GB∕T 29165.3-2023 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)（正式版）

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)Petroleumandnaturalg2023-11-27發(fā)布2024-03-01實(shí)施IGB/T29165.3—2023/ISO14692-3:2017前言 Ⅲ引言 V 2規(guī)范性引用文件 4系統(tǒng)布置要求 4.1通則 4.2空間要求 4.3系統(tǒng)支撐 4.4用于清理作業(yè)的隔離裝置及通道 44.5薄弱點(diǎn) 4.6火災(zāi)和爆炸 5水力學(xué)設(shè)計(jì) 5.1通則 5.2流動(dòng)特性 5.3限制流速的因素 5.4侵蝕 5.5水錘 6設(shè)計(jì)包絡(luò)線的生成 6.1分項(xiàng)系數(shù) 6.2載荷分項(xiàng)系數(shù)(f?) 6.3分項(xiàng)系數(shù)的組合及取值 86.4設(shè)計(jì)包絡(luò)線 7應(yīng)力分析 7.1分析方法 97.2管道應(yīng)力分析軟件 7.3分析要求 7.4撓度因素 7.5壓力增強(qiáng)因素 7.6管件建模 7.7容許撓度 7.8容許應(yīng)力 7.9外部壓力 7.10軸向壓縮載荷(屈曲) 7.11縱向壓力膨脹 ⅡGB/T29165.3—2023/ISO14692-3:20178其他設(shè)計(jì)方面 8.1防火性能 8.2靜電 9安裝方和運(yùn)行方檔案 附錄A(規(guī)范性)循環(huán)服役分項(xiàng)系數(shù)(A?) A.1概述 A.3相關(guān)理論背景 20附錄B(規(guī)范性)撓度系數(shù)和應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù) B.2撓度系數(shù) B.3應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù) B.4管件建模 B.5可選組合載荷試驗(yàn) 參考文獻(xiàn) Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件為GB/T29165《石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管》的第3部分。GB/T29165已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第2部分：評(píng)定與制造；——第4部分：裝配、安裝與運(yùn)行。本文件代替GB/T29165.3—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)》。與GB/T29165.3—2015相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編a)更改了第5章“系統(tǒng)布置要求”的內(nèi)容，刪除了接頭的選擇、靜電放電控制和電化學(xué)腐蝕等內(nèi)容(見第4章，2015年版的第5章);b)更改了第6章“水力學(xué)設(shè)計(jì)”的內(nèi)容，增加了水力瞬態(tài)模擬分析和真空斷路器等內(nèi)容(見第5章，2015年版的第6章);c)更改了第7章“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”的內(nèi)容，刪除了概述、制造商的壓力等級(jí)、評(píng)定壓力、因數(shù)化評(píng)定壓力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力、載荷要求、允許位移、評(píng)定應(yīng)力和因數(shù)化應(yīng)力等內(nèi)容，對(duì)載荷產(chǎn)生的計(jì)算應(yīng)力極限值和失效包絡(luò)線的確定等內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化修改(見第6章，2015年版的第7章);d)更改了第8章“應(yīng)力分析”的內(nèi)容，刪除了外部壓力/真空、熱載荷、內(nèi)壓產(chǎn)生的應(yīng)力、管道支撐產(chǎn)生的應(yīng)力等內(nèi)容，增加了管道應(yīng)力分析軟件、靈活性因素、壓力增強(qiáng)因素、管道建模、容許撓度、容許壓力、外部壓力、縱向壓力膨脹等內(nèi)容(見第7章，2015年版的第8章);e)增加了管道的預(yù)估垂直撓度計(jì)算中管道剛度的確定方法(見7.7.2);f)增加了管道的預(yù)估垂直撓度計(jì)算中撓度滯后系數(shù)、管道上的垂直土壤荷載、管道上的動(dòng)荷載、德丁系數(shù)、復(fù)合土壤約束模量的確定方法(見7.7.2);g)增加了環(huán)向應(yīng)力綜合計(jì)算中形狀系數(shù)的取值方法(見7.8);h)更改了第11章“安裝和運(yùn)行方檔案”的內(nèi)容，刪除了檢驗(yàn)規(guī)劃的要求(見第9章，2015年版的第11章);i)增加了附錄A“循環(huán)服役分項(xiàng)系數(shù)A?”(見附錄A);j)增加了循環(huán)長期強(qiáng)度系數(shù)f.確定方法(見A.2);k)刪除了附錄D“撓度分析指南”(見2015年版的附錄D);1)刪除了附錄E“大口徑充液管道的支撐應(yīng)力計(jì)算”(見2015年版的附錄E)。本文件等同采用ISO14692-3:2017《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)由于ISO標(biāo)準(zhǔn)印刷錯(cuò)誤，本文件做了下列最小編輯性改動(dòng)。a)ISO14692.3:2017圖1流程框中引用章或條編號(hào)標(biāo)注有誤，第1框～第7框中，本文件依次分別修改為“見第4章”“見第5章”“見第2部分第4章”"見第6章""見第7章""見7.7和7.8"b)ISO14692.3:2017圖2中符號(hào)X和Y的標(biāo)引序號(hào)說明未給出，本文件予以補(bǔ)充，X——循環(huán)次數(shù)和Y——循環(huán)加載比。d)ISO14692.3:20175.4.2中DNVRP0501引用標(biāo)準(zhǔn)號(hào)有誤，本文件修改為DNVRPO501。參考文獻(xiàn)中作相應(yīng)修改。圖3標(biāo)引序號(hào)3和4未給出說明，本文件補(bǔ)充為3——環(huán)向應(yīng)力(σn)和請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國石油天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC355)提出并歸口。本文件起草單位：中國石油集團(tuán)工程材料研究院有限公司、新疆中石油管業(yè)工程有限公司、輻基斯(青島)復(fù)合材料管道有限公司、勝利新大新材料股份有限公司、中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司、中國石油化工股份有限公司西北油田分公司。本文件于2015年首次發(fā)布，本次為第一次修訂。V玻璃纖維增強(qiáng)塑料管是一種以玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂為基體材料的復(fù)合塑料管，在石油天然氣行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。為了規(guī)范玻璃纖維增強(qiáng)塑料管的設(shè)計(jì)、制造、評(píng)定與運(yùn)行，制定了石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管的系列技術(shù)文件。GB/T29165《石油天然氣工業(yè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管》旨在為石油天然氣行業(yè)提供各方認(rèn)可的玻璃纖維增強(qiáng)塑料管的基礎(chǔ)術(shù)語、材料、評(píng)定、制造、設(shè)計(jì)、裝配、安裝和運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)玻璃纖維增強(qiáng)塑料管全服役周期的各階段的特點(diǎn)，如應(yīng)用及——第1部分：詞匯、符號(hào)、應(yīng)用及材料。目的是為其余三個(gè)部分提供基礎(chǔ)術(shù)語和符號(hào)的信息，并對(duì)應(yīng)用范圍和材料進(jìn)行了規(guī)定和要求?！?部分：評(píng)定與制造。目的是為玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、裝配和按照提供質(zhì)量評(píng)定和產(chǎn)品制造?！?部分：系統(tǒng)設(shè)計(jì)。目的是為整個(gè)玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)管道系統(tǒng)管路提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)。——第4部分：裝配、安裝與運(yùn)行。目的是為玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)系統(tǒng)的施工方和用戶提供指導(dǎo)。1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)本文件規(guī)定了玻璃纖維增強(qiáng)塑料管系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)范。本文件適用于玻璃纖維增強(qiáng)塑料管系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)布置、水力學(xué)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)力分析、防火及靜電控制等。本文件與GB/T29165.1—2022配合使用。