Коэффициент запаса прочности полиэтиленовых труб для газопроводов

Содержание

В европейском ЕН 1555, международном стандарте ИСО 4437, российском стандарте ГОСТ Р 50838, а также украинском стандарте ДСТУ Б-В.2.7-73-98 на газораспределительные полиэтиленовые трубы введено два условия для определения максимального рабочего давления (МОР) газопровода:

— по значению MRS
МОР = 2 · MRS/ (C · (SDR -1)), МПа (1)
— и по критическому давлению (Pc) быстрого распространения трещин
Pc = MOP/2,4 — 0,072
или
МОР = Pc ·2,4+ 0,173, МПа, (2)
причем второе условие распространяется на трубы, предназначенные для трубопроводов, работающих под давлением свыше 0,4 МПа.

Значение Рс , полученное в результате большого количества испытаний труб диаметром 110, 160 и 225 мм с SDR 11, изготовленных из полиэтилена средней плотности типа ПЭ-80, как российского, так и зарубежного производства, составляет 0,18 МПа, максимум 0,2 МПа.
Отсюда, максимальное рабочее давление (МОР), рассчитанное по формуле (2), лежит в пределах от 0,6 до 0,65 МПа.

Поскольку рабочее давление для рассматриваемых труб, изготовленных из ПЭ 80, не может превышать указанных величин, то, в свою очередь, коэффициент запаса прочности (С), рассчитанный по уравнению (1), не может быть меньше 2,5. То есть, снижая коэффициент запаса прочности до 2,0, мы выходим за пределы рабочего давления, ограниченного вторым условием.

Таким образом, при расчете рабочего давления для труб из ПЭ-80 необходимо и достаточно использовать значение коэффициента безопасности равное 2,5. Этим значениям для межпоселковых газопроводов давлением 0,6 МПа удовлетворяют трубы из ПЭ-80 SDR 11.

Участившиеся случаи обозначения некоторыми производителями труб из ПЭ 80 SDR 13,6 для давления 6 бар с неправомерным применением С=2, приводят к дезориентации потребителя и, кроме того, грубо нарушают "Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления".

Упомянутые "Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления", предписывающие для межпоселковых газопроводов давлением до 0,6 МПа применение С ?2,5, исключают также применение труб ПЭ 100 SDR 17. Несмотря на то, что эти газопроводы соответствуют уравнениям (1) и (2), мы полагаем, что это ограничение является оправданным. Трубы с SDR 17 имеют относительно малую толщину стенки, а для бухт из труб диаметрами 32 110 допускается значительная овальность. Это может привести к тому, что дефекты (смещения) при стыковой сварке могут оказаться критическими для работоспособности газопровода. Кроме того, повреждения поверхности при перевозке, складировании и монтаже трубы оказываются значительно большими по отношению к толщине стенки трубы для труб SDR 17 по сравнению с трубами SDR 11 (13,6).

Следовательно, для межпоселковых газопроводов на 0,6 МПа возможно применение трубы ПЭ-100 SDR 13,6, удовлетворяющей всем требованиям нормативных документов, в том числе, С=2,5. По нашему мнению, наиболее оправдано применение таких труб, начиная с диаметра 160 мм и выше, а трубы диаметрами 315-400 мм должны изготавливаться исключительно из ПЭ 100 для соблюдения норматива по быстрому распространению трещин.

Коэффициент запаса прочности (С) равный 2, введенный в последнюю редакцию ГОСТ Р 50838, может быть применен только к газопроводам из ПЭ 100 с рабочим давлением 1,0 и 1,2 МПа, с учетом того, что Рс для труб, изготовленных из ПЭ 100, существенно превышает значения, полученные для труб из ПЭ 80, и рабочее давление не ограничивается вторым условием. Для этих газопроводов толщина стенок (SDR 11 и SDR 9) является достаточно большой, и применение С=2 является оправданным как с научной, так и с практической точки зрения.

Эта позиция дополнительно подтверждена широкой европейской практикой применения газопроводов SDR 11 из ПЭ-100 на давление 1,0 МПа. Однако, нигде в Европе (а также в России и на Украине) не применяется труба SDR 17 на 0,6 МПа.

Кратко резюмируем для межпоселковых газопроводов:
давление 0,3 МПа и менее -[B] ПЭ-80 SDR 17,6;
давление 0,6 МПа, диаметр 25-110 мм — ПЭ-80 SDR 11;
давление 0,6 МПа, диаметр 160-225 мм — ПЭ-80 SDR 11, ПЭ-100 SDR 13,6;
давление 0,6 МПа, диаметр 315-400 мм — ПЭ-100 SDR 13,6;
давление 1,0 МПа — ПЭ-100 SDR 11;
давление 1,2 МПа — ПЭ-100 SDR 9.

Хочется надеяться, что выш[/B]еприведенные нормы, обоснованные с позиций теории и практики применения полиэтиленовых газопроводов, найдут свое точное и недвусмысленное отражение в нормативных документах Российских и Украинских сертификационных и надзорных органов.

