СП 33.13330.2012 Расчет на прочность стальных трубопроводов

• 

  admin

  СП 33.13330.2012
  ​

  СВОД ПРАВИЛ
  РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
  Stress calculation of steel pipelines*
  Актуализированная редакция
  СНиП 2.04.12-86
  ​

  ОКС 23.040.01
  

  Дата введения 2013-01-01
  ​

  Предисловие
  Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки - постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. N 858 "О порядке разработки и утверждения сводов правил".
  Сведения о своде правил
  1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Инжиниринговая нефтегазовая компания - Всероссийский научно-исследовательский институт по строительству и эксплуатации трубопроводов, объектов ТЭК (ОАО ВНИИСТ)
  2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
  3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
  4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря 2011 г. N 621 и введен в действие с 01 января 2013 г.
  5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 33.13330.2010 "СНиП 2.04.12-86 Расчет на прочность стальных трубопроводов"
  Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
  ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 18 августа 2016 г. N 581/пр c 19.02.2017
  Введение
  
  Настоящий свод правил составлен с учетом требований федеральных законов от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений".
  Актуализация выполнена авторским коллективом ОАО ВНИИСТ - канд. техн. наук В.В.Рождественский - руководитель темы, инж. В.П.Ханкин. Авторы разработки изменения N 1 - авторский коллектив АО ВНИИСТ (руководитель разработки - канд. техн. наук А.О.Иванцов; исполнители - канд. техн. наук С.В.Головин, Ю.В.Бешенков, О.Н.Головкина, А.Т.Назимов, Е.А.Фомина). (Измененная редакция, Изм. N 1).
  1 Область применения
  Настоящий свод правил распространяется на стальные трубопроводы (в дальнейшем - трубопроводы) различного назначения номинальным диаметром до 1400 включ., предназначенные для транспортирования жидких и газообразных сред давлением до 10 МПа и температурой от минус 70 °С до плюс 450 °С включ., и устанавливает требования к расчету их на прочность и устойчивость.
  Настоящий свод правил не распространяется на магистральные и промысловые газо- и нефтепроводы, технологические и шахтные трубопроводы, на трубопроводы, работающие под вакуумом и испытывающие динамические воздействия транспортируемой среды, трубопроводы особого назначения (атомных установок, передвижных агрегатов, гидро- и пневмотранспорта и др.), а также на трубопроводы, регламентированные в [1].
  2 Нормативные ссылки
  В настоящем своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:
  ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
  ГОСТ 24856-2014 Арматура трубопроводная. Термины и определения
  СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)
  СП 16.13330.2011 "СНиП II-23-81 Стальные конструкции" (с изменением N 1)
  СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
  СП 24.13330.2011 "СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты"
  СП 35.13330.2011 "СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы"
  Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный материал отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку. (Измененная редакция, Изм. N 1).
  3 Термины и определения
  В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
  3.1 анкер: Устройство, обеспечивающее стабильность проектного положения трубопровода на обводненных участках трассы;
  3.2 балластировка трубопровода: Установка на трубопроводе устройств, обеспечивающих его проектное положение на обводненных участках трассы;
  3.3 минимальная толщина стенки: Номинальная минус допуск на толщину стенки трубы;
  3.4 номинальная толщина стенки трубы: Толщина стенки трубы, полученная из расчета на прочность под внутренним давлением и округленная до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стандартами или техническими условиями;
