прочности может быть основана на данных для кривой усталости, полученных для типовых узлов, или на оценке срока усталостной службы на основе механизма образования трещин.

При выборе коэффициентов безопасности следует принимать во внимание неточность, свойственную прогнозированию усталостной прочности, и доступ для проверки усталостных повреждений. Может возникнуть необходимость в контроле вызывающих усталость параметров и соответствующей профилактики возможных усталостных повреждений.

6.4.2.5. Отклонение от окружности

Необходимо избегать отклонения от окружности или овальности, которая может вызывать продольный изгиб или мешать очистке скребками.

6.5. Устойчивость

Трубопроводы следует проектировать так, чтобы предотвращать горизонтальные и вертикальные смещения, либо их необходимо проектировать с достаточной гибкостью, чтобы прогнозируемые смещения соответствовали критериям прочности по настоящему стандарту.

При расчете на устойчивость положения следует учитывать приведенные ниже факторы.

- Гидродинамические и ветровые нагрузки.

- Осевые сжимающие усилие на поворотах трубопровода и боковые усилия в местах присоединения ответвлений от трубопроводов.

- Боковые отклонения за счет осевых сжимающих нагрузок в трубопроводе.

- Воздействие просадок или местных углублений в основании.

- Геотехнические условия, включая неустойчивость грунта, например, за счет сейсмической активности, нарушений откосов, пучения при замерзании, осадки при оттаивании и уровня грунтовых вод.

- Методы строительства.

- Способы прокладки траншей и отсыпки.

ПРИМЕЧАНИЕ. Устойчивость наземных трубопроводов можно повысить такими средствами, как подбор массы труб, анкерное крепление, подбор материала для отсыпки, грунтового покрытия, замены грунта, дренажа и теплоизоляции для предотвращения вспучивания при замерзании. Возможные меры улучшения устойчивости подводных трубопроводов включают выбор массы труб, массы покрытия, укладку в траншею, заглубление (включая заглубление под действием собственного веса), засыпку гравием или щебнем, анкерное крепление и установку матов и седел.

6.6. Выбор безопорных пролетов трубопровода

Необходимо подбирать пролеты трубопровода так, чтобы обеспечить соответствие критериям прочности в разделе 6.4.2. Необходимо учесть следующее.

- Состояние опор.

- Взаимодействие с соседними пролетами.

- Возможную вибрацию, вызванную ветром, течениями и волнением.

- Аксиальные усилия в трубопроводе.

- Отложения и эрозия грунта.

- Возможное воздействие деятельности третьей стороны.

- Свойства грунта.

6.7. Требования к испытаниям под давлением

6.7.1. Общие положения

Системы трубопроводов должны проходить на месте испытания под давлением после монтажа, но до введения в эксплуатацию, чтобы проверить их прочность и отсутствие течи. Сборные узлы и врезаемые секции можно предварительно испытать до монтажа при условии, что их целостность не нарушается во время последующего строительства и монтажа. Требования к испытанию под давлением могут определять требующуюся толщину стенки трубы и/или сорт стали в районах с большим различием высотных отметок.

6.7.2. Среда для испытания

Испытания под давлением необходимо проводить с помощью воды (включая воду с ингибиторами) за исключением тех случаев, когда низкие наружные температуры препятствуют проведению испытаний с использованием воды, когда нет достаточного количества воды или воды подходящего качества, когда невозможно слить воду, когда испытания нецелесообразны или когда вода содержит неприемлемое загрязнение. Пневматические испытания (если требуется) можно проводить, используя воздух или нетоксичный газ.

ПРИМЕЧАНИЕ. Примерами ситуаций, в которых испытание под давлением с использованием воды оказывается нецелесообразным, может служить изменение маршрута коротких секций трубопровода или коротких врезанных секций на работающем трубопроводе.

6.7.3. Уровень давления и продолжительность испытания

Испытание прочности системы трубопроводов следует проводить после стабилизации температуры и стабилизации давления, в течение не менее 1 часа при давлении во всех точках системы не менее:

- 1,25 МАОР для наземных трубопроводов и

- 1,25 (МАОР минус наружное гидростатическое давление) для подводных трубопроводов.

Если требуется, давление испытания прочности необходимо умножить на следующие отношения.

- Отношение при температуре испытания к сниженному значению при проектной температуре в том случае, если заданный минимальный предел текучести при проектной температуре ниже чем при испытании.

- Отношение плюс допуск на коррозию к при наличии допуска на коррозию.

Давление испытания на прочность трубопроводов, передающих флюиды категории С и D, в районах с редкой деятельностью человека и отсутствием постоянного населения можно снизить до давления не ниже 1,20 МАОР при условии, что максимальное случайное давление не может превышать 1,05 МАОР.

После успешного испытания на прочность нужно испытать систему трубопровода на прочность в течение не менее 8 час при давлении во всех точках системы не менее:

- 1,1 МАОР для наземных трубопроводов и

- 1,1 (МАОР минус наружное гидростатическое давление) для подводных трубопроводов.

Испытание на прочность и на плотность можно объединить с помощью проведения испытаний в течение 8 час под давлением, указанным выше для испытания на прочность. Требования к минимальной продолжительности испытания на плотность не распространяются на системы трубопроводов с +..ным* доступом для осмотра при условии, что весь трубопровод будет проверен на плотность после 2 час поддержания давления, требующегося для испытания на плотность. Дополнительные требования к испытаниям в статье В.6 относятся к трубопроводам категории D и Е, которым посвящено приложение В.

6.7.4. Критерии приемки

В процессе испытаний на прочность допускаются изменения давления, если можно показать, что они вызваны другими причинами кроме течи.

Повышение и снижение давления в процессе испытания на течь приемлемо при условии, что с помощью расчетов можно показать, что оно вызвано изменением наружной температуры или давления, например, приливными воздействиями для подводных трубопроводов.

Трубопроводы, не отвечающие этим требованиям, необходимо отремонтировать и снова испытать в соответствии с требованиями стандарта.

6.8. Деятельность других участников землепользования.

6.8.1. Деятельность третьей стороны

При определении требований к защите трубопровода от повреждения необходимо учесть следующие факторы.

- Возможное воздействие повреждения трубопровода на безопасность населения и окружающую среду.

- Возможный результат вмешательства за счет деятельности третьей стороны.

- Требования к обеспечению безопасности населения и защите окружающей среды.

ПРИМЕРЫ. Для наземного трубопровода необходимо учитывать такие виды деятельности как деятельность других землепользователей, дорожное движение, возделывание земель, осуществление дренажных работ, строительство зданий и работы на дорогах, железных дорогах, водных путях, а также военные маневры. Примерами деятельности для подводных трубопроводов могут служить установка подъемных судов, смещение якорей и якорных цепей, подводка кабелей и подключаемых шлангов, падение предметов вблизи монтажа, проход судов вблизи стояков, рыболовство на морском дне во время монтажа и военные маневры.

При необходимости требования к защите должны быть установлены в рамках оценки безопасности по разделу 6.2.1.2.

ПРИМЕРЫ. Защита наземных трубопроводов включает установку защитных покрытий, повышение толщины стенок, установку знаков, механическую защиту, ограничение доступа по маршруту трубопровода, или сочетание таких мер. Для подводного трубопровода в качестве мер защиты можно использовать укладку в траншею или заглубление, отсыпку щебнем, покрытие матами или защитными конструкциями и защиту стояков.

Для наземных трубопроводов знаки должны быть установлены при пересечении дорог, рельсовых путей, рек и каналов и в других местах, чтобы другие землепользователи в этом районе могли определить расположение трубопровода.