本文件的使用指南見圖1,該圖是GB/T29165.1—2022表1中第5步和第6步的詳細(xì)流程圖。審查系統(tǒng)布局審查系統(tǒng)布局(見第4章)水力學(xué)設(shè)計(jì)(見第5章)29165.2—2022收集數(shù)據(jù)(見第2部分第4確定f?,生成設(shè)計(jì)包絡(luò)線(見第6章)應(yīng)力分析(見第7章)驗(yàn)證應(yīng)力和變形量是否在允許范圍內(nèi)(見7.7和7.8)驗(yàn)證其他載荷(屈曲載荷、外部壓力)(見7.9和7.10)驗(yàn)證防火性能和靜電要求(見第8章)圖1本文件使用指南22規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；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/T29165.1—2022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GB/T29165.2—2022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ASTMD2412用平行板荷載測定塑料管外部荷載特性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法(Standardtestmethodfordeterminationofexternalloadingcharacteristicsofplasticpipebyparallel-plateloading)ASTMD2992—1996玻璃纖維(玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂)管及配件靜水壓設(shè)計(jì)基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程[Standardpracticeforobtaininghydrostaticorpressuredesignbasisforfiberglass(glforcedthermosetting-resin)pipeandAWWA手冊(cè)M45玻璃纖維增強(qiáng)塑料管設(shè)計(jì)(Fiberglasspipedesign)GB/T29165.1—2022界定的術(shù)語、定義、符號(hào)和縮略語適用于本文件。4系統(tǒng)布置要求玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)管道的尺寸、管件及材料種類的選擇可能會(huì)受制造商生產(chǎn)能力的限制，因此在設(shè)計(jì)階段宜盡早明確產(chǎn)品應(yīng)用要求。在選擇制造商時(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)宜最大限度地采用預(yù)制管串以減少現(xiàn)場工作量。管串尺寸宜考慮以下因素影響：——現(xiàn)場運(yùn)輸和裝卸設(shè)備的限制；——管串安裝和配套設(shè)施安裝限制；——安裝時(shí)配合公差的限制(“切割至適合”要求)。設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估與制造商提供的專有管道系統(tǒng)性能相關(guān)的系統(tǒng)布局要求，包括但不限于以下內(nèi)容：a)軸向熱膨脹要求；b)紫外線輻射和耐候性要求；d)連接系統(tǒng)要求；e)支撐要求；f)用于維護(hù)或隔離的要求；g)艙體和甲板之間的連接；h)吊裝時(shí)艙體彎曲要求；i)便于將來可能的維修和連接；j)安裝及使用過程中管道損壞的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別；k)防火性能；31)靜電控制。水壓試驗(yàn)是評(píng)估系統(tǒng)完整性最可靠的方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)宜使GRP管道系統(tǒng)中局部管道在安裝結(jié)束后可立即進(jìn)行水壓試驗(yàn)，避免出現(xiàn)大型GRP管道系統(tǒng)施工結(jié)束時(shí)再進(jìn)行整體水壓試驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題而影響項(xiàng)目整體工期進(jìn)度的情況。4.2空間要求設(shè)計(jì)方應(yīng)為某些GRP管道組件比鋼制組件更大的空間。與同等金屬組件相比，部分GRP管件通常具有鋪設(shè)長度長、體積大的特點(diǎn)，因此更易受空間限制。工廠內(nèi)預(yù)制管串而非現(xiàn)場組裝單個(gè)管件能夠減少現(xiàn)場組裝空間受限問題。當(dāng)空間受限時(shí)，宜考慮對(duì)GRP管道組件及金屬組件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。GRP管道系統(tǒng)可采用與金屬管道系統(tǒng)相同的支撐原理，但由于管道系統(tǒng)的特性，用于金屬管道的標(biāo)準(zhǔn)尺寸支撐可能與GRP管道外徑并不匹配。以下要求和建議適用于系統(tǒng)支撐的使用。a)支撐間隔不應(yīng)使管道系統(tǒng)在設(shè)計(jì)使用壽命期間發(fā)生下垂(長期服役后發(fā)生過度偏移)和/或過度振動(dòng)。b)支撐應(yīng)按照制造商的指南設(shè)計(jì)。c)當(dāng)管道固定可靠時(shí)，長距離鋪設(shè)可采用低模量材料以控制軸向膨脹，且無需采用膨脹節(jié)。此時(shí)，內(nèi)部壓力引起的軸向膨脹已受限制，相應(yīng)的推力荷載部分轉(zhuǎn)移到固定支撐上。d)閥門或其他重型附屬設(shè)備應(yīng)進(jìn)行支撐，必要時(shí)采用獨(dú)立支撐。在評(píng)估閥門質(zhì)量時(shí)，還應(yīng)將閥動(dòng)扭矩納入評(píng)估范圍。注：由于閥門通常與遠(yuǎn)離管道中心線的重型控制機(jī)構(gòu)裝配在一起，容易形成過大彎曲載荷及扭轉(zhuǎn)載荷。e)除非設(shè)計(jì)方同意，GRP管道不應(yīng)用于支撐其他管道。f)GRP管道應(yīng)進(jìn)行支撐，以確保其連接軟管接入公共設(shè)施或加載站時(shí)不會(huì)因材料應(yīng)力過大而導(dǎo)致拔脫。管道支撐可分為滑動(dòng)式管道支撐和固定式管道支撐兩類。以下要求和建議適用于GRP管道的支撐。a)支撐應(yīng)保證足夠的長度，并應(yīng)采用彈性材料或其他軟質(zhì)材料做支撐襯墊以避免損傷受支撐的管道。b)不應(yīng)出現(xiàn)點(diǎn)荷載。可通過使用60°以上接觸的支撐來實(shí)現(xiàn)。c)夾緊力不應(yīng)壓損管道，安裝不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致管道局部壓損，夾緊力過大會(huì)導(dǎo)致管道環(huán)向壓損。d)支撐宜安裝在直管段，而非裝在管件或連接處。在彎頭或三通(或管段)上可直接使用“假腿”防火GRP管道的支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。支撐如果安裝在防火涂層的外部，會(huì)導(dǎo)致載荷通過涂層時(shí)發(fā)生不規(guī)則傳遞，引發(fā)剪切/擠壓損傷，破壞支撐完整性。與膨脹型涂層直接接觸的支撐也會(huì)影響涂層的性能(即阻止涂層在火災(zāi)下膨脹)。可將支撐涂上膨脹型涂層，以保護(hù)支撐處的管道。應(yīng)在滑動(dòng)式管道支撐上設(shè)置鞍座板、彈性材料或金屬片等耐磨損裝置。固定式管道支撐應(yīng)在不對(duì)GRP管道材料造成過載的情況下，將所需的軸向載荷傳遞至管道。宜將4固定夾板設(shè)置在一個(gè)壓在管道外表面的止推環(huán)上或兩組雙180°的鞍架之間，與管道的外表面粘接在一起。宜使用制造商的標(biāo)準(zhǔn)鞍座并應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)工序粘接。4.4用于清理作業(yè)的隔離裝置及通道設(shè)計(jì)方宜預(yù)先設(shè)置用于管道維護(hù)的隔離裝置及通道，例如用于清除排水管中的污垢及阻塞物的通道。宜在設(shè)計(jì)階段注明用于隔離或通道的接頭，并將接頭設(shè)置在便于將法蘭用千斤頂頂開的位置，不宜設(shè)置在兩個(gè)固定支撐之間的短管上。4.5薄弱點(diǎn)點(diǎn)載荷應(yīng)最少化，必要時(shí)對(duì)GRP管道進(jìn)行局部增強(qiáng)。設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估GRP管道在安裝及使用中不當(dāng)操作的風(fēng)險(xiǎn)，以及長期抗沖擊的需求。不當(dāng)操作的起源主要包括：a)管道被人蹬踏或作為支撐；b)墜落物的沖擊；c)管路可能被鄰近吊運(yùn)活動(dòng)(例如吊桿、載荷、纜繩、繩索或鏈條)損壞；d)附近或上部空間焊接活動(dòng)產(chǎn)生的焊熔金屬飛濺引起的損壞。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，宜設(shè)計(jì)加固角板以減少隱患。必要時(shí)宜設(shè)計(jì)防沖擊裝置以保護(hù)管道及防火涂層。4.5.3與鄰近設(shè)備及管道的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及相互作用管件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致GRP管道應(yīng)力過大，設(shè)計(jì)方應(yīng)予以考慮。必要時(shí)應(yīng)采用柔性管件。設(shè)計(jì)方宜確保GRP管道(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)致支撐產(chǎn)生磨損或支管應(yīng)力過大。設(shè)計(jì)方宜保證GRP管道的支撐足以承受由于瞬時(shí)壓力波動(dòng)(例如壓力安全閥操作及閥門關(guān)閉等)導(dǎo)致的沖擊荷載。