  3.5 номинальный диаметр: Приблизительно равен внутреннему диаметру трубопровода, выраженному в миллиметрах и соответствующий ближайшему значению из ряда чисел, принятых в установленном порядке (не имеет единицы измерения), ГОСТ 24856; (Измененная редакция, Изм. N 1).
  3.6 рабочее давление: Наибольшее избыточное давление в данной точке трубопровода на всех предусмотренных проектом стационарных режимах работы трубопровода;
  3.7 расчетная толщина стенки трубопровода: Толщина стенки, определяемая из расчета по заданным значениям расчетного давления, наружного диаметра трубы и расчетного сопротивления материала;
  3.8 соединительные детали: Элементы трубопровода, предназначенные для изменения направления его оси, ответвления от него, изменения его диаметра, толщины стенки и герметизации (отвод, тройник, переход, переходное кольцо, днище (заглушка));
  3.9 упругий изгиб: Изменение направления оси трубопровода (в вертикальной или горизонтальной плоскостях) без использования отводов.
  4 Обозначения и сокращения
  В настоящем своде правил приняты следующие обозначения и сокращения:
  bₘₐᵢ, bₗₐₜ - ширина накладок соответственно магистральной части и ответвления тройникового соединения;
  DN - номинальный диаметр;
  dₑ - наружный диаметр труб и соединительных деталей;
  dₑ₁, dₑ₂ - наружный диаметр соответственно магистральной части и ответвления тройникового соединения;
  dвн - внутренний диаметр труб;
  h - высота эллиптической части заглушки;
  kₚ - коэффициент повышения гибкости гнутых отводов;
  m₁, n₁ - расчетные изгибающий момент и усилие на единицу длины продольного сечения трубопровода;
  mₛ - коэффициент интенсификации напряжений;
  pₙ - рабочее (нормативное) давление транспортируемой среды;
  qвет - нормативная ветровая нагрузка на единицу длины надземного трубопровода;
  qлед - нормативная гололедная нагрузка;
  qсн - нормативная снеговая нагрузка;
  qcp - нормативная нагрузка от веса транспортируемой среды;
  Rᵤ, Rᵧ - расчетные сопротивления материала труб и соединительных деталей соответственно по временному сопротивлению и пределу текучести;
  Rᵤₙ, Rᵧₙ - нормативные сопротивления материала труб и соединительных деталей соответственно по временному сопротивлению и пределу текучести;
  r - радиус кривизны отвода;
  rᵢₑₑ - радиус закругления тройника;
  t - расчетная толщина стенки труб и соединительных деталей;
  tₙₒₘ - номинальная толщина стенки трубы соединительных деталей;
  tᵢ - толщина изоляционного (теплоизоляционного) покрытия трубопровода;
  γc - коэффициент условий работы трубопровода;
  γf - коэффициент надежности по нагрузке;
  γₘᵤ - коэффициент надежности по временному сопротивлению материала труб и соединительных деталей при нормальной температуре (20 °С);
  γₘᵧ - коэффициент надежности по пределу текучести материала труб и соединительных деталей при нормальной температуре (20 °С);
  γₙ - коэффициент надежности по ответственности трубопровода;
  γₜᵤ - поправочный коэффициент надежности по материалу труб и соединительных деталей при расчетной температуре эксплуатации в расчетах по временному сопротивлению;
  γₜᵧ - поправочный коэффициент надежности по материалу труб и соединительных деталей при расчетной температуре эксплуатации в расчетах по пределу текучести;
  γᵤ - коэффициент надежности для труб и соединительных деталей в расчетах по временному сопротивлению;
  γcp - объемный вес транспортируемой среды;
  η - коэффициент несущей способности труб и соединительных деталей;
  λ₁, λ₂, λb - геометрический параметр соответственно магистральной части, ответвления тройникового соединения и отвода;
  σпр - максимальное продольное напряжение от расчетных нагрузок и воздействий;
  σⁿпр - максимальное (фибровое) суммарное продольное напряжение;
  σпрN - продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий;
  ω₁, ω₂, ωb - параметр внутреннего давления соответственно магистральной части, ответвления тройникового соединения и отвода.
  ГВВ - горизонт высоких вод

