Определение оптимальной толщины стенок и марки стали трубопровода является одной из задач его проектирования. Согласно ГОСТ Р 54382-2011 [2], трубопроводные системы должны проектироваться, строиться и эксплуатироваться таким образом, чтобы они:
- удовлетворяли требованиям к производительности транспортировки;
- выполняли определенные задачи обеспечения безопасности и обладали требуемым сопротивлением нагрузкам при запланированных условиях эксплуатации;
- обладали достаточным запасом надежности по отношению к аварийным нагрузкам или незапланированным условиям эксплуатации.
По результатам анализа работ [1, 3], было выявлено, что расчетные значения, получаемые по разным методикам, дают различные результаты. Получаемые значения итогового коэффициента надежности для выбранных условий расчета варьировались в промежутке от 1,367 до 2,297 в зависимости принятого нормативного документа.
Подобное расхождение (более чем в 1,5 раза) в полученных величинах может объясняться различными факторами, влияющими на конечный результат.
Во-первых, имеются отличия в принципах, принятых за основу в различных расчетных методиках. Разница в величинах, полученных при сравнении зарубежных нормативных документов с отечественными, в большей степени обеспечивается именно этим фактором.
Во-вторых, методики отличаются перечнем учтенных параметров, характеризующих условия эксплуатации и технологические характеристики трубопровода.
Кроме того, следует отметить, что принятые значения частных коэффициентов надежности, характеризующих те или иные характеристики трубопровода, не отражают современного развития технологий.
В связи с этим становится очевидным, что отсутствие согласованности в результатах требует более подробного исследования всех параметров, влияющих на итоговое значение толщины стенки трубопровода, таких как:
- предельное состояние, по которому следует вести расчет;
- учет внутреннего или внешнего диаметра;
- учет толщины рассчитываемой цилиндрической оболочки;
- условия работы и уровень ответственности трубопровода;
- метод изготовления труб и др.
В общемировой практике расчеты на прочность различных элементов строительных конструкций, как правило, могут выполняться двумя методами:
− методом допускаемых напряжений;
− методом предельных состояний.
Метод допускаемых напряжений предполагает, что вероятность разрушения максимальна в той точке, где напряжения максимальны. Он основан на оценке наиболее опасного напряжения для рассматриваемой конструкции относительно допускаемого напряжения. При этом в качестве опасного напряжения выступает либо предел текучести (для пластичных материалов), либо предел прочности (для хрупких материалов).
Мерой запаса допускаемого напряжения по отношению к опасному напряжению для данной конструкции служит коэффициент запаса прочности, представляющий собой отношение этих напряжений, представленное в формуле (1)
где 
– коэффициент запаса прочности;
– опасное (критическое) напряжение, МПа;
– допускаемое напряжение для конструкции, МПа.
Коэффициент запаса прочности