Определим толщину стенки полиэтиленовой трубы, характеризующуюся стандартным размерным отношением номинального наружного диаметра к номинальной толщине стенки (SDR), которое следует определять в зависимости от давления в газопроводе, марки полиэтилена и коэффициента запаса прочности по формуле

где MRS — показатель минимальной прочности полиэтилена, использованного для изготовления труб и соединительных деталей, МПа (для ПЭ80 и ПЭ100 этот показатель равен 8,0 и 10,0 МПа соответственно);

MOP — рабочее давление газа, МПа, соответствующее максимальному значению давления для данной категории газопровода, МПа;

С — коэффициент запаса прочности. Согласно СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы» полиэтиленовые трубы, применяемые для строительства газопроводов, должны иметь коэффициент запаса прочности не менее 2,5.

Из стандартного ряда (SDR26, SDR17,6, SDR11) нам подходит SDR17,6 и SDR11.

Для сооружения газопровода среднего давления мы выбираем трубы ПЭ80 ГАЗ SDR11 Ш63×5,8.

Определим фактический коэффициент запаса прочности для выбранных труб по формуле

Трубопроводные системы из полиэтилена применяются для сетей газораспределения, в т. ч. высокого давления I категории. Трубы для транспортирования газообразного топлива, в том числе природных горючих газов по ГОСТ 5542, прошли экспертизу промышленной безопасности в лицензированной Ростехнадзором экспертной организации, имеют сертификат соответствия требованиям промышленной безопасности в системе добровольной сертификации «РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА», сертификат соответствия в системе добровольной сертификации ГАЗСЕРТ и сертификат соответствия EN 1555-2:2010.

Трубы поставляются:

Для труб диаметром до 110 мм

В бухтах
50, 100, 150, 200, 250 м

В отрезках 13 м

Трубы ПЭ 100 Газ ; ГОСТ и ТУ

Трубы ПЭ 100 Газ ; ТУ

Трубы ПЭ 100 Газ ; ГОСТ и ТУ

Трубы ПЭ 100 Газ ; ТУ

по сравнению с трубами из других материалов и полимерными безнапорными, трубы полиэтиленовые напорные всегда нормируются только по наружному диаметру (предельные отклонения от номинального диаметра и номинальной толщины стенки трубы – положительные)

9; 11; 13,6; 17,6; 21; 26

Изготовление труб других SDR – под заказ

под заказ: ПЭ 80

Максимальное рабочее давление с учетом коэффициента запаса прочности до, МПа

ГОСТ Р 50838-2009/ ГОСТ Р 58121.2, EN 1555-2:2010

ТУ 22.21.21-059-73011750-2018, EN 1555-2:2010

Преимущества

Герметичность в течение всего срока эксплуатации – не менее 50 лет

Не требуется электрохимическая защита трубопровода, в том числе от блуждающих токов

Высокая химическая стойкость, отсутствие коррозии

Устойчивость к динамическим и статическим нагрузкам, сейсмостойкость

Снижение сроков производства работ в 2-2,5 раза по сравнению со стальными трубами

Низкий вес и гибкость, позволяющая пройти повороты свободным изгибом

Область применения

Сети газораспределения, в т. ч. высокого давления I категории — открытая прокладка с устройством песчаного основания

Обязательно обустройство защитного песчаного основания и защитного слоя песка. При невозможности соблюдения данных условий, а также для бестраншейных технологий строительства и реконструкции сетей рекомендуется применять защищенные многослойные трубы серии МУЛЬТИПАЙП и серии ПРОТЕКТ.

Сварка встык (ГОСТ Р 55276)

Шаг 1 /6

Площадка расчищается от мусора и защищается от осадков (устанавливается палатка).

Концы труб, устанавливаемые в центратор, очищаются от грязи, трубы выставляются по оси и закрепляются в сварочном аппарате.

В аппарат устанавливается торцеватель, соприкасающиеся поверхности труб обрабатываются, торцеватель убирается и производится регулировка смещения кромок труб (норма — меньше 10% толщины стенки).

Устанавливается нагреватель, трубы сводятся и оплавляются, нагреватель удаляется.

Торцы труб сводятся и выдерживаются под давлением до охлаждения.

Краткая инструкция
по монтажу
Скачать

Сварка деталями с закладными нагревателями

Шаг 1 /8

Подготовка к монтажу. Площадка освобождается от мусора и защищается от осадков (устанавливается палатка). Трубы отрезаются под прямым углом.

Трубы устанавливаются встык. Трубы фиксируются с помощью позиционера или подручных средств. Ставится метка.

С помощью зачистного инструмента с трубы удаляется оксидный слой, соприкасающиеся поверхности трубы и фитинга (соединительной детали) обезжириваются.

Трубы устанавливаются внутрь фитинга (детали) по меткам. Соединение фиксируется с помощью позиционера или подручных средств. Подключается сварочный аппарат.

Параметры сварки вводятся в аппарат с помощью сканера штрих-кодов или вручную. Сварка происходит в автоматическом режиме.

Соединение выдерживается требуемое для охлаждения время.

Краткая инструкция
по монтажу
Скачать