6.8.2. Покрытие трубопровода

6.8.2.1. Наземный трубопровод

Наземные заглубленные трубопроводы должны прокладываться с заглублением не менее указанной в табл.4.

Таблица 4. - Минимальная величина заглубления для наземных трубопроводов

Трубопроводы можно прокладывать с меньшим заглублением, чем указанная в табл.4, при условии обеспечения такого же уровня защиты другими способами.

При проектировании других методов защиты необходимо принять во внимание следующее.

- Любые ограничения, накладываемые другими землепользователями.

- Устойчивость и осадку грунта.

- Устойчивость трубопровода.

- Катодную защиту.

- Доступ для технического обслуживания.

6.8.2.2. Подводные трубопроводы

Подводные трубопроводы следует укладывать в траншею, заглублять или защищать, если возможно внешнее повреждение с нарушением их целостности, и в тех местах, где нужно предотвратить или снизить воздействие от другой деятельности. Необходимо проконсультироваться с другими действующими в районе сторонами при определении требований к предотвращению или снижению такого воздействия.

Защитные конструкции для подводных трубопроводов должны иметь гладкий профиль, чтобы свести к минимуму риск того, что они зацепятся и повредят якорный трос или рыболовные снасти. Они должны иметь также достаточный зазор с системой трубопровода для обеспечения при необходимости доступа. Конструкция катодной защиты трубопровода должна быть совместима с другими конструкциями на трубопроводе.

6.9. Пересечение преград и сближение

6.9.1. Консультации с администрацией

Проектные нагрузки на трубопровод, включая их периодичность, методы строительства и требования к защите пересечений преград устанавливаются при консультации с соответствующей администрацией.

6.9.2. Дороги

Дороги классифицируются как второстепенные и главные для использования соответствующего коэффициента безопасности для окружного напряжения.

Автомагистрали и автострады считаются главными дорогами, а все остальные дороги общественного пользования - второстепенными. Частные и проселочные дороги считаются второстепенными, даже если они используются для большегрузного транспорта.

Коэффициент безопасности для окружного напряжения в табл.1 и требования к величине заглубления в табл.4 должны распространяться, как минимум, до границ полосы отчуждения дороги или, если эта граница не определена, на 10 м от края твердого покрытия для главных дорог и на 5 м для второстепенных дорог.

Проходящие параллельно дороге трубопроводы при возможности должны прокладываться за пределами полосы отчуждения дороги.

6.9.3. Железные дороги

Коэффициент безопасности для окружного напряжения в табл.1 и требования к заглублению в табл.4 должны распространяться, как минимум, на 5 м за границы полосы отчуждения железной дороги или, если эта граница не определена, на 10 м от рельса.

Проходящие параллельно железной дороге трубопроводы при возможности должны прокладываться за пределами полосы отчуждения железной дороги.

Вертикальное расстояние между верхней частью трубы и верхней частью рельса должно быть не менее 1,4 м для пересечений открытым способом и 1,8 м при проколе или пересечении с помощью туннеля.

6.9.4. Водные пути и подходы к берегу

Требования к защите от повреждений для пересечений трубопроводом каналов, судоходных каналов, рек, озер и при подходе к берегу должны проектироваться после консультаций с администрацией водных бассейнов и водных путей.

Пересечение противопаводковых заграждений может потребовать дополнительных проектных мер для предотвращения наводнения и ограничения возможных последствий.

При определении мер защиты следует учитывать возможное повреждение трубопровода якорями судов, за счет размыва и приливов, осадки грунта или оползней и при планируемых работах типа драгирования, углубления и расширения реки либо канала.

6.9.5. Пересечение трубопроводов и кабелей

Следует избегать физического контакта между новым трубопроводом и существующими трубопроводами и кабелями. При необходимости следует устанавливать маты и другие средства постоянного разделения, чтобы избежать контакта на весь проектный срок эксплуатации трубопровода.

Пересечение должно происходить под углом близким к 90°.

6.9.6. Пересечение с помощью эстакад

Допускается использовать эстакады для трубопровода, когда заглубленное пересечение практически неприемлемо.

Трубные эстакады должны проектироваться по стандартам проектирования конструкций с достаточным просветом, чтобы предотвратить их возможное повреждение проезжающим транспортом, и с доступом для технического обслуживания. Необходимо учитывать возможные помехи для катодной защиты со стороны конструкции опорной эстакады.

Необходимо предусмотреть ограничение доступа посторонних к эстакадам.

6.9.7.

6.10. Неблагоприятные условия в грунте и на морском дне

При необходимости должны вводиться меры защиты, включая меры технического надзора для сведения к минимуму возможных повреждений трубопровода за счет неблагоприятных условий в грунте и на морском дне.

ПРИМЕРЫ. Неблагоприятные условия в грунте и на морском дне включают оползни, эрозию, опускание, участки, подверженные пучению при замерзании и осадке при оттаивании, участки торфяника с высоким уровнем грунтовых вод и болота. Возможными защитными мерами могут служить увеличение толщины стенки трубы, стабилизация грунта, борьба с эрозией, установка якорей, обеспечение отрицательной плавучести и т.п., а также мероприятия технического надзора. Возможные методы технического надзора могут включать измерение подвижек грунта, смещения трубопровода или изменения напряжений в трубопроводе.

По поводу общих геологических условий, оползней и участков оседания, проходки туннелей и возможных неблагоприятных условий в грунте следует обращаться к местной администрации, местным геологическим организациям и консультантам по горным работам.

6.11. Задвижки для секционирования

Задвижки для секционирования следует устанавливать в начале и конце трубопровода и в тех местах, где требуется:

- управление и техническое обслуживание,

- борьба с аварийными ситуациями,

- ограничение возможных объемов разлива.

При размещении задвижек следует принимать во внимание топографические условия, легкость доступа для управления и технического обслуживания, включая требования к сбросу давления, возможность охраны и близость к населенным пунктам.

Принцип работы клапанов для изоляции должен устанавливаться при определении их размещения.

6.12. Контроль целостности

Требования к контролю целостности трубопровода должны устанавливаться на стадии проектирования.

ПРИМЕЧАНИЕ. Контроль может включать наблюдение за коррозией, проверки и определение течи.

6.13. Проектирование внутренней очистки скребками

Необходимо установить требования для внутренней очистки скребками и соответствующим образом проектировать трубопровод. Трубопроводы должны быть спроектированы так, чтобы в них можно было вводить инструменты для внутренней очистки и проверки.

При проектировании для внутренней очистки скребками необходимо учитывать следующее.

- Наличие и расположение постоянных камер приема скребка или соединений для временных камер приема скребка.

- Доступность.

- Грузоподъемные средства и сооружения.

- Требования к внутренней изоляции для пуска и приема скребка.

- Требования к вентиляции и сливу (для наладки и во время эксплуатации).

- Направление пуска скребка.

- Допустимый минимальный радиус изгиба.

- Расстояние между коленами и арматурой.

- Максимальное допустимое изменение диаметра.

- Требования к конусности при изменении внутреннего диаметра.

- Проектирование соединения с ответвлениями и совместимость материала труб.

- Внутреннюю арматуру.

- Внутреннее покрытие.

- Сигнализаторы подхода скребка.

При определении ориентации камер для скребка необходимо учитывать безопасность путей доступа и соседних сооружений.

6.14. Сборные узлы

6.14.1. Сварные соединения ответвлений

Сварные соединения ответвлений на трубопроводах должны проектироваться в соответствии с требованиями признанного стандарта. Окружные напряжения в соединении не должны превышать окружных напряжений, допустимых для присоединения трубы.