參考文獻(xiàn)[8]對(duì)此提供了進(jìn)一步的指導(dǎo)。當(dāng)GRP管道受到陽光照射時(shí)，設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估是否需要采用防紫外線措施以防止樹脂表面降解。如果GRP管道采用半透明材料，設(shè)計(jì)方宜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。設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估低溫對(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)方宜重點(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管道破裂或失效。對(duì)于供水管道，凝固或凍結(jié)過程中體積膨脹更易使GRP管道失效。管道可通過保溫和/或表面電加熱處理避免寒冷天氣下的凍結(jié)，以保證內(nèi)部流體流動(dòng)。設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估以下因素影響：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)使管道溫度高于其最高額定使用溫度。宜將電伴熱螺旋式纏繞到GRP管道上，以便熱量均勻地分布到管壁四周?？赏ㄟ^預(yù)先將鋁箔包纏到管道上的方式改善熱量分布。54.6火災(zāi)和爆炸應(yīng)評(píng)估火災(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)考慮的潛在事項(xiàng)包括：a)爆炸超壓、阻力和彈丸撞擊；b)接頭及支撐的耐火性；c)與金屬固定物之間的界面；d)在含有滯水的管道中形成蒸汽疏水器，以減少水對(duì)熱的傳導(dǎo)；e)噴射火焰；f)載人空間、逃生路線或人員有危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)管道的放熱和火焰蔓延；g)載人空間、逃生路線或人員危險(xiǎn)區(qū)域管道的煙氣排放、可見度和毒性。為防止煙氣及火焰通過、背火面溫度升高和保持結(jié)構(gòu)完整性，穿越(艙壁、防水壁、甲板)不應(yīng)減弱穿越部位性能。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管道工程的穿越應(yīng)進(jìn)行耐火試驗(yàn)和認(rèn)證。5水力學(xué)設(shè)計(jì)5.1通則水力學(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)輸送額定速度、壓力及溫度的流體。管道公5.2流動(dòng)特性估算壓力損失時(shí)應(yīng)評(píng)估流體速度、密度、管道及管件內(nèi)表面粗糙度、管道長度、管道內(nèi)徑、閥門及管件阻力的影響。與金屬管道相比，GRP管道的內(nèi)表面光滑，壓力損失較小，但是存在過多的膠珠時(shí)會(huì)增加管道壓力損失。5.3限制流速的因素設(shè)計(jì)者在選擇GRP管道系統(tǒng)流速時(shí)，應(yīng)評(píng)估以下能夠限制系統(tǒng)流速的因素所造成的影響：a)最大允許壓力損失；b)防止泵和閥產(chǎn)生氣蝕；c)防止瞬時(shí)過載(水錘);d)減少侵蝕；e)減少噪聲；f)減少閥門等組件的磨損；g)管道直徑及幾何結(jié)構(gòu)(慣性載荷)。對(duì)于典型GRP管道，連續(xù)使用情況下液體的平均線性流速為1m/s～5m/s,瞬時(shí)流速不超過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)流速不超過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。下列因素影響GRP管道對(duì)侵蝕的敏感程度：6b)管路構(gòu)造；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)咨詢制造商并考慮降低流速。GRP管道的抗侵蝕性能與流體中顆粒含量密切相關(guān)。設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估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°之間的部詳細(xì)闡述了與侵蝕相關(guān)的問題。湍流對(duì)GRP管道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)評(píng)估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)部殘留的過多膠黏劑(膠黏劑凝珠)。GRP管道因氣蝕易導(dǎo)致快速損壞。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、三通及變徑管件的彎角處、偏心安裝墊圈的法蘭以及涂有過多膠黏劑的連接部位。設(shè)計(jì)方應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)方法預(yù)測氣蝕可能出現(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。5.5水錘GRP管道對(duì)水錘引起的壓力突變及失衡力的敏感性取決于其壓力值和發(fā)生頻率。在預(yù)期會(huì)發(fā)生壓力突變的情況下，應(yīng)進(jìn)行全面的水力瞬態(tài)模擬分析以確定GRP管道是否對(duì)水錘敏感。分析應(yīng)包括初始啟動(dòng)、開閥、水泵試驗(yàn)及沖洗軟管等所有預(yù)期操作條件。如果水錘風(fēng)險(xiǎn)極大，設(shè)計(jì)方應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)方法確保瞬時(shí)壓力不超過水壓試驗(yàn)壓力。產(chǎn)生水錘的主要原因?yàn)殚y門的快速關(guān)閉。管線越長，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)。與同壓力等級(jí)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。水力瞬態(tài)模擬分析可以確認(rèn)是否需要使用真空斷路器以防止形成真空條件和蒸汽空蝕。正確的選擇真空斷路器(也稱為空氣真空閥)的尺寸可以有效防止水柱分離，減少水錘效應(yīng)。真空斷路器的尺寸和位置至關(guān)重要，為確保其有效性，所選位置應(yīng)能使空氣迅速進(jìn)入，所選尺寸應(yīng)適應(yīng)在安裝期間由于空氣壓縮而產(chǎn)生的巨大壓力。排氣通?？刹捎门艢夂涂諝庹婵臻y組合方式。6設(shè)計(jì)包絡(luò)線的生成6.1分項(xiàng)系數(shù)A?為設(shè)計(jì)壽命分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)進(jìn)行非20年設(shè)計(jì)壽命計(jì)算時(shí)，用于將長期包絡(luò)線縮小到設(shè)計(jì)包絡(luò)線。7A?由公式(1)定義：式中：t——設(shè)計(jì)壽命，單位為小時(shí)(h);Gxx——××℃時(shí)回歸曲線斜率。A?應(yīng)不大于1.0。耐化學(xué)性分項(xiàng)系數(shù)A?應(yīng)用于將長期包絡(luò)線縮小到設(shè)計(jì)包絡(luò)線以考慮化學(xué)降解的影響。按照GB/T29165.2—2022中4.5.2取值。6.1.3疲勞載荷和循環(huán)載荷循環(huán)服役分項(xiàng)系數(shù)A?應(yīng)用于將長期包絡(luò)線縮小到設(shè)計(jì)包絡(luò)線，并按照?qǐng)D2和附錄A進(jìn)行計(jì)算得到。X標(biāo)引序號(hào)說明：1——全靜載荷；2——全循環(huán)載荷；X——循環(huán)次數(shù)；Y——循環(huán)加載比。圖2A?為循環(huán)次數(shù)和載荷比值的函數(shù)6.2載荷分項(xiàng)系數(shù)(f?)載荷分項(xiàng)系數(shù)f?用于評(píng)估持續(xù)載荷，應(yīng)通過考慮與管道系統(tǒng)相關(guān)的運(yùn)行條件及風(fēng)險(xiǎn)確定。用于特殊管道系統(tǒng)的分項(xiàng)系數(shù)值應(yīng)由用戶指定。f?的推薦典型值為：a)持續(xù)荷載條件下為0.67;b)持續(xù)荷載加上自限位移條件為0.83;c)偶然荷載條件下為0.89。8表1提供了GRP管道系統(tǒng)承受不同載荷時(shí)f?典型推薦值。設(shè)計(jì)方在確定荷載工況時(shí)應(yīng)有自由裁量權(quán)。表1GRP管道系統(tǒng)承受載荷時(shí)分項(xiàng)系數(shù)典型推薦值持續(xù)持續(xù)+自限位移偶然工作和持續(xù)的內(nèi)部、外部或真空壓力，最大工作壓力(MOP),Paes熱引發(fā)的載荷，電表面加熱或其他伴熱方法水壓試驗(yàn)和其他偶然壓力水錘或其他壓力突變壓力安全閥釋放管道自重、管道保溫質(zhì)量、防火質(zhì)量、輸送介質(zhì)質(zhì)量、浮力、其他系統(tǒng)載荷安裝曲率半徑(繩索)臨時(shí)車輛交通荷載對(duì)埋地管道的影響持續(xù)慣性荷載(如每日波浪作用、船舶運(yùn)動(dòng)、漲潮期間的不穩(wěn)定、運(yùn)行期間的其他運(yùn)動(dòng))操作條件引起的支撐位移(如操作期間船體彎曲)埋地管道長期垂直變形引起的環(huán)向彎曲偶然慣性荷載(如運(yùn)輸、風(fēng)暴等期間的運(yùn)動(dòng))地震引起的水平和垂直力由于外界條件(如提升過程中的彎曲)引起的支撐位移環(huán)境載荷，冰土壤載荷(埋深)絕熱冷負(fù)荷土壤沉降埋地管道上的車輛交通載荷風(fēng)(偶然的情況，如暴風(fēng)雨)——混凝土密封爆破超壓不穩(wěn)定條件下的熱致載荷注1:根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，有些情況，如冰雪，可能被認(rèn)為是持續(xù)的，也可能是偶然的。