Thuộc tính
Nội dung
Tiếng Anh (English)
Văn bản gốc/PDF
Lược đồ
Liên quan hiệu lực
Liên quan nội dung
Thuộc tính
Tải về
Các bản dự thảo

Đang tải văn bản...

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6475-7:2007 về quy phạm phân cấp và giám sát kỹ thuật hệ thống đường ống biển

Số hiệu:	TCVN6475-7:2007	Loại văn bản:	Tiêu chuẩn Việt Nam
Nơi ban hành:	***	Người ký:	***
Ngày ban hành:	Năm 2007	Ngày hiệu lực:
ICS:	75.020	Tình trạng:	Đã biết

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 6475-7:2007

QUY PHẠM PHÂN CẤP VÀ GIÁM SÁT KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BIỂN –

PHẦN 7: CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

Rules for Classification and Technical Supervision of Subsea Pipeline Systems –

Part 7: Design Criteria

· Phạm vi áp dụng của các thông số;

Trong tiêu chuẩn này, các tiêu chuẩn sau đưựơc viện dẫn:

P_lt = 1,05.P_li (3.2-1)

...

Bạn phải đăng nhập hoặc đăng ký Thành Viên TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.

Mọi chi tiết xin liên hệ: ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66

P_lt = 1,03.P_li (3.2-2)

Thông thường áp suất bất thường cao hơn 10% so với áp suất thiết kế, nên các yêu cầu trên sẽ cho áp suất thử hệ thống xấp xỉ bằng 1,15 lần áp suất thiết kế, với điều kiện áp suất thiết kế được tham chiếu đến điểm cao nhất của hệ thống đường ống.

Bảng 3.5-1: Hệ số cường độ vật liệu , a_u

Hệ số

Các yêu cầu bình thường

Yêu cầu bổ sung U

a_u

0,96

1,00

...

Khi thử áp lực hệ thống, để giá trị của ứng suất vòng cho phép bằng 96% SMYS đối với cả các vật liệu thỏa mãn yêu cầu bổ xung U và các vật liệu khác thì giá trị của a_uphải bằng 1,00.

Bảng 3.5-2: Độ bền đặc trưng của vật liệu, f_y, f_u

Tính chất

Giá trị

Giới hạn chảy đặc trưng

f_y= (SMYS - f_y,temp). a_u

Độ bền kéo đặc trưng

f_u= (SMTS - f_u,temp). a_u. a_A

Với: f_y,temp và f_u,temp là giá trị giảm do nhiệt độ của giới hạn chảy và độ bền kéo tương ứng.

...

a_A: Hệ số không đẳng hướng

a_A = 0,95 đối với hướng dọc trục ống

a_A = 1,0 đối với các trường hợp khác

Hình 3.5-1: Giá trị giảm của độ bền chảy do nhiệt độ

Bảng 3.5-3: Hệ số chế tạo cực đại, a_fab

ống

Đúc liền

UO và TRB

...

a_fab

1,00

0,93

0,85

S = N - p_i A_i +p_eA_e = N - [p_i(D-2t)² - p_eD²] (4.2-1)

trong đó:

S là lực dọc trục hữu hiệu;

N là lực dọc trục tác dụng lên thành ống (lực kéo là dương);

p_i - áp suất trong đặc trưng;

...

A_i,A_e – Diện tích tiết diện trong và ngoài;

D - Đường kính ngoài của ống;

t – Chiều dày thành ống.

S = H - Dp_i A_i (1-2n) - A_sEaDT (4.2-2)

trong đó:

H là sức căng hữu hiệu (dư) khi rải ống;

Dp_i là độ chênh áp lực trong so với khi rảI ống;

A_i là diện tích mặt cắt bên trong ống (lòng ống);

A_s là diện tích mặt cắt phần ống thép hình vành khăn;

...

a là hệ số dãn nở vì nhiệt của vật liệu thép ống;

n là hệ số Poisson;

E – Môđun đàn hồi của vật liệu ống.

Trạng thái thử áp lực tại xưởng và thử áp lực hệ thống:

t₁ = t - t_fab (4.3-1)

Trạng thái vận hành:

t₁ = t - t_fab - t_corr (4.3-2)

t₂ = t (4.3-3)

t₂ = t - t_corr (4.3-4)

...

t là độ dầy thành ống danh nghĩa (không ăn mòn);

t_fab là dung sai độ dày chế tạo;

t_corr là độ dày dự trữ ăn mòn.