6.14.2. Специальные узлы, изготовленные с помощью сварки

Проектирование специальных узлов должно соответствовать установившейся инженерной практике и настоящему стандарту. Если прочность такого узла нельзя рассчитать или определить в соответствии с требованиями настоящего стандарта, необходимо установить максимальное допустимое рабочее давление в соответствии с требованиями ASME, раздел VIII, подраздел 1.

Сборные детали за исключением обычно выпускаемой арматуры со стыковой сваркой, в которых используются продольные сварные швы, должны проектироваться, изготавливаться и испытываться в соответствии с настоящим стандартом. Запрещается использовать глухие пробки, глухие патрубки и щелевидные насадки.

Плоские заглушки должны проектироваться в соответствии с ASME, раздел VIII, подраздел 1.

Сварка должна проводиться с помощью признанных процедур и выполняться операторами, аттестованными в соответствии с ISO 13847.

Специальные узлы должны выдерживать давление, равное давлению испытания на прочность системы трубопроводов. Узлы, устанавливаемые в уже существующую трубопроводную систему, должны пройти испытание под давлением до монтажа в соответствии с пунктом 6.7.

6.14.3. Штампованные отводы

Штампованные отводы должны проектироваться в соответствии с принятыми техническими условиями или стандартами.

6.14.4. Камеры для скребка

Все предполагаемые операции внутренней очистки с помощью скребка, включая возможные проверки изнутри трубы, необходимо принимать во внимание при определении размеров камеры для скребка.

Камеры для скребка, как постоянные, так и временные, должны проектироваться с коэффициентом безопасности для окружного напряжения, указанным в табл.1 и 2, включая такие детали как ответвления для вентиляции, слива и направляющие перегородки, бандажи для насадок и опоры седел. Заглушки должны соответствовать ASME, раздел VIII, подраздел 1.

Заглушки должны проектироваться так, чтобы их нельзя было открыть, пока в камере скребка имеется давление. Для этого можно использовать введение блокировки с задвижками магистрального трубопровода.

Камеры для скребка должны проходить испытания под давлением в соответствии с пунктом 6.7.

6.14.5. Ловушки для конденсата

6.14.5.1. Ловушки для конденсата типа емкости

Все ловушки конденсата типа емкости вне зависимости от места их установки должны проектироваться и изготавливаться в соответствии с ASME, раздел VIII, подраздел 1.

6.14.5.2. Многотрубные ловушки конденсата

Многотрубные ловушки конденсата должны проектироваться с коэффициентом безопасности для окружного напряжения в соответствии с табл.1 и 2.

6.14.6. Сборные узлы

Коэффициент безопасности для окружного напряжения для сборных узлов должен действовать для всего узла и его действие должно распространяться на расстояние до пяти диаметров трубы или 3 м в обоих направлениях за пределы последнего элемента узла, исключая переходные торцы трубной обвязки, повороты и колена.

6.15. Установка опор и анкерных креплений

Трубопровод и оборудование должны иметь соответствующие опоры, чтобы предотвращать или гасить слишком сильную вибрацию, и должны иметь достаточное анкерное крепление, чтобы предотвратить чрезмерные нагрузки на присоединенное оборудование.

Соединения ответвлений на наземном трубопроводе должны опираться на укрепленную отсыпку или должны иметь необходимую гибкость.

Оттяжки и демпфирующие устройства, требующиеся для устранения вибрации трубной обвязки, должны крепиться к магистральной трубе с помощью элементов, охватывающих ее по всей окружности.

Все крепления к трубопроводу нужно проектировать так, чтобы свести к минимуму дополнительные напряжения в трубопроводе. Требования к распределению нагрузки и прочности сварных швов креплений должны соответствовать признанной строительной практике.

Конструкционные опоры, оттяжки и анкерные крепления нельзя приваривать непосредственно к трубопроводу. Вместо этого такие устройства должны опираться на элементы, охватывающие трубу по всей окружности.

Там, где необходима надежная опора, например, в анкерном креплении присоединение должно проводиться с помощью сварки с элементом, охватывающим трубу по всей окружности, а не с трубой. Охватывающий трубу элемент должен быть соединен с трубой непрерывно по всей окружности, а не прерывистым сварным швом.

Не приваренные к трубопроводу опоры должны проектироваться так, чтобы обеспечивать доступ для проверки трубопровода под опорами.

При проектировании анкерных опор, препятствующих осевому смещению трубопровода, следует принимать во внимание усилия, возникающие при расширении трубопровода, и трение трубы о грунт, противодействующее смещению.

При проектировании элемента, охватывающего трубу по всей окружности, необходимо учитывать сочетание напряжений в магистральной трубе от рабочих, внешних, строительных и случайных нагрузок. Охватывающий по всей окружности элемент можно крепить с помощью зажима или непрерывной сварки по всей окружности.

Осевое усилие F, которое должен выдерживать трубопровод с жестко закрепленными концами, нужно рассчитывать следующим образом:

]

где

A - площадь поперечного сечения стенки трубы,

E - модуль упругости,

- линейный коэффициент теплового расширения,

- температура монтажа,

- максимальная или минимальная температура металла при эксплуатации,

- окружное напряжение за счет внутреннего давления для номинальной толщины стенки,

- коэффициент Пуассона.

При определении действующих на трубу осевых усилий следует учитывать также остаточные нагрузки от монтажа.

6.16. Морские стояки

Проектирование морских стояков необходимо проводить особенно тщательно в связи с их особым значением для всего подводного монтажа и воздействием на них внешних нагрузок, а также наличием механических рабочих соединений. При их проектировании необходимо учитывать следующие факторы.

- Зону периодического смачивания (нагрузки и коррозия).

- Ограниченные возможности проверки при эксплуатации.

- Принудительные смещения.

- Повышение скорости потока воды между смежными стояками.

- Возможность осадки платформы.

- Защиту стояков с помощью размещения их в опорных конструкциях.

7. Проектирование станций и терминалов

7.1. Выбор местоположения

При выборе местоположения наземных станций и терминалов необходимо учитывать следующее.

- Топографические условия.

- Состояние грунта.

- Наличие доступа.

- Доступность инженерных сетей.

- Требования к входным и выходным соединениям с трубопроводом.

- Опасность, связанную с другой деятельностью и соседними сооружениями.

- Безопасность для населения и окружающей среды.

- Планируемое развитие региона.

Станции и терминалы необходимо располагать так, чтобы построенные на площадке сооружения можно было защитить от пожара на соседних сооружениях, которые не находятся под управлением эксплуатирующей трубопровод компании.

Расположение сооружений трубопровода при его прокладке как на земле, так и в море следует определять при рассмотрении общего плана прокладки, принимая во внимание результаты оценки безопасности. Необходимо свести к минимуму последствия взрыва или пожара для мест размещения персонала и требующуюся при этом эвакуацию.

7.2. Схема размещения

Вокруг станций и терминалов должно быть предусмотрено свободное пространство для беспрепятственного перемещения противопожарного оборудования. На станциях и терминалах необходимо обеспечить достаточный доступ и зазоры для перемещения противопожарного и другого аварийного оборудования.

Схемы размещения станций и терминалов должны основываться на принципе сведения к минимуму распространения и последствий пожара.

Участки станций и терминалов, на которых может присутствовать взрывоопасная газовая смесь, должны классифицироваться в соответствии с IEC 60079-10, и соответствующим образом должны определяться требования к установкам и оборудованию.

Расстояния в резервуарном парке должны соответствовать NFPA 30.

Трубная обвязка должна быть проложена так, чтобы исключить риск зацепиться за нее или удариться головой персоналу и чтобы не был затруднен доступ к трубной обвязке и оборудованию для проверки и технического обслуживания. При прокладке первичной трубной обвязки необходимо также учитывать требования к доступу для замены оборудования.

