Theo quy phạm DnV 2000 ỏp lực trong phải thoả món điều kiện sau (công thức 5.14 DnV 2000) m sc b e li t p p p γ γ . ) (1 ≤ − (3.5.1) Trong đú:
- Pli : là áp lực trong. Chính làáp lực cục bộ trong điều kiện có sự cố trong đờng ống xẩy ra tại vị trí tính toán.
+ Trạng thái vận hành Pli đựơc xác định theo công thức (mục E100_DnV 2000): Pli =Pinc +ρcont.g.h =Pd.γinc +ρcont.g.h (3.2) Trong đó:
Pinc : áp lực trong trờng hợp sự cố.
Pd : áp lực thiết kế. Pd = 4868 KPa = 4.868 MPa
γinc: hệ số tơng quan giữa áp lực thiết kế và áp lực khi xảy ra sự cố, là tỷ số áp lực khi xảy ra sự cố trên đờng ống với áp lực thiết kế.
Theo DnV 2000 mục B305 thì:γinc =1,05 ữ1,1. Thiên về an toàn ta chọn γinc =1,1.
ρcont:Mật độ chất vận chuyển chứa trong ống, ống dẫn hỗn hợp khí ρcont= ρk= 148 kg/m3.
g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81(m/s2).
h : độ chênh cao giữa điểm đo áp lực và điểm tính toán.
+ Trạng thái thử áp lực: áp lực trong ống tại vị trí tính toán lấy bằng áp lực kiểm tra(mục E100 trang 110 của tài liệu DnV 2000):
Plt =Pt +ρt.g.h=1.05.Pinc.+ρt.g.h (3.3) Với :
ρt: là mật độ chất vận hành thử khi kiểm tra. ở đây là nớc biển: ρt=ρnb=1025 kG/m3.
- Pe: áp lực ngoài (trong trờng hợp này áp lực ngoài có lợi cho đờng ống chịu áp lực trong, thiên về an toàn ta tính với Pe min).
Pe =γnb.(h−η.Hmax) (3.4) + h: chiều cao cột nớc tại vị trí tính toán, trong trờng hợp này ta lấy h = d0
+ η: là hệ số kể đến ảnh hởng của lý thuyết sóng, η = 0,5.
năm, trạng thái vận hành Hmax đợc lấy với chu kỳ 100 năm.
- Pb(x): là ỏp lực trong giới hạn mà đường ống cú thể chịu được tớnh theo cụng thức (tài liệu DnV 2000 –sec.5 D403) :
Pb (x)= min{pb,s(x), pbs,u(x)} (3.5) Với:
+ pb,s(x): là khả năng chịu lực trong của đường ống theo TTGH chảy dẻo.
+ pb,u(x) : là khả năng chịu lực trong của đường ống theo TTGH phỏ vỡ(nổ) do ứng suất vũng.
Chỳng được tớnh toỏn theo cụng thức: 3 2 . . 2 ) ( ,s y b f x D x x p − = (3.6) 3 2 . 15 . 1 . 2 ) ( ,u u b f x D x x p − = (3.7) • x: là chiều dày tớnh toỏn của đường ống. Theo DnV 2000-sec.5 C300 thì x
có hai công thức tính là x = t1 hoặc x = t2.
+ Với x = t1 tính cho bài toán liên quan đến áp lực. +Với x = t2 tính cho các trờng hợp khác.
+ ở đây ta tính theo bài toán xác định chiều dày theo điều kiện chịu áp lực trong nên ta tính theo t1
+ Trong trạng thỏi thi cụng thử ỏp lực tại nhà mỏy:
t1 = t - tfab (3.8) + Trong điều kiện vận hành:
t1 = t - tfab - tcorr (3.9) tfab: Độ dự trữ chiều dày đờng ống kể đến sai số do chế tạo
tfab = (5% - 10%).t, do ống sản xuất theo công nghệ đúc ống nên chọn tfab = 0,05.t
tcorr: Độ dự trữ chiều dày đờng ống do kể đến ăn mòn. Theo mục
B700_ DnV 2000 thì chiều ày ăn mòn tối thiểu tcorr= 3 mm, ta chọn luôn giá trị này để tính toán.
• fy : đặc trng ứng suất chảy dẻo của đờng ống. Theo bảng 5-2. DnV 2000 ta có: fy=(SMYS –fy,temp). αu
+ fy,temp là phần giảm ứng suất chảy dẻo đặc trưng do nhiệt ( tra theo đồ thị 5.1_ DnV 2000). Với nhiệt độ t = 50oC đợc fy,temp = 0
+ SMYS là ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất đặc trưng của thộp ống. Ta có SMYS = 413 MPa
+ αu hệ số cường độ vật liệu được tra bảng 5.1 DnV 2000.
Bảng 3.2(5-1. DnV 2000): bảng hệ số cờng độ vật liệu
Hệ số Thụng thường Đề nghị bổ sung U
αu 0.96 1.00
Vậy ta chọn αu = 0.96
• fu : đặc trng độ bền chịu kéo của đờng ống, theo bảng 5-2. DnV 2000 ta có: fu=(SMTS –fu,temp). αu .αA
+ fu,temp là phần giảm khả năng chịu kộo đặc trưng do nhiệt. Trong phạm vi đồ án lấy fu,temp = 0
+ SMTS là khả năng chịu kộo nhỏ nhất của thộp ống. Ta có STMS = 517 MPa
+ αA hệ số khụng đẳng hướng.