注2:持續(xù)十自限位移，旨在涵蓋持續(xù)荷載和自限位同時(shí)發(fā)生的荷載情況。注3:土壤沉降視為持續(xù)+自限位移荷載。注4:在埋地系統(tǒng)中，可能需要在明溝(即非埋地)條件下評(píng)估水壓試驗(yàn)荷載情況。注5:在埋地系統(tǒng)中，荷載自限是基于穩(wěn)定土壤的。6.3分項(xiàng)系數(shù)的組合及取值設(shè)計(jì)方應(yīng)確定荷載情況的適用組合。對(duì)于現(xiàn)場水壓試驗(yàn)加載情況，A。、A?和A?應(yīng)為1.0,f?應(yīng)為0.89。根據(jù)以下公式構(gòu)建各自的設(shè)計(jì)包絡(luò)線。設(shè)計(jì)包絡(luò)線應(yīng)基于公式(2)～公式(7),如圖3所示：σhAes21=f?×A?！罙?×A?×σh.LT.2:1.x (2)GaAe.21=f?×A?！罙?×A?×σaLT.211.xx (3)Gh.desRtst=f?×A?！罙?×A?×σh.LT,Rtt,xx (4)GadesRtas=f2×Ao×A?×A?×oaLT,Rtst,xx (5)σaAes.o1=f?×A?×A?×A?×oa.LT.at?.xx (6)σmdO-1=1.25×f?×A?！罙?×A?×oado f?——載荷分項(xiàng)系數(shù)；A?！O(shè)計(jì)壽命分項(xiàng)系數(shù)；9A?——耐化學(xué)性分項(xiàng)系數(shù)；A?——循環(huán)服役分項(xiàng)系數(shù)；GmLT.2!1.××——在××℃時(shí)，無約束，液壓(2:1)條件下，長期包絡(luò)軸向應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);GLT:2'1.××——在××℃時(shí)，無約束，液壓(2:1)條件下，長期包絡(luò)環(huán)向應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);oLTo!1.××——在××℃時(shí)，純軸向載荷條件下長期包絡(luò)軸向應(yīng)力，單位為兆帕(MPa)注：本文件中的設(shè)計(jì)程序是基于在任何載荷條件下，管件和接頭強(qiáng)度不低于直管的前提。然而，在某些管件和接頭的制造工藝方法中，增強(qiáng)層纖維纏繞角度可能與直管增強(qiáng)層纖維纏繞典型的55°纏繞角相差很大。因此，在軸向和環(huán)向上具有等量增強(qiáng)層的管件或接頭的長期包絡(luò)線的理論形狀更接近于矩形，甚至接近于正方形。使用不同于管道的工藝方法會(huì)對(duì)長期包絡(luò)線、設(shè)計(jì)包絡(luò)線和f?系數(shù)產(chǎn)生影響。在某些情況下，管件或接頭在軸向上的強(qiáng)度明顯大于纖維纏繞的直管，但在環(huán)向上強(qiáng)度較低。反之亦然。為了滿足管件和接頭強(qiáng)度不低于直管的前提，可能需要額外加固、增加壁厚或其他提高強(qiáng)度的方法。標(biāo)引序號(hào)說明：1——長期包絡(luò)線；2——設(shè)計(jì)包絡(luò)線；圖3長期包絡(luò)線和設(shè)計(jì)包絡(luò)線之間的關(guān)系7.1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)管道工程的靈活性；b)管路布局的復(fù)雜性；c)管道支撐；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。7.2管道應(yīng)力分析軟件目前所有的管線和管道的應(yīng)力分析軟件都是從等距“柱狀圖”開始的。除使用應(yīng)力分析軟件外，內(nèi)壓引起環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力分別計(jì)算。在使用應(yīng)力分析軟件進(jìn)行管線和管道的應(yīng)力分析時(shí)，使用“梁單元”來計(jì)算外部施加力矩引起的軸向彎曲應(yīng)力和外部施加軸向力引起的軸向應(yīng)力。整體力和力矩轉(zhuǎn)換為局部軸向力和彎矩。由于應(yīng)力值較低，因此忽略垂直于管壁的平面外剪力。在對(duì)管道系統(tǒng)的分析中，計(jì)算的應(yīng)力均基于管壁特性，使用梁單元對(duì)整個(gè)等距“柱狀圖”中的管壁特性進(jìn)行建模。然后，使用默認(rèn)的軸向應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)和每個(gè)部件的軸向撓度系數(shù)修改計(jì)算出的管道響應(yīng)(應(yīng)力和撓度),以便模擬或預(yù)測部件(管件或接頭)的性能與基于管壁響應(yīng)的分析中的計(jì)算值之間的關(guān)系。默認(rèn)的軸向應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)說明了在R=0～R=2.0載荷施加情況下部件的未知性能。真實(shí)或測量的軸向應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)能由制造商通過R的1000h鑒定試驗(yàn)來確定。由于所有構(gòu)件均在R=2.0時(shí)合格，所以構(gòu)件不需要環(huán)向壓力修正。本文件將環(huán)向和軸向的計(jì)算應(yīng)力與“梯形設(shè)計(jì)包絡(luò)線”進(jìn)行了比較。該包絡(luò)線定義了軸向和環(huán)向應(yīng)力的允許組合。其他標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)報(bào)告馮·米塞斯(VonMises)應(yīng)力或最大剪應(yīng)力，如由莫爾圓確定的剪應(yīng)力。這些報(bào)告或計(jì)算的應(yīng)力與復(fù)合材料等各向異性材料無關(guān)，僅適用于鋼等各向同性材料。因此，涉及這些應(yīng)力的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(如BS7159)不宜作為設(shè)計(jì)規(guī)范。7.3分析要求設(shè)計(jì)方應(yīng)基于系統(tǒng)的臨界性能和由于操作或材料因素導(dǎo)致的失效風(fēng)險(xiǎn)對(duì)整個(gè)管道系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，以評(píng)估對(duì)撓度/應(yīng)力分析的需要。應(yīng)檢查固定(支撐)載荷是否超出支撐結(jié)構(gòu)最大允許支撐載荷。注2:由于制造工藝的特性，GRP管道的尺寸通常以內(nèi)徑和壁厚表征。7.4撓度因素GRP管道的彎頭和三通的撓度系數(shù)按照附錄B確定。7.5壓力增強(qiáng)因素GRP彎頭和三通的軸向應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)(平面內(nèi)和平面外)應(yīng)為：——1.5;由于所有部件均應(yīng)符合GB/T29165.2—2022中的鑒定程序，其中包括R=2.0試驗(yàn)產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力，因此任何部件都不需要環(huán)向應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)。法蘭、異徑管或管接頭無對(duì)應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)。由于所有部件都符合GB/T29165.2—2022中的鑒定程序，因此不需要壓力應(yīng)力乘數(shù)。關(guān)于應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)的附加信息見附錄B。對(duì)于最大壓力等級(jí)(MPR)等于直管的管件，應(yīng)在應(yīng)力分析中使用管道的尺寸特性(ID、trmin)對(duì)管件進(jìn)行建模，而非管件的尺寸特性。對(duì)于MPR不同于直管的管件，應(yīng)在應(yīng)力分析中使用等效額定管道的尺寸特性(ID、trmin)對(duì)管件示例：200NB管道系統(tǒng)由額定壓力1MPa的直管和額定壓力2MPa的管件組成。額定壓力1MPa組件中的最小增強(qiáng)層厚，直管為3.0mm,彎頭為5.0mm。額定壓力2MPa組件中的最小增強(qiáng)層壁厚，直管為6.0mm,彎頭為10.0mm。那么,管件在應(yīng)力分析中建模壁厚為6.0mm,即等效額定值(2MPa)管道的壁厚。一些用于應(yīng)力分析的軟件將三通和其他分支作為一個(gè)單一的節(jié)點(diǎn)(交叉點(diǎn))來建模，這種建模方式T形三通進(jìn)行正確建模，則需要設(shè)計(jì)方為T形三通建立3個(gè)節(jié)點(diǎn)模型。為簡單起見，可接受對(duì)三通的7.7容許撓度對(duì)于地上管道系統(tǒng)，垂直撓度不應(yīng)大于12.5mm或跨度/支撐間距的0.5%,二者取其中較小值。如果上述要求不大于制造商推薦的最小支撐間距，則撓度應(yīng)控制在上述范圍內(nèi)。運(yùn)行方和制造商應(yīng)達(dá)管道的預(yù)估垂直撓度△y除以Dr.min,結(jié)果應(yīng)不大于5%:…………………W?——管道上的動(dòng)荷載，單位為牛頓每平方米(N/m2)[見AWWA手冊(cè)M45(第二版)中PS——管道剛度，單位為千帕(kPa)(按照ASTMD2412進(jìn)行平行板荷載試驗(yàn)，垂直直徑減注1:公式(9)與AWWA手冊(cè)M45(第二版)相似，公式(5)～公式(8)中Dr.mn代替D。注2:除了5%的限值外，不需要將管道的預(yù)估垂直撓度與任何許用垂直撓度進(jìn)行校核。7.8中將采用公式(10)~公式(12)校核組合應(yīng)力。注3:撓度滯后系數(shù)的含義是將管道的短期撓度轉(zhuǎn)換為幾年后的長期撓度。撓度的增加是來自土拱損失引起的覆蓋層荷載增加[見AWWA手冊(cè)M45(第二版)中5.7.3.3]。雖然理論上認(rèn)為大部分撓度增加發(fā)生在幾個(gè)月(甚至幾周)內(nèi)，但在水壓試驗(yàn)情況下，將撓度滯后系數(shù)包括在內(nèi)是不合適的。