GBT 29165.3-2015 石油天然氣工業(yè) 玻璃纖維增強(qiáng)塑料管 第3部分：系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ICS75.00;3.40.E97;G33中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2916.—2015/ISO14923:002石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管第3部分:系統(tǒng)設(shè)計(jì)Petroelumandnaturalgasindusres—Glasirenforcedp-lasiisGRP)piping—Pa3S:ytsemdsgn(ISO14692-3:002I,DT)ⅠGB/T2916.—2015/ISO14923:002前言 Ⅲ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14符號(hào)及縮略語(yǔ) 15系統(tǒng)布置要求 151.概述 152.空間要求 253.系統(tǒng)支承 254.用于清理的隔離裝置及通道 35.薄弱點(diǎn) 356.接頭的選擇 557.火災(zāi)及爆炸 658.靜電放電控制 759.電化學(xué)腐蝕 76水力學(xué)設(shè)計(jì) 761.概述 762.流動(dòng)特性 763.限制流速的因素 864.侵蝕 865.水錘 96.循環(huán)條件 97結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 971.概述 972.制造商的壓力等級(jí) 973.評(píng)定壓力 974.因數(shù)化評(píng)定壓力 975.系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力 1176.載荷要求 117.允許位移 1378.評(píng)定應(yīng)力 1379.因數(shù)化應(yīng)力 1371.0載荷產(chǎn)生的計(jì)算應(yīng)力極限值 1471.1失效包絡(luò)線的確定 158應(yīng)力分析 2081.分析方法 20ⅡGB/T2916.—2015/ISO14923:00282.分析要求 2083.外部壓力/真空 2184.熱載荷 2285.內(nèi)壓產(chǎn)生的應(yīng)力 2286.管道支承產(chǎn)生的應(yīng)力 2287.軸向壓縮載荷(屈曲應(yīng)力) 239防火性能 2491.概述 2492.耐火性 2593.燃燒反應(yīng) 2594.防火層 2610靜電 2610.概述 26102.控制靜電積累的分類(lèi)編碼 26103.靜電防護(hù)方案 27104.設(shè)計(jì)及檔案編制要求 28105.內(nèi)部流體導(dǎo)電性大于10000pS/m的管道 28106.內(nèi)部流體導(dǎo)電性小于10000pS/m的管道 28107.處于弱/中度外部電荷產(chǎn)生機(jī)制的管道 29108.處于強(qiáng)外部產(chǎn)生靜電機(jī)制作用的管道 29109.管道系統(tǒng)內(nèi)電路的連續(xù)性 2910.0雷擊 3011安裝方與運(yùn)行方檔案 30附錄A(資料性附錄)GRP管道系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)指南 31附錄B(資料性附錄)連接設(shè)計(jì)選擇的方式和指南 33附錄C(資料性附錄)材料性能與應(yīng)力應(yīng)變分析指南 38附錄D(規(guī)范性附錄)撓度分析指南 40附錄E(規(guī)范性附錄)大口徑充液管道的支承應(yīng)力計(jì)算 48附錄F(資料性附錄)耐火性能評(píng)定指南 52附錄G(資料性附錄)靜電 56附錄H(資料性附錄)檢測(cè)規(guī)劃 62參考文獻(xiàn) 65ⅢGB/T2916.—2015/ISO14923:002GB/T29165《石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管》分為以下4個(gè)部分:第1部分:詞匯、符號(hào)、應(yīng)用及材料;第2部分:評(píng)定與制造;第3部分:系統(tǒng)設(shè)計(jì);第4部分:裝配、安裝與運(yùn)行。本部分為GB/T29165的第3部分。本部分按照GB/T1.—2009給出的規(guī)則起草。本部分使用翻譯法等同采用ISO14692-3:002《石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管第3部分:系統(tǒng)設(shè)計(jì)》。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專(zhuān)利的責(zé)任。本部分由全國(guó)石油天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(A/TC355)歸口。本部分起草單位:中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院、哈爾濱斯達(dá)玻璃鋼有限公司、山東勝利新大實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司、中國(guó)石化西北油田分公司。本部分主要起草人:戚東濤、趙巖、金立群、羊東明、李厚補(bǔ)、方偉、徐婷、楊志勇、朱加強(qiáng)。1GB/T2916.—2015/ISO14923:002石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管第3部分:系統(tǒng)設(shè)計(jì)1范圍GB/T29165的本部分規(guī)定了玻璃纖維增強(qiáng)塑料管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指南。本部分適用于玻璃纖維增強(qiáng)塑料管的布置尺寸、水力設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、耐火性能、火焰蔓延、煙霧和靜電釋放控制等。本部分應(yīng)與第1部分配合使用。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T29165.—2012石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管第1部分:詞匯、符號(hào)、應(yīng)用及材料(ISO14692-1:002I,DT)GB/T29165.—2012石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管第2部分評(píng):定與制造I(SO14922:2002I,DT)GB/T2916.—2015石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管第4部分:裝配、安裝與運(yùn)行(ISO14692-4:002I,DT)ASTME1118增強(qiáng)熱固樹(shù)脂管(RTRP)聲發(fā)射檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)作法[Standardpracitceforacousitcemsisionexaminatonofrnforcedthermosetingresnpipe(RTRP)]BS7159:989獨(dú)立工廠或場(chǎng)所用玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范[Codeofpracticefordegnandconstrucitonofgals-srienforcedltcs(GRP)pipingsystemsforindividualpalntsorsites]3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T29165.界定的術(shù)語(yǔ)及定義適用于本文件。4符號(hào)及縮略語(yǔ)GB/T29165.給出的符號(hào)及縮略語(yǔ)適用于本文件。5系統(tǒng)布置要求51.概述玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)管的尺寸、管件及材料種類(lèi)的選擇可能會(huì)受供應(yīng)商生產(chǎn)能力的限制,因2GB/T2916.—2015/ISO14923:002此在設(shè)計(jì)階段應(yīng)盡早明確產(chǎn)品應(yīng)用要求。在選擇供應(yīng)商時(shí),宜將其所能提供的工程支持作為一個(gè)關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)時(shí)應(yīng)最大限度地采用預(yù)制管串以減少現(xiàn)場(chǎng)工作量。管串尺寸受下列因素影響:———現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸及裝卸設(shè)備的要求;安裝要求;———安裝時(shí)必需的配合公差要求(滿足裕量要求)。設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估制造商提供的特定管道系統(tǒng)的布置要求,包括但不限于:a)軸向熱膨脹要求;b)抗紫外線輻射及大氣老化要求;c)組件尺寸;d)連接系統(tǒng)要求;e)支承要求;f)維修隔離要求;g)艙體與甲板的連接;h)提升時(shí)艙體彎曲的要求;i)便于管道維修;j)安裝及使用過(guò)程中管道損壞的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別;k)防火性能;l)靜電控制。水壓試驗(yàn)是評(píng)估組件質(zhì)量及系統(tǒng)完整性的最可靠方法,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)使局部管道安裝結(jié)束后可立即進(jìn)行壓力試驗(yàn),避免大型GRP管道系統(tǒng)施工結(jié)束時(shí)再進(jìn)行整體壓力試驗(yàn)的情況,因?yàn)楹笃诎l(fā)現(xiàn)問(wèn)題會(huì)影響項(xiàng)目的整體工期進(jìn)度。附錄A給出了GRP管道系統(tǒng)的布置指南。52.空間要求設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮某些GRP管道組件比鋼制組件需要更大的空間,GB/T29165.—2012中第7章給出了管件的推薦尺寸。與同等金屬組件相比,GRP管件通常具有鋪設(shè)長(zhǎng)度長(zhǎng)、體積大的特點(diǎn),因此更易受空間限制?？赡艿那闆r下盡量在工廠內(nèi)預(yù)制成管串,以避免管件現(xiàn)場(chǎng)組裝空間受限問(wèn)題。當(dāng)空間有限時(shí),應(yīng)考慮對(duì)GRP及金屬組件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。