При проектировании трубопровода всегда возникает необходимость учета его эксплуатационных качеств и себестоимости всей системы. Важный элемент момент — это себестоимость его главного элемента — труб. Трубы должны быть, с одной стороны, достаточно прочными, чтобы перекачивать по ним нефть или нефтепродукты с расчетным давлением. Но при этом они не должны быть слишком дорогими. Поэтому еще на стадии проектирования трубопровода встает задача расчета прочности и, как следствие, толщины стенок магистрального трубопровода.
На трубу, по которой двигается нефть, влияют разные факторы, но принципиальное значение для оценки необходимой толщины стенок имеет внутреннее давление. Вместе с тем, необходимо учитывать и свойства материала, из которого сделана труба, в частности, расчетное сопротивление растяжению. Все эти параметры на стадии проектирования рассчитываются согласно соответствующим Строительным Нормам и Правилам (СНиП).
Расчетное сопротивление растяжению неразрывно связано со свойствами самого металла, из которого делалась труба. Еще на стадии выплавки стали в заводских условиях делаются соответствующие необходимые анализы и их результат указывается в соответствующем сертификате на сталь. Специалисты также говорят о классе прочности стали.
Однако стальная труба будет эксплуатироваться в условиях, которые будут далекими от идеальных, и прежде всего необходимо учитывать коррозию, как с внешней стороны, так и внутри самой трубы. Для оценки агрессивности среды, в которой будет работать трубопровод, производятся специальные анализы в ходе инженерно-геологического изучения грунтов по проектируемой трассе нефтепровода.
Также изучается агрессивность перекачиваемого продукта по отношению к стали. Продукт может быть слабоагрессивным, поражая сталь на глубину менее 0,01 мм в год, а может быть очень агрессивным, тогда скорость поражения будет превышать 0,5 мм в год, то есть быстрее в 50 раз.
Большое значение может иметь поведение стали при переменных термических нагрузках, например, при нагревании и охлаждении, а также в случае, если в трубе перекачивается горячая жидкость, а ее внешняя поверхность находится в низкотемпературной среде.
Все эти исследования проводятся на чистой стали, без учета наносимых изолирующих покрытий, то есть в самых тяжелых для трубы условиях. В зависимости от результатов исследований, инженеры приходят к необходимости добавления в расчеты толщины стенки специальных коррелирующих коэффициентов. Учитывается также и такой важный параметр, как расчетное время эксплуатации трубопровода, которое может измеряться десятилетиями.
Все указанные параметры в итоге позволяют рассчитать толщину стенки трубопровода, с учетом выбранного внешнего диаметра труб и рабочего давления в системе. Следует учесть, что все данные расчеты служат для оценки параметров проектируемого трубопровода. До начала строительства должны пройти тестовые испытания конкретных труб, возможно, какие-то решения будут изменены или вместо одних технических решений будут реализованы другие.