Вентиляционные и сливные линии должны быть протянуты до места, где можно безопасно сбрасывать продукт. Особое внимание следует обратить на безопасность расположения вентиляционных и сливных линий вблизи жилых помещений на морских сооружениях.

7.3. Охрана

Доступ на станции и терминалы должен быть ограничен. Они должны быть обнесены забором с запирающимся или охраняемым входом.

По периметру должны быть установлены постоянные предупреждающие знаки с указанием идентификационных данных для станции или терминала и номера телефона, по которому можно связаться с эксплуатирующей трубопровод компанией.

Требования к охране сооружений трубопровода внутри станции, терминала или сооружения должны устанавливаться в соответствии с требованиями к станции, терминалу или сооружению.

7.4. Безопасность

Должны быть установлены знаки, указывающие опасные, закрытые участки и участки, на которых имеется высокое напряжение. Доступ на такие участки должен быть ограничен.

Заборы не должны мешать эвакуации персонала в безопасное место. Аварийные выходы должны открываться наружу и иметь такую конструкцию, чтобы их можно было открывать изнутри без ключа, когда в помещении находятся люди.

На каждом рабочем этаже главного здания насосно-перекачивающей и компрессорной станции, в подвале и на каждой поднятой платформе и переходе должны быть предусмотрены соответствующие выходы и беспрепятственные проходы в безопасное место. Выходы должны обеспечивать удобство при эвакуации.

Должны быть предусмотрены соответствующие устройства детектирования газа и пламени и противопожарные устройства. Для наземных станций и терминалов требования к таким устройствам должны устанавливаться при консультации с местной пожарной администрацией.

Резервуары, насыпи и защитные противопожарные стенки должны отвечать требованиям NFPA 30.

Должна быть предусмотрена вентиляция, чтобы избежать воздействия на персонал опасных концентраций горючих и токсичных жидкостей, газов и паров в замкнутом пространстве, отстойников и колодцев при нормальных и нештатных условиях, например, при разрыве прокладки или повреждении сальниковой набивки. Должно быть предусмотрено оборудование для детектирования опасных концентраций продукта.

Горячая и холодная трубная обвязка, которая может нанести травмы персоналу, должна быть соответствующим образом теплоизолирована или защищена.

7.5. Окружающая среда

Сброс стоков и выбросов должен отвечать национальным и местным требованиям к защите окружающей среды.

7.6. Здания

Здания насосно-перекачивающей и компрессорной станции, в которых находится оборудование или трубная обвязка с наружным диаметром более 60 мм либо оборудование для подачи продуктов категории D и Е, исключая бытовые нужды, должны строиться из огнестойких, негорючих материалов или материалов с низкой горючестью, указанных в HFPA 220.

7.7. Оборудование

Насосы и компрессоры, первичные приводы, их вспомогательные и дополнительные устройства, системы управления и обеспечения должны быть пригодны для своего назначения, определяемого при задании системы в соответствии с пунктом 5.1. Насосы, компрессоры и их первичные приводы должны проектироваться для интервала рабочих условий, который определяется ограничениями для системы трубопровода и задается устройствами управления, указанными в пункте 5.4.

Первичные приводы, исключая асинхронные и синхронные электродвигатели, должны иметь автоматическое устройство, которое предназначено для отключения блока до того, как скорость первичного привода или приводимого им блока превысит максимальную безопасную скорость, установленную изготовителем.

Установки и оборудование должны отвечать требованиям классификации участка в соответствии с пунктом 7.2.

7.8. Трубная обвязка

7.8.1. Первичная трубная обвязка

Трубная обвязка для подачи или хранения продукта должна отвечать требованиям к прочности в разделе 6.4.

ПРИМЕЧАНИЕ 1. Коэффициенты безопасности для кольцевых напряжений в трубной обвязке указаны в табл.1 и 2.

При проектировании трубной обвязки необходимо учитывать вибрацию за счет вибрирующего оборудования, пульсацию продукта под действием поршневых насосов или компрессоров и пульсацию, вызванную потоком.

Трубную обвязку необходимо защищать от повреждения под действием отрицательного или повышенного давления. Регулирование давления и защита от превышения давления должна отвечать требованиям раздела 5.4.

ПРИМЕЧАНИЕ 2. На трубную обвязку может оказывать воздействие повышенное давление и/или вакуум в результате выбросов при внезапном изменении потока в результате перекрытия задвижки или отключения насоса, избыточного статического давления, расширения продукта, подключения к источнику высокого давления при ошибочной операции или в результате возникновения вакуума при отключении или сливе трубопровода.

7.8.2. Вторичная трубная обвязка

7.8.2.1. Трубная обвязка для топливного газа

Трубная обвязка для топливного газа внутри станции должна проектироваться в соответствии с ASME B31.3.

В линиях для топливного газа должен быть предусмотрен общий отсечной клапан, находящийся за пределами любых зданий и жилых помещений.

В системе топливного газа должны быть предусмотрены устройства ограничения давления, которые должны препятствовать повышению давления более чем на 25% сверх нормального рабочего давления системы. Максимальное давление топлива не должно превосходить проектное давление более чем на 10%.

Должна быть предусмотрена возможность стравливания и продувки топливного коллектора, чтобы не позволить топливному газу попасть в камеры сгорания во время проведения работ на устройствах привода или присоединенном оборудовании.

7.8.2.2. Трубная обвязка для воздуха

Трубная обвязка для воздуха внутри станции должна проектироваться в соответствии с ASME В31.3.

Воздухоприемники и баллоны для воздуха должны быть выполнены и оснащены в соответствии с ASME, раздел VIII, подраздел I.

7.8.2.3. Трубопроводы для смазочного масла и гидравлической жидкости

Вся трубная обвязка для смазочного масла и гидравлической жидкости внутри станции должна проектироваться и оснащаться в соответствии с ASME В31.3.

7.8.2.4. Вентиляционные и сливные линии

Вентиляционные и сливные линии должны выбираться по размеру так, чтобы они соответствовали пропускной способности предохранительных клапанов.

7.9. Система аварийного отключения

Каждая насосно-перекачивающая или компрессорная станция должна иметь систему аварийного отключения, к которой должен быть свободный доступ, она должна иметь местное и/или дистанционное управление и отключать все первичные приводы. Необходимо также предусмотреть изоляцию станции от трубопровода, а также сброс давления или стравливание продукта системы трубной обвязки.

Действие системы аварийного отключения должно также допускать отключение любого работающего на газе оборудования, которое может угрожать безопасности на площадке, при условии, что оно не требуется для аварийных операций.

Для защиты персонала и выполнения функций, требующихся для защиты оборудования, должно быть предусмотрено бесперебойное электропитание.

7.10. Электрооборудование

Электрооборудование и электропроводка, смонтированная на станции, должна отвечать требованиям IEC 60079-14. Электрические устройства, которые должны продолжать работать при аварийной ситуации, должны отвечать требованиям к классификации зоны в аварийной ситуации.

7.11. Резервуары-хранилища и рабочие резервуары

Резервуары для хранения или перегрузки продукта должны проектироваться и строиться в соответствии с приведенными ниже стандартами.

- API 650 для продуктов с давлением паров ниже 0,035 бар (ман.).

- API 620 для продуктов с давлением паров выше 0,035 бар (ман.), но не выше 1 бар (ман.).

- Настоящий стандарт для трубчатых газгольдеров для продуктов с давлением паров выше 1 бар (ман.).