53.系統(tǒng)支承53.1.概述GRP管道系統(tǒng)可以采用與金屬管道系統(tǒng)相同的支承原理,但是由于管道系統(tǒng)的特性,標(biāo)準(zhǔn)尺寸支承可能與管道外徑并不匹配。采用標(biāo)準(zhǔn)支承時(shí)可采用鞍座和彈性襯墊。系統(tǒng)支承應(yīng)符合下列要求:a)支承間隔應(yīng)能避免管道系統(tǒng)在設(shè)計(jì)使用壽命期間發(fā)生下垂(長(zhǎng)期過(guò)度偏移)和/或過(guò)度振動(dòng);b)支承應(yīng)按照制造商的指南設(shè)計(jì);c)當(dāng)管道固定可靠時(shí),長(zhǎng)距離鋪設(shè)可采用低模量材料以控制軸向膨脹,且無(wú)需采用膨脹伸縮節(jié);d)閥門(mén)或其他重型附屬設(shè)備應(yīng)采用獨(dú)立支承;注:由于閥門(mén)通常與遠(yuǎn)離管道中心線的重型控制機(jī)構(gòu)裝配在一起,可形成過(guò)大彎曲載荷及扭轉(zhuǎn)載荷。e)除非業(yè)主同意,GRP管不能用于支承其他管道;3GB/T2916.—2015/ISO14923:002f)GRP管道應(yīng)充分支承,以確保其連接軟管接入公共設(shè)施或加載站時(shí)不會(huì)產(chǎn)生由于材料應(yīng)力過(guò);g)當(dāng)支承需要采用保護(hù)接地措施時(shí),應(yīng)按照第10章和58.的要求設(shè)計(jì)。管道支承可分為允許滑動(dòng)式管道支承和固定式管道支承兩類(lèi)。53.2.管道支承接觸面53.2.1.導(dǎo)則GRP管道支承應(yīng)遵循以下原則:a)為了避免損傷受支承的管道,支座應(yīng)保證足夠的寬度,并采用彈性材料或其他軟質(zhì)材料做支承襯墊;鞍座板最小寬度應(yīng)不低于30D(單位為毫米),其中D為管道平均直徑(單位為毫米);b)夾緊力不可壓損管道;安裝不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致管道局部壓損,夾緊力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致管道周向壓損;c)支承應(yīng)安裝在直管段,不應(yīng)安裝在管件或連接處;d)防火GRP管道的支承條件應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì);支承如果安裝在防火設(shè)計(jì)的外部,會(huì)導(dǎo)致載荷通過(guò)涂層時(shí)發(fā)生不規(guī)則傳遞,從而導(dǎo)致剪切/擠壓損傷,破壞支承完整性。53.2.2.滑動(dòng)式管道支承應(yīng)在滑動(dòng)式管道支承上設(shè)置鞍座板、彈性材料或金屬片等耐磨損裝置。53.2.3.固定式管道支承固定式管道支承應(yīng)能夠在不對(duì)GRP管道材料造成過(guò)載的情況下,將所需的軸向載荷傳遞至管道。建議將錨固夾板設(shè)置在兩組雙180°的鞍架之間,與管道固定在一起。建議采用制造商的標(biāo)準(zhǔn)鞍座并應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)工序固定。53.3.支承及導(dǎo)向裝置的間距由于材料模量低,GRP管道跨距通常比鋼管小。支承的放置間隔應(yīng)能避免管道系統(tǒng)在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)發(fā)生下垂(長(zhǎng)期過(guò)度偏移)和/或過(guò)度振動(dòng)。GRP管道充滿水時(shí),假設(shè)支承采用簡(jiǎn)支方式,間距應(yīng)不大于表1規(guī)定的跨距,同時(shí)符合05.%跨度的偏移準(zhǔn)則或偏心距為125.mm,以?xún)烧咧休^小值為準(zhǔn)。某些情況下,彎曲應(yīng)力或支座/支架接觸應(yīng)力可能成為限制因素(見(jiàn)86.),設(shè)計(jì)中必須減小支承間距。也可以采用更大的跨距,設(shè)計(jì)方應(yīng)確認(rèn)應(yīng)力符合8.6規(guī)定的允許應(yīng)力范圍。設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮屈曲效應(yīng)(87)和溫度對(duì)GRP材料軸向模量的影響。54.用于清理的隔離裝置及通道設(shè)計(jì)方應(yīng)預(yù)先設(shè)置用于管道維護(hù)的隔離及通道,例如用于清除排水管中的污垢及阻塞物的通道。應(yīng)在設(shè)計(jì)階段注明用于隔離或通道的接頭,并將接頭設(shè)置偏于將法蘭提離的位置,不應(yīng)設(shè)置在兩個(gè)錨固支架之間的短管上。55.薄弱點(diǎn)55.1.點(diǎn)載荷應(yīng)盡量避免點(diǎn)載荷,必要時(shí)對(duì)GRP管路進(jìn)行局部增強(qiáng)。3-2管道公稱(chēng)直徑/mm跨距/m25表表跨距2.04012.41502.6802.91003.11503.52003.72504.03004.23504.84004.84504.85005.5≥6006.0不當(dāng)操作主要包括:a)管道上任何可被人登踏或作為支承的區(qū)域;b)墜落物的沖擊;c)管道可能被鄰近吊運(yùn)活動(dòng)(例如吊桿、吊物、纜繩、繩索或鏈條)損壞的任何區(qū)域;52d)附近或上部空間焊接活動(dòng)產(chǎn)生的焊熔金屬飛濺。GB/T29165.—2015/ISO146923:0025..不當(dāng)操作設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮GRP管在安裝及使用中不當(dāng)操作的風(fēng)險(xiǎn),及長(zhǎng)期抗沖擊的需求。小型管道支管(例如,儀器及通風(fēng)管)等容易遭受剪切破壞部位,應(yīng)采用加固角板設(shè)計(jì)以減少隱患。必要時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)防沖擊裝置以保護(hù)管道及防火層。注:BS4994中詳細(xì)闡述了角板的設(shè)計(jì)指南。5..與鄰近設(shè)備及管道的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及相互作用設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮管件的相對(duì)位移,因?yàn)樵撐灰瓶蓪?dǎo)致GRP管道出現(xiàn)應(yīng)力過(guò)大。必要時(shí)應(yīng)該考慮采用柔性管件。設(shè)計(jì)方應(yīng)確保GRP管(與碳鋼管道系統(tǒng)相比)對(duì)不同動(dòng)態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致支承產(chǎn)生磨損或支管應(yīng)力過(guò)大。設(shè)計(jì)方應(yīng)保證GRP管的支承足以承受由于瞬時(shí)壓力波動(dòng)(例如壓力安全閥操作及閥門(mén)關(guān)閉等)導(dǎo)致的沖擊荷載。535..外部環(huán)境的影響5...日光和紫外線UV)輻照當(dāng)GRP管受到陽(yáng)光照射時(shí),設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮是否需要采用防紫外線措施以防止樹(shù)脂表面降解。如果454541(GB/T2916.—2015/ISO14923:002GRP管采用半透明材料,設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮在管道外部噴漆以防止管道內(nèi)慢速流動(dòng)的水中滋生藻類(lèi)。55.4.2.低溫及保溫要求設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮低溫對(duì)管道材料性能的影響,例如凍結(jié)/解凍的影響。當(dāng)輸送液體時(shí),設(shè)計(jì)方應(yīng)重點(diǎn)考慮內(nèi)部流體的冰點(diǎn)。對(duì)于完全注滿的管道,內(nèi)部液體的凝固會(huì)發(fā)生體積膨脹,從而導(dǎo)致GRP管的破裂或失效。對(duì)于供水管道,凝固或凍結(jié)過(guò)程中體積膨脹更易使GRP管失效。管道可通過(guò)保溫和/或表面電加熱處理避免寒冷天氣下管道凍結(jié),以保證內(nèi)部流體流動(dòng)。設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮以下因素影響:a)保溫材料的質(zhì)量及增加的截面面積所產(chǎn)生的附加載荷;b)確保表面電加熱不會(huì)使管道溫度高于其額定溫度。應(yīng)將電伴熱線螺旋式纏繞到GRP管道上,以便熱量均勻地分布到管壁四周?？赏ㄟ^(guò)首先將鋁箔包纏到管道上的方式改善熱量分布。56.接頭的選擇56.1.概述可采用多種粘接及機(jī)械接頭形式,這些專(zhuān)用接頭大致分為以下幾類(lèi):粘接接頭;層合接頭;(帶或不帶鎖鍵);法蘭接頭;螺紋接頭;金屬/GRP轉(zhuǎn)換接頭;其他機(jī)械接頭。附錄B詳細(xì)闡述并給出了不同類(lèi)型接頭的應(yīng)用指南。選擇接頭形式時(shí),設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮下列因素:a)臨界條件;b)可靠性;c)便于安裝;d)便于維修、將來(lái)的變更及搭接。56.2.臨界條件及可靠性設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮服役過(guò)程中對(duì)接頭性能的評(píng)估要求。接頭的選擇應(yīng)考慮裝配過(guò)程中可能出現(xiàn)的環(huán)境狀況,例如溫度及濕度。接頭的選擇應(yīng)考慮主軸向應(yīng)力及平面內(nèi)軸向彎曲應(yīng)力,因?yàn)榕c單獨(dú)承擔(dān)內(nèi)壓相比,這些應(yīng)力在存在接頭缺陷時(shí)造成損傷。接頭的選擇應(yīng)考慮海上浮動(dòng)平臺(tái)安裝時(shí)船殼的撓曲和船艙在提升操作中的撓曲引起的管道運(yùn)動(dòng)。635..接頭安裝便捷性設(shè)計(jì)方應(yīng)合理進(jìn)行布管設(shè)計(jì)以使現(xiàn)場(chǎng)接頭按正確尺寸裝配,無(wú)需拉伸即可使接頭就位以防材料所受應(yīng)力過(guò)大。選擇現(xiàn)場(chǎng)接頭時(shí)應(yīng)考慮到裝配工正確安裝連接件時(shí)所需的通道。現(xiàn)場(chǎng)接頭應(yīng)設(shè)置在遠(yuǎn)離支座及管件并且容易靠近的部位。設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮管路回路中最后現(xiàn)場(chǎng)接頭的最佳位置,以保證有必要的通路,因?yàn)橥ǔ＿@個(gè)接頭最難56GB/T2916.