Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Kỹ thuật ∆ TCVN xxxxx : 2022 Xuất bản lần 1 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC BẰNG THÉP - YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU Hydraulic structures - Steel pipelines - Technical requirements for design, manufacture, construction and acceptance HÀ NỘI - 2022 TCVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN xxxxxx : 2022 3 Mục lục Trang Lời nói đầu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. Phạm vi áp dụng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2. Tài liệu viện dẫn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3. Thuật ngữ và định nghĩa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4. Thiết kế đường ống. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4.1. Bố trí đường ống và một số yêu cầu kỹ thuật. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4.2. Vật liệu làm đường ống và phụ kiện. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4.3. Tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên đường ống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.4. Tính toán kết cấu đường ống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5. Chế tạo ống, sơn phủ, vận chuyển, lưu kho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 5.1. Qui định chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 5.2. Chế tạo ống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.3. Sơn phủ bảo vệ bề mặt. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5.4. Thử nghiệm áp lực đường ống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 5.5. Đóng gói, vận chuyển, lưu kho. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 6. Thi công lắp đặt đường ống . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6.1. Qui định chung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6.2. Đào hào đặt ống và xử lý nền. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6.3. Lắp đặt đường ống chôn lấp . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6.4. Lắp đặt đường ống đặt hở. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 7. Nghiệm thu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 7.1. Nghiệm thu từng công đoạn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 7.2. Nghiệm thu hoàn công. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 8. Quan trắc, giám sát an toàn và kiểm tra khi vận hành . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 8.1. Quan trắc và giám sát an toàn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 8.2. Kiểm tra khi vận hành. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Phụ lục A Các hệ số dùng để xác định cường độ tính toán của vật liệu . . . . . . ……. 52 TCVN xxxxxx : 2022 4 Phụ lục B Tính kết cấu ống đặt hở. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Phụ lục C Tính kết cấu ống chôn lấp. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Phụ lục D Ống phân nhánh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Tài liệu tham khảo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 TCVN xxxxxx : 2022 5 Lời nói đầu TCVNxxxxxx:2022 Công trình thủy lợi - Đường ống dẫn nước bằng thép - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo, thi công và nghiệm thu được biên soạn mới trên cơ sở tham khảo một số tiêu chuẩn đã được ban hành trong nước và một số tiêu chuẩn và hướng dẫn của nước ngoài có liên quan. TCVNxxxxxx:2022 do Viện Thủy điện và năng lượng tái tạo biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố tại Quyết định số …..QĐ-BKHCN ngày …. tháng … năm 2022. TCVN xxxxxx : 2022 6 Công trình thủy lợi - Đường ống dẫn nước bằng thép - Yêu cầu kỹ thuật thiết kế, chế tạo, thi công và nghiệm thu Hydraulic structures - Steel pipelines - Technical requirements for design, manufacture, construction and acceptance 1 Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật thiết kế, chế tạo, thi công và nghiệm thu các đường ống dẫn nước bằng thép có áp trong công trình thủy lợi được chôn lấp trong đất hoặc có đoạn đặt hở, có đoạn chôn lấp. Ống được thiết kế, chế tạo nếu là loại không có ống chế tạo sẵn hoặc có ống chế tạo sẵn nhưng không đáp ứng yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật. 1.2 Tiêu chuẩn này không áp dụng cho đường ống thép áp lực chôn trong thân đập, ống thép lót của cống xả sâu, cống xả cát, ống thép lót trong đường hầm dẫn nước. 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có): TCVN 2097:1993 Sơn-Phương pháp cắt xác định độ bám dính của màng; TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế; TCVN 3223:2000 Que hàn điện dùng cho thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp - Ký hiệu, kích thước và yêu cầu kỹ thuật chung; TCVN 4396:2018 Thử không phá hủy – Thử hạt từ; TCVN 4447:2012 Công tác đất – Thi công và nghiệm thu; TCVN 6115:2015 Hàn và các quá trình liên quan - Phân loại khuyết tật hình học ở kim loại - TCVN 6735:2018 Thử không phá hủy mối hàn-Thử siêu âm-Kỹ thuật, mức thử nghiệm và đánh giá, TCVN 8298:2009 Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật trong chế tạo và lắp ráp thiết bị cơ khí, kết cấu thép; TCVN 8646:2011 Phun kẽm bảo vệ bề mặt kết cấu thép và thiết bị cơ khí-Yêu cầu kỹ thuật; TCVN 8789:2011 Sơn bảo vệ kết cấu thép-Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử; TCVN 8790:2011 Sơn bảo vệ kết cấu thép-Quy trình thi công và nghiệm thu; TCVN 8985:Đặc tính kỹ thuật và chấp nhận các qui trình hàn vật liệu kim loại – Quy tắc chung; TCVN 9361:2012 Công tác nền móng - Thi công và nghiệm