Hình 4.4-1 Hình tham khảo để xác định biến dạng dẻo

e_p = (4.4-1)

trong đó:

e_p là biến dạng dẻo tương đương;

e_pL là phần biến dạng do biến dạng dọc trục chủ yếu;

...

e_pR là phần biến dạng do biến dạng hướng kính (theo phương bán kính) chủ yếu.

L_d £ R_d (5.2-1)

L_d = L_F.g_F.g_C + L_E.g_E + L_A.g_A.g_C (5.2-2)

Dưới dạng chi tiết:

M_d = M_F.g_F.g_C + M_E.g_E + M_A.g_A.g_C (5.2-3)

e_d = e_F.g_F.g_C + e_E.g_E + e_A.g_A.g_C (5.2-4)

S_d = S_F.g_F.g_C + S_E.g_E + S_A.g_A.g_C (5.2-5)

Dp_d = g_P.(p_ld - p_e) (5.2-6)

Trong điều kiện thử áp lực hệ thống, áp lực thử cục bộ được coi là áp suất bất thường. p_ld trong công thức 5.2-6 được tính toán bằng công thức sau:

...

trong đó:

h_ref là khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa điểm đang xét và cao độ tham chiếu;

g_inc – Tỉ số giữa áp suất bất thường và áp suất thiết kế được lấy là 1,1;

Các hệ số tải trọng g_F, g_E, g_A, g_P và g_C được cho trong bảng 5.3-1. Các hệ số này áp dụng cho tất cả các cấp an toàn;

L_F – Tải trọng chức năng;

L_E– Tải trọng môi trường;

L_A– Tải trọng sự cố;

M – Mô men (d – thiết kế, F- chức năng, E- môI trường, A – sự cố);

e - Biến dạng (d – thiết kế, F- chức năng, E- môI trường, A – sự cố);

...

r_t – Tỷ trọng của chất thử;

g – Gia tốc trọng trường;

p_e- áp suất ngoàI;

p_t - áp suất thử.

R_d = (5.2-8)

trong đó:

f_k độ bền đặc trưng của vật liệu, xem mục 3.5;

R_k – Véc tơ độ bền;

g_m -Hệ số sức bền vật liệu;

...

Bảng 5.2-1: Hệ số sức bền vật liệu g_m

Trạng thái giới hạn

SLS/ULS/ALS

FLS

g_m

1,15

1,00

Bảng 5.2-2: Hệ số sức bền theo cấp an toàn g_SC

Cấp an toàn

...

Thường

Cao

Chịu áp lực

1,046^(2,3)

1,138

1,308⁽¹⁾

Khác

1,04

1,14

...

Ghi chú:

Bảng 5.3-1: Hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng

Trạng thái giới hạn/ Tổ hợp tải trọng

Tải trọng chức năng ⁽¹⁾

Tải trọng môi trường

Tải trọng sự cố

Tải trọng do áp lực

g_F

g_E

...

g_P

SLS và ULS

1,2

0,7

1,05

1,1

...

1,05

FLS

1,0

ALS

1,0

...

1,0

Ghi chú:

Bảng 5.3-2: Hệ số hiệu ứng điều kiện tải trọng

Điều kiện

g_C

Đường ống nằm trên địa hình không bằng phẳng hoặc ngoằn ngoèo

1,07

Đỡ cứng liên tục

...

Thử áp lực hệ thống

0,93

Khác

1,00

Ghi chú:

p_li - p_e £ (5.4-1)

trong đó:

p_li - áp suất bất thường cục bộ;

p_e- áp lực ngoài của đường ống;

...

p_b (x) = min (p_b,s(x);p_b,u(x)) (5.4-2)

trong đó:

p_b,s(x) = (5.4-3)

p_b,u(x) = (5.4-4)

Trong các công thức trên, x phảI được thay thế bằng t₁ hoặc t₂ một cách tương ứng.