—2015/ISO14923:002裝配。56.4.便于維修和將來(lái)的變更及連接如果在將來(lái)可能發(fā)生變更的位置采用承插接頭,設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮管道軸向位移的需要,以便無(wú)需切斷管道就可以打開(kāi)接頭。56.5.金屬/GRP管轉(zhuǎn)換接頭與金屬罐、容器、設(shè)備或管路之間的界面應(yīng)采用法蘭連接。為使法蘭密封可靠,并保證較低的螺栓拉力,應(yīng)采用鋼圈增強(qiáng)彈性墊圈。僅可采用軟質(zhì)彈性體,硬度宜介于邵氏硬度A55~A75(C24~C43)之間。墊圈材料應(yīng)符合管道系統(tǒng)的壓力、溫度及抗化學(xué)性要求。不宜采用PTFE包覆型墊圈,而且不可在高壓(大于32.MPa)、大直徑管道(大于600mm)中采用該墊圈。除非按GB/T29165.—2012中的62.3.2.進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定,否則不得采用其他方式制作的接頭,如采用端部包纏法連接金屬管道和GRP管道。57.火災(zāi)及爆炸57.1.概述應(yīng)考慮火災(zāi)(包括爆炸)對(duì)系統(tǒng)布置要求的影響。對(duì)具有耐火要求的GRP管道系統(tǒng)進(jìn)行布置設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的事項(xiàng)包括:a)爆炸;b)接頭及支承的耐火性;c)與金屬固定物之間的界面;d)疏水閥的結(jié)構(gòu);e)噴射火焰;f)熱量釋放及火焰蔓延;g)煙氣排放物、可見(jiàn)度及毒性。第9章給出了評(píng)估耐火性能的方法。57.2.爆炸,應(yīng)考慮爆炸超壓、拉曳力及拋射體沖擊的影響(見(jiàn).1.),包括其對(duì)支承間距可能產(chǎn)生的影響。57.3.疏水閥應(yīng)考慮在含滯流水的管道中設(shè)置疏水閥的可能性,這樣可以利用水降低熱傳導(dǎo)。57.4.噴射火焰噴射火焰可形成極高的熱流及侵蝕環(huán)境,從而對(duì)各種管道系統(tǒng)造成巨大威脅。盡管可以設(shè)計(jì)在指定時(shí)期內(nèi)具有耐噴射火焰的性能的GRP管道系統(tǒng),但設(shè)計(jì)系統(tǒng)布置時(shí)應(yīng)盡量使管道遠(yuǎn)離噴射火焰直接沖擊的區(qū)域。57.5.熱量釋放及火焰蔓延應(yīng)考慮火災(zāi)類(lèi)型及火焰表面蔓延至其他區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn),特別在管道空載或不再使用的情況下,設(shè)計(jì)方7GB/T2916.—2015/ISO14923:002應(yīng)考慮管道方位及可能來(lái)自附近反射面的熱反射對(duì)管道防火性能的影響。57.6.煙氣排放物、可見(jiàn)度及毒性煙氣及毒性排放物的性能準(zhǔn)則主要適用于封閉區(qū)、逃生通道或通風(fēng)受限區(qū)域及危險(xiǎn)操作區(qū)的GRP管道。應(yīng)考慮煙氣及毒性排放物擴(kuò)散到其他區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn),特別在管道空載或不再使用的情況下。57.7.穿越穿越(艙壁、防水壁、甲板)不應(yīng)減弱穿越部位性能,其主要要求為防止煙氣及火焰通過(guò)、保持結(jié)構(gòu)完整性和防止背燃面溫度升高。因此,穿越部位應(yīng)符合對(duì)相關(guān)危險(xiǎn)區(qū)域的要求,對(duì)考慮使用特種GRP管道工程的穿越進(jìn)行耐火試驗(yàn)和認(rèn)證。58.靜電放電控制針對(duì)特定的服役條件及位置,GRP管及相關(guān)系統(tǒng)可能需要具有導(dǎo)電性、靜電耗散性并采用接地處理。管道所處的位置決定了管道可能產(chǎn)生的外部靜電程度和可燃性放電的結(jié)果。例如,管道上方的金屬通道及甲板所產(chǎn)生的屏蔽效應(yīng)能減少大氣電場(chǎng)而造成的影響。在危險(xiǎn)區(qū),設(shè)計(jì)方應(yīng)注意工藝管道與其他可能形成產(chǎn)生強(qiáng)靜電的機(jī)制的高壓氣射流源的距離。此外,設(shè)計(jì)方還應(yīng)注意其他可能的靜電產(chǎn)生源,例如摩擦生電、清理罐體時(shí)產(chǎn)生的帶電薄霧及煙塵。在這些位置上,設(shè)計(jì)方應(yīng)盡量減少使用與管道相連的未接地金屬物體,并應(yīng)在風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)考慮附近金屬物體的距離(見(jiàn)10.)。第10章及附錄G給出了評(píng)估靜電放電控制要求的指南。59.電化學(xué)腐蝕如果GRP組件中僅含有少量具有導(dǎo)電性的碳纖維,則不必考慮金屬管道組件與GRP管道組件的界面電化學(xué)腐蝕問(wèn)題。因?yàn)榕c鄰近的金屬組件相比,碳纖維(陰極)的外露面積相對(duì)較小。反之,陰極與陽(yáng)極之間的面積比值高時(shí),會(huì)產(chǎn)生加速腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。但是,如果GRP組件含大量碳或其他陰極材料(例如用于輔助增強(qiáng)的材料),則可能需要采取預(yù)防措施,對(duì)金屬組件界面處的碳纖維進(jìn)行絕緣處理。這種情況下,不建議采用陰極保護(hù)系統(tǒng)的外加電流進(jìn)行保護(hù)。6水力學(xué)設(shè)計(jì)61.概述水力學(xué)設(shè)計(jì)旨在保證GRP管道系統(tǒng)能在其預(yù)期使用壽命內(nèi)輸送規(guī)定的速度、壓力及溫度的流體。管道公稱(chēng)直徑的選擇取決于滿足流體流量要求所需的管道內(nèi)徑,該液體流量需符合系統(tǒng)的流體及水力特性。62.流動(dòng)特性估算壓力損失時(shí)應(yīng)考慮流體速度、密度、管道及管件內(nèi)表面粗糙度、管道長(zhǎng)度、管道內(nèi)徑、閥門(mén)及管件的阻力。ISO13703中給出了壓力損失的計(jì)算方法。與金屬管道相比,GRP的表面光滑,壓力損失較小,但是存在過(guò)多的膠珠時(shí)會(huì)增加管道壓力損失。8GB/T2916.—2015/ISO14923:00263.限制流速的因素管道系統(tǒng)中限制流速的因素包括:a)不可接受的壓力損失;b)防止泵和閥產(chǎn)生氣蝕;c)防止瞬時(shí)過(guò)載(水錘);d)減少侵蝕;e)減少噪音;f)減少閥門(mén)等組件的磨損;g)管道直徑及幾何結(jié)構(gòu)(慣性載荷)。當(dāng)設(shè)計(jì)GRP管道系統(tǒng)流速時(shí),設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮上述因素。對(duì)于典型GRP管,連續(xù)使用情況下流體的平均線性流速為1m/s~5m/s,瞬時(shí)流速為10m/s。對(duì)于氣體而言,連續(xù)使用情況下其平均線性流速為1m/s~10m/s,瞬時(shí)流速為20m/s。當(dāng)限制流速的因素已消除或得到控制時(shí),例如設(shè)置排放到大氣的排氣系統(tǒng)時(shí),可采用更高的流速。64.侵蝕64.1.概述易造成GRP管材侵蝕的因素包括:a)流速;b)管道結(jié)構(gòu);c)顆粒尺寸、密度及形狀;d)顆粒與流體的比例;e)氣蝕。當(dāng)管材抗侵蝕性能不明確時(shí),設(shè)計(jì)方應(yīng)咨詢(xún)制造商并考慮降低流速。64.2.顆粒含量GRP的抗侵蝕性能與顆粒含量密切相關(guān)。設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮流體中顆粒含量并相應(yīng)降低最大平均流速。對(duì)于GRP管道而言,最嚴(yán)重的侵蝕損壞通常發(fā)生在硬粒子撞擊角在45°~90°之間的部位,及三通等。撞擊角較小(<15°)的部位,如相對(duì)平直的部分,侵蝕損壞極小。DNVRP0501[3]中詳細(xì)闡述了與侵蝕相關(guān)的問(wèn)題。64.3.管道結(jié)構(gòu)湍流對(duì)GRP管道的侵蝕速率的影響取決于流體速度及顆粒含量。設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)管路構(gòu)造時(shí)應(yīng)考慮湍流速度及潛在的侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。為盡量減少對(duì)GRP管道系統(tǒng)的侵蝕損壞,應(yīng)避免以下情況:a)流向的突然變化;b)局部流動(dòng)受限或湍流引發(fā)體,例如在接頭內(nèi)部殘留的過(guò)多膠粘劑(膠粘劑凝珠)。GB/T2916.—2015中表4給出了膠粘劑凝珠的最大尺寸限度要求。64.4.氣蝕GRP管易于因氣蝕產(chǎn)生快速損壞。管道系統(tǒng)有時(shí)會(huì)形成氣蝕條件,設(shè)計(jì)具有較高流速系統(tǒng)時(shí)更易發(fā)生這種情況。氣蝕可能出現(xiàn)的位置包括:分段彎頭彎角處、三通及變徑、墊圈安裝偏心的法蘭以及涂有過(guò)多膠粘劑的連接部位。9GB/T2916.—2015/ISO14923:002設(shè)計(jì)方應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)方法預(yù)測(cè)氣蝕可能出現(xiàn)的部位(例如控制閥),并采用必要措施確保正常使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)氣蝕。65.水錘GRP管對(duì)水錘引起的瞬時(shí)壓力及失衡力的敏感性取決于其壓力值和發(fā)生頻率。在存在發(fā)生瞬時(shí)壓力的情況下,應(yīng)進(jìn)行全面的水流分析以確定GRP管是否對(duì)水錘敏感。分析應(yīng)包括所有預(yù)期操作條件,包括初始啟動(dòng)、開(kāi)閥、水泵試驗(yàn)及沖洗軟管等。水錘定義為偶然載荷,見(jiàn)76.。如果水錘造成的風(fēng)險(xiǎn)極大,設(shè)計(jì)方應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)確保瞬時(shí)壓力不超過(guò)水壓試驗(yàn)壓力。注:產(chǎn)生水錘的主要原因?yàn)殚y門(mén)的快速關(guān)閉。管線越長(zhǎng),流體流速越快,產(chǎn)生沖擊載荷越大。沖擊載荷通常會(huì)使管道內(nèi)部出現(xiàn)振動(dòng)。與同等鋼管相比,由于GRP管道軸向彈性模量較低,因此其縱向振動(dòng)更大。66.循環(huán)條件最大壓力不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)壓力。