thu; TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN XXXXX : 2022 TCVN xxxxxx : 2022 7 TCVN 10307:2014 Kết cấu cầu thép - Yêu cầu kỹ thuật chung về chế tạo, lắp ráp và sai lệch giới hạn của lỗ và trụ khí, kết cấu thép; TCVN 10351:2014 (ISO 7452:2013) Thép tấm cán nóng, - Dung sai kích thước và hình dạng Hot-rolled steel plates - Tolerances on dimensions and shape; Phần I Hàn nóng chảy; TCVN 1122:2015 Ống thép cho đường nước và đường nước thải; TCVN 11244 Đặc tính kỹ thuật và chấp nhận các quy trình hàn vật liệu kim loại – Thử qui trình hàn. 3 Thuật ngữ, định nghĩa và chữ viết tắt 3.1 Thuật ngữ và định nghĩa 3.1.1 Dư lượng dư chiều dày thành ống (Pipe spare thickness) Phần chiều dày ống thép được lấy dư ra để đề phòng khả năng ống bị han gỉ, mài mòn, xâm thực trong quá trình làm việc ảnh hưởng đến an toàn của đường ống. Phần chiều dày này không được kể vào khi tính toán kiểm tra độ bền, độ cứng và ổn định của ống. 3.1.2 Đai hãm (Fixing collar) Đai bố trí bên ngoài vỏ ống thép để ngăn không cho ống xê dịch theo hướng trục ống. 3.1.3 Đai tựa (Supporting ring) Đai được bố trí ở đoạn giữa ống thép trong phạm vi gối đỡ để cố định ống vào gối. 3.1.4 Đường kính danh nghĩa (danh định, qui ước) (Norminal diameter) Ký hiệu là DN, là đường kính trong của ống hay còn gọi là cỡ ống, thường được dùng để gọi kèm với tên của ống, được tính tròn số theo đơn vị là mm hoặc inch. 3.1.5 Đường ống thép chôn lấp (Buried steel pipeline) Đường ống thép được đặt trực tiếp trên mặt nền của hào đào, sau đó lấp đất lại theo đúng yêu cầu kỹ thuật. 3.1.6 Đường ống thép đặt hở (Exposed steel pipeline) Đường ống thép được đặt lộ thiên và được giữ bởi các mố néo và mố đỡ. 3.1.7 TCVN xxxxxx : 2022 8 Khớp co giãn (Expansion Join) Khớp nối giữa hai đầu ống thép nằm trong đoạn giữa hai mố néo để đầu ống có thể chuyển dịch khi chịu tác động thay đổi của nhiệt độ, lún của nền hoặc chế tạo không chính xác. 3.1.8 Lớp đệm (Cushion) Lớp vật liệu có mô đun biến dạng nhỏ hơn mô đun biến dạng của thép được bố trí ở giữa mặt ngoài của vỏ ống thép và bê tông ở mố néo. 3.1.9 Mố néo hoặc mố ôm (Anchor block) Mố giữ cố định (ngàm chặt) đường ống tại vị trí mố, không cho ống có bất kỳ chuyển vị nào tại vị trí này. 3.1.10 Mố đỡ (Support) Mố đặt dọc theo đường ống trong đoạn giữa hai mố néo kề liền. Mố đỡ chỉ giữ không cho ống chuyển vị theo phương đứng và ngang tại vị trí của mố. 3.1.11 Nước va (Water hammer) Hiện tượng áp lực nước trong đường ống tăng cao đột ngột (nước va dương) hoặc hạ thấp đột ngột (nước va âm) phát sinh khi lưu tốc trong đường ống thay đổi đột ngột. 3.1.12 Ống phân nhánh (ống rẽ nhánh, chạc ống) (Bifurcated pipe) Đoạn ống ở vị trí đường ống phân nhánh để chia nước từ đường ống chính sang đường ống nhánh hoặc từ đường ống nhánh sang đường ống nhánh cấp thấp hơn. 3.1.13 Sai lệch độ tròn của đường ống thép (Steel pipe roundness tolerance) Trị số chênh lệch của hai đường kính vuông góc với nhau tại cùng một tiết diện ống thép. 3.1.14 Thép lặng (Killed steel) Thép được khử oxy triệt để với các chất khử mạnh như ferro, silic, nhôm, do đó không có khí thoát ra khỏi bề mặt thép lỏng. Thép đông nguội lặng lẽ, không sôi và không bắn tóe hoa lửa, có cấu trúc đồng nhất và sít chặt. So với thép sôi, thép lặng có chất lượng cao hơn, cứng và bền hơn 3.1.15 TCVN xxxxxx : 2022 9 Thép ram (Thermal refined steel) Thép được xử lý nhiệt để trở nên cứng hơn, dai hơn, chống gỉ và chống mài mòn tốt hơn, chịu nhiệt cao hơn và có cường độ lớn hơn 3.1.16 Thép tấm TMCP (TMCP steel plate) Thép tấm được chế tạo với sự kiểm soát quá trình cơ-nhiệt (Thermo-Mechanical Control Process) trong khâu cán và làm nguội để có tính nổi trội về độ bền, độ dai và tính hàn; 3.1.17 Thử áp lực đường ống (Water pressure test) Nạp đầy nước vào đường ống và tạo áp lực lớn hơn áp lực thiết kế ống phải chịu theo qui định để kiểm nghiệm chất lượng thiết kế, chế tạo, lắp đặt trước khi đưa đường ống vào vận hành. 3.1.18 Ứng suất màng (Membrane stress) Ứng suất pháp kéo hoặc nén phân bố đều trên chiều dày ống gây ra bởi áp lực phân bố đều bên trong hoặc bên ngoài ống khi ống có chiều dày nhỏ so với bán kính. 3.1.19 Ứng suất uốn (Bending stress) Ứng suất pháp gây ra bởi mô men uốn, phân bố không đều trên chiều dày ống, có trị lớn nhất ở mặt trong hoặc mặt ngoài ống. 3.1.20 Ứng suất cục bộ hay ứng suất tập trung (Concentrated stress) Ứng suất có giá trị tăng đột biến trong phạm vi nhỏ của vùng phân bố ứng suất, thường xảy ra ở vị trí gần chu vi của các lỗ khoét hoặc bên cạnh các gờ, đai tăng cứng. 3.1.21 Vành tăng cứng (Reinforced ring) Đai thép bố trí mặt ngoài ống để tăng cường khả năng chịu áp lực của đường ống trong quá trình gia công, chế tạo, lắp ráp và vận hành khai thác. 3.1.22 Vành chặn nước (Front-end ring) Vành bố trí tại đoạn bắt đầu của ống thép để ngăn rò rỉ nước. 3.1.23 Vật chắn nước (Water stop) TCVN xxxxxx : 2022 10 Tấm kim loại (đồng, thép không gỉ) hoặc nhựa PVC bố trí ở vị trí khe nối để ngăn chặn nước thấm hoặc rò rỉ ở qua khe nối. 3.2 Chữ viết tắt 3.2.1 BTCT Bê tông cốt thép 3.2.2 CHKC Cơ học kết cấu 3.2.3 LTĐH Lý thuyết đàn hồi 3.2.4 PTHH Phần tử hữu hạn 3.2.5 SBVL Sức bền vật liệu 4. Thiết kế đường ống 4.1 Bố trí đường ống và một số yêu cầu kỹ thuật 4.1.1 Qui định chung 4.1.1.1 Tuyến ống nên chọn sao cho chiều dài ngắn, ít điểm chuyển hướng trên mặt bằng và mặt đứng. Đỉnh của ống nên bố trí thấp hơn đường áp lực thấp nhất của đường ống ít nhất 2m để tránh xảy ra áp lực âm trong ống. Ở các vị trí tuyến ống chuyển hướng phải uốn cong ống, bán kính cong không nên nhỏ hơn từ 2 đến 3 lần đường kính