СОЮЗВОДОКАНАЛПРОЕКТ ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ

по определению толщин стенок стальных труб, выбору марок, групп и категорий сталей для наружных сетей водоснабжения и канализации

(к СНиП 2.04.02-84 и СНиП 2.04.03-85)

МОСКВА 1989

Государственный ордена Трудового Красного Знамени проектный институт Союзводоканалпроект Госстроя СССР

Пособие
по определению толщин стенок стальных труб, выбору марок, групп и категорий сталей для наружных сетей водоснабжения и канализации

(к СНиП 2.04.02-84
и СНиП 2.04.03-85)

Утверждено

приказом Союзводоканалниипроекта

Госстроя СССР от 08. 08. 86 г. № 233

Москва Стройиздат 1989

Содержит указания по определению толщин стенок стальных подземных трубопроводов наружных сетей водоснабжения и канализации в зависимости от расчетного внутреннего давления, прочностных характеристик сталей труб и условий прокладки трубопроводов.

Даны примеры расчета, сортамента стальных труб и указания по определению внешних нагрузок на подземные трубопроводы.

Для инженерно-технических, научных работников проектных и научно-исследовательских организаций, а также для преподавателей и студентов средних и высших учебных заведений и аспирантов.

Разработано Союзводоканалпроектом (инж. Л. П. Хлюпин) и ВНИИ ВОДГЕО (канд. техн. наук В. И. Готовцев).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Пособие по определению толщин стенок стальных труб, выбору марок, групп и категорий сталей для наружных сетей водоснабжения и канализации составлено к СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» и СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

Пособие распространяется на проектирование подземных трубопроводов диаметром от 159 до 1620 мм, прокладываемых в грунтах с расчетным сопротивлением не менее 100 кПа, транспортирующих воду, бытовые и промышленные сточные воды при расчетном внутреннем давлении, как правило, до 3 МПа.

Применение стальных труб для указанных трубопроводов допускается в условиях, определенных п. 8.21 СНиП 2.04.02-84.

1.2. В трубопроводах следует применять стальные сварные трубы рационального сортамента по стандартам и техническим условиям, указанным в прил. 1. Допускается по предложению заказчика применять трубы по ТУ, указанным в прил. 2.

Для изготовления фасонных частей методом гнутья должны применяться только бесшовные трубы. Для фасонных частей, изготовляемых методом сварки, могут применяться те же трубы, что и для линейной части трубопровода.

1.3. С целью уменьшения расчетных толщин стенок трубопроводов в проектах рекомендуется предусматривать мероприятия, направленные на снижение воздействия внешних нагрузок на трубы: отрывку траншей предусматривать по возможности с вертикальными стенками и минимально допустимой шириной по дну; укладку труб предусматривать на спрофилированное по форме трубы грунтовое основание или с контролируемым уплотнением грунта засыпки.

1.4. Трубопроводы должны подразделяться на отдельные участки по степени ответственности. Классы по степени ответственности определяются п. 8.22 СНиП 2.04.02-84.

1.5. Определение толщин стенок труб производится на основании двух раздельных расчетов:

статического расчета на прочность, деформацию и устойчивость на воздействие внешней нагрузки с учетом образования вакуума; расчета на внутреннее давление при отсутствии внешней нагрузки.

Расчетные приведенные внешние нагрузки определяются по прил. 3 для следующих нагрузок: давление грунта и грунтовой воды; временных нагрузок на поверхности земли; веса транспортируемой жидкости.

Рис. 1. Способы опирания труб на основание

а - плоское грунтовое основание; б - спрофилированное грунтовое основание с углом охвата 75°: I - с песчаной подушкой; II - без песчаной подушки; 1 - засыпка местным грунтом без уплотнения; 2- засыпка местным грунтом с нормальной или повышенной степенью уплотнения; 3 - естественный грунт; 4 - подушка из песчаного грунта

Расчетное внутреннее давление для стальных трубопроводов подземной прокладки принимается равным наибольшему возможному по условиям эксплуатации давлению на различных участках (при наиболее невыгодном режиме работы) без учета его повышения при гидравлическом ударе.

1.6. Порядок определения толщин стенок, выбора марок, групп и категорий сталей по данному Пособию.

Исходными данными для расчета являются: диаметр трубопровода de; класс по степени ответственности; расчетное внутреннее давление р; глубина заложения (до верха труб) h; характеристика грунтов засыпки (условная группа грунтов определяется по табл. 1 прил. 3).

Для расчета весь трубопровод должен быть разбит на отдельные участки, для которых все перечисленные данные постоянны.