如果在設(shè)計(jì)使用壽命期間,預(yù)計(jì)壓力循環(huán)或其他載荷循環(huán)超過(guò)7000周次,則應(yīng)執(zhí)行4..的規(guī)定。7結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)71.概述GRP管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)旨在確保其在服役壽命期間運(yùn)行良好、承受所有應(yīng)力和施工/安裝過(guò)程中的變形。本章確定了服役設(shè)計(jì)判據(jù)和GRP可能承受的載荷。第8章給出了應(yīng)力分析的要求。72.制造商的壓力等級(jí)產(chǎn)品資料中給出的制造商壓力等級(jí)不同于7.定義的評(píng)定壓力pq(見(jiàn)7.)3或系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力。制造商的壓力等級(jí)定義如下:pNPR=f2·f3,man·pq…………(1)式中:f2載荷分項(xiàng)系數(shù)(見(jiàn)76.2.);f3,man—制造商基于GRP管有限軸向載荷能力選取的系數(shù)f3(見(jiàn)7.01);f3一個(gè)非固定參數(shù)并且主要取決于組件的應(yīng)用及pq值;對(duì)于能夠形成極大的非內(nèi)壓應(yīng)力的復(fù)雜管道系統(tǒng),其組件的f3值約為0.5;相反,如果組件支承情況良好并且是長(zhǎng)管道的一部分,則f3值不小于09.。制造商壓力等級(jí)僅起指導(dǎo)性作用,制造商應(yīng)始終提供用于采購(gòu)報(bào)價(jià)的f3值。注:對(duì)于回歸斜率小于0.3的GRP管道,可能需要式5()中的p值降級(jí)。2..1.中描述了降級(jí)系數(shù)。73.評(píng)定壓力管道及管件的評(píng)定壓力pq(單位為兆帕)應(yīng)按GB/T29165.—2012中的6.2.規(guī)定的方法確定。評(píng)定壓力是基于20年的設(shè)計(jì)壽命。使用壽命超過(guò)20年以上的評(píng)定壓力應(yīng)按GB/T29165.—2012中的62.7.確定。.定義了組件的評(píng)定壓力與設(shè)計(jì)壓力之間的關(guān)系。74.因數(shù)化評(píng)定壓力74.1.概述因數(shù)化評(píng)定壓力指用于確定GRP管道或管道系統(tǒng)安全操作范圍的壓力。該壓力考慮了質(zhì)量評(píng)定10GB/T2916.—2015/ISO14923:002程序中沒(méi)有涵蓋的特殊服役條件。管道或管件的因數(shù)化評(píng)定壓力pqf(單位為兆帕)應(yīng)按式(2)計(jì)算:pqf=A1·A2·A3·pq…………(2)式中:pq評(píng)定壓力,單位為兆帕(MPa),見(jiàn)73.;A1按74.確定的溫度分項(xiàng)系數(shù);A2按74.確定的抗化學(xué)性的分項(xiàng)系數(shù);A3按74.確定的循環(huán)服役的分項(xiàng)系數(shù)。74.2.設(shè)計(jì)溫度分項(xiàng)系數(shù)A1表示溫度對(duì)力學(xué)性能降低的影響,1A按GB/T29165.—2012中附錄D確定。管道系統(tǒng)最大運(yùn)行溫度不應(yīng)超過(guò)用于計(jì)算GRP組件分項(xiàng)系數(shù)A1的溫度。如果運(yùn)行溫度不大于65℃,則A1值通常為10.。應(yīng)考慮低溫對(duì)材料性能及系統(tǒng)性能的影響。對(duì)于服役溫度小于0℃的情況,委托方應(yīng)根據(jù)樹(shù)脂體系考慮是否需要進(jìn)行附加試驗(yàn),同時(shí)應(yīng)考慮質(zhì)量評(píng)定試驗(yàn)及附加力學(xué)試驗(yàn)。尼龍鎖鍵等系統(tǒng)組件在低溫下易發(fā)生脆性斷裂。注:由于GRP材料在本部分規(guī)定的溫度范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變,因此低溫力學(xué)性能不會(huì)發(fā)生明顯變化。但是,當(dāng)溫度低于-35℃時(shí),內(nèi)部殘余應(yīng)力過(guò)大可能降低管道系統(tǒng)的安全操作范圍。74.3.化學(xué)降解應(yīng)考慮由輸送介質(zhì)或外部環(huán)境導(dǎo)致的系統(tǒng)構(gòu)件化學(xué)降解對(duì)壓力和溫度等級(jí)的影響,系統(tǒng)構(gòu)件包括粘接劑、彈性密封件/鎖緊環(huán)和基體玻璃纖維及樹(shù)脂材料。化學(xué)降解的影響用抗化學(xué)性分項(xiàng)系數(shù)A2表示,該系數(shù)按GB/T29165.—2012的附錄D確定。如果常規(guī)服役流體為水,則A2=1,其他應(yīng)參照制造商提供的數(shù)據(jù)。注1:通常GB/T29165.—2012評(píng)定方法中規(guī)定的溶液是指服役中可能經(jīng)歷腐蝕性較強(qiáng)環(huán)境下的水溶液。但是強(qiáng)酸、堿、次氯酸鹽、乙二醇、芳烴及酒精也會(huì)降低GRP管道元件的性能,其影響程度取決于化學(xué)物質(zhì)的濃度、溫度和樹(shù)脂種類(lèi)。注2:制造商提供的表格中數(shù)據(jù)來(lái)源于大氣壓力下經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)、公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)以及原材料供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)等。有時(shí)可不考慮化學(xué)物質(zhì)濃度、管壁應(yīng)力、增強(qiáng)形式及樹(shù)脂種類(lèi)等因素,因此表格僅給出了管道組件適合輸送的化學(xué)物質(zhì)。此外,化學(xué)物質(zhì)的混合物可引起不可預(yù)測(cè)的更為嚴(yán)重后果。74.4.疲勞載荷及循環(huán)載荷循環(huán)載荷不僅局限于壓力載荷,因此評(píng)估循環(huán)嚴(yán)重性時(shí)還應(yīng)考慮熱載荷和其他循環(huán)載荷。如果在設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)壓力循環(huán)或其他載荷循環(huán)的預(yù)計(jì)周次小于7000周次,則應(yīng)視其為靜態(tài)服役。必要時(shí),管道系統(tǒng)組件有限的循環(huán)能力可以根據(jù)GB/T29165.—2012的6.4.5進(jìn)行描述。如果在設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi),壓力循環(huán)或其他載荷循環(huán)的預(yù)計(jì)周次大于7000周次,設(shè)計(jì)方則應(yīng)確定管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)循環(huán)嚴(yán)重性Rc。Rc定義為Rc=Fmin/Fmax…………(3)式中:Fmin和Fmax分別為載荷(或應(yīng)力)循環(huán)過(guò)程中的最小及最大載荷(或應(yīng)力)。循環(huán)服役的分項(xiàng)系數(shù)A3計(jì)算公式如下:「2127|A3=LRc1+-1(c)「2127|式中:N—服役壽命周期內(nèi)總循環(huán)周次。GB/T2916.—2015/ISO14923:002000)」該方程通常僅適用于循環(huán)內(nèi)壓載荷,也可用適用于軸向載荷保持為拉伸載荷的情況,即不適用于存在拉伸壓縮循環(huán)載荷條件。75.系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力pd應(yīng)小于式(給出的組件最大允許壓力:pd≤f2·f3·pqf…………(5)式中:f2見(jiàn)76..2中定義;f3見(jiàn)7.10中定義;pqf—見(jiàn)74.中定義。系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力受具有f3最小值的組件限定。由于f3值取決于軸向應(yīng)力值,因此f3最小值只能在進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)力分析之后確定。注1:如果將設(shè)計(jì)應(yīng)力與失效包絡(luò)線(見(jiàn)71.1)進(jìn)行了比對(duì),則不必計(jì)算f值。注2:對(duì)于回歸斜率小于0.3的GRP管道,可能需要對(duì)式5()中的p值降級(jí),降級(jí)系數(shù)見(jiàn)672..。76.載荷要求76.1.外加載荷管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮在系統(tǒng)安裝和服役壽命周期內(nèi)最苛刻的預(yù)計(jì)服役條件。設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮表2給出的載荷,即在預(yù)計(jì)服役壽命周期內(nèi)管道系統(tǒng)可能承受的載荷,其中動(dòng)荷載通常包括但不限于傳輸介質(zhì)的質(zhì)量。在某些情況下,環(huán)境溫度的變化可能比流體溫度的變化更為重要。因此,管壁平均溫度變化應(yīng)取使用環(huán)境溫度與運(yùn)行溫度的溫差。此外,還應(yīng)考慮極端瞬時(shí)溫度,例如絕熱冷卻過(guò)程溫度。設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮對(duì)基于重力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行混凝土澆筑及安裝施工時(shí)原油及壓載水對(duì)GRP管道施加的力學(xué)載荷及熱載荷。62設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確定的超壓帶來(lái)的影響,爆炸超壓的影響通常采用分析技術(shù)確定。76.2.1載荷分項(xiàng)系數(shù)7...概述載荷分項(xiàng)系數(shù)f2用于定義材料強(qiáng)度與運(yùn)行應(yīng)力之間的可接受的安全邊界條件,此處的運(yùn)行應(yīng)力622623指三種載荷情況,即偶然載荷、存在熱載荷的持續(xù)載荷和不存在熱載荷的持續(xù)載荷。表3列出了基于7...及7...的f2默認(rèn)值。對(duì)于多數(shù)GRP管道系統(tǒng)而言,可接受的安全邊界條件定義為長(zhǎng)期因數(shù)化設(shè)計(jì)包絡(luò)線(圖1,說(shuō)明5),它等于f2與理想長(zhǎng)期包絡(luò)線(圖1,說(shuō)明3)的乘積。