Фундаменты должны проектироваться и строиться в соответствии с планами и техническими условиями, которые учитывают местные условия, тип резервуара, его применение и общее расположение.

7.12. Нагревательные и охладительные устройства

Если для работы трубопровода требуется нагрев или охлаждение продукта, необходимо предусмотреть указатели и регуляторы температуры в соответствии с разделом 5.1.

Может требоваться обогрев вдоль трубопроводов, корпусов насосов, сливов и приборных линий для обеспечения удовлетворительных условий течения после отключения.

7.13. Замерное оборудование и приборы регулирования давления

Счетчики, сетчатые фильтры и другие фильтры необходимо проектировать на одинаковое внутреннее давление, и они должны отвечать требованиям для испытания под давлением.

Узлы должны иметь такие опоры, чтобы предотвратить избыточную нагрузку на подключенные системы трубной обвязки.

Проектирование и монтаж должны обеспечивать доступ и удобства для ремонта и технического обслуживания при минимальных помехах для работы установки. Необходимо учесть возможное противотечение, вибрацию и пульсацию в движущемся потоке.

Контроль качества любой фильтрующей среды должен выбираться так, чтобы защитить оборудование от попадания вредных посторонних веществ и предотвратить накопление электростатического заряда.

7.14. Системы контроля и связи

Необходимо определить и включить в проект системы требования к контролю давления, температуры, расхода, физических характеристик передаваемого продукта, передаче информации о насосах, компрессорах, положении задвижек, счетчиках и уровнях в резервуарах, а также об условиях подачи сигнала тревоги, включая отключение электропитания, высокую температуру обмоток электродвигателей и подшипников ротационных установок, превышение уровня вибрации, низкое давление всасывания, высокое давление нагнетания, течь уплотнения, аномальную температуру, и детектирование пламени и опасных газов в соответствии со статьей 5.

Для управляющего оборудования можно использовать систему диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA).

Рабочие требования к системе трубопровода, а также требования к безопасности и защите окружающей среды должны быть положены в основу определения потребности в резервировании контроля и устройств связи и установки резервного источника питания.

8. Материалы и покрытия

8.1. Общие требования к материалам

8.1.1. Выбор материалов

Материалы, используемые в системе трубопровода, должны удовлетворять следующим требованиям.

- Обладать механическими свойствами, включая прочность и жесткость, необходимыми для выполнения проектных требований раздела 6.4.

- Обладать свойствами, требующимися для борьбы с коррозией, в разделе 9.

- Быть пригодными для предполагаемых способов обработки и/или методов строительства.

- Быть совместимыми с транспортируемым продуктом.

8.1.2. Кислотоустойчивые материалы

Технические условия для кислотоустойчивых материалов должны включать требования к испытаниям эксплуатационных характеристик для определения устойчивости к образованию трещин под напряжением в присутствии сульфидов и под действием водорода, если пригодность материалов к работе в кислотных условиях не установлена в других стандартах.

ПРИМЕЧАНИЕ. Требования к предотвращению образования трещин под действием водорода могут включать снижение и/или регулирование формы неметаллических включений в металле.

8.1.3. Согласованность требований

Требования должны устанавливаться согласованным образом для всех работающих под давлением узлов в системе трубопровода.

ПРИМЕРЫ. Химический состав для обеспечения свариваемости, жесткость для предотвращения хрупкого излома.

8.1.4. Химический состав

Материалы из ферритовых сталей, предназначенные для сварки, для которых отсутствуют стандарты на изделия, должны иметь максимальный углеродный эквивалент (СЕ):

- 0,45 для сортов с заданным минимальным пределом текучести не выше 360 МПа и

- 0,48 для сортов с заданным минимальным пределом текучести выше 360 МПа.

Покупатель может принять технические условия, по которым допустимы более высокие значения СЕ или же требуются дополнительные ограничения на приемлемые максимальные значения СЕ.

СЕ следует рассчитывать по приведенным ниже формулам:

Для трубопроводов, предназначенных для транспорта продуктов категории А, для которых не известен полный химический состав, можно использовать другую формулу для СЕ.

.

8.1.5. Стойкость к хрупкому разрушению

Материалы должны выбираться для системы трубопровода и использоваться так, чтобы исключить хрупкое разрушение.

Материалы, используемые в трубопроводах, которые транспортируют продукты категории С, D и Е, с номинальным диаметром (DN) более 150 и изготовленные из ферритной, ферритно-аустенитной или мартенситной нержавеющей либо углеродистой стали, должны иметь приведенные ниже минимальные значения ударной вязкости по Шарпи для полномерных образцов.

- 27 Дж в среднем или 20 Дж для каждого образца для сортов с заданным минимальным пределом текучести не выше 360 МПа и

- 40 Дж в среднем или 30 Дж для каждого образца для сортов с заданным минимальным пределом текучести выше 360 МПа.

Требования для предотвращения хрупкого разрушения материалов в трубопроводах, транспортирующих продукты категории А и В, и узлах с номинальным диаметром не более DN 150 в трубопроводах, транспортирующих продукты категории С, D и Е, нужно определять, основываясь на проектных условиях для системы трубопровода.

ПРИМЕЧАНИЕ. Для остановки распространяющегося вязкого излома могут потребоваться большие значения ударной вязкости (см. раздел 6).

Полноразмерные испытания по Шарпи с V-образным надрезом должны проводиться в соответствии с ISO 148. Можно также использовать и другие образцы для испытаний, установленные в ISO 3183 (все части). Можно испытывать образцы уменьшенного размера и уменьшать минимальные требуемые значения ударной вязкости пропорционально толщине образца, когда толщина испытываемых узлов не позволяет провести полноразмерные испытания по Шарпи с V-образным надрезом.

Температура испытания не должна быть выше минимальной возможной температуры трубопровода, когда он находится под давлением. Для газовых или газожидкостных линий, для морских стояков и узлов большой толщины следует использовать более низкие температуры испытаний.

Требования к предотвращению хрупкого разрушения должны выполняться для основного металла и для сварных узлов для наплавленного металла и для околошовной зоны с помощью использования процедур сварки, аттестованных для обеспечения заданной устойчивости к хрупкому разрушению.

8.1.6. Устойчивость к разрушению сдвига

Основной металл магистральной трубы трубопровода, передающего продукты категории С, D и Е, должен обеспечивать остановку развивающегося разрушения сдвига. Необходимо определить фазовое поведение продукта при внезапном сбросе давления и проверить требуемые свойства, обеспечивающие остановку развивающегося разрушения сдвига, для всех фаз.

Магистральная труба для использования в трубопроводах, транспортирующих продукты категории D, должна иметь значения ударной вязкости по Шарпи, приведенные в табл.5.

Таблица 5. - Минимальная ударная вязкость по Шарпи для образца с V-образным надрезом для трубопроводов с продуктами категории D

Испытания по Шарпи на образцах с V-образным надрезом должны проводиться при выполнении требований раздела 8.1.5 при минимальной температуре, которая может возникать в трубопроводе во время его эксплуатации под действием самых низких температур воздуха, морской воды или грунта.

Можно использовать механические вставки (стопперы) для остановки развития трещин, состоящие из муфты или толстостенной трубы, там, где невозможно выполнить требования табл.5. Расположение и минимальное расстояние между вставками для остановки трещин вдоль трубопровода следует определять, исходя из последствий развития трещины.

8.1.7. Эксплуатация в условиях высоких температур

Необходимо документально зафиксировать механические свойства при максимальных рабочих температурах материалов, которые должны работать при температуре выше 50 °С, если только они не установлены в действующем для продукта стандарте или дополнительном обосновании.