của ống. Nếu vị trí chuyển hướng trên mặt bằng và trên mặt đứng ở gần nhau thì nên đưa vào một vị trí. Tương tự, nếu đoạn ống có đoạn mặt cắt thu hẹp dần nằm gần vị trí đoạn ống được uốn cong để chuyển hướng thì nên nhập hai đoạn ống làm một. 4.1.1.2 Góc ngoặt của đốt ống nối với đoạn ống cong kề liền không nên lớn hơn 10º. Góc đỉnh của đoạn ống có đường kính thay đổi dần dọc theo chiều dài đoạn ống (ống hình côn hoặc hình chóp cụt) không nên lớn hơn 7º. 4.1.1.3 Để đáp ứng yêu cầu về an toàn, quản lý vận hành, sửa chữa, trên tuyến đường ống cần bố trí các công trình và thiết bị như tháp điều áp, cửa van (van) công tác, cửa van (phai) sửa chữa, cửa van (van) điều tiết, van xả cặn, van xả khí, lỗ (hố) thăm. Cửa van (van) công tác bố trí ở cửa vào đường ống cần có chức năng đóng nhanh, vận hành tự động, có chức năng điều khiển từ xa để có thể kịp thời chặn nước trong trường hợp xảy ra sự cố bất thường TCVN xxxxxx : 2022 11 trên đường ống. Số lượng và vị trí lắp đặt van điều tiết, van xả cặn, van xả khí được xác định thông qua tính toán thủy lực và luận chứng kinh tế kỹ thuật. Đường kính của lỗ (hố) thăm không nên nhỏ hơn 500mm, khoảng cách giữa các lỗ thăm phải đáp ứng được yêu cầu kiểm tra, sửa chữa đường ống. 4.1.1.4 Mối hàn của đường ống được phân thành 3 loại phụ thuộc vào mức độ quan trọng: a) Mối hàn loại 1, chủ yếu bao gồm các loại sau: + Mối hàn dọc thành ống, mối hàn vòng thành ống đặt hở trong nhà xưởng, đường hàn vòng ở vị trí hợp long của đốt ống nối ở đầu hoặc cuối đoạn đường ống, mối hàn mép sang phanh chờ hàn ở công trường. + Mối hàn dọc, mối hàn vòng của các ống phân nhánh, mối hàn đối đầu của các cấu kiện gia cường ống phân nhánh, mối hàn tổ hợp góc và mối hàn đối đầu của các cấu kiện gia cường và ở các chỗ nối nhau của thành ống. + Mối hàn đối đầu của cổ lỗ thăm, mối hàn đối đầu của thành ống với mặt bích của miệng và cổ lỗ thăm. + Mối hàn nắp bịt và mối hàn thành ống với nắp bịt. + Mối hàn đối đầu của đai tựa, mối hàn góc chịu lực chủ yếu. b) Mối hàn loại 2, chủ yếu bao gồm các loại sau: + Các mối hàn vòng khác của thành ống mà không được xếp vào mối hàn loại 1; + Các mối hàn đối đầu ở vành tăng cứng, vành cản nước, đai hãm và các mối hàn góc nối với ống. c) Mối hàn loại 3 là tất cả các mối hàn khác không được xếp vào hai loại trên. 4.1.1.5 Thiết kế sơn phủ bảo vệ bề mặt phải căn cứ vào các yếu tố như lưu tốc nước chảy trong ống, chất lượng nước, hàm lượng và loại bùn cát trong nước, môi trường xung quanh, nước ngầm, chất hữu cơ trong đất xung quanh đường ống. Vật liệu sơn phủ phải lựa chọn hợp lý căn cứ vào các yêu cầu như điều kiện áp dụng, môi chất gây gỉ, kích thước kết cấu. 4.1.1.6 Với ống có đường kính lớn, khi vận chuyển, lắp đặt và đắp đất phải đặt văng chống bên trong ống để tránh ống bị biến dạng và chú ý không làm tổn hại đến lớp sơn phủ bảo vệ bề mặt. 4.1.2 Qui định riêng cho đường ống đặt hở 4.1.2.1 Tuyến đường ống đặt hở phải tránh các nơi có thể xảy ra trượt lở mái, lún sụt hoặc lũ bùn đá. Trường hợp không thể tránh được ảnh hưởng của lũ quét hoặc đá lăn có thể đặt ống bên trong một hành lang, chôn ngầm hoặc bọc bê tông bên ngoài đường ống. Nếu gặp sông suối hoặc hẻm sâu có thể dùng xi phông hoặc bắc cầu để vượt qua, song phải tính đến ảnh hưởng của lũ hoặc dòng bùn đá đến các công trình này. Vùng có nguy cơ động đất cao nên rất thận trọng khi lựa chọn hình thức đặt đường ống đặt hở, thậm chí không nên dùng hình thức đặt ống này. TCVN xxxxxx : 2022 12 4.1.2.2 Ở những vị trí của đường ống có thể xảy ra các sự cố ngoài ý muốn nguy hại đến an toàn của con người cần có công trình phòng xói và thoát nước sự cố. 4.1.2.3 Để đáp ứng yêu cầu thi công, vận hành, qua lại hai bên đường ống, đáy của đường ống đặt hở phải cách mặt đất ít nhất 0,6m. Với đường ống có đường kính lớn có thể tăng khoảng cách này lên thích hợp. 4.1.2.4 Đường ống đặt hở nên bố trí theo hình thức phân đoạn. Tại vị trí đường ống uốn cong để chuyển hướng theo phương mặt bằng, theo phương đứng hoặc cả hai, nên bố trí mố néo. Còn trường hợp đường ống đi thẳng thì cứ cách khoảng 150m nên bố trí một mố néo. 4.1.2.5 Giữa hai mố néo liền kề phải bố trí các mố đỡ. Để tránh ảnh hưởng của biến đổi nhiệt độ môi trường nơi đặt ống và lún tại vị trí mố đỡ đối với việc phát sinh nội lực trong đoạn ống giữa hai mố néo cần lắp một khớp co giãn. Khớp co giãn có thể là khớp trượt (slip expansion joint) hoặc khớp mềm (flexible expansion joint) tùy thuộc vào loại chuyển vị gây ra biến đổi nhiệt độ và lún ở tại vị trí đặt khớp co giãn chỉ là chuyển vị dọc trục ống hoặc có thêm các chuyển vị khác. Nếu dùng khớp trượt thì bố trí ở phía hạ lưu của mố néo phía trên, còn dùng khớp mềm thì bố trí ở giữa đoạn ống giữa hai mô néo. 4.1.2.6 Khoảng cách giữa hai mố đỡ phải xác định thông qua tính toán kết cấu của đoạn ống giữa hai mố néo, có xem xét đến điều kiện lắp đặt, kiểu mố đỡ, điều kiện địa chất v.v. Trước khi tính toán kết cấu có thể lựa chọn sơ bộ thông qua công thức (1): LK ≤ 2,7r√
Phạm vi áp dụng
1.1 Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật thiết kế, chế tạo, thi công và nghiệm thu các đường ống dẫn nước bằng thép có áp trong công trình thủy lợi được chôn lấp trong đất hoặc có đoạn đặt hở, có đoạn chôn lấp Ống được thiết kế, chế tạo nếu là loại không có ống chế tạo sẵn hoặc có ống chế tạo sẵn nhưng không đáp ứng yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật
1.2 Tiêu chuẩn này không áp dụng cho đường ống thép áp lực chôn trong thân đập, ống thép lót của cống xả sâu, cống xả cát, ống thép lót trong đường hầm dẫn nước.
Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):
TCVN 2097:1993 Sơn-Phương pháp cắt xác định độ bám dính của màng;
TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế;
TCVN 3223:2000 Que hàn điện dùng cho thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp - Ký hiệu, kích thước và yêu cầu kỹ thuật chung;
TCVN 4396:2018 Thử không phá hủy – Thử hạt từ;
TCVN 4447:2012 Công tác đất – Thi công và nghiệm thu;
TCVN 6115:2015 Hàn và các quá trình liên quan - Phân loại khuyết tật hình học ở kim loại -
TCVN 6735:2018 Thử không phá hủy mối hàn-Thử siêu âm-Kỹ thuật, mức thử nghiệm và đánh giá,
TCVN 8298:2009 Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật trong chế tạo và lắp ráp thiết bị cơ khí, kết cấu thép;
TCVN 8646:2011 Phun kẽm bảo vệ bề mặt kết cấu thép và thiết bị cơ khí-Yêu cầu kỹ thuật;
TCVN 8789:2011 Sơn bảo vệ kết cấu thép-Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử;
TCVN 8790:2011 Sơn bảo vệ kết cấu thép-Quy trình thi công và nghiệm thu;
TCVN 8985:Đặc tính kỹ thuật và chấp nhận các qui trình hàn vật liệu kim loại – Quy tắc chung;
TCVN 9361:2012 Công tác nền móng - Thi công và nghiệm thu;
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN XXXXX : 2022
TCVN 10307:2014 Kết cấu cầu thép - Yêu cầu kỹ thuật chung về chế tạo, lắp ráp và sai lệch giới hạn của lỗ và trụ khí, kết cấu thép;
TCVN 10351:2014 (ISO 7452:2013) Thép tấm cán nóng, - Dung sai kích thước và hình dạng Hot-rolled steel plates - Tolerances on dimensions and shape; Phần I Hàn nóng chảy;
TCVN 1122:2015 Ống thép cho đường nước và đường nước thải;
TCVN 11244 Đặc tính kỹ thuật và chấp nhận các quy trình hàn vật liệu kim loại – Thử qui trình hàn
3 Thuật ngữ, định nghĩa và chữ viết tắt
3.1 Thuật ngữ và định nghĩa
Dư lượng dư chiều dày thành ống (Pipe spare thickness)
Phần chiều dày ống thép được lấy dư ra để đề phòng khả năng ống bị han gỉ, mài mòn, xâm thực trong quá trình làm việc ảnh hưởng đến an toàn của đường ống Phần chiều dày này không được kể vào khi tính toán kiểm tra độ bền, độ cứng và ổn định của ống
3.1.2 Đai hãm (Fixing collar) Đai bố trí bên ngoài vỏ ống thép để ngăn không cho ống xê dịch theo hướng trục ống
3.1.3 Đai tựa (Supporting ring) Đai được bố trí ở đoạn giữa ống thép trong phạm vi gối đỡ để cố định ống vào gối
3.1.4 Đường kính danh nghĩa (danh định, qui ước) (Norminal diameter)
Ký hiệu là DN, là đường kính trong của ống hay còn gọi là cỡ ống, thường được dùng để gọi kèm với tên của ống, được tính tròn số theo đơn vị là mm hoặc inch
3.1.5 Đường ống thép chôn lấp (Buried steel pipeline) Đường ống thép được đặt trực tiếp trên mặt nền của hào đào, sau đó lấp đất lại theo đúng yêu cầu kỹ thuật
3.1.6 Đường ống thép đặt hở (Exposed steel pipeline) Đường ống thép được đặt lộ thiên và được giữ bởi các mố néo và mố đỡ
Khớp co giãn (Expansion Join)
Khớp nối giữa hai đầu ống thép nằm trong đoạn giữa hai mố néo để đầu ống có thể chuyển dịch khi chịu tác động thay đổi của nhiệt độ, lún của nền hoặc chế tạo không chính xác
Lớp vật liệu có mô đun biến dạng nhỏ hơn mô đun biến dạng của thép được bố trí ở giữa mặt ngoài của vỏ ống thép và bê tông ở mố néo
Mố néo hoặc mố ôm (Anchor block)
Mố giữ cố định (ngàm chặt) đường ống tại vị trí mố, không cho ống có bất kỳ chuyển vị nào tại vị trí này
Mố đặt dọc theo đường ống trong đoạn giữa hai mố néo kề liền Mố đỡ chỉ giữ không cho ống chuyển vị theo phương đứng và ngang tại vị trí của mố
Hiện tượng áp lực nước trong đường ống tăng cao đột ngột (nước va dương) hoặc hạ thấp đột ngột (nước va âm) phát sinh khi lưu tốc trong đường ống thay đổi đột ngột
3.1.12 Ống phân nhánh (ống rẽ nhánh, chạc ống) (Bifurcated pipe) Đoạn ống ở vị trí đường ống phân nhánh để chia nước từ đường ống chính sang đường ống nhánh hoặc từ đường ống nhánh sang đường ống nhánh cấp thấp hơn
Sai lệch độ tròn của đường ống thép (Steel pipe roundness tolerance)
Trị số chênh lệch của hai đường kính vuông góc với nhau tại cùng một tiết diện ống thép
Thép được khử oxy triệt để với các chất khử mạnh như ferro, silic, nhôm, do đó không có khí thoát ra khỏi bề mặt thép lỏng Thép đông nguội lặng lẽ, không sôi và không bắn tóe hoa lửa, có cấu trúc đồng nhất và sít chặt So với thép sôi, thép lặng có chất lượng cao hơn, cứng và bền hơn
Thép ram (Thermal refined steel)
Thép được xử lý nhiệt để trở nên cứng hơn, dai hơn, chống gỉ và chống mài mòn tốt hơn, chịu nhiệt cao hơn và có cường độ lớn hơn
Thép tấm TMCP (TMCP steel plate)
Thép tấm được chế tạo với sự kiểm soát quá trình cơ-nhiệt (Thermo-Mechanical Control Process) trong khâu cán và làm nguội để có tính nổi trội về độ bền, độ dai và tính hàn;
Thử áp lực đường ống (Water pressure test)
Nạp đầy nước vào đường ống và tạo áp lực lớn hơn áp lực thiết kế ống phải chịu theo qui định để kiểm nghiệm chất lượng thiết kế, chế tạo, lắp đặt trước khi đưa đường ống vào vận hành
3.1.18 Ứng suất màng (Membrane stress) Ứng suất pháp kéo hoặc nén phân bố đều trên chiều dày ống gây ra bởi áp lực phân bố đều bên trong hoặc bên ngoài ống khi ống có chiều dày nhỏ so với bán kính
3.1.19 Ứng suất uốn (Bending stress) Ứng suất pháp gây ra bởi mô men uốn, phân bố không đều trên chiều dày ống, có trị lớn nhất ở mặt trong hoặc mặt ngoài ống
Thiết kế đường ống
Bố trí đường ống và một số yêu cầu kỹ thuật
4.1.1.1 Tuyến ống nên chọn sao cho chiều dài ngắn, ít điểm chuyển hướng trên mặt bằng và mặt đứng Đỉnh của ống nên bố trí thấp hơn đường áp lực thấp nhất của đường ống ít nhất 2m để tránh xảy ra áp lực âm trong ống Ở các vị trí tuyến ống chuyển hướng phải uốn cong ống, bán kính cong không nên nhỏ hơn từ 2 đến 3 lần đường kính của ống Nếu vị trí chuyển hướng trên mặt bằng và trên mặt đứng ở gần nhau thì nên đưa vào một vị trí Tương tự, nếu đoạn ống có đoạn mặt cắt thu hẹp dần nằm gần vị trí đoạn ống được uốn cong để chuyển hướng thì nên nhập hai đoạn ống làm một
4.1.1.2 Góc ngoặt của đốt ống nối với đoạn ống cong kề liền không nên lớn hơn 10º Góc đỉnh của đoạn ống có đường kính thay đổi dần dọc theo chiều dài đoạn ống (ống hình côn hoặc hình chóp cụt) không nên lớn hơn 7º
4.1.1.3 Để đáp ứng yêu cầu về an toàn, quản lý vận hành, sửa chữa, trên tuyến đường ống cần bố trí các công trình và thiết bị như tháp điều áp, cửa van (van) công tác, cửa van (phai) sửa chữa, cửa van (van) điều tiết, van xả cặn, van xả khí, lỗ (hố) thăm Cửa van (van) công tác bố trí ở cửa vào đường ống cần có chức năng đóng nhanh, vận hành tự động, có chức năng điều khiển từ xa để có thể kịp thời chặn nước trong trường hợp xảy ra sự cố bất thường trên đường ống Số lượng và vị trí lắp đặt van điều tiết, van xả cặn, van xả khí được xác định thông qua tính toán thủy lực và luận chứng kinh tế kỹ thuật Đường kính của lỗ (hố) thăm không nên nhỏ hơn 500mm, khoảng cách giữa các lỗ thăm phải đáp ứng được yêu cầu kiểm tra, sửa chữa đường ống