(p_c- p_el)(p_c²- p_p²) = p_c.p_el.p_p.f₀. (5.5-1)

trong đó:

p_c là áp lực ngoài đặc trưng gây phá hỏng hệ thống;

p_el là áp lực phá hỏng đàn hồi, xác định như sau:

...

p_p là áp lực phá hỏng dẻo, xác định như sau:

p_p = 2.f_y.a_fab. (5.5-3)

f₀ là độ móp, xác định như sau:

f₀ = < 0,005 /(0,5%) (5.5-4)

trong đó:

E là mô đun đàn hồi;

t₂ là độ dày thành ống, xác định theo mục 4.3;

D là đường kính ngoài danh nghĩa của ống;

D_max là đường kính trong hoặc ngoài đo được lớn nhất;

...

f_y là ứng suất chảy sử dụng trong thiết kế;

a_fab là hệ số chế tạo.

p_e £ (5.5-5)

trong đó:

p_c là áp lực ngoài đặc trưng gây phá hỏng hệ thống;

g_m là hệ số chịu lực của vật liệu;

g_SC là hệ số chịu lực theo cấp an toàn.

Lưu ý rằng nếu đường ống có chứa đầy hay một phần chất lỏng hoặc chịu áp lực trong thì áp lực trong này phải được xét đến trong quá trình tính toán nếu nó được duy trì liên tục.

(5.5-6)

...

trong đó:

M_d là mômen uốn thiết kế;

S_d là lực dọc trục hữu hiệu thiết kế;

Dp_d là độ chênh quá áp thiết kế.

M_p là khả năng chịu mômen dẻo, xác định bằng công thức:

M_p = f_y.(D-t₂)².t₂ (5.5-8)

S_p là khả năng chịu lực dọc trục dẻo đặc trưng, xác định bằng công thức:

S_p = f_y.p.(D-t₂).t₂ (5.5-9)

p_b(t₂) là áp lực gây nổ vỡ, xác định bằng công thức sau:

...

a_c là thông số ứng suất dòng (flow stress parameter) có tính tới độ cứng chống biến dạng, xác định bằng công thức 5.5-11, nhưng tối đa bằng 1,20:

a_c = (1- b) + b (5.5-11)

0,4 + q_h với < 15

b = (0,4 + q_h)(60 - )/45 với 15 £ £ 60 (5.5-12)

0 với >60

q_h là tỷ số áp suất, được xác định như sau:

với p_ld > p_e

q_h = 0 với p_ld £ p_e(5.5-13)

Đồ thị xác định mối quan hệ giữa a_c ứng với các tỉ số D/t khác nhau và tỉ số áp suất q_h với = 1,15 được cho tại hình 5.5-1.

...

Hình 5.5-1: Quan hệ a_c với D/t và tỉ số áp suất q_h ứng với = 1,15

(5.5-14)

£ 45 , p_i < p_e

trong đó:

p_i là áp suất trong đặc trưng;

p_e là áp suất ngoài.

e_d £ £ 45 , p_i ³ p_e (5.5-15)

trong đó:

e_d là biến dạng nén thiết kế (xem công thức 4.2-4);

...

a_h là tỉ số tối đa cho phép giữa ứng suất chảy và độ bền kéo tới hạn, xác định bằng

a_h = (5.5-17)

a_gw là hệ số đường hàn chu vi. Trong trường hợp không có số liệu thì hệ số đường hàn chu vi có thể lấy như đồ thị sau đây:

Hình 5.5-2 Hệ số đường hàn chu vi

g_e là hệ số chống biến dạng, cho trong bảng 5.5-1

s_h = Dp_d (5.5-18)

trong đó:

Dp_d là độ chênh quá áp thiết kế;

...

trong đó:

e_d là biến dạng nén thiết kế;

e_c = 0,78.(-0,01)a_h^-1,5.a_gw (5.5-20)

g_elà hệ số chống biến dạng, được xác định trong bảng sau:

Bảng 5.5-1: Hệ số chống biến dạng g_e

Cấp NDT

Yêu cầu bổ sung

Cấp an toàn

Thấp

...

Cao

2,0

2,5

3,3

2,1

...

3,5

Không áp dụng

p_pr = 35.f_y.a_fab. (5.5-21)

p_e £ (5.5-22)

(5.7-1)

trong đó:

D_fat – Tổng tỷ lệ tổn thương mỏi theo lý thuyết Miner;

k - Số khối ứng suất (stress blocks);

...

N_i - Số chu trình đến phá hủy tại chênh ứng suất không đổi về độ lớn (S_r)_i hoặc chênh biến dạng (e_r)_i;

a_fat - tỉ lệ tổn thương mỏi cho phép, xem bảng 5.7-1.

Bảng 5.7-1: Tỉ lệ tổn thương mỏi cho phép

Cấp an toàn

Thấp

Vừa

Cao

a_fat

1/3

...