По разд. 2 производится выбор марки, группы и категории стали труб и на основании этого выбора по разд. 3 устанавливается или вычисляется значение расчетного сопротивления стали Ry. Толщина стенки труб принимается большей из двух значений, полученных расчетом на внешние нагрузки и внутреннее давление, с учетом сортаментов труб, приведенных в прил. 1 и 2.

Выбор толщины стенки при расчете на внешние нагрузки, как правило, производится по таблицам, приведенным в разд. 6. Каждая из таблиц для заданного диаметра трубопровода, класса по степени ответственности и типа грунта засыпки дает соотношения между: толщиной стенки; расчетным сопротивлением стали Ry; глубиной заложения h и способом укладки труб (тип основания и степень уплотнения грунтов засыпки - рис. 1).

Пример пользования таблицами дан в прил. 4.

Если исходные данные не удовлетворяют следующим данным: h = 1 - 6 м; Ry = 150 - 400 МПа; временная нагрузка - НГ-60; укладка труб в насыпи или траншее с откосами, необходимо проводить индивидуальный расчет, включающий в себя: определение расчетных приведенных внешних нагрузок по прил. 3 и определение толщины стенки по расчету на прочность, деформацию и устойчивость по формулам разд. 4.

Пример такого расчета дан в прил. 4.

Выбор толщины стенки при расчете на внутреннее давление производится по графикам разд. 5 или по формуле (6) разд. 4. Эти графики показывают соотношения между величинами: de; t; p; Ry и позволяют определить любое из них при известных остальных величинах.

Пример пользования графиками дан в прил. 4.

1.7. Внешняя и внутренняя поверхность труб должна защищаться от коррозии. Выбор методов защиты необходимо производить в соответствии с указаниями п.п. 8.32 - 8.34 СНиП 2.04.02-84. При применении труб с толщиной стенки до 4 мм независимо от коррозионной активности транспортируемой жидкости рекомендуется предусматривать защитные покрытия внутренней поверхности труб.

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАРОК, ГРУПП И КАТЕГОРИЙ СТАЛЕЙ ТРУБ

2.1. При выборе марки, группы и категорий стали следует учитывать поведение сталей и их свариваемость при низких температурах наружного воздуха, а также возможность экономии стали за счет применения высокопрочных тонкостенных труб.

2.2. Для наружных сетей водоснабжения и канализации рекомендуется, как правило, применять следующие марки сталей:

- для районов с расчетной температурой наружного воздуха te ? - 40 °С; углеродистую по ГОСТ 380-71* - ВСт3; низколегированную по ГОСТ 19282-73* - типа 17Г1С;

- для районов с расчетной температурой наружного воздуха te < - 40 °С; низколегированную по ГОСТ 19282-73* - типа 17Г1С; углеродистую конструкционную по ГОСТ 1050-74**- 10; 15; 20.

При применении труб в районах с te < - 40 °C в заказе стали должно быть оговорено минимальное значение ударной вязкости 30 Дж/см2 (3 кгс·м/см2) при температуре - 20 °С.

В районах с te ? - 40 °C низколегированную сталь следует применять, если это приводит к более экономичным решениям: снижение расхода стали или снижение трудозатрат (за счет ослабления требований по укладке труб).

Углеродистые стали могут применяться следующих степеней раскисления: спокойная (сп) - в любых условиях; полуспокойная (пс) - в районах с te ? - 20 °С для всех диаметров, в районах с te ? - 40 °C для диаметров труб не более 1020 мм; кипящая (кп) - в районах с te ? - 10 °С и при толщине стенки не более 8 мм.

2.3. Допускается применение труб из сталей других марок, групп и категорий в соответствии с табл. 1 и другими материалами настоящего Пособия.

При выборе группы углеродистой стали (кроме основной рекомендуемой группы В по ГОСТ 380-71* следует руководствоваться следующим: стали группы А могут применяться в трубопроводах 2 и 3 класса по степени ответственности с расчетным внутренним давлением не более 1,5 МПа в районах с te ? -10 °С; стали группы Б могут применяться в трубопроводах 2 и 3 класса по степени ответственности в районах с te ? - 10 °С; стали группы Д могут применяться в трубопроводах 3 класса по степени ответственности при расчетном внутреннем давлении не более 1,5 МПа в районах с te ? - 10 °C.