4.1.1.4 Mối hàn của đường ống được phân thành 3 loại phụ thuộc vào mức độ quan trọng: a) Mối hàn loại 1, chủ yếu bao gồm các loại sau:
+ Mối hàn dọc thành ống, mối hàn vòng thành ống đặt hở trong nhà xưởng, đường hàn vòng ở vị trí hợp long của đốt ống nối ở đầu hoặc cuối đoạn đường ống, mối hàn mép sang phanh chờ hàn ở công trường
+ Mối hàn dọc, mối hàn vòng của các ống phân nhánh, mối hàn đối đầu của các cấu kiện gia cường ống phân nhánh, mối hàn tổ hợp góc và mối hàn đối đầu của các cấu kiện gia cường và ở các chỗ nối nhau của thành ống
+ Mối hàn đối đầu của cổ lỗ thăm, mối hàn đối đầu của thành ống với mặt bích của miệng và cổ lỗ thăm
+ Mối hàn nắp bịt và mối hàn thành ống với nắp bịt
+ Mối hàn đối đầu của đai tựa, mối hàn góc chịu lực chủ yếu b) Mối hàn loại 2, chủ yếu bao gồm các loại sau:
+ Các mối hàn vòng khác của thành ống mà không được xếp vào mối hàn loại 1; + Các mối hàn đối đầu ở vành tăng cứng, vành cản nước, đai hãm và các mối hàn góc nối với ống c) Mối hàn loại 3 là tất cả các mối hàn khác không được xếp vào hai loại trên
4.1.1.5 Thiết kế sơn phủ bảo vệ bề mặt phải căn cứ vào các yếu tố như lưu tốc nước chảy trong ống, chất lượng nước, hàm lượng và loại bùn cát trong nước, môi trường xung quanh, nước ngầm, chất hữu cơ trong đất xung quanh đường ống Vật liệu sơn phủ phải lựa chọn hợp lý căn cứ vào các yêu cầu như điều kiện áp dụng, môi chất gây gỉ, kích thước kết cấu
4.1.1.6 Với ống có đường kính lớn, khi vận chuyển, lắp đặt và đắp đất phải đặt văng chống bên trong ống để tránh ống bị biến dạng và chú ý không làm tổn hại đến lớp sơn phủ bảo vệ bề mặt
4.1.2 Qui định riêng cho đường ống đặt hở
4.1.2.1 Tuyến đường ống đặt hở phải tránh các nơi có thể xảy ra trượt lở mái, lún sụt hoặc lũ bùn đá Trường hợp không thể tránh được ảnh hưởng của lũ quét hoặc đá lăn có thể đặt ống bên trong một hành lang, chôn ngầm hoặc bọc bê tông bên ngoài đường ống Nếu gặp sông suối hoặc hẻm sâu có thể dùng xi phông hoặc bắc cầu để vượt qua, song phải tính đến ảnh hưởng của lũ hoặc dòng bùn đá đến các công trình này Vùng có nguy cơ động đất cao nên rất thận trọng khi lựa chọn hình thức đặt đường ống đặt hở, thậm chí không nên dùng hình thức đặt ống này
4.1.2.2 Ở những vị trí của đường ống có thể xảy ra các sự cố ngoài ý muốn nguy hại đến an toàn của con người cần có công trình phòng xói và thoát nước sự cố
4.1.2.3 Để đáp ứng yêu cầu thi công, vận hành, qua lại hai bên đường ống, đáy của đường ống đặt hở phải cách mặt đất ít nhất 0,6m Với đường ống có đường kính lớn có thể tăng khoảng cách này lên thích hợp
4.1.2.4 Đường ống đặt hở nên bố trí theo hình thức phân đoạn Tại vị trí đường ống uốn cong để chuyển hướng theo phương mặt bằng, theo phương đứng hoặc cả hai, nên bố trí mố néo Còn trường hợp đường ống đi thẳng thì cứ cách khoảng 150m nên bố trí một mố néo
4.1.2.5 Giữa hai mố néo liền kề phải bố trí các mố đỡ Để tránh ảnh hưởng của biến đổi nhiệt độ môi trường nơi đặt ống và lún tại vị trí mố đỡ đối với việc phát sinh nội lực trong đoạn ống giữa hai mố néo cần lắp một khớp co giãn Khớp co giãn có thể là khớp trượt (slip expansion joint) hoặc khớp mềm (flexible expansion joint) tùy thuộc vào loại chuyển vị gây ra biến đổi nhiệt độ và lún ở tại vị trí đặt khớp co giãn chỉ là chuyển vị dọc trục ống hoặc có thêm các chuyển vị khác Nếu dùng khớp trượt thì bố trí ở phía hạ lưu của mố néo phía trên, còn dùng khớp mềm thì bố trí ở giữa đoạn ống giữa hai mô néo
4.1.2.6 Khoảng cách giữa hai mố đỡ phải xác định thông qua tính toán kết cấu của đoạn ống giữa hai mố néo, có xem xét đến điều kiện lắp đặt, kiểu mố đỡ, điều kiện địa chất v.v Trước khi tính toán kết cấu có thể lựa chọn sơ bộ thông qua công thức (1):
R’ là cường độ chịu kéo của thép làm ống tính theo công thức (6), được lấy giảm đi từ 15
% đến 20 % (N/mm 2 ); q là tải trọng phân bố đều trên chiều dài đoạn ống giữa hai mố néo, bao gồm trọng lượng của đường ống thép và trọng lượng nước chứa đầy trong ống (N/mm), khi tính phải kể đến hệ số vượt tải, lấy bằng 1,1 với trọng lượng bản thân ống và bằng 1 với trọng lượng nước trong ống; r là bán kính trong của ống (mm); t là chiều dày thành ống (mm)
Tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên đường ống
4.3.1 Đối với đường ống đặt hở
4.3.1.1 Tải trọng tác dụng lên đường ống đặt hở và các tổ hợp tải trọng cần xem xét khi tính toán đường ống đặt hở được liệt kê trong bảng 1
Công thức tính các lực tác dụng vào đường ống, mố néo và mố đỡ được liệt kê trong bảng B.1 của Phụ lục B
4.3.1.2 Khi lắp đặt hoặc kiểm tra sửa chữa đường ống thép đặt hở phải xem xét chuyển vị gây ra bởi chênh lệch nhiệt độ giữa phía bị mặt trời chiếu trực tiếp với phía bị che khuất và phải có biện pháp cố định đường ống
4.3.2 Đối với đường ống chôn lấp
Tải trọng tác dụng lên đường ống chôn lấp và các tổ hợp tải trọng cần xem xét khi tính toán đường ống chôn lấp được liệt kê trong bảng 2 Công thức tính tải trọng đất đắp trên đỉnh ống, tải trọng xe chạy trên mặt đất qua đỉnh ống, lực đẩy nổi của nước ngầm được trình bày trong điểm C.1 của Phụ lục C
Bảng 1 - Tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên đường ống đặt hở
Tổ hợp tải trọng cơ bản Tổ hợp tải trọng đặc biệt
Vận hành bình thường Tháo cạn Vận hành đặc biệt
Thử nghiệm áp lực Thi công Nạp nước Động đất
1 Á p lự c nướ c tr on g ống Ứng với MNDBT trong hồ chứa X X Ứng với MNLTK trong hồ chứa X Ứng với MNLKT trong hồ chứa X Áp lực nước khi thí nghiệm thử áp lực đường ống X
3 Trọng lượng nước đầy trong ống X X X X X
4 Trọng lượng một phần nước trong ống khi tháo cạn hoặc nạp nước X
5 Lực gây ra do nhiệt độ môi trường thay đổi X X X X X
6 Áp lực nước ở khớp co giãn, van, đầu bịt, đoạn cong, đoạn đường kính thay đổi X X X X X
7 Lực gây ra do lún không đều tại mố néo, mố đỡ X X X X
11 Chênh lệch áp suất không khí trong và ngoài ống khi tháo cạn đường ống X
Chú thích a) Đối với đường ống đặt hở có bố trí các mố néo, lực sinh ra do biến đổi nhiệt độ trong đoạn giữa hai mố néo liền kề là lực ma sát tại các mố đỡ và tại khớp co giãn : b) Với đường ống chịu áp lực bơm thì trong mục 1 thay bằng áp lực bơm tương ứng.