對(duì)于回歸曲線平直55(G<0.3)的GRP管道系統(tǒng),建議進(jìn)一步評(píng)估可接受的安全邊界條件,它們的平均短時(shí)爆破壓力與設(shè)424計(jì)壓力之比小于2.。比值是否可以小于2.應(yīng)由委托方與制造商協(xié)商確定,如果該比值不可接受,則應(yīng)將理想長(zhǎng)期包絡(luò)線降至1.4×pLCL/pSTHP(見(jiàn)GB/T29165.—2012的6..)。11368GBGB/T29165.—2015/ISO146923:0023-2持續(xù)載荷偶然載荷內(nèi)壓、外壓或真空壓力表全閥釋放、水壓試驗(yàn)管道自身質(zhì)量、管道保溫層質(zhì)量、防火層質(zhì)量、輸送介質(zhì)的質(zhì)量、浮力、其他系統(tǒng)載荷沖擊操作中由于移動(dòng)造成的慣性載荷操作中管道外殼撓曲引起的支座位移運(yùn)輸中由于移動(dòng)形成的慣性載荷地震產(chǎn)生的水平方向和垂直方向的力提升過(guò)程中,由于撓曲引起的支座位移熱載荷、表面電加熱安裝載荷、提升載荷、運(yùn)輸載荷環(huán)境載荷、冰絕熱冷卻載荷混凝土封裝地震、風(fēng)土壓(埋藏深度)爆破超壓土壤沉降荷分項(xiàng)系數(shù)f2應(yīng)通過(guò)考慮與管道系統(tǒng)相關(guān)的運(yùn)行條件及風(fēng)險(xiǎn)確定,載荷類(lèi)型載荷持續(xù)時(shí)間f載荷類(lèi)型舉例偶然載荷短期表3f02.的8認(rèn)值水壓試驗(yàn)存在熱載荷的持續(xù)載荷長(zhǎng)期0.83不存在熱載荷的持續(xù)載荷長(zhǎng)期0.67自身質(zhì)量熱效應(yīng)的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù)f2相比,評(píng)估存在熱效應(yīng)的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù)f2的值可能更大。因此,評(píng)估持續(xù)載荷應(yīng)在下列兩個(gè)階段進(jìn)行:用于特殊管道系統(tǒng)的分項(xiàng)系數(shù)值應(yīng)由用戶指定。由于熱膨脹相關(guān)載荷具有自限性,因此與評(píng)估不存在a)622b)評(píng)估不存在熱效應(yīng)的持續(xù)載荷。除非用戶另行指定,否則應(yīng)選取0.7評(píng)估含熱效應(yīng)的持續(xù)載荷。除非用戶另行指定,否則應(yīng)選取0.3作為評(píng)估不存在熱效應(yīng)的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù)f2值。作為評(píng)估含熱效應(yīng)的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù)f2值。7...持續(xù)7...持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù)用于評(píng)估持續(xù)載荷的持續(xù)載確定評(píng)估持續(xù)載荷(如壓力、質(zhì)量)和偶然載荷(如水錘、風(fēng)、地震或爆炸載荷)組合時(shí)應(yīng)用的分項(xiàng)系數(shù)f2應(yīng)考慮與管道系統(tǒng)相關(guān)的運(yùn)行條件和風(fēng)險(xiǎn),特殊管道系統(tǒng)采用的系數(shù)值應(yīng)由用戶指定。除非用戶另行指定,否則應(yīng)選取1.3×0.7=0.69作為分項(xiàng)系數(shù)f2值。12862313GB/T2916.—2015/ISO14923:002不必同時(shí)考慮風(fēng)、地震、水錘或爆炸載荷的影響,但是應(yīng)考慮不存在熱效應(yīng)的持續(xù)載荷的組合作用。水壓試驗(yàn)應(yīng)視作偶然載荷。76.3.外部壓力/真空管道及管件應(yīng)有足夠的剛度以承受外部壓力或真空載荷。剛度應(yīng)至少可以承受短時(shí)真空載荷(例如由控制上游閥引起的真空),其安全系數(shù)Fe為1.5。易受長(zhǎng)期真空載荷或外壓載荷的管道應(yīng)具有足夠承受相應(yīng)載荷的剛度,其安全系數(shù)Fe為3.。077.允許位移77.1.撓度撓度不應(yīng)大于125.mm或跨距及支座間距的0.5%,二者取其中最小值。如果不大于制造商的最小支承間距,則撓度應(yīng)符合這些許用極限值。委托方及制造商應(yīng)達(dá)成協(xié)議,確保使合同中約定的支座間距不會(huì)導(dǎo)致?lián)隙却笥谝?guī)定值。77.2.橢圓度管道直徑的橢圓度不應(yīng)大于5%。78.評(píng)定應(yīng)力制造商應(yīng)按式(6)確定管道的評(píng)定應(yīng)力σqs(單位為MPa):σqs=pq…………(6)式中:pq評(píng)定壓力,單位為兆帕(MPa);D管道平均直徑,單位為毫米(mm);tr管道增強(qiáng)層平均厚度,單位為毫米(mm)。管件的評(píng)定應(yīng)力應(yīng)按式(計(jì)算:道…………(7)79.因數(shù)化應(yīng)力直管的因數(shù)化應(yīng)力σfs(單位為MPa)應(yīng)按式)或式9()計(jì)算:σfs=σqs·A1·A2·A3 (8)式中:σqs評(píng)定應(yīng)力,單位為兆帕(MPa);A1溫度分項(xiàng)系數(shù);A2耐化學(xué)性分項(xiàng)系數(shù);A3循環(huán)服役分項(xiàng)系數(shù)。14GB/T2916.—2015/ISO14923:002…………(9)式中:pqf因數(shù)化評(píng)定壓力,單位為兆帕(MPa),按74.確定。D及tr的定義如7.8所述。管件的因數(shù)化應(yīng)力σfs應(yīng)按式(10)計(jì)算:…………()71.0載荷產(chǎn)生的計(jì)算應(yīng)力極限值管道系統(tǒng)中任何組件由于壓力、質(zhì)量及其他持續(xù)載荷和偶然載荷(風(fēng)、爆破或地震等)產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力之和σh,sum、軸向應(yīng)力之和σa,sum均不得大于因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線,見(jiàn)7.1。如果這些應(yīng)力之和在因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線之外,則應(yīng)選取產(chǎn)品族中下一個(gè)具有較高額定壓力等級(jí)的管道,重復(fù)計(jì)算其應(yīng)力總和直至落入因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線內(nèi)。確定長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線的方法見(jiàn)71.1。如果已知非壓力產(chǎn)生的軸向應(yīng)力值,則應(yīng)采用式(1)確定許用環(huán)向應(yīng)力σh,sum(單位為兆帕)。σh,sum≤f2·f3·σfs…………(11)式中:f2載荷的分項(xiàng)系數(shù),應(yīng)按7.6.2確定;f3軸向載荷的分項(xiàng)系數(shù),采用式(31)或式()計(jì)算;σfs定義見(jiàn)79.。分項(xiàng)系數(shù)f3取決于雙軸應(yīng)力比r值:r=2σσsh(2∶1)·sa(0∶r=2σσsh(2∶1)式中:σsa(0∶1)僅存在軸向載荷條件下的短期軸向強(qiáng)度,單位為兆帕(MPa);σsh(2∶1)應(yīng)力為2∶1條件下的短期環(huán)向強(qiáng)度,單位為兆帕(MPa)。雙軸應(yīng)力比r的定義見(jiàn)GB/T29165.—2012中62..6。如果制造商沒(méi)有提供的這一數(shù)據(jù),則應(yīng)選用71..給出的默認(rèn)值。分項(xiàng)系數(shù)f3按r是否大于1或小于1定義。如果r≤1,則…………(13)如果r>1,則 (14)式中:σab非壓力產(chǎn)生的軸向應(yīng)力,單位為兆帕(MPa),見(jiàn)圖1。f3最大許用值為1。當(dāng)非壓力產(chǎn)生的持續(xù)軸向應(yīng)力σab為壓應(yīng)力時(shí)f3等于1。分項(xiàng)系數(shù)f3的計(jì)算方法適用于管道及管件。計(jì)算管件的分項(xiàng)系數(shù)f3時(shí),等效評(píng)定應(yīng)力σfs采用式(10)確定。15GB/T2916.—2015/ISO14923:002說(shuō)明:;;;;為了設(shè)計(jì)目的,包絡(luò)線形狀應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)確定。圖1纏繞角約為45°~75°時(shí)單纏繞角GRP復(fù)合管道的理想長(zhǎng)期包絡(luò)線71.1失效包絡(luò)線的確定71.1.概述本部分主要闡述如何確定GRP管道組件的失效包絡(luò)線以符合7.01規(guī)定的要求。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性,定義了兩種設(shè)計(jì)方案:完整測(cè)量的包絡(luò)線(見(jiàn)71.12.)和簡(jiǎn)化包絡(luò)線(見(jiàn)173.1.)。完整測(cè)量的包絡(luò)線通常只適用于管體,對(duì)于其他所有組件變量應(yīng)采用簡(jiǎn)化包絡(luò)線。最不保守的方案采用的是完整測(cè)量的包絡(luò)線。注:對(duì)于纖維纏繞的GRP管道,多數(shù)制造商采用的設(shè)計(jì)方法是優(yōu)選2∶1壓力條件(帶封閉端的系統(tǒng))的性能,因此其環(huán)向強(qiáng)度遠(yuǎn)大于軸向強(qiáng)度。71.12.完整測(cè)量的包絡(luò)線長(zhǎng)期包絡(luò)線按GB/T29165.—2012附錄C中給出的方法根據(jù)完整測(cè)量的短期包絡(luò)線求得。就幾何形狀而言,理想長(zhǎng)期失效包絡(luò)線(圖1)與短期包絡(luò)線幾何形狀類(lèi)似,并且其所有三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)根據(jù)fscale進(jìn)行比例計(jì)算。16GB/T2916.—2015/ISO14923:002fscale=sh(2∶1)式中:)fscale比例系數(shù);σqs評(píng)定應(yīng)力,單位為兆帕(MPa);σsh(2∶1)應(yīng)力比為2∶1時(shí)的短期環(huán)向強(qiáng)度,單位為兆帕(MPa)。根據(jù)載荷類(lèi)型,非因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線通過(guò)理想長(zhǎng)期包絡(luò)線乘相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)f2(見(jiàn)7.6.2)確定。