  СП 33.13330.2012
  ​

  
  

  СВОД ПРАВИЛ
  РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
  Stress calculation of steel pipelines*
  Актуализированная редакция
  СНиП 2.04.12-86
  ​

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  Дата введения 2013-01-01
  ​

  
  Предисловие
  
  
  
  Сведения о своде правил
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
  
  
  
  Введение
  Введение
  
  
  
  
  
  1 Область применения1 Область применения
  
  
  
  
  
  2 Нормативные ссылки2 Нормативные ссылки
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  3 Термины и определения3 Термины и определения
  
  
  
  анкер:
  
  балластировка трубопровода:
  
  минимальная толщина стенки:
  
  номинальная толщина стенки трубы:
  
  номинальный диаметр:
  
  рабочее давление:
  
  расчетная толщина стенки трубопровода:
  
  соединительные детали:
  
  упругий изгиб:
  
  4 Обозначения и сокращения4 Обозначения и сокращения
  
  
  
  
  
  N
  
  
  
  
  
  вн
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  вет
  
  лед
  
  сн
  
  cp
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  c
  
  ff
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  cp
  
  
  
  b
  
  пр
  
  пр
  
  прN
  
  b
  
  
• 

  admin

  5 Общие положения
  5.1 Для трубопроводов следует применять трубы и соединительные детали, отвечающие требованиям национальных стандартов, что должно быть подтверждено сопроводительным документом (паспортом или сертификатом). При отсутствии указанного документа соответствие труб и соединительных деталей требованиям национальных стандартов должно быть подтверждено испытанием их образцов в объеме, определяемом нормативными документами на соответствующие трубопроводы.
  5.2 Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость должен производиться по методу предельных состояний и включает определение толщин стенок труб, тройников, переходов, отводов и заглушек, проведение поверочного расчета принятого конструктивного решения трубопровода.
  5.3 Поверочный расчет трубопроводов следует производить на неблагоприятные сочетания нагрузок и воздействий для конкретно принятого конструктивного решения с оценкой прочности и устойчивости продольных и поперечных сечений рассматриваемого трубопровода.
  5.4 Использование восстановленных стальных труб не допускается предусматривать в проектной и рабочей документации на строительство новых и реконструкцию действующих стальных трубопроводов. (Введен дополнительно, Изм. N 1).
  6 Нагрузки и воздействия
  6.1 Расчет трубопроводов на прочность следует выполнять с учетом нагрузок и воздействий, возникающих при их сооружении, испытании и эксплуатации.
  Расчетные нагрузки, воздействия и их возможные сочетания необходимо принимать в соответствии с требованиями СП 20.13330.
  6.2 Коэффициенты надежности по нагрузке следует принимать по таблице 1.
  

  Таблица 1​

  
  ​

  6.3 Нормативные нагрузки от собственного веса трубопровода, арматуры и обустройств изоляции, от веса и давления грунта необходимо принимать в соответствии с требованиями СП 20.13330.
  6.4 Нормативное значение воздействия от предварительного напряжения трубопровода (упругий изгиб по заданному профилю, предварительная растяжка компенсаторов при надземной прокладке и др.) надлежит определять по принятому конструктивному решению трубопровода.
  6.5 Нормативное значение давления транспортируемой среды устанавливается проектом.
  6.6 Нормативную нагрузку от веса транспортируемой среды на единицу длины трубопровода следует определять по формуле
  

  qcp = (π/4)γcp(dₑ - 2tₙₒₘ)². (1)​

  
  6.7 Нормативный температурный перепад в трубопроводе принимается равным разнице между максимально или минимально возможной температурой стенок трубопровода в процессе эксплуатации и наименьшей или наибольшей температурой, при которой фиксируется расчетная схема трубопровода.
  6.8 Нормативную снеговую нагрузку на единицу длины надземного трубопровода надлежит определять по формуле
  

  qсн = 0,4Sq(dₑ + 2tᵢ), (2)​

  
  где Sq - вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли следует принимать по СП 20.13330.
  6.9 Нормативную нагрузку от обледенения на единицу длины надземного трубопровода следует определять:
  

  • при наружном диаметре трубопровода (dₑ + 2tᵢ) ≤ 70 мм включительно по СП 20.13330 как нормативное значение линейной гололедной нагрузки;
  • при dₑ + 2tᵢ > 70 мм по формуле

  qлед = π(dₑ + 2tᵢ)i". (3)​

  
  

  где i" - нормативное значение поверхностной гололедной нагрузки, определяемое по СП 20.13330.​

  
  6.10 Нормативную ветровую нагрузку на единицу длины надземного трубопровода wₙ, действующую перпендикулярно его осевой вертикальной плоскости, следует определять по формуле
  