Bảng 2 – Tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên đường ống chôn lấp
Tổ hợp tải trọng cơ bản Tổ hợp tải trọng đặc biệt Vận hành bình thường Tháo cạn Vận hành đặc biệt
Thí nghiệm thủy áp Thi công Nạp nước
1 Á p lự c nướ c tr on g ốn g Ứng với MNDBT trong hồ chứa X Ứng với MNLKT trong hồ chứa X Áp lực nước khi thí nghiệm thử áp lực đường ống X
3 Trọng lượng nước đầy trong ống X X X
4 Trọng lượng một phần nước trong ống khi tháo cạn hoặc nạp nước X
5 Lực gây ra do nhiệt độ môi trường thay đổi X X X X
8 Tải trọng xe trên mặt đất hoặc của đống đổ trên mặt đất (Tính riêng với giá trị lớn nhất của từng tải) X X X X X
10 Chênh lệch áp suất không khí trong và ngoài ống khi tháo cạn đường ống X
Với đường ống chịu áp lực bơm thì trong mục 1 thay bằng áp lực bơm tương ứng
Tính toán kết cấu đường ống
4.4.1 Yêu cầu và phương pháp tính toán
4.4.1.1 Đường ống và các cấu kiện chịu lực của đường ống phải được tính toán để đảm bảo an toàn về độ bền, độ cứng, ổn định (buckling) dưới tác dụng của các tổ hợp tải trọng tác dụng được nêu trong điều 4.3 Khi tính toán kết cấu, chiều dày của thành ống phải trừ đi dư lượng được lấy để phòng gỉ, mài mòn và xâm thực như qui định ở 4.1.5.2
4.4.1.2 Ứng suất, chuyển vị dùng để kiểm tra độ bền, độ cứng và ổn định của ống và các cấu kiện chịu lực của đường ống có thể tính toán bằng các phương pháp SBVL, phương pháp CHKC, phương pháp LTĐH hoặc phương pháp PTHH thông qua các công thức tính toán hoặc các phần mềm thương mại Khi tính toán đường ống chôn lấp bằng phương pháp PTHH nên sử dụng mô hình bài toán không gian (3D) có xem xét đến sự làm việc đồng thời của đường ống với nền
Phụ lục B trình bày một số công thức tính ứng suất tại các điểm cần kiểm tra bền trong vỏ ống, trong vành tăng cứng và đai tựa cho đường ống đặt hở bằng phương pháp CHKC hoặc LTĐH Phụ lục C trình bày một số công thức tính ứng suất cho đường ống chôn lấp dưới tác dụng của các tải trọng tác dụng vào đường ống bằng phương pháp CHKC, mô hình tính và kết quả tính bằng phương pháp PTHH cho một đường ống chôn lấp với mô hình bài toán phẳng (2D) và mô hình bài toán không gian (3D)
4.4.2 Kiểm tra độ bền, độ cứng và ổn định của đường ống đặt hở và đường ống chôn lấp
4.4.2.1 Kiểm tra độ bền cho ống được thực hiện theo công thức (7): σ tt ≤ R (7) trong đó:
tt là ứng suất tính toán tại điểm kiểm tra bền (N/mm 2 ), khi tính ứng suất phải nhân các tải trọng với hệ số vượt tải và hệ số tổ hợp tải trọng;
R là cường độ tính toán của vật liệu (N/mm 2 ), xác định bằng công thức (6)
4.4.2.2 Nếu ứng suất ở điểm tính toán thuộc trạng thái ứng suất phẳng thì điều kiện bền (7) được viết cụ thể ở dạng biểu thức (8)
Nếu ứng suất ở điểm tính toán thuộc trạng thái ứng suất không gian thì điều kiện bền (7) được viết cụ thể ở dạng biểu thức (9)
Chế tạo ống, sơn phủ, vận chuyển, lưu kho
Qui định chung
5.1.1 Để phục vụ cho công việc chế tạo, lắp ráp và nghiệm thu ống cần có đầy đủ bản vẽ thiết kế, tài liệu kỹ thuật và bản vẽ bố trí các công trình có liên quan
5.1.2 Các loại vật liệu dùng chế tạo đường ống phải phải sử dụng đúng chủng loại quy định trong thiết kế, phải có chứng chỉ chất lượng xuất xưởng, kiểm tra hợp qui cách trước khi nhập kho và bảo quản theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất trong khi chờ sử dụng
5.1.3 Trước khi đưa vào chế tạo, phải lấy mẫu thử cơ lý tính và hóa học của lô thép và thực hiện ở các phòng thí nghiệm hợp chuẩn để có chứng nhận kết quả
5.1.4 Các dụng cụ đo dùng trong quá trình chế tạo, lắp ráp, nghiệm thu phải bảo đảm độ chính xác yêu cầu và phải được kiểm định, hiệu chỉnh theo qui định và chỉ được sử dụng trong thời gian còn hiệu lực.