8.1.8. Свойства после штамповки и термической обработки

Для материалов, для которых проводится термообработка, горячая или холодная штамповка или другие технологические операции, которые могут повлиять на свойства материала, необходимо документально зафиксировать их соответствие установленным требованиям в конечном состоянии. Документация должна иметься для основного металла и для сварных узлов для навариваемого металла и околошовной зоны.

8.1.9. Программы аттестации производства

Требования для программ аттестации производства и до производственного испытания материалов должны устанавливаться на основе имеющегося прежнего опыта.

8.1.10. Маркировка

Материалы и узлы должны маркироваться в соответствии с требованиями действующего стандарта для продукции или, если маркировка не установлена, в соответствии с требованиями MSS SP-25.

Маркировка с помощью тиснения штампом должна проводиться так, чтобы создавать минимальную концентрацию напряжений, и в таких местах, где маркировка не наносит ущерба.

8.1.11. Документация проверки

Все материалы должны поставляться с документацией проверки в соответствии с ISO 10474, или которая позволяет отслеживать узлы трубопровода. Для материалов работающих под давлением узлов должен иметься, как минимум, сертификат проверки типа 3.1.В в соответствии с ISO 10474.

8.1.12. Технические условия

Все материалы для труб, трубных узлов и покрытий должны изготавливаться и применяться в соответствии с требованиями соответствующего стандарта на продукцию и настоящего стандарта.

Необходимо указать требования настоящего стандарта, не входящие в соответствующий стандарт на продукцию, и добавить их к стандарту на продукцию.

Для материалов, для которых отсутствует соответствующий стандарт на продукцию, должны быть подготовлены подробные технические условия, включающие требуемые свойства, требования к размерам и требования к изготовлению, испытаниям, проверке, сертификации и документации.

8.1.13.

8.1.14.

Журналы

Технические условия с согласованными отклонениями, проектная документация типа расчетов и чертежей, результаты проверок и испытаний и сертификаты должны быть собраны вместе и храниться в течение сроков эксплуатации в соответствии с требованиями раздела 13.1.7.

8.2. Магистральные трубы

8.2.1. Трубы из углеродистой стали

Магистральная труба, изготовленная из С-Мn стали, должна отвечать требованиям ISO 3183-1, ISO 3183-2 и ISO 3183-3.

Магистральная труба по ISO 3183-2 или ISO 3183-3 должна использоваться там, где по пунктам 8.1.5 и 8.1.6 требуется устойчивость к излому. Труба по ISO 3183-3 должна использоваться для работы, требующей кислотостойкости.

8.2.2.

8.2.3.

8.3. Узлы

8.3.1.

8.3.2.

Выполненные из труб отводы

Отводы можно изготавливать из труб с помощью горячей, холодной или индукционной гибки. К таким коленам предъявляются следующие требования.

- Труба должна быть из спокойной стали.

- Отклонение от окружности по телу не должно превышать 2,5% от номинального наружного диаметра.

- Допуски для торца колена должны соответствовать допускам для торца подсоединяемой трубы.

- Образование складок не допускается.

- Все участки отводов должны соответствовать требованиям для заданной минимальной толщины стенки, предъявляемым к подсоединяемой трубе.

- Механические свойства отводов должны соответствовать требованиям, установленным для трубы в разделе 8.2.

Испытания и проверка колен должны проводиться в том состоянии, в котором они поставляются.

Сварные секционные отводы использовать запрещается.

8.3.2. Арматура

Арматура должна быть выполнена из спокойной стали. Сталь должна соответствовать требованиям, установленным в ASTM A182, ASTM A350, MSS SP-75, ASME В16.9 или равноценных стандартов.

8.3.3. Задвижки

Шаровые, запорные, шиберные и пробковые задвижки должны отвечать требованиям ISO 14313. Задвижки для работы под водой должны отвечать требованиям ISO 14273.

8.3.4. Сборные изолирующие фланцы

Сборные изолирующие фланцы до установки в трубопроводе необходимо испытывать под давлением в 1,5 МАОР, и проводить для них электрические испытания для подтверждения разрыва электрической цепи.

8.3.5. Другие узлы

Проектирование узлов, для которых отсутствуют стандарты для продукции, должно соответствовать требованиям ASME, раздел VIII, подраздел 1.

8.4. Покрытия

8.4.1. Общие положения

Все наружные и внутренние покрытия должны соответствовать признанным стандартам и техническим условиям, охватывающим следующие требования.

- Тип покрытия и армирования, если используется.

- Толщина отдельного слоя и общая толщина.

- Состав или материал основы.

- Механические свойства.

- Температурные ограничения.

- Требования к подготовке поверхности.

- Требования к адгезии.

- Требования к материалам, нанесению и выдерживанию, включая возможные требования охраны труда, техники безопасности и защиты окружающей среды.

- Требования к приемочным испытаниям систем покрытий и аттестации персонала, если требуется.

- Требования к испытаниям и проверке.

- Процедура ремонта, если требуется.

8.4.2. Наружные покрытия

8.4.2.1. Бетонное покрытие

Бетонное покрытие должно отвечать техническим условиям, которые в дополнение к требованиям раздела 8.4.1 включают следующие требования.

- Состав бетона.

- Требуемые механические свойства и требования к испытаниям.

- Толщина и вес, включая допуски.

- Армирование.

- Адгезия к трубе.

- Требования к нанесению и выдерживанию.

- Установка расходуемого анода.

- Поглощение воды.

8.4.2.2. Покрытия для защиты от коррозии и теплоизоляции

Покрытия должны соответствовать требованиям разделов 9.4 и 9.5.

8.4.3. Внутренние покрытия и облицовка

Внутренние покрытия должны соответствовать общим требованиям раздела 9.3.5, если они наносятся для подавления внутренней коррозии.

Антифрикционные покрытия должны, как минимум, соответствовать API RP 5L2 и иметь минимальную толщину 40 мкм. Покрытие может состоять из эпоксидной основы и отверждающего агента на основе алифатического или циклоалифатического эпоксиамина либо полиамида.

9. Защита от коррозии

9.1. Общие положения

Необходимо защищать систему трубопровода от внутренней и наружной коррозии, чтобы исключить риск непредвиденного отказа трубопровода или потери работоспособности в результате коррозии в течение установленного срока его службы. Защита от коррозии должна включать следующее.

- Выявление и оценка возможных источников коррозии.

- Выбор материалов для трубопровода.

- Определение требуемого снижения коррозии.

- Определение требований к контролю и проверке коррозии.

- Анализ данных контроля и проверки коррозии.

- Периодическое изменение требований к защите от коррозии в связи с накопленным опытом и изменениями проектных условий и среды, в которой находится трубопровод.

Оценка внутренней и наружной коррозионной активности должна проводиться для документального подтверждения того, что для выбранных материалов коррозию удается удерживать в проектных рамках в течение проектного срока службы трубопровода.

Оценка должна проводиться на основе накопленного опыта эксплуатации и технического обслуживания и/или результатов лабораторных испытаний.

Любой допуск на коррозию должен учитывать тип и скорость развития коррозии, прогнозируемую для проектного срока службы трубопровода.

В оценку необходимо включать возможную внутреннюю и внешнюю коррозию материалов трубопровода во время транспортировки, хранения, строительства, испытаний, консервации, наладки и эксплуатации.

9.2. Оценка внутренней коррозионной активности среды

Возможные потери и разрушение материала трубопровода необходимо определять для всех проектных условий (раздел 5.1).

Для определения скорости движения продукта, давления и температуры, прогнозируемой в процессе эксплуатации, необходимо оценить возможность образования свободной жидкой воды.

