【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分項(xiàng)系數(shù) f2用于定義材料強(qiáng)度與工作應(yīng)力之間的合格安全限度，此處的工作應(yīng)力指三種載荷情況下（臨時(shí)載荷、包括及不包括熱載荷的持續(xù)載荷）的應(yīng)力。表 3列出了基于 f2默認(rèn)值。長(zhǎng)期折算設(shè)計(jì)包絡(luò)線（圖 1， 關(guān)鍵項(xiàng)5）等于 f2與理想化長(zhǎng)期包絡(luò)線（圖 1， 關(guān)鍵項(xiàng) 3）的乘積。對(duì)于多數(shù) GRP 管道系統(tǒng)而言，合格安全限度根據(jù)此乘積數(shù)值確定。對(duì)于回歸曲線平直（ G＜ ）的 GRP 管道系統(tǒng)，建議進(jìn)一步評(píng)估其安全限度。對(duì)于這些系統(tǒng)而言，其平均短時(shí)爆破壓力與設(shè)計(jì)壓力之比小于 。該比值是否可以小于 造商商定。如果該比值不符合要求，則應(yīng)將理想化長(zhǎng)期包絡(luò)線降至*PLCL/PSTHP 的 比值 (見(jiàn) ISO 146922： 2020的 )。 用于評(píng)估持續(xù)載荷的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù) f2 應(yīng)通過(guò)考慮與管道系統(tǒng)相關(guān)的工作條件及風(fēng)險(xiǎn)確定。特殊管道系統(tǒng)采用的分項(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)估不含熱效應(yīng)的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù) f2相比，評(píng)估含熱效應(yīng)的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù) f2的值可能更大。 表 2—— GRP 管道系統(tǒng)承受的載荷 持續(xù)載荷 臨時(shí)載荷 內(nèi)壓、外壓或真空壓力、水壓試驗(yàn) 水錘、設(shè)備瞬時(shí)振動(dòng)、壓力安全閥 釋放 管道自身質(zhì)量、管道隔離層質(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 沖擊力 操作中由于運(yùn)動(dòng)形成的慣性載荷。操作中管道外殼撓曲引起的支座位移。 運(yùn)輸中由于運(yùn)動(dòng)形成的慣性載荷。由于地震產(chǎn)生的相應(yīng)橫向力及縱向力。提升過(guò)程中 ，由于撓曲引起的支座位移。 熱載荷、電氣表面加熱 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 混凝土內(nèi)封裝 地震、風(fēng) 土壓（埋藏深度） 爆破超壓 土壤沉降 表 3—— f2的默認(rèn)值 載荷種類 載荷持續(xù)時(shí)間 f2 載荷種類舉例 臨時(shí)載荷 短期 水壓試驗(yàn) 含熱載荷的長(zhǎng)期壓力 長(zhǎng)期 熱膨脹時(shí)自身質(zhì)量 不含熱載荷的長(zhǎng)期壓力 長(zhǎng)期 自身質(zhì)量 因此，評(píng)估持續(xù)載荷應(yīng)在下列兩個(gè)階段進(jìn)行： a)評(píng)估不含熱效應(yīng)的持續(xù)載荷 除非用戶另行指定，否則應(yīng)選取 作為評(píng)估不含熱效應(yīng)的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù)f2值。 b)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 作為評(píng)估含熱效應(yīng)的持續(xù)載荷分項(xiàng)系數(shù) f2值。 測(cè)定分項(xiàng)系數(shù) f2時(shí)應(yīng)考慮與管道系統(tǒng)相關(guān)的工作條件及風(fēng)險(xiǎn)，該系數(shù)用于評(píng)估綜合持續(xù)載荷，包括壓力、質(zhì)量及臨時(shí)載荷（例如水錘、風(fēng)、地震或爆 炸 載荷）。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，否則評(píng)估綜合持續(xù)載荷時(shí)應(yīng)選取 = 作為分項(xiàng)系數(shù) f2值。 不必同時(shí)考慮風(fēng)、地震、水錘或爆 炸 載荷 ，但是應(yīng)該與不含熱效應(yīng)的持續(xù)載荷同時(shí)考慮。水壓試驗(yàn)應(yīng)視作臨時(shí)載荷。 /真空壓力 管道及 管 件應(yīng)有足夠的剛度以承受真空載荷或外部壓力載荷。剛度應(yīng)至少可以承受短時(shí)真空載荷（例如通過(guò)控制上游閥），并且安全系數(shù) Fe為 。 易受長(zhǎng)期真空載荷或外壓載荷的管道應(yīng)具有足以承受感應(yīng)載荷的剛度，并且安全系數(shù) Fe為 。 撓度不得大于 %，取其中最小值。 如果不大于制造商最小支座間距，則撓度應(yīng)符合這些容許極限值。委托人及制造商應(yīng) 達(dá)成協(xié)議使合同中約定的支座間距不會(huì)導(dǎo)致 撓度大于 規(guī)定值 。 橢圓度 管道直徑的橢圓度不得大于 5%。 