Đốivới hớng dọc trục ống αA = 0,95;
Với các trờng hợp khác ta lấy theo bảng 6-3.DnV 2000 nó phụ thuộc vào khả năng chịu kéo nhỏ nhất và ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất. Ta đợc αA =0.92. Vậy ta lấy αA = 0.92.
-γsc hệ số theo cấp an toàn của cụng trỡnh. γsc phụ thuộc vào cấp an toàn. Mặt khác theo [1] phạm vi ứng dụng cấp an toàn phụ thuộc vào loại chất vận chuyển và vùng tính toán.
Bảng 3.3(2-1. DnV 2000) : Phân loại chất vận chuyển
Loại Mô tả
A Chất không cháy đợc, nguồn gốc từ nớc ( VD : nớc ...)
B Chất cháy đợc , hoặc có chứa thành phần độc hại ở dạng lỏng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất khí quyển ( VD: sản phẩm dầu khí ... ) C Các chất không cháy đợc mà là khí không độc hại ở điều kiện nhiệt
độ và áp suất khí quyển ( VD : nitơ , cacbonic ...) D Các chất khí không độc hại
E Các chất cháy đợc và độc hại dới dạng khí ở điều kiện nhiệt độ và áp suất khí quyển ( VD : khí thiên nhiên , etylen ...)
Chất vận chuyển là hỗn hợp khí, tra bảng 3.3, ta cú cụng trỡnh thuộc loại B.
Bảng 3.4(2-2. DnV 2000) : Phân loại vùng
Vùng Định nghĩa
1 Là vùng dọc theo tuyến ống không có hoạt động của con ngời 2
Vùng mà đờng ống/ riser ở gần dàn và vùng có hoạt động thờng xuyên của con ngời. Giới hạn vùng đợc xác định dựa trên các phân tích rủi ro của đờng ống và các hậu quả có thể xảy ra . Vùng này lấy trong phạm vi nhỏ nhất là 500m từ dàn ra phía ngoài.
Tra bảng 3.4 ta cú tuyến ống thuộc cả 2 vựng là vựng 1 và vựng 2
+Phõn loại cấp an toàn: (căn cứ theo sự phõn cấp khu vực, theo phõn loại nhiờn liệu đồng thời căn cứ vào cỏc hậu quả của sự cố nếu xảy ra)
Bảng 3.5(2-3. DnV 2000): Phân loại cấp an toàn
Cấp an toàn Định nghĩa
Thấp Khi sự cố xảy ra khụng gõy thương vong đến con người và hậu quả đối với kinh tế và mụi trường là nhỏ
Trung bỡnh
Khi xảy ra sự cố trong điều kiện nhất thời gõy ra rủi ro đối với con người nhưng ảnh hưởng ụ nhiễm mụi trường là đỏng kể hoặc hậu quả kinh tế là lớn.
Cao
Là cấp an toàn xảy ra trong điều kiện vận hành cụng trỡnh,khi xảy ra sự cố sẽ gõy thương vong lớn đối với con người, ảnh hưởng nghiờm trọng đến mụi trường và cú hậu quả lớn về kinh tế chớnh trị
Bảng 3.6(2-4. DnV 2000): Phạm vi ứng dụng cấp an toàn
Trạng thái Chất vận chuyển loại A , C Chất vận chuyển loại B Chất vận chuyển loại D , E
Vùng Vùng Vùng
1 2 1 2 1 2
Thử áp lực Thấp Thấp Thấp Thấp Thấp Thấp
Vận hành Thấp Thấp Trung bình Cao Trung bình Cao
Tra bảng 3.6 ta cú được cấp an toàn của tuyến đường ống.
Bảng 3.7(5-5.DnV 2000): hệ số sức bền theo cấp an toàn, γSC
Cấp an toàn Thấp Trung bình Cao
Chịu áp lực 1.046 1.138 1.308
Trờng hợp khác 1.04 1.14 1.26
Kết hợp bảng 3.6 và 3.7 ta cú hệ số theo cấp an toàn của tuyến đường ống:
Bảng 3.8: Kết quả hệ số sức bền theo cấp an toàn, γSC
Thử áp lực Vận hành
Vùng 1 2 1 2
Cấp an toàn Thấp Trung bình Thấp Cao
sc 1.046 1.138 1.046 1.308
- γm :hệ số độ bền vật liệu, theo bảng 5-4 của [1].
Bảng 3.9(5-4.[1]): Hệ số phụ thuộc độ bền vật liệu
Trạng thỏi giới hạn SLS/ULS/ALS FLS
γm 1.15 1.00
+ SLS: Trạng thái giới hạn theo khả năng phục vụ. Nếu vợt quá giới hạn này thì đờng ống không làm việc bình thờng đợc (giới hạn về độ ôvan, biến dạng đàn dẻo, hỏng lớp vỏ bê tông gia tải ). …
+ ULS: Trạng thái giới hạn cực hạn. Là một điều kiện mà nếu vợt quá thì sẽ làm tổn hại đến tính toàn vẹn của đờng ống (nổ ống, mất ổn định cục bộ, nứt ống, mất ổn định tổng thể ). …
+ ALS: Trạng thái giới hạn do sự cố + FLS: Trạng thái giới hạn mỏi
Do trong đồ án chỉ kiểm tra bền chứ không tính mỏi nên ta sẽ chọn hệ số phụ thuộc độ bền của vật liệu. γm = 1.15