如果管道未回填，設(shè)計(jì)方一般選擇將水壓試驗(yàn)荷載情況下的D?設(shè)置為1.0。7.8容許應(yīng)力 (10) 式中：re——復(fù)測系數(shù)(P≤3時(shí)rc=1-P/3,P>3時(shí)re=0)D形狀系數(shù)[見AWWA手冊(cè)M45(第二版),表1];△y/D-min——管道的預(yù)估垂直撓度[見公式(9)];Eb——環(huán)向彎曲模量，單位為兆帕(MPa)。注1:由于內(nèi)部壓力和埋設(shè)條件的綜合影響，即使在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能范圍內(nèi)使用，工程系統(tǒng)的環(huán)向應(yīng)力的總和也可能超出設(shè)計(jì)范圍。此時(shí)，設(shè)計(jì)方可能需要選擇MPR更高的產(chǎn)品、降低產(chǎn)品額定性能、降低設(shè)計(jì)條件、減少因土荷載引起的應(yīng)力或從制造商處獲取更多的設(shè)計(jì)包絡(luò)線的數(shù)據(jù)點(diǎn)。注2:σhu項(xiàng)通過撓度和Eh計(jì)算。注意不是基于ASTMD5365或ASTMD3681的方法進(jìn)行長期測試得到的數(shù)據(jù)。上述標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法只適用于環(huán)向加載(采用了自由端接頭),破壞模式可能是纖維斷裂。而這種僅在環(huán)向加載的管道不在本文件的范圍內(nèi)(連接方法是約束性連接)。由于樣品僅在環(huán)向加載，根據(jù)ASTMD5365和ASTMD3681獲得的應(yīng)變或應(yīng)力將遠(yuǎn)高于ASTMD2992—1996的預(yù)測值。所以，本文件不使用ASTMD5365和ASTMD3681中的數(shù)據(jù)。注3:σm項(xiàng)可以是正值(拉伸)或負(fù)值(壓縮),但在應(yīng)力計(jì)算中只需考慮拉伸分量。注4:凹陷回圓系數(shù)(內(nèi)壓的函數(shù))從理論上解釋了環(huán)彎曲應(yīng)力隨著內(nèi)壓的增加而減少。管道剛安裝完時(shí)，由于土壤的質(zhì)量，管道會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這是初始彎曲應(yīng)變。當(dāng)管道施加內(nèi)壓時(shí)，部分應(yīng)變會(huì)被消除。AWWA手冊(cè)M45中的公式用于估算給定壓力下的彎曲應(yīng)變與初始彎曲應(yīng)變的比值。對(duì)于大直徑、低壓額定壓力的管道，R。可能是水壓試驗(yàn)荷載的一個(gè)重要參數(shù)，但對(duì)于高壓、厚壁的管道可能不需要考慮R。。注5:撓度是一個(gè)埋地管道設(shè)計(jì)時(shí)需要控制的重要參數(shù)。土壤荷載、動(dòng)荷載、土壤特性(最重要的是剛度)和管道剛度都對(duì)計(jì)算(或預(yù)估)管道的垂直撓度有直接影響。AWWA手冊(cè)M45指出理論預(yù)測的管道垂直撓度可以提供與現(xiàn)場實(shí)際撓度不同。在AWWA手冊(cè)M45(第二版)5.7.3.2中也指出：經(jīng)驗(yàn)表明，如果未達(dá)到設(shè)計(jì)假設(shè)，撓度水平可能高于或低于計(jì)算預(yù)測值。因此，AWWA手冊(cè)M45建議采用管道的許用垂直撓度(通常設(shè)置為5%,作為平均管徑的一部分)用于計(jì)算。本文件規(guī)定在計(jì)算由土荷載引起的環(huán)向彎曲應(yīng)力時(shí)，用△y代替δa。注6:D;是一個(gè)用于描述在埋地管道發(fā)生偏轉(zhuǎn)的條件下管道形狀與理想橢圓偏差的系數(shù)。該系數(shù)是通過測量不同管道剛度的埋地管道在不同土壤條件下的局部形狀變化來確定的，不是派生數(shù)。軸向應(yīng)力總和應(yīng)通過公式(13)～公式(21)確定：對(duì)于軸向約束管道：GB/T29165.3—2023/ISO14692-3:2017P——內(nèi)壓，單位為兆帕(MPa);ID,——管體增強(qiáng)層的內(nèi)徑，單位為毫米(mm);ODrmin——管體增強(qiáng)層的最小外徑，單位為毫米(mm);σm——內(nèi)壓引起的軸向應(yīng)力，用公式(14)或公式(15)計(jì)算，單位為兆帕(MPa);σh——彎矩導(dǎo)致的軸向應(yīng)力，單位為兆帕(MPa)σa——外力導(dǎo)致的軸向應(yīng)力，單位為兆帕(MPa)σ——扭曲或其他彎曲對(duì)管道產(chǎn)生軸向應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);σa——完全受約束的管路系統(tǒng)中熱載荷引起的軸向應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);vah——次泊松比，軸向應(yīng)力引起的環(huán)向應(yīng)變；SIF——軸向面內(nèi)應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)；SIF?！S向面外應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)；M;——面內(nèi)彎矩，單位為牛頓米(N·m);M?！嫱鈴澗兀瑔挝粸榕ｎD米(N·m);Z,——管壁最小增強(qiáng)層的軸向截面模量，單位為四次方毫米(mm?);F?——局部軸向力，單位為牛頓(N);A,——管體增強(qiáng)層最小橫截面積，單位為平方毫米(mm2);C——安裝曲率半徑，單位為米(m);E?！S向拉伸模量，單位為兆帕(MPa);α?——軸向熱膨脹系數(shù)，單位為毫米每毫米每攝氏度[mm/(mm/℃)];Timal——安裝溫度，單位為攝氏度(℃);Taesgn——設(shè)計(jì)溫度，單位為攝氏度(℃)。注7:σa僅出現(xiàn)在軸向伸長受限的管道系統(tǒng)中。在其他系統(tǒng)中(例如在膨脹回路或轉(zhuǎn)彎變向的管路中),管道受熱軸向伸長會(huì)產(chǎn)生反作用力和力矩，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治觥Ｗ?:假定溫度變化不會(huì)產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力分量。注9:將承受內(nèi)壓的管道視為無約束管道，隨著壓力的增加管道會(huì)軸向伸長。在端部加上軸向荷載成為完全約束的系統(tǒng)后，端部軸向荷載將使管道恢復(fù)到其原始長度(即，完全約束系統(tǒng)的長度不變)。該方法為無約束、錨固和埋地管道系統(tǒng)的分析提供了統(tǒng)一的方法。以類似的方式，將受溫度變化影響的管道視為無約束管道，隨著溫度的升高管道會(huì)軸向伸長。在端部加上軸向端荷載成為完全受約束的系統(tǒng)后，將使管道恢復(fù)其原始長度。假設(shè)溫度變化不會(huì)產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力分量。注10:假定受約束管道僅在軸向受到約束，在環(huán)向方向沒有約束。在長距離埋地的管道中，累積的軸向摩擦力會(huì)阻止管道發(fā)生軸向移動(dòng)。但是在環(huán)向上，典型土壤的彈性模量遠(yuǎn)低于管環(huán)向的彈性模量，對(duì)管道的約束作用不大。因此，由內(nèi)壓計(jì)算出的無約束和有約束管道的環(huán)向應(yīng)力是相同的。但是，根據(jù)內(nèi)壓計(jì)算的軸向應(yīng)力僅包括受約束管道的泊松效應(yīng)。對(duì)于例外情況，如包埋在混凝土中的管道，內(nèi)部壓力無法產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力時(shí)，有關(guān)方向約束的假設(shè)可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)保守的設(shè)計(jì)，以保持安全。注11:σa可視為σ的一種形式，不重復(fù)使用。σ用于完全約束的管道系統(tǒng)(地上或埋地)。σb通常包括管道方向相反對(duì)應(yīng)兩側(cè)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，可能是頂部/底部或左側(cè)/右側(cè)。因此，應(yīng)對(duì)每個(gè)平面上的應(yīng)力進(jìn)行適當(dāng)?shù)那蠛?注意每個(gè)應(yīng)力是正應(yīng)力還是負(fù)應(yīng)力),并根據(jù)公式(21)確定兩個(gè)總和的矢量和：GB/T29165.3—2023/ISO14692-3:2017注13:上述指南中提到的約束和不受約束指的是系統(tǒng)的安裝類型，而非接頭類型(例如層壓或粘合接頭為約束接頭)。對(duì)于每個(gè)荷載情況，環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力之和應(yīng)在設(shè)計(jì)包絡(luò)范圍內(nèi)。7.9外部壓力管體和管件的剛度應(yīng)抵抗真空和/或外部壓力荷載。最小剛度可抵抗安全系數(shù)F。為1.5的短期真空(例如通過上游閥門的操作)。易受長期真空和/或外部壓力荷載影響的管道，其剛度應(yīng)抵抗誘導(dǎo)荷載，安全系數(shù)F。為3.0。GRP管道的外部壓潰壓力P。,單位為兆帕(MPa),應(yīng)采用公式(22)計(jì)算，該公式假定管道長度明式中：Enh——環(huán)向彎曲模量，單位為兆帕(MPa);trmin——管壁增強(qiáng)層最小壁厚，單位為毫米(mm);Drmin——管體最小增強(qiáng)層的平均直徑，單位為毫米(mm)。7.10軸向壓縮載荷(屈曲)7.10.1殼體屈曲圓筒在純彎曲情況下的軸向彈性屈曲應(yīng)力σ,單位為兆帕(MPa),按公式(23)計(jì)算：trmin——管壁增強(qiáng)層最小壁厚，單位為毫米(mm);Drmin——管體最小增強(qiáng)層的平均直徑，單位為毫米(mm)。