Chế tạo ống
5.2.1 Chế tạo ống thẳng, ống cong, ống mặt cắt thay đổi dần
5.2.1.1 Tùy theo điều kiện gia công, ống thép có thể được chế tạo ở dạng lốc hàn xoắn cho cả một đốt ống, lốc tròn cả vòng chu vi cho một đoạn ống có chiều dài bằng chiều rộng của tấm thép hoặc lốc riêng từng mảnh ở dạng mặt trụ hở, sau đó gá lắp và hàn để tạo thành một đốt ống Nếu điều kiện cho phép nên ưu tiên chế tạo ống ở dạng lốc hàn xoắn
5.2.1.2 Dung sai khi lấy dấu và khi cắt tấm thép đưa vào gia công phải phù hợp với qui định trong cho trong bảng 3 và bảng 4
Bảng 3 - Dung sai khi lấy dấu Đơn vị tính bằng mm
Thứ tự Hạng mục Dung sai
1 Chiều dài và chiều rộng 1
2 Sai lệch tương đối của đường chéo 2
3 Sai lệch tương đối của cạnh đối ứng 1
4 Độ cao của cung đường tròn 0,5
Bảng 4 - Dung sai khi cắt Đơn vị tính bằng mm
Thứ tự Hạng mục Dung sai
1 Chiều dài và chiều rộng 3
2 Sai lệch tương đối của đường chéo 5
3 Sai lệch tương đối của cạnh đối ứng 3
4 Độ cao của cung đường tròn 2
5.2.1.3 Nếu ống được lốc tròn cả vòng chu vi một đoạn ống với chiều dài bằng chiều rộng của tấm thép hoặc lốc thành từng mảnh trụ hở rồi hàn thành đốt ống thì các mối hàn được qui định như sau: a) Mối hàn dọc: Không được bố trí trên đường trục thẳng đứng và nằm ngang của mặt cắt ngang ống, góc kẹp của bán kính chỉ tới mối hàn dọc với các đường trục này phải lớn hơn 10º, chiều dài của các cung trên thành ống tương ứng với góc kẹp còn phải lớn hơn 300mm và lớn hơn 10 lần chiều dày của thành ống Trong cùng một đốt ống, hai mối hàn dọc phải cách nhau không nhỏ hơn 500mm, còn với đốt ống kề liền khoảng cách giữa hai mối hàn dọc phải lớn hơn 5 lần chiều dày của thành ống và không nhỏ hơn 300mm b) Mối hàn vòng: Với ống thẳng, khoảng cách giữa các mối hàn vòng không nên nhỏ hơn 500mm, với ống cong và ống mặt cắt thay đổi dần ở dạng hình côn không nên nhỏ hơn trị lớn nhất trong các trị sau:
+ 10 lần chiều dày của thành ống;
+ 3,5√rt, với r là bán kính trong của ống, t là chiều dày của thành ống,
5.2.1.4 Sau khi vẽ hình lên tấm thép để gia công, phải dùng mực viết trên thép, sơn và cách đánh dấu bắt mắt, ghi rõ ký hiệu lô, phân đoạn ống, đốt ống, mảnh ghép, phương chiều nước chảy, các đường trục thẳng đứng và nằm ngang, góc vát và đường cắt
Với thép cường độ cao không được dùng cưa, đục và mực viết trên thép để làm dấu Tuy vậy, trong các trường hợp dưới đây, với các dấu khắc có độ sâu không lớn hơn 0,5mm có thể cho phép sử dụng: a) Mặt cong trong của tấm lốc để dễ nhìn kiểm tra độ chuẩn xác của đường vẽ; b) Mặt cong ngoài sau khi lốc
Các dấu và thông tin đã tạo ra cần ghi lại để tra cứu khi cần
5.2.1.5 Cắt tấm thép và vát mép để hàn phải dùng máy cắt tự động, bán tự động hoặc máy vát mép, máy phay để gia công Với thép cường độ cao vát mép để hàn có xu hướng làm thép bị tôi cứng lớn, do vậy nên dùng máy vát mép, máy phay để gia công Nếu dùng phương pháp cắt nhiệt phải dùng máy mài để mài bỏ phần bị tôi cứng ở bề mặt vát, phần bị quá nhiệt
5.2.1.6 Dung sai của kích thước và chất lượng của đường cắt phải phù hợp với qui định của thiết kế
5.2.1.7 Xỉ và gờ ráp trên mặt đường cắt phải dùng máy mài để loại bỏ Độ sâu của các vết khía trên đường cắt phải không được lớn hơn 0,5mm, nếu sâu trong khoảng từ 0,5mm đến 2mm phải dùng máy mài mài nhẵn, nếu sâu hơn 2mm phải hàn đắp sau đó mài nhẵn Ở những chỗ có nghi ngờ khuyết tật phải tiến hành kiểm tra không phá hủy bề mặt bằng phương pháp thẩm thấu (PT) hoặc hạt từ (MT)
5.2.1.8 Dung sai của kích thước vát mép mối hàn phải phù hợp với qui định của thiết kế Vát mép hình chữ X không đối xứng hoặc chữ V nên bố trí ở phía vị trí mối hàn bằng (tức là hướng lên phía trên) Trừ ống ở đoạn giếng thẳng đứng ra, vát mép của mối hàn vòng phải được làm vặn với trục chuẩn X nằm ngang (nên có một đoạn quá độ khoảng 100mm biến đổi góc) để làm cho phía vát mép lớn luôn hướng lên trên Với giếng đứng nên dùng vát mép hình chữ K
5.2.1.9 Lốc tấm thép phải đáp ứng các yêu cầu sau: a) Chiều lốc mảnh thép phải cùng với chiều tấm thép đã được cán ép khi chế tạo ở nhà máy; b) Trước khi lốc hoặc trong quá trình lốc phải làm sạch lớp ôxy hóa hoặc chất bẩn trên bề mặt mảnh thép sẽ được lốc; c) Sau khi lốc xong phải đặt mảnh thép đã được lốc lên bệ đỡ phẳng ở trạng thái tự do và dùng thước mẫu để kiểm tra độ cong, khe hở giữa thước mẫu và mảnh thép đã được lốc phải phù hợp với quy định được cho trong bảng 5
Bảng 5 - Độ hở cho phép giữa mặt thước mẫu và mặt mảnh thép đã được lốc
Thứ tự Đường kính trong ống D (m)
Chiều dài cung thước mẫu
(m) Độ hở cho phép giữa mặt thước mẫu và mặt thép đã lốc (mm)
1 D2 0,5D và ít nhất phải bằng 500 mm 1,5
4 D>8 2,0 3,0 d) Khi quan hệ giữa đường kính trong của ống phù hợp với qui định ghi trong bảng 6 thì cho phép lốc nguội, nếu không thì phải lốc nóng hoặc sau khi lốc nguội phải tiến hành xử lý nhiệt
Bảng 6 - Tỷ số chiều dày / đường kính nhỏ nhất cho phép lốc nguội tấm thép
Thứ tự Giới hạn chảy của thép
Quan hệ giữa đường kính D của ống với chiều dày t của tấm thép
5 ch >800 Xác định bởi thí nghiệm
Chú thích: ch là giới hạn chảy thực tế của tấm thép được lốc Ở tình huống bình thường, trị số này được cho trong chứng chỉ chất lượng của tấm thép e) Khi lốc tấm thép không được dùng búa đập trực tiếp vào tấm thép g) Với thép ram cường độ cao và thép TMCP cường độ cao không nên thực hiện chỉnh hình bằng cách dùng ngọn lửa khí cháy Khi dùng cách này để chỉnh sửa độ cong thì nhiệt độ gia nhiệt để chỉnh hình không được lớn hơn nhiệt độ tôi lại của tấm thép hoặc nhiệt độ cuối cùng khi cán tấm thép h) Sau khi hàn không nên đưa lên máy lốc để lốc lại hoặc không nên chỉnh hình
