Карпов Д.А.
ВЕРОЯТНОСТНЫЙ АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ НЕФТИ И ГАЗА *
Аннотация:
существующие методы оценки надежности трубопроводов учитывают механические характеристики трубы, тип и параметры нагрузки, количество и размер дефектов, а также ряд других факторов, влияющих на работоспособность трубопровода.
Ключевые слова:
работоспособность трубопровода, целевой коэффициент охвата, предельный размер дефекта, сварка, отсутствие проплавления
Как правило, безопасность трубопроводных систем определяется качеством таких систем, которое удовлетворяет определенному ряду условий.Наиболее важными из этих условий являются:1. Система должна соответствовать всем нормативным требованиям (по отклонению диаметров, толщине стенки, механическим характеристикам металла трубы и сварного соединения, параметрам нагрузки, количеству и величине дефектов и т.д.). По мере совершенствования диагностических устройств для внутритрубного контроля существуют все больше и больше все больше выявляется противоречий, выходящих за рамки нормативных требований. Следовательно, все нефте- и газопроводы следует рассматривать как потенциально опасные.2. Участок трубопровода считается безопасным, если размер дефекта обеспечивает заданную работоспособность с заданным коэффициентом покрытия трубопроводов. При этом расчеты выполняются в соответствии с предписанными процедурами для конкретных условий эксплуатации и условий нагрузки. Следует отметить, что точное определение остаточного ресурса трубопроводов в определенный период времени методом экспериментальных исследований предсказать практически невозможно. Все характеристики материала, нагрузки, размеры дефектов и т.д. имеют случайный разброс в пределах их дисперсии. Погрешности измерений, технология монтажа, квалификация персонала и другие факторы также влияют на результат. Поэтому более точно говорить о вероятности выхода из строя или восстановлении работоспособности участка трубопровода можно только через определенный промежуток времени [3].Поскольку надежность трубопровода при наличии конкретных дефектов, выделенных из их совокупности и измеренных в относительных величинах, меньше единицы, надежность участка трубопровода всегда будет меньше надежности трубопровода при наличии конкретного дефекта. В связи с этим при определении надежности таких участков необходимо ориентироваться на параметр, определяющий допустимое (минимальное) значение. Значение может быть рассчитано исходя из допустимого параметра потока отказов ? (1000 км в год) и диапазона рассматриваемого участка L.Такая оценка безопасности позволяет учесть все важнейшие факторы, источники опасности для трубопроводов и нормативные требования при их эксплуатации в полевых условиях, что определяется значением ?. Например, средний показатель потока отказов на магистральных нефтепроводах за последние несколько лет достигает значения ? = 0,06 отказов в год на 1000 км. Для примера рассчитаем надежность трубопровода, который обладает следующими техническими характеристиками: наружный диаметр D =1220±4 мм, толщина стенки h = 12±0,5 мм. Механические характеристики металла трубы: предел текучести ?t =390 ± 5 МПа, предельное сопротивление ?v= 579 ± 4 МПа, предельное поперечное сжатие ? = 0,4± 0,04, коэффициент интенсивности напряжений K1s = 27 ± 5 МПа??. Расчетное рабочее давление в трубопроводе составляет 5 ± 0,1МПа.Как правило, на участке происходит до 100 случаев снижения давления в год. Среднее снижение составляет 50 ± 10% от номинального давления. В процессе диагностики на обследованном участке были обнаружены три дефекта:1. коррозионная яма глубиной ао = 2,5 ± 0,5 мм (теоретический коэффициент концентрации напряжений К? = 2,7 ± 0,5 [1]),2. поднутрение глубиной ао=1,4 ± 0,5 мм (теоретический коэффициент концентрации напряжений К? = 9 ± 1,0 [3]),3. отсутствие проплавления на глубину ао= 2,5 ± 0,3 мм (теоретический коэффициент концентрации напряжений К? = 10 ± 1,0.Необходимо определить надежность участка трубопровода Qsec на 5 лет эксплуатации в условиях циклического воздействия. В результате численного моделирования с учетом рекомендаций, основанных на методике [2], были получены следующие данные: среднее значение = 57 лет, ? =33 года, Ut = U5 = - 1,57, Qit = Q3,5 =0,94. Надежность всей секции равна: Qsec= 0,48.Следовательно, вероятность выхода из строя этой секции в течение 5 лет эксплуатации равна 0,52 (52%). Чтобы повысить надежность этого участка, необходимо устранить недостаток проплавления, возникший в процессе сварки.После его устранения в процессе ремонта надежность участка трубопровода будет равна Qsec= 0,92 (или 92%).На основе методики оценки безопасности трубопроводов с учетом вероятностного подхода появляется возможность определить надежность трубопроводных систем и эффективность мероприятий, направленных на устранение наиболее опасных дефектов в процессе ремонта. Результаты численных расчетов по существующему подходу должны определять время разрушения, вызванное дефектом. Приведен пример расчета надежности участка трубопровода с дефектами при сроке эксплуатации 5 лет. После устранения дефектов в процессе ремонта, срок службы трубопровода составляет надежность участка трубопровода составляет 92%.
Номер журнала Вестник науки №4 (73) том 3
Ссылка для цитирования:
Карпов Д.А. ВЕРОЯТНОСТНЫЙ АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ НЕФТИ И ГАЗА // Вестник науки №4 (73) том 3. С. 625 - 628. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/14005 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+