β值由公式(24)得出：軸向彈性屈曲應(yīng)力與σb之比應(yīng)不小于3.0:7.10.2歐拉(Euler)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，與已知長度(L)的無支撐管道，軸向壓縮荷載不應(yīng)超過Famx,單位為牛頓(N),使用公式(27)定義：GB/T29165.3—2023/ISO14692-3:2017式中：I?——管體最小增強(qiáng)層的慣性矩，單位為四次方毫米(mm?);L——無支撐管道的長度，單位為米(m);E——軸向拉伸模量，單位為兆帕(MPa)。等效歐拉屈曲應(yīng)力σ,單位為兆帕(MPa),由公式(28)給出：Famax——最大軸向壓縮載荷，單位為牛頓(N);A,——管體增強(qiáng)層最小橫截面積，單位為平方毫米(mm2)。等效歐拉屈曲應(yīng)力與最大壓應(yīng)力之比應(yīng)不小于3.0:)式中：σu.e——等效歐拉屈曲應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);σacmp——管道無支撐長度上的最大壓應(yīng)力，單位為兆帕(MPa)。注3:設(shè)計(jì)方可能需要考慮內(nèi)壓引起的歐拉屈曲(即水流是導(dǎo)致屈曲的原因)。理論上，該屈曲壓力等效于提供了“虛擬”軸向壓力推力荷載，該軸向壓力推力荷載等于歐拉屈曲荷載。這種現(xiàn)象可能發(fā)生在小口徑地上管道系統(tǒng)中。7.10.3屈曲壓力-埋地管道埋地管道的外部徑向應(yīng)力(σm.b),單位為兆帕(MPa),應(yīng)采用公式(30)或公式(31)計(jì)算：式中：γw——水的重度，9800N/m3;hw——埋地管道頂部以上水面高度，單位為米(m);Rw——水浮力系數(shù)；))Wc——管道上的垂直土壤荷載，單位為牛頓每平方米(N/m2)[見AWWA手冊(cè)M45(第二版),W?——管道上的動(dòng)荷載，單位為牛頓每平方米(N/m2)[見AWWA手冊(cè)M45(第二版)第5.7.3.6;如果不存在動(dòng)荷載，設(shè)計(jì)方應(yīng)選擇將W?=0設(shè)置為水壓試驗(yàn)荷載情況];P、——內(nèi)部真空壓力，單位為兆帕(MPa)(按大氣壓力減去管道內(nèi)的絕對(duì)壓力計(jì)算)。在任何單一荷載情況下，通常不會(huì)同時(shí)考慮動(dòng)荷載和內(nèi)部真空。容許屈曲應(yīng)力(o),單位為兆帕(MPa),由公式(32)計(jì)算：式中：C。——用于解釋某些非線性效應(yīng)的標(biāo)量校準(zhǔn)因子，取值0.55;Eb——環(huán)向彎曲模量，單位為兆帕(MPa);trmin——管壁增強(qiáng)層最小壁厚，單位為毫米(mm);φ、——表征壓實(shí)土壤剛度變化的系數(shù)，如果沒有其他數(shù)據(jù)可用，取值0.9M、——約束土壤模量，單位為兆帕(MPa)[見WWA手冊(cè)M45(第二版)5.7.3.8];k√——土壤泊松比的模量修正系數(shù)。σ與σb之比，外部徑向壓力應(yīng)不小于2.5:式中：σa——容許屈曲應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);7.10.4隆起屈曲壓力對(duì)于在高溫或高壓下運(yùn)行的埋地管道，隆起屈曲是一個(gè)常見的設(shè)計(jì)問題。由于運(yùn)行條件對(duì)管道施加較大的軸向壓力時(shí)，管道有向上屈曲的趨勢。為了防止隆起屈曲，管道的埋深深度應(yīng)使土壤覆蓋層能夠提供足夠的抗隆起力。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇合理方法應(yīng)對(duì)埋地管道的隆起屈曲。7.11縱向壓力膨脹式中σn,ayg采用不同的計(jì)算方法，由公式(35)確定：以及σapavg采用不同的計(jì)算方法，由公式(36)確定：注：彈性響應(yīng)與管壁的平均應(yīng)力有關(guān)。8其他設(shè)計(jì)方面8.1防火性能8.1.1通則設(shè)計(jì)方應(yīng)確定對(duì)管道系統(tǒng)防火性能的要求。防火性能包括以下特性：a)耐火性；b)燃燒反應(yīng)。耐火性是指在燃燒過程中特定時(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)性能要求，設(shè)計(jì)方應(yīng)選擇以下替代方案：——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；——采用適當(dāng)?shù)姆阑鹜繉?。如果采用防火涂層，設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估涂層應(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。設(shè)計(jì)方應(yīng)按照GB/T29165.2—2022中5.5.4中給出的防火分類規(guī)范，分配管道系統(tǒng)所需的防火性能。整個(gè)管道系統(tǒng)無需具有相同的防火等級(jí)。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。如針對(duì)最嚴(yán)重的火災(zāi)危險(xiǎn)，如噴射火焰，僅影響管道一小部分的情況下，設(shè)計(jì)方應(yīng)選擇使用防護(hù)屏蔽。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/T29165.2—2022中附錄H規(guī)定的相應(yīng)方法確定。設(shè)計(jì)人員還應(yīng)評(píng)估以下因素的影響：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)在管道內(nèi)形成疏水閥的可能性，即水所提供的冷卻效果會(huì)在局部消失；d)穿越處的防火性能；e)與金屬管件(例如閥門及支撐夾板)接觸并可將熱量傳導(dǎo)至GRP管道組件的界面應(yīng)選擇采用防火涂層；f)支撐在火災(zāi)中過早失效的風(fēng)險(xiǎn)，該風(fēng)險(xiǎn)可導(dǎo)致管道承受附加應(yīng)力；g)將GB/T29165.2—2022中附錄H中評(píng)定防火性能時(shí)采用的長度與支撐跨距相比較，必要時(shí)設(shè)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。注：GRP管道中樹脂的熱解屬于吸熱過程，可以吸收火焰熱量并延緩溫度升高。此外，樹脂熱解后有利于形成絕熱炭化層，從而保護(hù)底層材料。因此，GRP管道可以在很長一段時(shí)間內(nèi)保證良好的耐火性。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，防火性可能要求進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析或附加試驗(yàn)。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。確定防火涂層的性能時(shí)，設(shè)計(jì)方應(yīng)評(píng)估下列因素的影響。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)類型。b)管道的類型、等級(jí)和直徑。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)惰性防火涂層的類型及厚度。f)長期氣候、鹽水、溫度及紫外線輻射的影響。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)場條件下附著性及界面液體滯留的影響。涂層的附著力應(yīng)能保證其在附著力試驗(yàn)中不剝落、碎裂或成粉末狀。j)易于維修防火涂層宜由制造商在工廠涂裝。使用防火材料以達(dá)到火焰蔓延、煙度及毒性要求，其作用對(duì)管道結(jié)構(gòu)應(yīng)是永久性的?，F(xiàn)場涂層施工應(yīng)只限于安裝目的，例如現(xiàn)場接頭和管道支撐。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)評(píng)估GRP管道系統(tǒng)中可能的靜電積聚和隨后的排放所造成的影響。影響靜電積聚的因素包括：a)管板的導(dǎo)電性；b)輸送流體的電導(dǎo)率；d)湍流；e)環(huán)境濕度；f)非導(dǎo)電介質(zhì)(例如風(fēng)、蒸汽等)的外部沖擊；g)管道與流體的界面。GRP管道的內(nèi)外部或線路中的絕緣金屬部件上均可能產(chǎn)生靜電電荷。電荷積累后放電產(chǎn)生的火花可能會(huì)刺穿管壁，點(diǎn)燃周圍的爆炸性環(huán)境，或在存在足夠空氣的情況下點(diǎn)燃易燃的管道介質(zhì)。因此，當(dāng)使用GRP管道系統(tǒng)輸送能夠產(chǎn)生靜電放電的流體(靜電蓄積體)或在危險(xiǎn)區(qū)域(即故障條件下可能含有爆炸性環(huán)境的區(qū)域)使用GRP管道系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)評(píng)估這些風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際上，電導(dǎo)率小于1000pS/m的流體被認(rèn)為是不導(dǎo)電的，因而能夠產(chǎn)生靜電電荷，精煉產(chǎn)品和餾分屬于此類，因此用于輸送這些液體的管道應(yīng)具有導(dǎo)電性。流體電導(dǎo)率大于1000pS/m被認(rèn)為是靜電非蓄積體，因此當(dāng)位于非危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，可以通過不具有特殊導(dǎo)電性能的管道輸送。如果由于流體不導(dǎo)電而需要導(dǎo)電管道，則GRP管道的體積電阻率不應(yīng)超過103Ωm。無論輸送是什么介質(zhì)，如果管道穿過危險(xiǎn)區(qū)域，應(yīng)確認(rèn)GRP管道是否導(dǎo)電。如果在危險(xiǎn)區(qū)域需要導(dǎo)電管道，其表面電阻率不應(yīng)超過10?Ω/m2。