Необходимо выявить ингредиенты продукта, которые могут вызывать внутреннюю коррозию или влиять на нее, и их коррозионное воздействие для прогнозируемого интервала концентраций, давлений и температур.

ПРИМЕРЫ. К ингредиентам, которые могут вызывать внутреннюю коррозию или влиять на нее в трубопроводах, транспортирующих природный газ, сырую нефть и другие нефтепродукты, относятся диоксид углерода, сероводород, элементная сера, ртуть, кислород, вода, растворенные соли (хлориды, бикарбонаты, карбоксилаты и т.п.), твердые осадки (в связи с очисткой линии), бактериальное загрязнение, химические присадки, введенные при совершаемых выше по потоку операциях, загрязнение в результате отклонений от норм технологических процессов выше по потоку.

Следует обращать внимание на следующие возможные типы коррозии.

- Общая потеря материала и разрушение.

- Локализованная коррозия типа точечной коррозии под отложениями и меза-коррозия либо ручейковая коррозия.

- Коррозия микробиологического происхождения.

- Образование трещин под напряжением.

- Вызванное водородом образование трещин и ступенчатое образование трещин.

- Образование трещин под действием водорода в направлении приложенных напряжений.

- Эрозия и эрозионная коррозия.

- Коррозионная усталость.

- Биметаллические или гальванические пары, включая избирательную коррозию сварных швов.

9.3. Снижение внутренней коррозии

9.3.1. Методы

К методам снижения внутренней коррозии относятся следующие.

- Изменение проектных или рабочих условий.

- Применение устойчивых к коррозии материалов.

- Применение химических присадок.

- Нанесение внутреннего покрытия или облицовки.

- Применение регулярной механической очистки.

- Устранение биметаллических пар.

Необходимо учесть совместимость используемых способов снижения коррозии с проводимыми вниз по потоку операциями.

9.3.2. Пересмотр проектных условий

Можно пересмотреть оборудование для обработки продукта вверх по потоку от трубопровода и процедуры использования трубопровода, чтобы выявить возможности устранения коррозионных ингредиентов или условий, которые были выявлены при оценке коррозионной активности.

9.3.3. Устойчивые к коррозии материалы

При выборе устойчивых к коррозии материалов необходимо принять во внимание результаты оценки внутренней (раздел 9.2) и внешней (раздел 9.3) коррозионной активности.

9.3.4. Химические присадки

При выборе химических присадок следует принимать во внимание следующие факторы.

- Их эффективность на смачиваемых водой участках по всей длине и окружности трубопровода.

- Колебания скорости продукта в трубопроводе.

- Распределение между фазами в многофазной системе.

- Влияние отложений и окалины.

- Совместимость с другими присадками.

- Совместимость с материалами узлов трубопровода, особенно с неметаллическими материалами в дополнительных устройствах трубопровода.

- Техника безопасности при работе с реактивами.

- Влияние на окружающую среду в случае сброса.

- Совместимость с операциями, проводимыми вниз по потоку от трубопровода.

9.3.5. Внутренние покрытия или облицовка

Можно наносить покрытия или облицовку для снижения внутренней коррозии при условии, что будет показано, что неполное покрытие на участках с пропусками и другими дефектами не приведет к неприемлемой коррозии.

При выборе покрытий или облицовки необходимо принять во внимание следующие факторы.

- Внутреннее покрытие монтажных соединений.

- Метод нанесения.

- Наличие методов восстановления.

- Рабочие условия.

- Результат длительного воздействия продукта на покрытие или облицовку.

- Устойчивость к изменениям давления.

- Влияние градиента температуры внутри покрытия.

- - Совместимость с внутренней очисткой скребком.

9.3.6. Очистка

Необходимо определить требования к периодической внутренней механической очистке трубопровода. При этом следует учитывать следующие факторы.

- Удаление скопившихся твердых веществ и/или карманов с коррозионными жидкостями для содействия снижению коррозии на этих участках.

- Повышение эффективности химических присадок.

- При выборе устройства для механической очистки следует учитывать следующее.

- Возможные последствия удаления защитного слоя продуктов коррозии или химических присадок либо повреждение внутреннего покрытия и облицовки при механической очистке.

- Возможное отрицательное влияние контакта между материалами трубопровода типа нержавеющей стали и материалами устройства для механической очистки.

9.4. Оценка наружной коррозии

Возможность развития наружной коррозии следует определять, основываясь на рабочей температуре трубопровода (см. раздел 5.1) и внешних условий вдоль трубопровода (см. раздел 6.2).

В табл.6 приведены типичные внешние условия, которые нужно учитывать при оценке возможности наружной коррозии.

Таблица 6. - Внешние условия, которые необходимо учитывать для оценки наружной коррозии

Необходимо учитывать следующие параметры внешней среды.

- Наружная температура.

- Удельное сопротивление, соленость и содержание кислорода в окружающей среде.

- Бактериальная активность.

- Течение воды.

- Степень заглубления.

- Возможность прорастания корней деревьев.

- Возможность загрязнения почвы углеводородами и другими загрязняющими веществами.

При оценке мер для борьбы с коррозией следует принять во внимание возможные последствия длительной коррозионной активности окружающей среды, а не ограничиваться только коррозионной активностью в момент монтажа. Для наземных трубопроводов необходимо должным образом учесть любые известные планируемые изменения в использовании земель, пересекаемых маршрутом трубопровода, которые могут изменить внешние условия, а поэтому и коррозионную активность грунта, например, ирригация ранее засушливых земель или обладавших низкой коррозионной активностью.

Для наземных трубопроводов следует оценивать возможный результат изменения рН внешней среды и возможные источники блуждающих и переменных токов.

Следует учитывать приведенные ниже типы повреждений за счет наружной коррозии.

- Общая потеря металла и разрушение.

- Локализованная коррозия типа точечной коррозии под отложениями либо ручейковая коррозия.

- Коррозия микробиологического происхождения.

- Образование трещин под напряжением, например, карбонатная или бикарбонатная атака.

9.5. Снижение наружной коррозии

9.5.1. Требования к защите

Все металлические трубопроводы должны иметь наружное покрытие и для заглубленных или погруженных секций катодную защиту. Можно также использовать допуски на коррозию и прочные покрытия или использовать устойчивое к коррозии плакирование сплавами для участков, где высока вероятность сильной коррозии.

ПРИМЕР. Зона периодического смачивания на участках с высокой вероятностью сильной наружной коррозии стояков подводных трубопроводов.

9.5.2. Наружные антикоррозионные покрытия

При выборе наружных покрытий необходимо учитывать эффективность обеспечения требуемой защиты и возможную опасность при нанесении и эксплуатации.

При оценке эффективности наружного покрытия следует учитывать следующие параметры.

- Удельное электрическое сопротивление покрытия.

- Проницаемость для влаги и ее связь с температурой.

- Требуемая адгезия между покрытием и основным металлом трубопровода.

- Требуемое сопротивление усилия сдвига между покрытием и дополнительным покрытием, теплоизоляцией или внешней средой.

- Восприимчивость к катодному разрушению.

- Устойчивость к старению, хрупкости и образованию трещин.

- Требования к ремонту покрытия.

- Возможное отрицательное влияние на материал трубы.

- Возможные температурные циклы.

- Устойчивость к повреждениям при перегрузке, транспортировке, хранении, монтаже и эксплуатации.

Наружные покрытия на магистральные трубы должны наноситься на заводе, исключая монтажные соединения и другие особые точки, которые должны наноситься на месте.