合格應(yīng)力 制造商應(yīng)按式（ 6）為管道分配合格壓力 σqs（單位為 MPa）： （ 6） 式中： pq ——合格壓力，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 件的合格應(yīng)力應(yīng)按式（ 7）計(jì)算： （ 7） 管體的折算應(yīng)力 σfs(單位為 MPa)應(yīng)按式（ 8）或式（ 9）計(jì)算 ： σfs=σqsA 1A 2A 3 （ 8） 管件 管道 式中： A1——溫度的分項(xiàng)系數(shù)； A2——抗化學(xué)性的分項(xiàng)系數(shù)； A3——循環(huán)服役的分項(xiàng)系數(shù)； σqs——合格應(yīng)力，單位為兆帕（ MPa）。 （ 9） 式中： pqf——折算合格壓力，單位為 兆帕（ MPa），按 確定。 D 及 tr的定義如 所述。 配件的折算應(yīng)力 σfs應(yīng)按式（ 10）計(jì)算： （ 10） 載荷 計(jì)算 應(yīng)力的極限值 管道系統(tǒng)中任何 組 件由于壓力、質(zhì)量及其他持續(xù)載荷產(chǎn)生的所有環(huán)向應(yīng)力之和σh， sum、所有軸向應(yīng)力之和 σa， sum及臨時(shí)載荷（風(fēng)、爆破或地震等臨時(shí)載荷）產(chǎn)生的應(yīng)力之和不得大于折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線，見(jiàn) 。 如果這些應(yīng)力之和不符合折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線，則應(yīng)選取產(chǎn)品系列中具有較高額定壓力的 管道并反復(fù)計(jì)算其應(yīng)力直到應(yīng)力之和符合折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線為止。確定長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線的方法見(jiàn) 。 如果已知非壓力產(chǎn)生的軸向應(yīng)力值，則可以采用式（ 11）確定容許環(huán)向應(yīng)力 σh，sum（單位為 Mpa）。 （ 11） 式中： σfs ——定義見(jiàn) ； f2——載荷的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按 ； f3——軸向載荷的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)用式（ 13）或（ 14）計(jì)算。 分項(xiàng)系數(shù) f3取決于雙軸應(yīng)力比 r值： （ 12） 式中： σsh（ 2： 1） ——短時(shí)環(huán)向強(qiáng)度，單位為兆帕（ MPa），以 2： 1為應(yīng)力條件； 管件 管道 σah（ 0： 1） ——短時(shí)軸向強(qiáng)度，單位為兆帕（ MPa），僅在軸向載荷下的短時(shí)軸向強(qiáng)度。 雙軸應(yīng)力比 r的定義見(jiàn) ISO 146922： 2020中 。如果沒(méi)有制造商提供的這一數(shù)據(jù)，則應(yīng)選用 。 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。 應(yīng)統(tǒng)一 f3 最大容許值。如果（非壓力產(chǎn)生的）持續(xù)軸向應(yīng)力 σab 為壓 應(yīng) 力則 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)算配件的分項(xiàng)系數(shù) f3時(shí)，當(dāng)量合格應(yīng)力 σfs用式（ 10）確定。 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 。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)的可用性，定義了兩種設(shè)計(jì)方案 ——完整測(cè)量的包絡(luò)線（見(jiàn) ）或簡(jiǎn)化包絡(luò)線（見(jiàn) ）。 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 件派生產(chǎn)品應(yīng)采用簡(jiǎn)化包絡(luò)線 。完整測(cè)量的包絡(luò)線是 有風(fēng)險(xiǎn)的 的 規(guī)程 。 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)化 2： 1 壓力條件（帶封閉端的系統(tǒng)）的性能。因此，環(huán)向強(qiáng)度遠(yuǎn)大于軸向強(qiáng)度。 長(zhǎng)期包絡(luò)線按 ISO 146922:2020給出的方法根據(jù)完整測(cè)量的短時(shí)包絡(luò)線求得。就幾何學(xué)角度而言，理想長(zhǎng)期失效包絡(luò)線（圖 1）與短時(shí)包絡(luò)線類似，并且其所有三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)需要按 fscale換算： （ 15） 式中： σqs——合格應(yīng)力，單位為兆帕（ MPa）； σsh(2:1)——應(yīng)力比為 2： 1時(shí)的短時(shí)環(huán)向強(qiáng)度，單位為兆帕（ MPa）。 根據(jù)載荷種類，非折算長(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) ）確定。 折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線按式（ 16）定義如下： （ 16） 式中： A1——溫度的分項(xiàng)系數(shù)； A2——抗化學(xué)性的分項(xiàng)系數(shù)； A3——循環(huán)服役的分項(xiàng)系數(shù)； σab——非壓力產(chǎn)生的軸向應(yīng)力； σap——內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向應(yīng)力； 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），（壓力加系統(tǒng)設(shè)計(jì)）； glong（ σh， sum， σa， sum） ——折算長(zhǎng)期包絡(luò)線的形狀； gshort（ σsh（ 2： 1）， σsa（ 0： 1）） ——理想短時(shí)包絡(luò)線的形狀。 