5.2.1.10 Làm tròn ống phải tiến hành trên bệ phẳng, mặt phẳng của miệng ống yêu cầu phải phù hợp với qui định ghi trong bảng 7
Bảng 7 - Độ phẳng của miệng ống
Thứ tự Đường kính trong ống D (m) Dung sai độ phẳng của miệng ống (mm)
5.2.1.11 Sau khi làm tròn ống, sai lệch về chu vi phải phù hợp với qui định được ghi trong bảng 8, biên độ lệch hướng trục miệng ống ở vị trí mối hàn dọc không được lớn hơn 2mm
Bảng 8 - Sai lệch cho phép của chu vi ống Đơn vị tính bằng mm
Thứ tự Hạng mục Chiều dày tấm t Dung sai chu vi ống
1 Sai lệch về chiều dài chu vi thực đo và thiết kế Chiều dày bất kỳ 3D/1000 và không được vượt quá 24
2 Sai lệch về chiều dài chu vi của đốt liền kề t< 10 6
5.2.1.12 Sai lệch cho phép của biên độ lệch theo phương đường kính ở miệng của mối hàn dọc và mối hàn vòng được cho trong bảng 9
Bảng 9- Sai lệch cho phép của biên độ lệch theo phương đường kính ở miệng của mối hàn dọc và mối hàn vòng của ống Đơn vị tính bằng mm
Thứ tự Loại mối hàn Bề dày tấm Dung sai
1 Mối hàn dọc Bề dày bất kỳ
10%t và không được lớn hơn 2
Mối hàn vòng t≤30 15%t và không được lớn hơn 3
5.2.1.13 Sau khi hàn mối hàn dọc, dùng thước mẫu kiểm tra độ cong ở vị trí mối hàn dọc, khe hở giữa thước mẫu và vỏ ống ở vị trí này phải phù hợp với qui định ghi trong bảng 10
Bảng 10 - Khe hở cho phép giữa thước mẫu và mối hàn dọc của ống
Thứ tự Đường kính trong của ống D (m) Độ dài cung của thước mẫu (mm)
Khe hở cho phép giữa thước mẫu và mối hàn dọc (mm)
5.2.1.14 Sau khi hàn hết các mối hàn dọc, phải đo độ dài thực tế của chu vi ngoài của miệng ống ở hai đầu mút và ở vị trí mép miệng ống tương ứng để đưa ra chỉ thị về số đo chiều dài chu vi ngoài thực tế của ống
5.2.1.15 Sai lệch cho phép về hình dạng mặt cắt ngang ống được đánh giá qua độ tròn của mặt cắt ống Trị này không được lớn hơn 3D/1000 và không được vượt quá 30 mm Để đánh giá độ tròn của ống mỗi miệng ống phải đo ít nhất 2 cặp đường kính
5.2.1.16 Sai lệch cho phép về chiều dài của một đốt ống là ±5 mm
5.2.1.17 Mối hàn lắp ráp ống, lúc vát mép hình chữ V có sử dụng miếng lót thì chiều dài của chu vi ống, độ tròn và độ cong sau khi hàn của mối hàn dọc tại vị trí miếng lót phải phù hợp với các qui định sau: a) Sau khi làm tròn ống, sai lệch về chiều dài của chu vi phải phù hợp với qui định ghi trong bảng 11
Bảng 11 - Độ lệch của chu vi ống ở mặt ngoài miếng lót Đơn vị tính bằng mm
Thứ tự Hạng mục Bề dày tấm t Độ lệch cho phép
1 Sai lệch về chiều dài chu vi thực tế và thiết kế
Bề dày bất kỳ ± 3D/1000 và không được vượt quá 12
2 Sai lệch về chiều dài chu vi của đốt lân cận t1 thì phải dùng các công thức thiết lập trong LTĐH
s là hệ số Poisson của vật liệu thép;
L là Chiều dài mỗi nhịp ống (khoảng cách giữa hai đai tựa hoặc mố đỡ) (mm), r là bán kính trong của ống (mm);
R là tỷ số giữa diện tích mặt cắt tịnh và diện tích mặt cắt hữu hiệu của đai tựa hoặc vành tăng cứng;
AR là diện tích mặt cắt hữu hiệu của đai AR=AR0+2l’t;
AR0-at là diện tích mặt cắt tịnh của đai, trong đó AR0 = a(b+t); t là chiều dày thành ống (mm);
H là cột nước tính đến tim ống tại mặt cắt tính toán (mm);
là góc nghiêng của trục ống với phương nằm ngang; a là bề dày của bản bụng hoặc bề rộng của tiếp xúc giữa đai tựa (hoặc vành tăng cứng) với thành ống (mm) (xem hình B.1);
Hình B.1 - Mặt cắt hữu hiệu của đai tựa hoặc vành tăng cứng b) Tính các tỷ số L/r và RH/(rcos), sau đó, trên biểu đồ vẽ ở hình B.2 tìm điểm có tọa độ là hai trị vừa tính trên, nếu điểm này nằm ở vùng tính toán theo phương pháp nào thì phải dùng các công thức được thiết lập theo phương pháp đó để tính ứng suất
Hình B.2 - Biểu đồ phân định phạm vi ứng dụng công thức tính ứng suất trong thành ống, vành tăng cứng và đai tựa theo các công thức được thiết lập trong CHKC hoặc LTĐH
B.2.2 Tính toán ứng suất trong thành ống, vành tăng cứng và đai tựa bằng phương pháp Cơ học kết cấu
Khi tính ứng suất của thành ống, đai tựa và vành tăng cứng theo phương pháp CHKC phải phân biệt tính cho 4 vùng sau (xem hình B.3):
+ Vùng thành ống nằm trong khoảng giữa và đủ xa hai vành tăng cứng hoặc đai tựa (vùng 1);
+ Vùng thành ống ống nằm sát đai tựa (vùng 2);
+ Vành tăng cứng và phần thành ống nằm bên nó (vùng 3);
+ Đai tựa và phần thành ống nằm bên nó (vùng 4)
Hình B.3 - Các mặt cắt cần tính ứng suất trong ống để kiểm tra độ bền
Các công thức tính toán ứng suất theo phương pháp Cơ học kết cấu (CHKC) cho từng vùng được liệt kê trong bảng B.2 Các điểm tính ứng suất được chỉ ra trong hình B.4 Các thành phần ứng suất được biểu diễn diễn trong hình B.5
Hình B.4 - Các điểm cần tính ứng suất trên mặt cắt để kiểm tra bền v v
Hình B.5 - Các thành nhần ứng suất trên mặt cắt dọc và mặt cắt ngang
Bảng B.2 - Các công thức tính ứng suất của thành ống, vành tăng cứng và đai tựa theo phương pháp Cơ học kết cấu
Công thức tính toán Giữa nhịp
Mép biên của vùng ứng suất màng bên đai tựa
Vành tăng cứng và thành ống bên nó Đai tựa và thành ống bên nó
(Bản bụng của vành tăng cứng)
Bảng B.2 - Các công thức tính ứng suất của thành ống, vành tăng cứng và đai tựa theo phương pháp Cơ học kết cấu (kết thúc)
Công thức tính toán Giữa nhịp
Mép biên của vùng ứng suất màng bên đai tựa
Vành tăng cứng và thành ống bên nó Đai tựa và thành ống bên nó
V uô ng g óc v ớ i trục ốn g σ x1 σ x1 σ x1 σ x1 σ x1 = ∑ A
Mép trong thành ống lấy dấu dương “+”, mép ngoài lấy dấu âm ”–“)