注1:危險(xiǎn)區(qū)域的定義見GB/T29165.1—2022。此定義可能不同于國際電工委員會(huì)(IEC)或國家電氣規(guī)范(NEC)中的定義。注2:最近的研究(見參考文獻(xiàn)[9]和[10])表明，非導(dǎo)電GRP管道在甲醇中的放電不足以引燃甲醇，其放電能量約為引燃典型碳?xì)浠衔锬芰康囊话搿Ｒ虼?，在危險(xiǎn)區(qū)域引燃性放電的風(fēng)險(xiǎn)主要是由于管道上電氣隔離的大尺寸金屬物體，而不是GRP管道本身。管道系統(tǒng)中任何一點(diǎn)的接地電阻不應(yīng)超過10?Ω。此外，如果GRP管道中沒有足夠的電氣路徑，金屬管件和機(jī)械接頭應(yīng)單獨(dú)接地。關(guān)于控制靜電放電風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，宜參考APIRP2003。9安裝方和運(yùn)行方檔案系統(tǒng)設(shè)計(jì)方應(yīng)提供安裝及運(yùn)行人員使用的必要資料，這些資料應(yīng)包括但不限于。a)運(yùn)行及設(shè)計(jì)參數(shù)：1)設(shè)計(jì)壓力；2)設(shè)計(jì)溫度；3)表征固化程度的性能指標(biāo)；4)每個(gè)組件的MPR;5)每個(gè)管道系統(tǒng)的平均和最大流速條件；6)耐化學(xué)性限制(如適用);7)消除或控制水錘及氣蝕的方法(如適用);8)防火等級(jí)和防火管道的位置(如適用);9)導(dǎo)電性分類、導(dǎo)電管道位置、接地漏電/接地要求及接地點(diǎn)的位置；10)臨界條件。b)重型設(shè)備的系統(tǒng)圖紙和支撐要求。c)管道回路中連接終端接頭的最佳位置(如適用)。d)管段早期壓力試驗(yàn)指南(如適用)。(規(guī)范性)A.1概述A?是壓力循環(huán)變化影響的降容系數(shù)。本附錄描述了A?公式的來源。A.2計(jì)算A?的公式可根據(jù)公式(A.1)替代圖表方法來確定A?:循環(huán)長期強(qiáng)度系數(shù)f.定義為分別在100000h(靜荷載)和150000000次循環(huán)(循環(huán)荷載)下的投影應(yīng)力值之比。這些值應(yīng)按照ASTMD2992—1996程序A(循環(huán))和B(當(dāng)Rc>0.4,A?按照公式(A.2)進(jìn)當(dāng)Rc≤0.4,A?按照公式(A.3)進(jìn)行計(jì)算：A?應(yīng)大于或等于1/f.。如果計(jì)算值為0.9～1.0,A?應(yīng)為1.0。在7000次或更少循環(huán)時(shí)，A?應(yīng)為A.3相關(guān)理論背景根據(jù)圖2可得到R=0.4曲線。該曲線是按照ASTMD2992—1996程序A得到的循環(huán)回歸線，所回歸與循環(huán)回歸比值的默認(rèn)值為4.0,這是基于實(shí)際測試數(shù)據(jù)而得出的保守值。使用150000000次循環(huán)的循環(huán)回歸與100000h的靜態(tài)回歸的比值時(shí)，在靜態(tài)回歸的基礎(chǔ)上疊加循環(huán)回歸(即兩者的化學(xué)降解暴露時(shí)間相同)是必要的。注意循環(huán)回歸的值沒有安全系數(shù)(標(biāo)稱回歸線)。原因是A?將降容系數(shù)疊加在靜態(tài)退化之上，靜態(tài)退化值是一個(gè)置信度下限值(LCL應(yīng)力),并在不同載荷情況下應(yīng)用f?進(jìn)行設(shè)第一條裂紋出現(xiàn)后，會(huì)逐漸擴(kuò)展導(dǎo)致失效。循環(huán)試驗(yàn)的應(yīng)變極限確定了第一次裂紋的出現(xiàn)條件。較小的應(yīng)變極限不會(huì)與靜態(tài)回歸線相交，因此樹脂基體在橫向載荷作用下的開裂機(jī)理，將適用于持續(xù)20年的使用壽命。限就不會(huì)有進(jìn)一步的循環(huán)疲勞，因此需要進(jìn)一步校核樹脂的極限應(yīng)變。然而，54°層合管道的應(yīng)力不只是在纖維方向，還包括垂直纖維方向上受力。根據(jù)復(fù)合材料理論，提供正軸(沿纖維方向)應(yīng)變，就會(huì)產(chǎn)生偏軸(垂直于纖維方向)負(fù)應(yīng)變，反之亦然。因此，在纖維方向上測試得到單向板疲勞數(shù)值對(duì)54°層合板的疲勞或樹脂應(yīng)變極限沒有什么指導(dǎo)意義，因?yàn)?4°層合板是雙向加載的，會(huì)產(chǎn)生與纖維的方向相交的應(yīng)變和應(yīng)力。A.3.2疲勞極限Battelle從眾多管道制造商收集的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，疲勞極限值在10?次～10°次循環(huán)之間。來自Talreja的數(shù)據(jù)也說明了樹脂中應(yīng)變的疲勞極限，這兩個(gè)值具有很強(qiáng)的相關(guān)性?；谏鲜鰞身?xiàng)數(shù)據(jù)，疲勞極限被設(shè)定為150000000次循環(huán)，這也是從ASTMD2992—1996程序A得到的預(yù)測值。A.3.3循環(huán)回歸率與循環(huán)加載比(Rc)關(guān)于循環(huán)回歸率隨循環(huán)加載比(Rc)的增加而變化的數(shù)據(jù)并不多。然而，Battelle數(shù)據(jù)確實(shí)表明，隨著荷載比的增加，回歸速度(斜率)變慢。目前可用的有限數(shù)據(jù)支持當(dāng)前的推薦值。注：如何解釋全循環(huán)載荷和部分循環(huán)載荷是循環(huán)服役分項(xiàng)系數(shù)A?最薄弱的部分。任何未來的數(shù)據(jù)或理論都可能改進(jìn)A?的方法，但目前的數(shù)值在有限的Battelle數(shù)據(jù)中得到了支持。(規(guī)范性)撓度系數(shù)和應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)B.1通則撓度系數(shù)應(yīng)適用于彎頭和三通。軸向應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)(面內(nèi)和面外)應(yīng)適用于彎頭和三通。由于所有組件都按照GB/T29165.2—2022進(jìn)行了認(rèn)證，其中包括R=2.0試驗(yàn)產(chǎn)生的環(huán)/軸向應(yīng)力，因此不宜對(duì)任何組件使用環(huán)向應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)。法蘭、異徑管或管接頭無對(duì)應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)。由于所有組件都按照GB/T29165.2—2022進(jìn)行了認(rèn)證，因此不需要壓力應(yīng)力乘子。B.2撓度系數(shù)B.2.1一般注意事項(xiàng)撓度系數(shù)描述了直管段或直管與彎頭(或三通)之間的軸向彎曲剛度關(guān)系。假設(shè)直管和彎頭(或三通)具有相同的直徑和壁厚，并承受相同的彎矩，撓度系數(shù)大于1.0表示彎頭(或三通)的剛性不如直管(柔性比直管更好，會(huì)有更大的偏轉(zhuǎn))。復(fù)合材料彎頭或三通的剛度通常低于直管，因?yàn)樵趶濐^或三通發(fā)生彎曲時(shí)，截面形狀會(huì)改變(即不再是圓形)。橫截面的變化減小了慣性矩，從而降低了剛度。ASMEB31.3和BS7159提供了不同管件撓度系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。撓度系數(shù)的公式僅基于組件的幾何結(jié)構(gòu)。在確定撓度系數(shù)時(shí)，應(yīng)合理解決GRP彎頭和三通等若干問題，如：a)GRP是各向異性材料，其環(huán)向模量通常高于軸向模量。與軸向模量和環(huán)向模量相同的各向同性材料相比，GRP的橫截面變化通常小于各向同性材料的變化。b)彎頭的厚度通常大于直管的厚度。而且通常在彎頭的拐點(diǎn)處，內(nèi)弧側(cè)和外弧側(cè)壁厚更大。c)直管與彎頭接口處的材料重疊會(huì)產(chǎn)生硬化效應(yīng)。研究成果表明彎頭的剛度比經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的要高得多(即撓度系數(shù)要低得多)(見參考文獻(xiàn)[11])。注：不正確的撓度系數(shù)可能會(huì)對(duì)管道系統(tǒng)中的應(yīng)力計(jì)算產(chǎn)生重大影響。與應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)不同，遠(yuǎn)高于實(shí)際值的撓度系數(shù)不一定是保守的。B.2.2彎頭的撓度系數(shù)公式(B.1)～公式(B.5)中給出的計(jì)算確定彎頭的撓度系數(shù)(xp),首先根據(jù)構(gòu)件本身確定，然后轉(zhuǎn)換為可用于管道分析計(jì)算機(jī)程序的全局撓度系數(shù)。通過局部撓度系數(shù)乘以(E。I)pi/(E。I)bend。受內(nèi)壓影響，GRP彎頭的撓度系數(shù)(xp)基于管道系數(shù)(λp)和軸向壓力修正系數(shù)(δ。),λi由公式(B.1)給出：式中：th——彎頭參考層壓板的平均壁厚，單位為毫米(mm);D;——彎頭加強(qiáng)體的內(nèi)徑，單位為毫米(mm);R,——平均管道彎曲半徑，單位為毫米(mm)。標(biāo)引符號(hào)說明：tpe——管道壁厚，單位為毫米(mm)a——層合過渡斜坡段的角度；b——層合與彎頭重疊段的角度。標(biāo)引符號(hào)說明：tbad——彎頭壁厚，單位為毫米(mm);tbl——承口端部厚度，單位為毫米(mm);a——彎頭壁厚段的角度；b——承口端部壁厚段的角度。GB/T29165.3—2023/ISO14692-3:2017參見圖B.1或圖B.2以及公式(B.2)確定彎頭的the:式中：P—-內(nèi)壓，單位為兆帕(MPa);Eh.hnd——彎頭的環(huán)向模量，單位為兆帕(MPa)。平彎頭的撓度系數(shù)是λ的函數(shù)：…(B.3)對(duì)于手糊彎頭，系數(shù)0.7應(yīng)替換為1.0。