1/10

(5.8-1)

Yêu cầu này có thể được miễn giảm nếu:

(5.11-1)

Với P_f,T xác suất an toàn cho phép liên quan quy định tại TCVN 6475-4.

Bảng 5.11-1: Kiểm tra thiết kế đơn giản về tải trọng sự cố

Xác suất xuất hiện

Mức an toàn thấp

Mức an toàn vừa

...

>10^-2

Các tải trọng sự cố có thể coi là tương tự như các tải trọng môi trường và có thể đánh giá tương tự như kiểm tra thiết kế theo trạng thái giới hạn cực đại (ULS)

10^-3

g_C =1,0

10^-4

g_C =0,9

...

10^-5

Các tải trọng sự cố có thể bỏ qua

g_C =0,9

<10^-6

10^-2 -10^-3

Cần đánh giá cho từng trường hợp cụ thể

Hình 6.2-1: Sơ đồ kiểm tra trong thiết kế cho một nhịp hẫng

...

trong đó:

g_f Hệ số an toàn cho tần số riêng, xem 8.5.2.11;

g_IL Hệ số kiểm tra sơ bộ cho thành phần theo hướng dòng, xem 6.2.11;

a Tỉ số vận tốc của dòng chảy = ;

D Đường kính ngoài của ống bao gồm cả lớp bọc;

L Chiều dài nhịp hẫng;

U_c_,100year Giá trị vận tốc dòng chảy chu kì lặp 100 năm tại cao độ của ống;

U_w_,1year Giá trị vận tốc dòng do sóng gây ra tại mức đường ống tương ứng với chiều cao sóng đáng kể, chu kỳ lặp một năm H_s,1year.

Giá trị bắt đầu của vận tốc quy đổi theo hướng dòng

...

(6.2-2)

Trong đó:

g_CF Hệ số kiểm tra sơ bộ cho hướng vuông góc với dòng, xem 6.2.11

Giá trị bắt đầu của vận tốc quy đổi cho hướng vuông góc với dòng,

Nếu các chỉ tiêu trên không được thỏa mãn thì phải thực hiện phân tích mỏi đầy đủ do VIV theo hướng dòng và vuông góc với dòng do xoáy gây ra.

(6.2-4)

trong đó:

h là tỉ lệ tổn thương mỏi cho phép,

T_life là tuổi thọ mỏi thiết kế, năm;

...

(6.2-5)

trong đó:

D_fat Tổn thương mỏi tích lũy;

n_i Số chu trình ứng suất tương ứng với chênh ứng suất (tính tại giữa thành ống) S_i;

N_i Số chu trình tới phá hủy mỏi tại ứng suất S_i;

S Tổng được lấy trên tất cả các dao động ứng suất trong tuổi thọ thiết kế.

N = (6.2-6)

...

m₁,m₂ Chỉ số luỹ thừa của đường cong mỏi (nghịch đảo độ dốc của đường cong SN gẫy khúc (2 đoạn);

a₁, a₂ Hằng số cường độ mỏi đặc trưng, xác định theo đường cong mỏi trung bình trừ đi 2 lần độ lệch chuẩn.

S_sw ứng suất tại điểm giao giữa 2 đoạn, tính bằng:

(6.2-7)

Với N_sw là số chu trình tại đó độ dốc đường S-N thay đổi. LogN_sw thông thường từ 6 đến 7.

Hình 6.2-2: Đường cong S-N gãy khúc tiêu biểu (2 độ dốc)

(5.2-8)

trong đó:

...

f_v – Tần số dao động chi phối.

(6.2-9)

trong đó:

là xác suất xảy ra mỗi trạng thái biển riêng lẻ, ví dụ như xác suất xảy ra được phản ánh qua mỗi ô trong biểu đồ phân tán sóng. Tuổi thọ mỏi theo hướng dòng được lấy theo cách thiên về an toàn là tuổi thọ nhỏ nhất (hay tổn thương lớn nhất) do VIV (mô hình phản ứng) hoặc do tải trọng sóng trực tiếp (mô hình lực) cho mỗi trạng thái biển.

(6.2-10)

trong đó

s_dyn ứng suất động

I Mômen quán tính của tiết diện ống

D_s Đường kính ngoài của ống thép

...