Монтажные соединения следует защищать с помощью системы покрытий, которая совместима с покрытием магистральной трубы. Технические условия для этого покрытия должны совпадать с техническими условиями для покрытия магистральной трубы или превосходить их и обеспечивать удовлетворительное нанесение в полевых условиях. Защита трубопроводов с теплоизоляцией может потребовать нанесения наружного покрытия между трубопроводом и теплоизоляцией.

Трубопроводы из J-образных труб должны иметь наружное покрытие. При выборе покрытия необходимо учитывать возможность повреждения покрытия внутри J-образных труб во время монтажа.

9.5.3. Катодная защита

9.5.3.1. Потенциалы катодной защиты

Потенциал катодной защиты необходимо поддерживать в пределах, приведенных в табл.7, на протяжении всего проектного срока службы трубопровода.

Таблица 7. - Потенциалы катодной защиты для трубопроводов из нелегированных и низколегированных сталей

Критерии для потенциала защиты, приведенные в табл.7, относятся к поверхности раздела металла с транспортируемым веществом. При отсутствии токов помех этот потенциал соответствует мгновенному потенциалу "отключения".

9.5.3.2. Проектирование

Плотность тока должна соответствовать температуре трубопровода, выбранному покрытию, внешней среде, под влиянием которой находится трубопровод, и другим внешним условиям, которые могут влиять на потребляемый ток. Необходимо учитывать в прогнозе разрушение покрытия, повреждение покрытия при строительстве и в результате деятельности третьей стороны и обнажение металла в течение проектного срока службы и принять это во внимание при определении проектной плотности тока.

9.5.3.2.1. Протекторный анод

Проект системы защиты с протекторным анодом должен быть документально зафиксирован и включать следующие сведения.

- Проектный срок службы трубопровода (см. раздел 5.1).

- Проектные критерии и внешние условия.

- Действующие стандарты.

- Требования к электрической изоляции.

- Расчет площади трубопровода, подлежащей защите.

- Характеристики материала анода в проектном интервале температур.

- Число и конструкция анодов и их размещение.

- Защита от воздействия возможных электрических помех переменного и/или постоянного тока.

9.5.3.2.2. Подаваемый ток

Проект системы защиты с подаваемым током должен стремиться к равномерному распределению тока вдоль трубопровода и должен определять постоянные места измерения потенциала защиты (см. раздел 9.5.3.3).

Проектная документация должна включать, как минимум, следующие сведения.

- Проектный срок службы трубопровода (см. раздел 5.1).

- Проектные критерии и внешние условия.

- Требования к электрической изоляции.

- Расчет площади трубопровода, подлежащей защите.

- Проектирование заземляющего основания анода, его допустимый ток и сопротивление и предлагаемые способы прокладки кабеля и защиты.

- Меры, требующиеся для защиты от воздействия возможных электрических помех переменного и/или постоянного тока.

- Требования к защите перед наладкой системы с подаваемым током.

- Действующие стандарты.

9.5.3.2.3. Соединения

Аноды и кабели катодной защиты должны соединяться с трубопроводом с помощью плакирования.

При проектировании соединений следует учитывать следующее.

- Требования к необходимой электропроводности.

- Требования к необходимой металлической прочности и защите от возможного повреждения в процессе строительства.

- Влияние на структуру металла нагревания магистральной трубы при осуществлении соединения.

При рассмотрении системы катодной защиты для теплоизолированных трубопроводов нужно оценить экранирование за счет теплоизоляции и возможное отрицательное влияние блуждающих токов от других источников.

9.5.3.3. Особые требования к наземным трубопроводам

Обычно катодная защита осуществляется с помощью подаваемого тока.

ПРИМЕЧАНИЕ 1. Системы защиты с расходуемыми анодами обычно бывают пригодными только для трубопроводов с высококачественным покрытием в среде с низким удельным сопротивлением. Следует рассмотреть пригодность материала отсыпки в месте установки анода.

Защищенные трубопроводы следует, если это возможно, электрически изолировать от других конструкций типа компрессорных станций и терминалов с помощью подходящих изолирующих фланцев.

Изолирующие узлы следует снабжать защитными устройствами, если возможно повреждение молнией или высоковольтными блуждающими токами.

Следует избегать заземления других заглубленных металлических конструкций с помощью соединений с низким сопротивлением.

ПРИМЕЧАНИЕ 2. Рекомендуют изолировать трубопровод от конструкций типа проходов через стены и ограничителей, выполненных из железобетона, от проводов заземления электрооборудования и от мостов.

Необходимо учесть возможность коррозии изолирующих соединений с незащищенной стороны, если снаружи или внутри присутствуют электролиты с низким сопротивлением.

Необходимо обеспечить непрерывную электрическую цепь через узлы, исключая муфты и фланцы, иначе они могут вызвать увеличение продольного сопротивления трубопровода.

Необходимо определить и применить требования к защите от коррозии секций трубопровода в футлярах, муфтах или обсадных трубах.

Между защищенным трубопроводом и системой молниезащиты должен быть предусмотрен искровой зазор.

При риске для личной безопасности или возникновении опасности коррозии под действием переменного тока необходимо предотвратить возникновение на трубопроводе неприемлемо высокого напряжения переменного тока с помощью установки подходящих устройств заземления между трубопроводом и системой заземления без ущерба для катодной защиты.

Контрольные точки для постоянного контроля и испытаний катодной защиты должны быть предусмотрены в следующих местах.

- Пересечение систем тяги постоянного тока.

- Пересечение дорог, железных дорог и рек, а также крупных дамб.

- Секции, установленные в муфтах или обсадных трубах.

- Изоляционные муфты.

- Участки, на которых трубопровод проложен параллельно кабелям высокого напряжения.

- Забивные крепи.

- Пересечение других крупных металлических конструкций с катодной защитой или без нее.

Следует предусмотреть дополнительные контрольные точки, расположенные на равных расстояниях вдоль трубопровода, чтобы можно было проводить измерения катодной защиты по всему маршруту трубопровода.

ПРИМЕЧАНИЕ 3. Требуемое расстояние между контрольными точками зависит от состояния грунта, характера местности и местоположения.

9.5.3.4. Особые требования для подводных трубопроводов

Катодную защиту следует осуществлять с помощью расходуемых анодов.

ПРИМЕЧАНИЕ. Опыт показывает, что расходуемые аноды обеспечивают эффективную защиту и требуют минимального технического обслуживания.

Обычно не предусматривают электрическую изоляцию между подводным трубопроводом и его металлическими опорными конструкциями. Однако электрическая изоляция может устанавливаться между подводным трубопроводом и соединенными с ним металлическими конструкциями или другими трубопроводами, чтобы можно было отдельно проектировать и испытывать системы защиты от коррозии.

Если не предусматривается изоляция, катодные защиты отдельных трубопроводов и конструкций должны быть совместимы.

Точки измерения для катодной защиты и методы для подводного трубопровода должны выбираться так, чтобы получать репрезентативные результаты измерений уровня катодной защиты.

Конструкция расходуемых анодов должна согласовываться с методами строительства трубопровода и требованиями, предъявляемыми к натяжному оборудованию баржи-трубоукладчика. Особое внимание следует уделять размещению анодов при пересечениях трубопроводов.

9.5.3.5. Наладка систем катодной защиты

Системы катодной защиты на основе подаваемого тока следует обычно налаживать как можно быстрее после монтажа трубопровода. В случае задержки должны быть установлены требования для временной защиты.

Для систем катодной защиты следует принять перечисленные ниже меры на ранней стадии эксплуатации трубопровода.

- Осмотр анодов и покрытия трубопровода во время монтажа.

- Испытание источников питания.

- Проведение начального обследования катодной защиты, включая:

1) испытание вредных блуждающих токов и токов помех,

содержание   ..  481  482  483   ..