斜接彎頭的撓度系數(shù)是λ,的函數(shù)：……………(B.5)式中：Eaig——所附管道的軸向模量，單位為兆帕(MPa);Eahn——彎頭的軸向模量，單位為兆帕(MPa)。壁厚比被視為面積二階矩之比的近似值。如果彎頭的模量未知，可使用管道的軸向模量代替彎頭的軸向模量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在k,上設(shè)置了一個(gè)上限，對(duì)于平彎頭或斜接彎頭，該值應(yīng)不大于3。B.2.3三通的撓度系數(shù)三通的撓度系數(shù)應(yīng)為1.0。B.3應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)(SIFs)描述了直管和彎頭/三通之間的失效應(yīng)力關(guān)系。在基于梁的有限元分析中，撓度系數(shù)影響剛度矩陣，而應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)通常用于修正組件的計(jì)算應(yīng)力。對(duì)于金屬合金，應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)是Markl通過在薄壁鋼管、彎頭和三通等管件上進(jìn)行位移控制疲勞試驗(yàn)得到的。由于GRP的疲勞行為可能與鋼有很大的不同，Mark1的應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)在GRP的分析中幾乎沒有價(jià)值。此外，由于以下原因，GRP應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可用性會(huì)受到如下限制。a)彎頭/三通的制造方法在產(chǎn)品之間和制造商之間發(fā)生變化(例如螺旋/纖維纏繞與手工鋪設(shè)/層合)。b)接頭類型將隨著制造方法的不同而變化，從而導(dǎo)致接頭處的應(yīng)力集中程度不同。c)彎頭/三通的材質(zhì)特性與它們所附著的直管的材質(zhì)特性不同。d)彎頭/三通的材質(zhì)特性在管件中不一致。e)配件的壁厚因制造商和制造方法而異。此外，管件本身的壁厚也會(huì)有所不同(例如，彎頭內(nèi)側(cè)的壁厚和外側(cè)不同)。BS7159中的SIFs基于Kitching和Bond的工作得到的。提供了彎頭、三通和異徑三通的面內(nèi)和面外的SIFs,還提供了內(nèi)壓修正系數(shù)。SIFs基于管道系數(shù)，該系數(shù)是彎頭/三通的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸的函數(shù)。在1989年出版了BS7159后，BS7159起草工作組以及Hose和Myler進(jìn)行了補(bǔ)充完善(見參考文獻(xiàn)[12]～[15])?；谝韵略颍@些系數(shù)宜謹(jǐn)慎使用：a)研究成果表明(見參考文獻(xiàn)[11]),GRP彎頭的剛度可能會(huì)大于直管；b)自1989年以來，一些制造工藝發(fā)生了變化，導(dǎo)致直管的壁厚減小，但有時(shí)管件的厚度幾乎沒有變化；c)關(guān)于彎頭和三通管的應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)的許多信息都與其等效直管的特性有關(guān)，而這些特性可能無法代表彎頭或三通的特性。一種行業(yè)慣例是對(duì)所有彎頭和三通使用2.2～2.5之間的軸向應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)，即面內(nèi)和面外的應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)(見參考文獻(xiàn)[16])。然而，這種原理是基于管件壁厚與實(shí)際壁厚的建模，而非等效直管的壁厚。本文件中的原理是用其等效額定直管壁厚來模擬管件壁厚。因此，不能根據(jù)管件的實(shí)際壁厚，直接比較本文件中的默認(rèn)應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)和其他應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)。管件的設(shè)計(jì)將主要基于管件比其所連接的直管強(qiáng)度更高(使用近似材料和近似壓力等級(jí)的管道)。的壓力等級(jí)會(huì)高于管件。接頭的有效失效和允許應(yīng)力包絡(luò)將被證明在任何地方(即對(duì)于所有的R比)都等于或大于相關(guān)的直管是被期望出現(xiàn)的情況。其中“相關(guān)”是指對(duì)管件進(jìn)行試驗(yàn)的直管(類似壓力等級(jí))(“參比”管)。因?yàn)楣芗堰M(jìn)行過強(qiáng)度高于直管的校核，且通常管件會(huì)使用到壓力等級(jí)更低的管道上，因此在強(qiáng)度設(shè)計(jì)中可以安全地忽略這些管件，就像可以忽略管體的接頭一樣。在特殊的安裝情況下，例如在船用儲(chǔ)罐底部的特殊裝置，可以利用額外的管壁厚度來增加自由跨距或提高對(duì)外部壓力的抵抗力，但不需要增加管件的壓力等級(jí)。此時(shí)，管件的強(qiáng)度可能不如其所附著的直管，因此在設(shè)計(jì)中不能忽略。宜根據(jù)直管的強(qiáng)度和性能對(duì)管件進(jìn)行設(shè)計(jì)。管件將被建模為短梁構(gòu)件，其內(nèi)徑(ID)和外徑(OD)與參比直管相同(管件換算的直管強(qiáng)度可不高于連接的直管),彈性特性和材料強(qiáng)度也與參比直管相同。在管件末端節(jié)點(diǎn)處，應(yīng)力分析模型將從實(shí)際相鄰的直管截面和特性過渡到參考管道尺寸和特性。可使用參比直管的ID、OD和彈性特性以及管件的兩端尺寸對(duì)管件進(jìn)行建模。提供將用于管件的參比直管的許用設(shè)計(jì)包線細(xì)節(jié)。制造商將這些庫文件提供給設(shè)計(jì)方使用是被期望出現(xiàn)的情況。將提供SIFs(數(shù)值待定),以考慮末端節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力。這些應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)可能主要基于接頭類型，而不是接頭本身。注意，鑒于評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，接頭本身不應(yīng)要求SIFs。應(yīng)力分析軟件將計(jì)算交點(diǎn)和端點(diǎn)節(jié)點(diǎn)處的相關(guān)參比管道應(yīng)力(而不是管件中的實(shí)際應(yīng)力)。管件的符合性檢查將根據(jù)參比管道規(guī)范應(yīng)力和參比管道容許應(yīng)力包絡(luò)線進(jìn)行。應(yīng)力分析軟件將計(jì)算端點(diǎn)節(jié)點(diǎn)處相鄰管道的應(yīng)力，并應(yīng)用應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)。管道的符合性檢查將根據(jù)相鄰管道規(guī)范應(yīng)力和相鄰管道容許應(yīng)力包絡(luò)線進(jìn)行。這種設(shè)計(jì)方法將正確處理使用附加管壁厚度來增加自由跨距或提高抗外部壓力的情況。有關(guān)彎頭和三通管建模的建議方法，見圖B.3。GB/T29165.3—2023/ISO標(biāo)引符號(hào)說明：1——直管；2——管件；圖B.3彎頭和三通的建議設(shè)計(jì)方法B.5可選組合載荷試驗(yàn)制造商可選擇進(jìn)行組合荷載試驗(yàn)，而不是使用默認(rèn)的SIFs值。試驗(yàn)的目的是對(duì)直管和彎頭或三通進(jìn)行1000h的面內(nèi)彎曲存活試驗(yàn)，使R在0.5～1.0之間。與GB/T29165.2—2022B.2.3中R存活試驗(yàn)一樣，環(huán)向應(yīng)力(σh.thr.Sts)和軸向應(yīng)力(σa,thr.SItes)試驗(yàn)，構(gòu)件應(yīng)分別符合公式(B.6)和公式(B.7)。這樣會(huì)得到不大于1.0的R比率。GRP管道在R條件下的等效1000h試驗(yàn)壓力Pr10oo,sF,能取公式(B.8)和公式(B.9)的較高值：………………(B.8)…………(B.9)注：由于直管和管件(彎頭或三通)都要進(jìn)行試驗(yàn)，因此需要計(jì)算直管和管件的試驗(yàn)壓力。通過使用這兩個(gè)值中的較高值，兩個(gè)組件的最小應(yīng)力要求都可得到滿足。在公式(B.8)中，試樣的實(shí)際尺寸是必需的。對(duì)于玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂管(GRUP)和玻璃纖維增強(qiáng)乙烯基酯化樹脂管(GRVE),將rd?ooo.ss替換為rd?oo.21。本試驗(yàn)的溫度應(yīng)與GB/T29165.2—2022中B.2.2管道R存活試驗(yàn)中的溫度相同。本試驗(yàn)的面內(nèi)彎矩M應(yīng)滿足公式(B.7)和公式(B.10)的要求：29165.3—2023/ISO式中：rd?oo.65rd?oo.21Pr1ooo,stFM——65℃時(shí)1000h～20年的縮放比；——21℃時(shí)1000h～20年的縮放比；ts——1000h試驗(yàn)期間施加的壓力，單位為兆帕(MPa);——管壁增強(qiáng)層最小壁厚(參考管基于管件MPR),單位為毫米(mm);——管體最小增強(qiáng)層的平均直徑(參考管基于管件MPR),單位為毫米(mm); 施加在試樣上的面內(nèi)彎矩，單位為牛頓米(N·m);——管壁最小增強(qiáng)層的軸向截面模量，單位為四次方毫米(mm?)。對(duì)于玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂管(GRUP)和玻璃纖維增強(qiáng)乙烯基酯化樹脂管(GRVE),將如果直管、管件和接頭通過了這一組合載荷測試，SIFs為1.0。如果任一部件未能通過這一組合載荷測試，制造商可以在一個(gè)更低的彎矩下重復(fù)測試。如果直管、管件和接頭在更低的彎矩下通過測試，制造商