ГОСТ Р 59306-2021 (ИСО 13628-10:2005) Нефтяная и газовая промышленность. Проектирование и эксплуатация систем подводной добычи. Часть 10. Технические условия на гибкую трубу многослойной структуры со связующими слоями
5.3 Проектирование конструкции трубы
5.3.1 Критерии проектирования
5.3.1.1 Слои трубы проектируют в соответствии с критериями по таблице 6 и требованиями настоящего подраздела.
5.3.1.2 Коэффициент использования эластомерных слоев рассчитывают на основе максимальной допустимой деформации эластомерного материала, при соблюдении требований 5.3.1.1. Методология должна определять предполагаемую протяженность каждого слоя.
5.3.1.3 Коэффициент нагружения внутреннего каркаса, определенный в таблице 6, должен быть рассчитан, как указано в 5.3.2.3, с учетом трехкратного диапазона глубины моря. Изготовитель должен оценить характер разрушения каркаса, а результаты анализа должны подтвердить, что слои соответствуют проектным требованиям. Методология для проведения расчетов при смятии каркаса под действием растягивающих напряжений или гидростатического давления должна быть задокументирована.
5.3.1.4 Коэффициент нагружения армирующих слоев должен быть рассчитан следующим образом: коэффициент нагружения равен напряжению, деленному на конструкционную прочность, где напряжением является расчетное напряжение в конкретном слое.
Напряжение следует рассчитывать с использованием методологии проектирования, указанной в 5.2, при соблюдении проектных требований 5.3.2. Расчетное значение должно включать динамические нагрузки и быть основано на среднем напряжении в слое. Среднее напряжение следует рассчитывать на основе равномерного распределения суммарной нагрузки в слое по всей армирующей проволоке в слое. Конструкционная прочность должна быть равна пределу текучести отдельной проволоки или образца материала кабеля, или 0,9 предела прочности на растяжение материала отдельной проволоки или образца материала кабеля там, где испытание на растяжение может точно идентифицировать только указанную характеристику. Значение предела текучести или прочности, используемое при проектировании, должно быть рассчитано как среднее значение предела текучести или прочности за вычетом значений двух стандартных отклонений от среднего значения, взятых из документально оформленных данных испытаний, или минимальному значению, установленному поставщиком.
5.3.1.5 Коэффициент нагружения внешней оболочки рассчитывают на основе максимальной допускаемой деформации при соблюдении 5.3.2.2.
5.3.1.6 MBR при хранении рассчитывают с учетом всех требований таблицы 6. Должен быть рассчитан радиус изгиба, предотвращающий нарушение связей во взаимосвязанных слоях. MBR хранения должен составлять не менее 1,1 MBR для сохранения связей в слое.
5.3.1.7 Значение рабочего MBR для применения в условиях статических нагрузок (все условия нагружения) должно составлять не менее 1,0 MBR хранения, а для применения в условиях динамических нагрузок (все условия нагружения) - не менее 1,5 MBR хранения. Для применения в условиях динамических нагрузок коэффициент безопасности для рабочего MBR может быть уменьшен с 1,5 до 1,25 для аномальной работы и нормальной работы со случайными нагрузками.
5.3.1.8 Расчеты усталостной долговечности (усталостной прочности) металла должны быть проведены по 5.3.4. Прогнозируемая усталостная долговечность должна составлять не менее 10-кратного срока службы. По результатам коррозионного анализа (согласно 5.3.4) должно быть видно, что потеря материала из-за коррозии не приводит к увеличению коэффициента нагружения, определяемого критериями, установленными в 5.3, при всех комбинациях нагрузок.
5.3.1.9 Возможно также использование дополнительного метода проектирования, основанного на расчете надежности. В этом случае следует учитывать все соответствующие проектные критерии. Должно быть подтверждено, что полученный при этом уровень безопасности не ниже, чем указанный в настоящем стандарте для сопоставимых проектных случаев.
5.3.2 Требования к проектированию слоев трубы
5.3.2.1 Внутренняя оболочка
5.3.2.1.1 Внутренняя оболочка должна быть проанализирована для следующих случаев нагружения:
a) наиболее критические комбинации внутреннего давления, температуры, рабочего MBR и состояния полимера;
b) давление гидростатических испытаний при температуре окружающей среды и MBR хранения.
5.3.2.1.2 В анализ нагружения внутренней оболочки трубы следует включать влияние соответствующих факторов циклического нагружения, таких как гистерезис, релаксационная усадка, потеря пластификатора, диффузия и абсорбция флюидов в эластомерную матрицу, а именно:
a) давление и температура флюида в трубопроводе;
b) контактное давление от каркаса и армирующих слоев;
c) деформация из-за изгиба трубы, осевого удлинения и сжатия, скручивания и радиального расширения.
5.3.2.1.3 Методология, используемая для расчета толщины внутренней оболочки, должна быть документально подтверждена протоколами испытаний или данными опыта эксплуатации и соответствовать следующим минимальным требованиям:
a) анализ должен учитывать уменьшение толщины и износ эластомерного слоя при изгибе до рабочего MBR (до MBR хранения для гидроиспытаний), концентрацию напряжений из-за колебаний толщины слоя, влияние депластифицирования, набухания и старения на свойства материалов, допуски на изготовление, характеристики ползучести материала и способ заделки слоя в концевом фитинге;
b) анализ должен подтвердить минимальный уровень покрытия армирующего слоя внутренней оболочкой, для учета возможности экструзии внутренней оболочки между кабелями армирующего слоя при проектных нагрузках.
5.3.2.2 Внешняя оболочка
Конструкция внешней оболочки должна учитывать влияние изгиба трубы, осевого удлинения и сжатия, нагрузок кручения, наружного и внутреннего давления, монтажных нагрузок, абразивных и локальных нагрузок от вспомогательных компонентов.
5.3.2.3 Внутренний каркас
5.3.2.3.1 Конструкция внутреннего каркаса должна учитывать следующее:
a) смятие при минимальном заданном внутреннем давлении, при максимальном наружном давлении, максимальной овальности трубы. Наружное давление принимают равным полному наружному давлению, воздействующему на наружную поверхность внешней оболочки;