因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線按式()定義如下:,a,sum)≤f2·fscale·A1·A2·A3·gshort[sh(2∶1),sa(0∶1)]………(16)式中:,a,sum)因數(shù)化長(zhǎng)期包絡(luò)線的形狀;σh,sum所有環(huán)向應(yīng)力之和,單位為兆帕(MPa)(壓力綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì));σa,sum所有軸向應(yīng)力之和,單位為兆帕(MPa);A1溫度分項(xiàng)系數(shù);A2耐化學(xué)性分項(xiàng)系數(shù);A3循環(huán)服役分項(xiàng)系數(shù);gshorth(2∶1),sa(0∶1)]———理想短時(shí)包絡(luò)線的形狀。71.13.簡(jiǎn)化包絡(luò)線71.13.1.概述該方法采用雙軸強(qiáng)度比r,即根據(jù)GB/T29165.—2012中62.確定的應(yīng)力比為0∶1與2∶1時(shí)的軸向應(yīng)力比。如果組件的r值不明確,應(yīng)采用7.114.給出的默認(rèn)值。71.13.直管圖2為纏繞角為±45°~75°的單纏繞角GRP復(fù)合管道的短期及長(zhǎng)期失效包絡(luò)線,其中r值小于1。當(dāng)r值大于1時(shí),例如手工鋪設(shè)管道,則根據(jù)71.3..的要求。理想長(zhǎng)期失效包絡(luò)線與短期包絡(luò)線幾何形狀相似,根據(jù)式(71)或式()可以推導(dǎo):=σsash(2∶1)或)σal(0∶1)=r×σqs2…………(18)式中:σqs評(píng)定應(yīng)力,單位為兆帕(MPa);σal(0∶1)應(yīng)力比為0∶1時(shí)的長(zhǎng)期軸向(縱向)強(qiáng)度,單位為兆帕(MPa);σsa(0∶1)應(yīng)力比為0∶1時(shí)的短期軸向強(qiáng)度,單位為兆帕(MPa);σsh(2∶1)應(yīng)力比為2∶1時(shí)的短期環(huán)向強(qiáng)度,單位為兆帕(MPa);r根據(jù)式(12)確定。17或及或GB/T2916.—2015/ISO14923:002或及或說(shuō)明:;;;;為了設(shè)計(jì)目的,包絡(luò)線形狀應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)確定。圖2纏繞角范圍大約為°的單纏繞角GRP復(fù)合管道的短期時(shí)及長(zhǎng)期理想失效包絡(luò)線及設(shè)計(jì)包絡(luò)線圖2的重要特征是軸向拉伸強(qiáng)度σal(0∶1)小于2∶1內(nèi)壓σsa(2∶1)條件下的軸向應(yīng)力。取決于不同的纏繞角及特定的管道類(lèi)型,直管段的強(qiáng)度比例范圍為0.5~07.5。根據(jù)載荷型類(lèi)型,非因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線通過(guò)理想包絡(luò)線乘以相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)f2求得(見(jiàn)7.)2。環(huán)向和軸向應(yīng)力的因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線分別由下列公式定義:σh,sum≤f2·A1·A2·A3·σqs (19)σh,sum≤f2·σfs (20)σa,sum≤f2·A1·A2·Aσa,sum≤f2·A1·A2·A3「1-r)σh,sum+rσqs7L2|」(當(dāng)r≤1時(shí)) (22)18GB/T2916.—2015/ISO14923:002式中:σa,sum—所有軸向應(yīng)力之和,單位為兆帕(MPa);σh,sum—所有環(huán)向應(yīng)力之和,單位為兆帕(MPa);σqs評(píng)定應(yīng)力,單位為兆帕(MPa);A1溫度的分項(xiàng)系數(shù);A2耐化學(xué)性的分項(xiàng)系數(shù);A3循環(huán)服役的分項(xiàng)系數(shù);σfs定義見(jiàn)式(8)。注:式(19)~式(22)分別闡述了基于環(huán)向和軸向應(yīng)力的因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線的極限值,均應(yīng)符合公式規(guī)定的準(zhǔn)則。這些公式與式(1)并不矛盾,實(shí)際上通過(guò)將式()~式(2)結(jié)合即可證明式(1)。71.13.帶接頭的管道長(zhǎng)期理想失效包絡(luò)線呈矩形,邊緣根據(jù)σqs及接頭的長(zhǎng)期軸向強(qiáng)度σa確定。長(zhǎng)期理想失效包絡(luò)線如圖3a)或圖3b)所示,其中圖3a)代表準(zhǔn)各向同性接頭(例如層合接頭)的包絡(luò)線示意圖,圖3b)代表各向異性粘接接頭的包絡(luò)線示意圖。兩種情況中σal(0∶1)均按式(17)確定。根據(jù)載荷種類(lèi),非因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線通過(guò)理想包絡(luò)線乘以相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)f2確定(見(jiàn)7..6)。2因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線按式(91)~式()確定。σa,sum≤f2A1A2A3σa,sum≤f2A1A2A3rσqs或σa,sum≤f2·σfs·r2當(dāng)r≥1 (24)a)準(zhǔn)各向同性GRP接頭圖3短期及長(zhǎng)期理想失效包絡(luò)線及設(shè)計(jì)包絡(luò)線19GB/T2916.—2015/ISO14923:002b)粘接接頭說(shuō)明:;;4因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線。圖3(續(xù))71.13.管件71.13.1.彎頭與同等載荷條件下的直管相比,由壓力產(chǎn)生的軸向及彎曲載荷對(duì)彎管的影響更為復(fù)雜。彎矩會(huì)造成橢圓化,從而產(chǎn)生軸向及環(huán)向應(yīng)力。失效包絡(luò)線的形狀取決于彎頭鋪設(shè)結(jié)構(gòu)。對(duì)于纖維纏繞的彎頭,其失效包絡(luò)線與圖2所示包絡(luò)線類(lèi)似,即r小于1。由于外加壓力及彎曲載荷可能產(chǎn)生軸向及環(huán)向應(yīng)力,因此確定GRP彎頭的長(zhǎng)期強(qiáng)度時(shí)應(yīng)保守設(shè)計(jì)。對(duì)于完全采用手工鋪設(shè)的彎頭,可認(rèn)為其失效包絡(luò)線呈矩形,大r于1[如圖3a)]所示。根據(jù)載荷類(lèi)型,非因數(shù)化長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線通過(guò)理想包絡(luò)線乘以相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)f2(見(jiàn)7..6)2確定。如果制造商無(wú)法提供相關(guān)數(shù)據(jù),則應(yīng)采用7.114.給出的默認(rèn)值。71.13.三通三通橫截面交接處的應(yīng)力較為復(fù)雜,很難通過(guò)外加壓力及拉伸載荷計(jì)算。由于交接處對(duì)組件性能起決定性作用,因此三通的設(shè)計(jì)包絡(luò)線與接頭設(shè)計(jì)包絡(luò)線類(lèi)似(見(jiàn)),即拉伸載荷下主要失效形式是管道與三通交接區(qū)的軸向“拉脫”,壓力引起的主要失效形式為滲漏。如圖3b)所示,三通的失效包絡(luò)線呈矩形。如果制造商無(wú)法提供相關(guān)數(shù)據(jù),則應(yīng)采用7.114.給出的默認(rèn)值。71.14.管件及接頭的默認(rèn)值表4給出了管件及接頭的短期雙軸強(qiáng)度比r的默認(rèn)值。22234r注1:應(yīng)從制造商獲取直管段的r值。對(duì)于纏繞角為55°的玻璃纖維纏4r注1:應(yīng)從制造商獲取直管段的r值。對(duì)于纏繞角為55°的玻璃纖維纏,值約為0.,但是對(duì)于其他樹(shù)脂體系和纏繞角度,值可能較低。當(dāng)r大于1時(shí),失效包絡(luò)線的形狀呈矩形,組件r短期雙軸強(qiáng)度比r管件:表表4接頭及管件的短期雙軸強(qiáng)度比件的短期雙軸強(qiáng)度比r值彎頭:纖維纏繞,單向纏繞角90°和±θ°彎頭:纖維纏繞加手工鋪設(shè)彎頭:100%手工鋪設(shè)0.4511.9三通:纖維纏繞加手工鋪設(shè)1其他手工制作管件:CSM/WR1.9接頭:承插接頭:粘接或機(jī)械連接1螺紋接頭0.45法蘭接頭1層合接頭2.0r如果已經(jīng)按GB/T29165.2—2012中6.2.6要求進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,則可以采用更高的系數(shù)值。r如圖3a)或圖3b)所示。注2:當(dāng)r小于2時(shí),例如粘接接頭,接頭受軸向拉伸強(qiáng)度影響。1時(shí),失效包絡(luò)線的形狀如圖2所示。8.分析方法管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析應(yīng)采用人工或計(jì)算機(jī)方法。但是,分析程度取決于下列因素:a)管道的柔韌性;1b)布管的復(fù)雜性;1c)管道支承;d)管道直徑;e)溫度變化幅度;f)系統(tǒng)極端條件和失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。隨著管道直徑的增加,管道的柔性會(huì)減小,同時(shí)彎頭及三通的應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)會(huì)增大。8.分析要求8..概述設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估整個(gè)管道系統(tǒng),包括評(píng)估基于運(yùn)行和材料系數(shù)的系統(tǒng)極端條件和失效風(fēng)險(xiǎn),以便評(píng)估是2否需要進(jìn)行柔性/應(yīng)力分析。對(duì)于大口徑管道系統(tǒng),管道設(shè)計(jì)可能更多地取決于支承條件而非內(nèi)壓條件,應(yīng)檢查錨座(支承)載荷的適用性。在進(jìn)行柔性/應(yīng)力分析前應(yīng)獲取8..及8..列出的資料。 21注:由于制造工藝的特性,GRP管道的尺寸通常以?xún)?nèi)徑及壁厚表征。2021GB/T2916.