Theo hướng dòng:

s_dyn= (6.2-11)

Vuông góc với dòng:

s_dyn= (6.2-12)

trong đó

S_IL Chênh ứng suất theo hướng dòng;

S_CF Chênh ứng suất theo hướng vuông góc với dòng;

S_FM,max Chênh ứng suất tối đa do tải trọng sóng trực tiếp (môhình lực);

A_IL Biên độ ứng suất ứng với độ võng đơn vị theo hướng dòng do VIV;

...

Biên độ ứng suất do một độ võng đơn vị, A_IL và A_CF, có thể tính được từ các vận tốc dòng có chu kỳ lặp như sau:

U_1năm = U_c,1năm + U_w,1năm (6.2-13)

U_10năm = max(U_c,10năm + U_w,1năm; U_c,1năm + U_w,10năm) (6.2-14)

U_100năm = max(U_c,100năm + U_w,10năm; U_c,10năm + U_w,100năm) (6.2-15)

s_FM,max = k_p s_s (6.2-16)

Trong đó:

k_p là hệ số đỉnh (peak) tính bằng:

(6.2-17)

DT là khoảng thời gian bão bằng 3 giờ và f_v là tần số dao động; k_p có thể được lấy thiên về an toàn bằng 4;

...

Một cách tiếp cận khác có thể được áp dụng bằng cách dùng H_max với sóng điều hoà.

s_l = s_N ± { s_static + s_dynamic } (6.2-18)

trong đó

s_N ứng suất dọc trục tĩnh tính từ lực dọc trục với chiều dày thành ống thực, s_N = N_tr/A_s, trong đó N_tr là lực dọc trục thực, A_s là diện tích tiết diện ống.

s_static ứng suất uốn tĩnh từ mômen uốn tĩnh, áp dụng cho cả hướng ngang và hướng thẳng đứng.

s_dyn ứng suất uốn động, xem 6.2.11.4, áp dụng độc lập cho cả 2 hướng, dòng và vuông góc với dòng chảy.

Bảng 6.2-1 Hệ số an toàn cho chỉ tiêu kiểm tra sơ bộ về mỏi

g_IL

1,15

...

1,3

Định dạng hệ số an toàn sau đây được sử dụng:

(6.2-19)

trong đó:

Bảng 6.2-2 Hệ số an toàn về mỏi

Hệ số an toàn

Cấp an toàn

Thấp

Vừa

...

1,0

0,5

0,25

g_s

1,05¹⁾ (1,0)

g_f

1,20¹⁾ (1,15)

g_k

...

g_on

1,30

Ghi chú:

(1) - Hệ số an toàn này được dùng trong thiết kế khi không có các dữ liệu chi tiết về chiều dài và chiều cao nhịp, v.v… Trong quá trình khai thác, nếu tiếp cận được nhịp để đo và dữ liệu về nhịp được cập nhật thì có thể sử dụng các hệ số trong ngoặc.

h được áp dụng cho cả mô hình lực và mô hình phản ứng

g_s sẽ được nhân với ứng suất (S g_s)

g_f áp dụng cho tần số riêng (f_o/ g_f)

g_on áp dụng cho giá trị bắt đầu của VIV dọc và vuông góc với dòng (V_R,on/ g_on)

g_k áp dụng cho thông số ổn định (K_s/ g_k)

...

Hình 6.3-1: Biến dạng giới hạn

(6.3-1)

trong đó:

g_st - Hệ số an toàn, thông thường không được lấy nhỏ hơn 1,1;

F_D – Lực cản thuỷ động trên một đơn vị chiều dài;

F₁ – Lực quán tính thủy động trên một đơn vị chiều dài;

m - Hệ số ma sát tương đương;

W_sub– Trọng lượng chìm của ống trên một đơn vị chiều dài;

...

Bảng 6.4-1: Cấp tần suất va chạm giữa đường ống và lưới đánh cá

Cấp tần suất

Tần suất va chạm, f_imp [/năm.km]

Cao

>100

Trung bình

1-100

Thấp

...

· Bẹp ống: Khả năng chống bẹp ống phải được kiểm tra theo các chỉ tiêu về bẹp được Đăng kiểm công nhận bằng cách sử dụng độ ôvan ống tương đương với chiều sâu của vết lõm.

· Mỏi: Tập trung ứng suất do vết lõm phải được xem xét thông qua hệ số tập trung ứng suất thích hợp khi tính toán mỏi.

(6.4-1)