環(huán)向應(yīng)力方向， Mpa 圖解： 1 短時(shí)失效包絡(luò)線的圖示 2 理想短時(shí)包絡(luò)線 3 理想長(zhǎng)期包絡(luò)線 4 非折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線 5 折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線 a為便于設(shè)計(jì)，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—— 纏繞角大約為 45176。75176。的 GRP 復(fù)合管道的理想長(zhǎng)期包絡(luò)線 簡(jiǎn)化包絡(luò)線 該方法采用雙軸強(qiáng)度比 r，即 ISO 146922： 2020中 0：1與 2： 1的應(yīng)力比率。 如果某一構(gòu)件的 r值不可用，則應(yīng)采用 。 圖 2為纏繞角為 177。45176。75176。的單纏繞角 GRP 復(fù)合管道的短時(shí)及長(zhǎng)期失效包絡(luò)線，可以認(rèn)為其中 r值小于 1。如果 r值大于 1（例如手糊管道），則采用 要求。 就幾何學(xué)角度而言，理想長(zhǎng)期失效包絡(luò)線與短期包絡(luò)線類似，并且按式（ 17）或（ 18）求得： 軸向應(yīng)力方向，MPa （ 17） 或 （ 18） 式中： σqs——合格應(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)的短時(shí)軸向強(qiáng)度，單位為兆帕（ MPa）； σsh（ 2： 1） ——應(yīng)力比為 2： 1時(shí)的短時(shí)環(huán)向強(qiáng)度，單位為兆帕（ MPa）； r按式（ 12）確定。 圖 2 的重要特征是軸向拉伸強(qiáng)度 σal（ 0： 1） 小于內(nèi)壓 σsa（ 2： 1的軸向應(yīng)力。取決于不同的纏繞 角及特殊管道種類，管體的這些強(qiáng)度比率范圍為 。根據(jù)載荷種類，非折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線通過(guò)理想包絡(luò)線乘相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù) f2 求得（見(jiàn)）。 環(huán)向應(yīng)力方向， MPa 圖解： 1 短時(shí)失效包絡(luò)線的圖示 2 理想短時(shí)包絡(luò)線 軸向應(yīng)力方向，MPa 3 理想長(zhǎng)期包絡(luò)線 4 非折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線 5 折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線 a為便于設(shè)計(jì)，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 45176。75176。的單纏繞角 GRP 復(fù)合管道的短時(shí)及長(zhǎng)期理想失效包絡(luò)線及設(shè)計(jì)包絡(luò)線 環(huán)向應(yīng)力及軸向應(yīng)力的折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線方程分別定義如下： （ 19） 或 （ 20） 及（ 21） 或（ 22） 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），（壓力加系統(tǒng)設(shè)計(jì)）； σqs——合格應(yīng)力，單位為兆帕（ MPa）； A1——溫度的分項(xiàng)系數(shù)； A2——抗化學(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）或（ 20）及式（ 21）或（ 22）分別闡述了環(huán)向及軸向應(yīng)力時(shí)折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線的極限值。必須符合這些方程規(guī)定的判據(jù)。這些方程組與方程（ 11）并不矛盾，實(shí)際上通過(guò)將方程（ 19）或（ 20）與（ 21）或（ 22）及方程（ 11）的結(jié)果組合能夠證明這一點(diǎn)。 理想長(zhǎng)期失效包絡(luò)線呈矩形，邊緣根據(jù) σqs 及接頭長(zhǎng)期軸向強(qiáng)度 σa確定。理想長(zhǎng)期失效包絡(luò)線可能如圖 3a）或圖 3b）所示，其中圖 3a） 代 表準(zhǔn)各向同 性接頭（例如 鋪層 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，非折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線通過(guò)理想包絡(luò)線乘相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù) f2確定（見(jiàn) ）。折算長(zhǎng)期設(shè)計(jì)包絡(luò)線按式（ 19），（ 20），（ 21），（ 22），（ 23）及（ 24）確定。 （ 23） 或