Таблица 1

Нормативный документ	de, мм	Класс по степени ответственности трубопровода	Расчетная температура наружного воздуха, °С
						te ? - 10	te ? - 20	te ? - 30	te ? - 40	te < - 40
ГОСТ 107 05-80*, сортамент по ГОСТ 10704-76*	До 530	2 и 3	БСт3кп (< 8), СТ3кпЗ (< 8), БСт3пс (> 8), СТ3пс3 (> 8)	ВСт3пс2	ВСт3пс3, 20сп	ВСт3сп, 20сп	10сп, 15сп, 20сп
ГОСТ10706-76*, сортамент по ГОСТ 10704-76*	426 - 1620	1 - 3	ВСт3кп2 (< 8). ВСт3пс2 (> 8)	ВСт3пс2, (< 10), ВСт3сп2 (> 10)	ВСт3сп3-4	ВСт3сп4
ГОСТ 8696-74*	До 1620	1 - 3	ВСт3 категории 2-3, ВСт3кп (< 8), типа17Г1С	ВСт3 категории 2-3	Типа 17Г1С, ВСт3сн3	Типа 17Г1С	Типа 17Г1С
ТУ 102-39-84	-	2 и 3	БСт3 (< 5), Ст3кп (< 8), Ст3пс3 (> 8)	СТ3пс3 (> 8)	ВСт3пс2	ВСт3сп2	-
ТУ 14-3-377-75	219 - 426	1 и 2	ВСт3сп	ВСт3сп	ВСт3сп, 20сп	ВСт3сп, 20сп	20сп
ТУ 14-3-1209-83	530 - 1420	1 и 2	ВСт2пс, ВСт3пс 1-4	ВСт3пс2, типа17Г1С	ВСт3сп3, типа17Г1С	ВСт3сп 3-4, типа 17Г1С	Типа 17Г1С
ТУ 14-3-684-77	530 - 1420	1 и 2	ВСт3пс2, ВСт3сп2	ВСт3пс2 (< 10), ВСт3сп2 (> 10), типа17Г1С	20, типа 17Г1С, К45, К52	Типа 17Г1С, 20, К45, К52	Типа 17Г1С, 20сп, К45, К52
ТУ 14-3-943-80	219-530	1 и 2	ВСт3пс2, ВСт3сп2, ВСт3пс3	ВСт3пс2 (< 10), ВСт3сп2 (> 10), ВСт3пс3 (< 10)	ВСт3пс3, ВСт3сп3 (по требованию)	ВСт3сп3 (по требованию)
ТУ 14-3-721-78	820-1220	1-3				17Г1С, 17Г2СФ	17Г1С, 17Г2СФ

Примечания: 1. Трубы по ТУ 102-39-84, не имеющие внутреннего защитного покрытия, могут применяться для временных трубопроводов, а также для транспортирования воды, подвергнутой стабилизационной обработке.

2. Для трубопроводов, сооружаемых в районах с расчетной температурой ниже - 40 °С, следует, как правило, применять трубы из низколегированных марок сталей типа 17Г1С.

3. В скобках указаны толщины стенок труб, мм.

3. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕЙ И ТРУБ

3.1. Расчетное сопротивление материала труб определяется формулой

(1)

где Ryn - нормативное сопротивление растяжению металла труб, равное минимальному значению предела текучести sу, нормируемого стандартами и техническими условиями на изготовление труб; gm - коэффициент надежности по материалу; для прямошовных и спиральношовных труб из низколегированной и углеродистой стали - равный 1,1.

3.2. Для труб групп А и В (с нормируемым пределом текучести) расчетное сопротивление Ry следует принимать по формуле (1).

3.3. Для труб групп Б и Д (без нормируемого предела текучести) величина расчетного сопротивления Ry должна быть не более- величин допускаемых напряжений Radm, которые принимаются для вычисления величины заводского испытательного гидравлического давления по ГОСТ 3845-75*.

В случае, если величина Ry оказывается больше Radm, тo за расчетное сопротивление принимают величину

(2)

где p1 - величина заводского испытательного давления; t - толщина стенки трубы.

3.4. Прочностные показатели труб, гарантируемые стандартами на их изготовление, приведены в табл. 2 - 4.

Таблица 2

Термически обработанные трубы по ГОСТ 10705-80*			Термически обработанные трубы по ГОСТ 10705-80*
Марки стали	Временное сопротивление sи, МПа (не менее)	Предел текучести sу, МПа (не менее)	Марки стали	Временное сопротивление sи, МПа (не менее)
08, 08пс, 10кп	314	196	08пс, 08кп, 08, 10пс, 10, Ст2кп, ВСт2кп	314
10, 10пс, 15, 15кп, 15пс, 20кп, Ст2пс, Ст2кп, Ст2пс, ВСт2сп, ВСт2пс, ВСт2кп	333	206	Ст2сп, Ст2пс, Вст2сп, Вст2пс, 15пс, 15кп, 20, 20пс, 20кп	333
ВСт3пс, ВСт3сп, ВСт3кп	372	225	Ст2сп, Ст3пс, Ст3кп, Вст3кп, Вст3сп, Вст3пс	353
Ст4сп, Ст4пс. ВСт4сп, ВСт4пс, ВСт4кп, 20, 20пс	412	245	Ст4сп, Ст4пс, Ст4кп, Вст4пс, Вст4сп, Вст4кп	402

Примечание. Показатель sи для труб диаметром 203 - 530 мм включительно, прошедших термообработку сварного соединения, аналогичен показателю sи для термически необработанных труб.