—2015/ISO14923:00282.2.安裝和設(shè)計(jì)參數(shù)這些參數(shù)包括:a)管道的設(shè)計(jì)壓力及工作壓力;b)管道的設(shè)計(jì)溫度及工作溫度;c)管道組件單位長(zhǎng)度的質(zhì)量;d)閥門(mén)類(lèi)型、閥門(mén)及其內(nèi)構(gòu)件的質(zhì)量;e)鋪設(shè)路徑;f)環(huán)境載荷;g)提升作業(yè)中可能產(chǎn)生的支座位移值;h)移動(dòng)設(shè)備外殼撓曲引起的支座位移值;i)動(dòng)態(tài)設(shè)備的移動(dòng)引起的加速力及位移。82.3.組件性能這些性能包括:a)系統(tǒng)所有部件的直徑及壁厚;b)空組件單位長(zhǎng)度的質(zhì)量;c)管道材料軸向及環(huán)向熱膨脹系數(shù);d)管道材料軸向及環(huán)向彈性模量;e)泊松比(軸向及環(huán)向);f)管件及彎頭的應(yīng)力集中系數(shù)(Sf);g)管件及彎頭的撓度系數(shù);h)壓應(yīng)力乘子;i)材料的允許應(yīng)力。附錄C闡述了有關(guān)材料性能的詳細(xì)信息。應(yīng)按附錄D或與委托人商定的方法采用應(yīng)力集中系數(shù)f)、撓度系數(shù)及壓應(yīng)力乘子。83.外部壓力/真空設(shè)計(jì)方應(yīng)確?？赡芴幱谡婵諣顟B(tài)的組件適用。GRP管道的外部塌陷壓力pc(單位為兆帕),應(yīng)按式5)計(jì)算,此公式假定管道長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于管道直徑:pc=2…………(25)式中:Fe安全系數(shù),定義見(jiàn)76..3;Eh環(huán)向模量,單位為兆帕(MPa);tr—增強(qiáng)層的平均厚度,單位為毫米(mm);D增強(qiáng)層的平均管道直徑,單位為毫米(mm),D=t(i+2-t);rDi管道內(nèi)徑,單位為毫米(mm);t公稱(chēng)壁厚,單位為毫米(mm)。與環(huán)向拉伸模量相比,厚壁且具有夾層結(jié)構(gòu)管壁的管道應(yīng)優(yōu)先采用環(huán)向彎曲模量。軸向應(yīng)力為壓應(yīng)力時(shí),應(yīng)按87.及87.2.給出的允許應(yīng)力及軸向屈曲判據(jù)檢驗(yàn)。22GB/T2916.—2015/ISO14923:00284.熱載荷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮與最大運(yùn)行溫度或最大環(huán)境溫度范圍有關(guān)的熱載荷?？紤]管內(nèi)流體對(duì)未保溫管道管壁的加熱或冷卻時(shí),應(yīng)采用式(26)計(jì)算應(yīng)力分析所需的管壁平均溫差:ΔTeff=kΔTpa…………(26)式中:ΔTeff應(yīng)力分析所需的有效設(shè)計(jì)溫差,單位為攝氏度(℃);ΔTpa—環(huán)境溫度與工藝設(shè)計(jì)溫度之差,單位為攝氏度(℃);k———GRP考慮了低溫導(dǎo)熱性能的系數(shù)(由于GRP導(dǎo)熱性低,因此管道平均壁溫總是小于設(shè)計(jì)溫度)。在缺乏詳細(xì)信息時(shí),液體的k值應(yīng)取0.85,氣體的k值應(yīng)取08.。應(yīng)驗(yàn)證軸向應(yīng)力的允許應(yīng)力,當(dāng)為壓應(yīng)力時(shí),應(yīng)按87..1及87.給出的軸向屈曲判據(jù)驗(yàn)證。85.內(nèi)壓產(chǎn)生的應(yīng)力管體由于內(nèi)壓產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力(單位為兆帕MPa)應(yīng)按式()計(jì)算:σhp=…………(27)式中:p壓力,單位為兆帕(MPa);D增強(qiáng)層的平均管道直徑,單位為毫米(mm),=(it2-t);ri管道內(nèi)徑,單位為毫米(mm);t公稱(chēng)壁厚,單位為毫米(mm);tr管道增強(qiáng)層的平均厚度,單位為毫米(mm)。hp)管件的等效環(huán)向應(yīng)力σhp應(yīng)按式()計(jì)算:σhp)σ|hp)直管由內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向應(yīng)力(單位為兆(帕),應(yīng)按式=29,)計(jì)算:·σap=p4r (28) (29)86.管道支承產(chǎn)生的應(yīng)力設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮充滿液體的大直徑管道支座部位的接觸應(yīng)力的影響,它隨直徑及D/比t的增加而變大。對(duì)于直徑大于06.m的管道,其軸向應(yīng)力應(yīng)按附錄E或經(jīng)委托方認(rèn)可的方法計(jì)算?？赏ㄟ^(guò)在支承處進(jìn)行局部增強(qiáng)并采用彈性墊來(lái)減少支承條件的剛度從而降低應(yīng)力值。對(duì)于應(yīng)用于氣體的管道和應(yīng)用于液體的中、小直徑管道,與中跨處彎曲應(yīng)力相比,支承應(yīng)力可忽略不計(jì)。軸向應(yīng)力值應(yīng)按式()及式(31)計(jì)算并用相應(yīng)的允許應(yīng)力檢驗(yàn)。如果該應(yīng)力為壓應(yīng)力,則應(yīng)按87.及87.2.給出的軸向屈曲判據(jù)驗(yàn)證。)式中:Ip垂直于管子軸向沿重心軸線的面二次矩,單位為四次方米(m4),=π/64[(i+t2)-D4i4D],23GB/T2916.—2015/ISO14923:0023對(duì)于薄壁管=πDt/r8;D增強(qiáng)層的平均管道直徑,單位為米(m),D(i+2-t);rDi管道內(nèi)徑,單位為米(m);t公稱(chēng)壁厚,單位為米(m);tr增強(qiáng)層的平均厚度,單位為米(m);Mi靜載、單跨及雙跨橫梁時(shí)的撓矩,單位為牛頓米(N·m),=ρ0×98.1×L2s/8b2ac式中:Ls支承跨度,單位為米(m);ρ0管道及流體組合體的單位長(zhǎng)度質(zhì)量,單位為千克每米(gm),=ρeffπDi式中:ρeff管道及流體組合體材料的有效密度,單位為千克每立方米(g/mkρc———GRP的密度,單位為千克每立方米(g/m3);ρL管道內(nèi)流體的密度,單位為千克每立方米(g/m)3。注:式(30)忽略了管道內(nèi)水頭產(chǎn)生的壓力影響。c)),3=|ρ(L+4ρtc)(Di,由內(nèi)壓和管道底部與頂部的自身質(zhì)量產(chǎn)生的彎曲共同作用引起的軸向總應(yīng)力σa,bp(單位為兆帕),按式(31)確定:σa,bp=r±σab (31)靜載(管道及流體質(zhì)量)產(chǎn)生的撓度計(jì)算方程如下:δ=5(×ρ0×981×Ls4×10-3)/(Ks×Ea×Ip) (32)式中:δ靜載、單跨、雙跨橫梁及錨架產(chǎn)生的撓度,單位為毫米(mm);Ks支承類(lèi)型系數(shù);=384,單跨橫梁(兩個(gè)支承);=925,雙跨橫梁(三個(gè)支承);=1920,錨架梁(兩端內(nèi)置兩個(gè)固定支座);Ea設(shè)計(jì)溫度下軸向彎曲模量,單位為兆帕(MPa)。87.軸向壓縮載荷(屈曲應(yīng)力)87.1.殼體屈曲載荷圓筒在純彎曲情況下的軸向彈性屈曲應(yīng)力σu(單位為兆帕MPa)計(jì)算公式如下:9σu=0.0×βEDt…………(33)式中:D增強(qiáng)層的平均管道直徑,單位為米(m),D(i+2-t);rDi管道內(nèi)徑,單位為米(m);t公稱(chēng)壁厚,單位為米(m);tr增強(qiáng)層的平均厚度,單位為米(m);Eeff=Ea·Eh24GB/T2916.—2015/ISO14923:002Ea軸向模量,單位為兆帕(MPa);Eh環(huán)向模量,單位為兆帕(MPa);β=018β87+0.1130β0值應(yīng)按式(34)確定:()屈曲應(yīng)力與最大軸向應(yīng)力之比應(yīng)大于3。注()8..歐拉(Euelr7)2屈曲對(duì)于軸向壓縮系統(tǒng)載荷,例如有約束的熱膨脹或帶有端部壓縮載荷的垂直管串,和已知長(zhǎng)度L(單位為米)無(wú)支承管道的軸向壓縮載荷采用式(35)確定,且不應(yīng)大于Fa,max(單位為牛頓),其中慣性力矩3近似等于πDt/r8。33Fa,max=Ea×106…………(35)式中:Ea軸向模量,單位為兆帕(MPa);L無(wú)支承管道的長(zhǎng)度,單位為米(m);D增強(qiáng)層的平均管道直徑,單位為米(m),D(i+2-t);rDi管道內(nèi)徑,單位為米(m);t公稱(chēng)壁厚,單位為米(m);tr—增強(qiáng)層的平均厚度,單位為米(m)。等效屈曲應(yīng)力(單位為兆帕)應(yīng)按式(36)確定:屈曲應(yīng)力與最大軸向應(yīng)力之比應(yīng)大于3?！?36)9防火性能91.概述設(shè)計(jì)方應(yīng)確定對(duì)管道系統(tǒng)防火性能的要求。防火性能包括以下性能:耐火性;燃燒反應(yīng)性能。耐火性是指在燃燒過(guò)程中特定時(shí)間內(nèi)某一結(jié)構(gòu)元件或組件作為隔離物或結(jié)構(gòu)組件繼續(xù)發(fā)揮其功效的能力。燃燒反應(yīng)性能與材料和點(diǎn)火時(shí)間相關(guān),表面火焰蔓延特征包括燜燃、明火后燃燒和熱、煙、毒氣排放比。如果管道不符合規(guī)定的耐火性及燃燒反應(yīng)性能的要求,設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮以下替代方案:———重新設(shè)計(jì)線路以減少或消除火災(zāi)危險(xiǎn);采用替代材料;25GB/T2916.—2015/ISO14923:002如果采用防火層,設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮涂層應(yīng)用的可靠性及其在服役壽命周期內(nèi)保持其功效的能力。57.給出了管道系統(tǒng)布置對(duì)系統(tǒng)防火性能的影響。7..6闡1述了爆炸超壓的影響。92.耐火性應(yīng)根據(jù)安全條件下確定的設(shè)備總耐火時(shí)間和/或財(cái)產(chǎn)保護(hù)要求評(píng)估防火要求。設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮使用防護(hù)板,尤其針對(duì)僅影響管道一小部分的最嚴(yán)重的火災(zāi)危險(xiǎn)(如噴射火焰)。GRP管道組件的耐火性應(yīng)按委托方及權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的GB/T29165.—2012附錄E規(guī)定的相應(yīng)方法確定。附錄F給出了相應(yīng)耐火性的量化方法。