  qвет = (wstc + wdyn)(dₑ + 2tᵢ), (4)​

  
  где статическую wstc и динамическую wdyn составляющие ветровой нагрузки следует определять по СП 20.13330, при этом значение необходимо определять как для сооружения с равномерно распределенной массой и постоянной жесткостью.
  6.11 Нормативные значения нагрузок и воздействий, возникающих при транспортировании отдельных секций, при сооружении трубопровода, испытании и пропуске очистных устройств, следует устанавливать проектом в зависимости от способов производства этих работ и проведения испытаний.
  6.12 Сейсмические воздействия на надземные и подземные трубопроводы надлежит принимать согласно СП 14.13330.
  6.13 Нагрузки и воздействия, вызываемые резким нарушением процесса эксплуатации, временной неисправностью и поломкой оборудования, следует устанавливать проектом в зависимости от особенностей технологического режима эксплуатации.
  6.14 Нагрузки и воздействия от неравномерных деформаций грунта (осадок, пучения, селевых потоков, оползней, воздействий горных выработок, карстов, замачивания просадочных грунтов, оттаивания вечномерзлых грунтов и т.д.) надлежит определять на основании анализа грунтовых условий и их возможного изменения в процессе строительства и эксплуатации трубопроводов.
  6.15 Нормативные нагрузки и коэффициенты надежности по нагрузке от подвижного состава железных и автомобильных дорог следует определять согласно СП 35.13330.
  7 Расчетные характеристики материалов труб и соединительных деталей
  7.1 Расчетные сопротивления материала труб и соединительных деталей по временному сопротивлению Rᵤ, пределу текучести Rᵧ при расчетной температуре следует определять по формулам:
  

  Rᵤ = Rᵤₙγc / γₘᵤγₙγₜᵤ, (5)
  Rᵧ = Rᵧₙγc / γₘᵧγₙγₜᵧ. (6)​

  
  7.2 Нормативные сопротивления Rᵤₙ и Rᵧₙ следует принимать равными минимальным значениям соответственно временного сопротивления и предела текучести материала труб и соединительных деталей по государственным стандартам или техническим условиям на трубы и соединительные детали, определяемым при нормальной температуре.
  7.3 Значения коэффициентов надежности по материалу γₘᵤ и γₘᵧ труб и соединительных деталей надлежит принимать по таблицам 2 и 3.
  7.4 Значения поправочных коэффициентов надежности по материалу труб и соединительных деталей γₜᵤ и γₜᵧ при расчетной температуре эксплуатации трубопровода следует принимать по таблице 4.
  7.5 Значения коэффициента надежности по ответственности γₙ трубопровода следует принимать по таблице 5.
  7.6 Значения коэффициента условий работы γc трубопровода необходимо принимать по таблице 6.
  

  Таблица 2​

  
  ​

  Таблица 3​

  
  ​

  Таблица 4​

  
  ​

  Таблица 5​

  
  ​

  Таблица 6​

  
  ​

  7.7 Расчетные сопротивления сварных швов, соединяющих между собой трубы и соединительные детали, выполненных любым видом сварки и прошедших контроль качества неразрушающими методами, следует принимать равными меньшим значениям соответствующих расчетных сопротивлений соединяемых элементов.
  При отсутствии этого контроля расчетные сопротивления сварных швов, соединяющих между собой трубы и соединительные детали, следует принимать с понижающим коэффициентом 0,85.5 Общие положения5 Общие положения
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  6 Нагрузки и воздействия6 Нагрузки и воздействия
  
  
  
  
  
  
  
  

  Таблица 1​

  
  ​

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  qcp = (π/4)γcp(dₑ - 2tₙₒₘ)². (1)​

  cpcp
  
  
  
  
  

  qсн = 0,4Sq(dₑ + 2tᵢ), (2)​

  снq
  q
  
  
  

  • при наружном диаметре трубопровода (dₑ + 2tᵢ) ≤ 70 мм включительно по СП 20.13330 как нормативное значение линейной гололедной нагрузки;
  • при dₑ + 2tᵢ > 70 мм по формуле
• при наружном диаметре трубопровода (dₑ + 2tᵢ) ≤ 70 мм включительно по СП 20.13330 как нормативное значение линейной гололедной нагрузки;
• при dₑ + 2tᵢ > 70 мм по формуле
qлед = π(dₑ + 2tᵢ)i". (3)​
ледi

где i" - нормативное значение поверхностной гололедной нагрузки, определяемое по СП 20.13330.​
i



qвет = (wstc + wdyn)(dₑ + 2tᵢ), (4)​
ветstcdyn
stcdyn











7 Расчетные характеристики материалов труб и соединительных деталей7 Расчетные характеристики материалов труб и соединительных деталей




Rᵤ = Rᵤₙγc / γₘᵤγₙγₜᵤ, (5)
Rᵧ = Rᵧₙγc / γₘᵧγₙγₜᵧ. (6)​
c

c








c


Таблица 2​

​


Таблица 3​

​


Таблица 4​

​


Таблица 5​

​


Таблица 6​

​