Таблица 3

ГОСТ и диаметр труб, мм	Группы	Марки, виды сталей по степени раскисления и категории	Требования ГОСТ по величине гидравлического испытательного давления		Прочностные характеристики сталей труб
							обязательные	по заказу или по требованию потребителя
ГОСТ 8696-74*, de от 159 до 1620	А	Ст2, Ст3, категория 3 с нормированием механических свойств	при Radm = 0,85 sу	-	См. табл. 4
	В	ВСт2 категория 2, ВСт3 категорий 2-5 низколегированные (17Г1С и др.) по химическому составу и с нормированием механических свойств	То же	По требованию при Radm = 0,9 sу	» »
	Б	БСт2, БСт3 категорий 1, 2; по химическому составу	То же, при Radm = 180 МПа; р1 не более 3,5 МПа	-	Не нормированы
	Д	Не нормированы	» »	-	» »
ГОСТ 10705-80*, de до 530	А	Ст2, Ст3, Ст4 всех степеней раскисления, категорий 1-3 с нормированием механических свойств	р1 ? 6 МПа для de до 102 мм; р1 ? 3 МПа для de = 102 мм и более; р1 ? 2 МПа для de от 402 до 530 мм при толщине 4-5,5 мм	По требованию потребителя  при Radm = 0,4 sи или Radm = 0,9 sу, но р1 не более 20 МПа	См. табл. 3
	Б	БСт2, БСт3, БСт4 08, 10, 15, 20 всех степеней раскисления с нормированием химического состава	То же	-	Не нормированы
	В	ВСт2, ВСт3, ВСт4 (категорий 1, 2) всех степеней раскисления: ВСт3сп и ВСт3пс категорий 3-6 08, 10, 15, 20 всех степеней раскисления с нормированием механических свойств и химического состава	» »	То же, что и для группы А	См. табл. 3
	Д	Не нормированы	» »	-	Не нормированы. Для групп А и В предел текучести труб без термической обработки определяется по согласованию с потребителем, а термически не обработанных труб по требованию потребителя
ГОСТ 10706-76*, de от 426 до 1620	А	Ст2 и Ст3 всех степеней раскисления категории 1 и 3 с нормированием механических свойств. Допускается изготовлять трубы из низколегированной стали	при Radm = 0,5 sи	По заказу потребителя при Radm = 0,85 sу	См. табл. 4
	Б	Стали те же, что и для группы А категории 1 и 2, но с нормированием химического состава	р1 ? 2,5 МПа; а для труб 920?7; 1020?8; 1120?8; 1120?9; 1220?9; 1220?10; 1320?9; 1320?10; 1320?11; 1420?10; 1420?11, величина р1 = 2 МПа	-	Не нормированы
	В	Стали те же, что и для группы А, категорий 1-4, но с нормированием механических свойств и химического состава	при Radm = 0,9 sу	-	См. табл. 4
	Д	Не нормированы	р1, то же, что и для группы Б	-	Не нормированы

Примечание. Величины, входящие в формулу, принимаются в единой размерности.

		6	3,3	4,7	6			5,7					4,9
		7	3,9	5,3									5,5
		8	4,5
		9	5,2
		3		2,6	3,6	3,9	3,9	3,3	5				2,7	4,2	5,6			5,3
		4	1,8	3,2	4,4	5,6		4,1	6				3,4	5
		5	2,4	3,8	5,1			4,8					4	5,8
		6	3	4,4	5,7			5,3					4,6
		7	3,6	5				5,7					5,1
		8	4,2	5,7									5,9
		9	4,8
	3				2,1	2,1	2,1	2,2	3,5	4,5	4,5	4,5	1	2,8	3,5	3,5	3,5	3,7	5,4
	4			2	3,1	4	4,3	2,8	4,1	5,5			2	3,6	4,9	5,9		4,4
	5			2,7	3,9	4,8	5,6	3,4	4,7				2,3	4,2	5,6			5,1
	6		2	3,4	4,7	5,6		4	5,3				3,5	4,8				5,6
	7		2,8	4,1	5,4			4,5					4,3	5,6

Внимание! Это не полная версия документа. Полная версия доступна для скачивания.