設(shè)計(jì)方還應(yīng)考慮以下因素:a)管道及管件的走向;b)管道內(nèi)流體狀態(tài)(例如干燥、滯流或流動(dòng));c)管道內(nèi)設(shè)置疏水閥的可行性,例如由水提供的局部冷卻效應(yīng);d)穿越處的防火性能;e)與金屬管件(例如閥門(mén)及支承夾板)接觸并可將熱量傳導(dǎo)至GRP組件的界面應(yīng)考慮采用防火層;f)支承在火災(zāi)中過(guò)早失效的風(fēng)險(xiǎn),該風(fēng)險(xiǎn)可導(dǎo)致管道承受附加應(yīng)力;g)將GB/T29165.—2012附錄E中評(píng)定防火性能時(shí)采用的長(zhǎng)度與支座跨距相比較,計(jì)方應(yīng)減少跨距或增加壁厚以確保管道在火災(zāi)中自重狀態(tài)下可以保持其完整性。設(shè)計(jì)方應(yīng)按GB/T29165.—2012中表7給出的三欄式耐火性分類(lèi)編碼確定管道系統(tǒng)所需的防火性能。其中服役功能A、火災(zāi)種類(lèi)B及性能C按指定的嚴(yán)重性級(jí)別降序排列。出于對(duì)完整性的考慮,火災(zāi)分類(lèi)編碼包括的服役條件可能未包含在本部分中。管道系統(tǒng)可采用不同的火災(zāi)分類(lèi)編碼,設(shè)計(jì)方可以按位置等因素制定多個(gè)火災(zāi)分類(lèi)編碼要求。F.給7出了分類(lèi)編碼的實(shí)例。對(duì)于無(wú)防火層及專(zhuān)用于火災(zāi)條件的GRP管道,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)層壁厚的損失。注:GRP可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保證良好的耐火性,因?yàn)闃?shù)脂熱解屬于吸熱過(guò)程,可以吸收火焰熱量并延緩溫度升高。此外,它還有利于形成絕熱炭化層,從而保護(hù)底層材料。對(duì)于非防火供水管,管壁處水的緩慢滲漏可以降低管道的表面溫度,是GRP管道具有耐火性的重要因素,但設(shè)計(jì)方應(yīng)確保滲漏造成的流體損失不會(huì)降低系統(tǒng)性能。當(dāng)內(nèi)部為除水外的其他流體(水除外)時(shí),GRP管道的耐火性可能有所不同,例如產(chǎn)出液、乙二醇、柴油管道及封閉式排污管,設(shè)計(jì)方應(yīng)確保GRP管道在這些條件下具有規(guī)定的防火性,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析或附加試驗(yàn)。93.燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)包括下列性能:a)易燃性;b)表面火焰蔓延特性;c)熱釋放率;d)煙氣排放;e)毒氣排放。附錄F給出了量化相應(yīng)燃燒反應(yīng)性能的方法指南。設(shè)計(jì)方應(yīng)按GB/T29165.—2012中表8給出的分類(lèi)編碼確定管道系統(tǒng)所需的耐火性能。燃燒反應(yīng)分類(lèi)編碼用二欄式編號(hào)標(biāo)明,其中火焰蔓延及熱釋放D、煙塵及毒性E按照指定的嚴(yán)重性級(jí)別降序排列。整個(gè)管道系統(tǒng)可采用不同的火災(zāi)分類(lèi)編碼,計(jì)方可以按位置等因素制定多個(gè)火災(zāi)分類(lèi)編碼要求。26GB/T2916.—2015/ISO14923:00294.防火層確定防火層的性能時(shí),設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮下列因素:a)管道安裝區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)(火災(zāi)區(qū)域)和火災(zāi)類(lèi)型;b)管道的類(lèi)型、等級(jí)及直徑;c)采用的連接系統(tǒng);d)管道處于干燥狀態(tài)或含有滯流水或流動(dòng)水;e)惰性防火層的類(lèi)型及厚度;f)長(zhǎng)期氣候、鹽水、溫度及紫外線輻射的影響;g)撓曲、振動(dòng)、機(jī)械損傷、沖擊力及熱膨脹的影響;h)涂層及管路的液體吸收性能。如果用于鹽水、石油或艙底污水等環(huán)境下,涂層的防火性能不應(yīng)降低;i)涂層在現(xiàn)場(chǎng)條件下附著性及界面液體滯留的影響。涂層的粘接力應(yīng)能保證其在附著力試驗(yàn)中不剝落、碎裂或成粉末狀;j)易于維修。防火層最好由制造商在工廠涂裝,符合火焰蔓延、煙度及毒性要求的防火材料的施工對(duì)管道結(jié)構(gòu)是永久性的?，F(xiàn)場(chǎng)涂層施工應(yīng)只限于安裝目的,例如現(xiàn)場(chǎng)接頭。如果防火層僅需符合耐火性要求,則可按每個(gè)組合件認(rèn)可的規(guī)程,采用認(rèn)可的管道材料及保溫材料現(xiàn)場(chǎng)涂制防火層,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)及鑒定。10靜電101.概述與其他所有絕緣及非接地導(dǎo)體材料一樣,GRP存在較高產(chǎn)生及聚積靜電電荷的風(fēng)險(xiǎn)。絕緣材料表面的風(fēng)險(xiǎn)取決于其幾何結(jié)構(gòu),小直徑圓筒的風(fēng)險(xiǎn)比同面積平板的風(fēng)危險(xiǎn)小得多。電纜及GRP欄桿直徑較小,但是GRP管道直徑較大且更類(lèi)似于平板。與建筑結(jié)構(gòu)不同,GRP及其他絕緣材料制成的管道也能在管道內(nèi)部產(chǎn)生靜電電荷,因此靜電荷可以同時(shí)在GRP管道內(nèi)部及外部產(chǎn)生,從而存在因外部放電而引燃管道周?chē)鷧^(qū)域可燃?xì)怏w的風(fēng)險(xiǎn)。如果管道上安裝了諸如管箍等非接地導(dǎo)體,更易發(fā)生絕緣管道內(nèi)部高能放電,因此應(yīng)謹(jǐn)慎使用未被充滿且可能含有易燃蒸氣的管道。后續(xù)放電的火花也會(huì)擊穿管壁、產(chǎn)生震動(dòng)并影響人員工作,接觸帶有大量電荷的GRP管道人員可將靜電荷攜帶到危險(xiǎn)區(qū)域。因此,當(dāng)GRP管道系統(tǒng)在下列情況工作時(shí),設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮上述危險(xiǎn)。a)用來(lái)輸送能夠產(chǎn)生靜電電荷的流體;b)與絕緣材料發(fā)生摩擦;c)用于危險(xiǎn)區(qū)。102.控制靜電積累的分類(lèi)編碼表5概述了1.中定義的導(dǎo)電性、靜電耗散性及接地電阻等性能要求。GB/T29165.—2012中表9給出了GRP管道組件電性能分類(lèi)編碼X/Y中的X分項(xiàng)。根據(jù)是否符合接頭位置的連續(xù)性要求,參數(shù)Y值為1或0(見(jiàn)190.)。設(shè)計(jì)具有導(dǎo)電性的GRP管道系統(tǒng)組件時(shí)應(yīng)符合C1a、2a、3C或C4的分類(lèi)編碼要求。C5及C6編碼提供了可用作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估輸入的性能參數(shù),可用于非導(dǎo)電性GRP管道系統(tǒng)組件。如果委托方及權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可,分類(lèi)編碼C7及C8允許根據(jù)特定情況采用不符合C1~C6要求的管道組件。59表表危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)作為服役條件服役條件效能的導(dǎo)導(dǎo)電性編碼X/Y服役條件效能的導(dǎo)中參數(shù)X性消靜電性及接地要求3性消靜電性及接地要求55、內(nèi)部流體導(dǎo)電性大于10000pS/m并且內(nèi)部不可能形成高電荷態(tài)液滴的管道組件(見(jiàn)10.5.3及10.5.4)對(duì)導(dǎo)電性無(wú)要求管道中至少一點(diǎn)處的流體接地電阻為1Ω含有導(dǎo)電性大于10000pS/m高電荷態(tài)流體液滴的管道組件(見(jiàn)10.5.2、10.6.4及10.6.9)C1a、C2a或C3,見(jiàn)注管道中至少一點(diǎn)處的流體接地電屬件的接地電阻為10Ω1069)內(nèi)部存在易燃環(huán)境,例如僅處于部分充滿的狀態(tài),流體的導(dǎo)電性小于10000pS/m的管道組件(見(jiàn)10.61069)優(yōu)選C1a,也可以見(jiàn)注管道中至少一點(diǎn)處的流體接地電屬件的接地電阻為10Ω內(nèi)流動(dòng)流體的流速大于1m/s,導(dǎo)電性小于10000pS/m的管道組件(見(jiàn)10.6.4及10.6.9)C1a,C2a或C3。見(jiàn)注管道中至少一點(diǎn)處的流體接地電屬件的接地電阻為10Ω長(zhǎng)度小于10m,內(nèi)部流動(dòng)流體最大流速不大于1m/s,導(dǎo)電性小于10000pS/m的管道系統(tǒng)(見(jiàn)10.6.7及10.6.8)。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析的結(jié)果,長(zhǎng)度大于10m、特別是管道上游端設(shè)有精密過(guò)濾器的管道系統(tǒng)可能需要符合10.5.4規(guī)定對(duì)導(dǎo)電性無(wú)要求管道中至少一點(diǎn)處的流體接地電屬件的接地電阻為10Ω外部電荷產(chǎn)生機(jī)制存在來(lái)自產(chǎn)生弱外部電荷機(jī)制風(fēng)險(xiǎn)并且不可能具有大尺管道組件(見(jiàn)10.7.3)對(duì)導(dǎo)電性無(wú)要求為10ΩC2a尺寸導(dǎo)電層覆蓋物的管道組件(見(jiàn)10.7.4)見(jiàn)注為1Ω正常運(yùn)行時(shí)存在來(lái)自強(qiáng)外部電荷產(chǎn)生機(jī)制的極大風(fēng)險(xiǎn)的C2a所有大尺寸絕緣金屬件接地電阻管道組件。(見(jiàn)10.8.4及10.8.5)見(jiàn)注為1Ω注:如果委托方及權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)同,也可以采用其他的性能標(biāo)準(zhǔn)。求所有GRP管路具有導(dǎo)電性,編碼C1a及C2a;管道系統(tǒng)任何一點(diǎn)的接地電阻不應(yīng)大于1×10Ω;不必執(zhí)行10.~10.規(guī)定的要求;-2B/T29165.—2015/ISO146923:00210.靜電防護(hù)方案如果明確不存在重大靜電危險(xiǎn)且GRP管道不經(jīng)過(guò)危險(xiǎn)區(qū)域,不要求GRP管路具有導(dǎo)電性、靜散性或接地,不必執(zhí)行10.~10.規(guī)定的要求。如果管道經(jīng)過(guò)危險(xiǎn)區(qū)域,設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮選用以下方案