Оценка вероятности разрушения участка магистрального нефтепровода по данным внутритрубной диагностики

UDK: 622.692.4-192

DOI: 10.24887/0028-2448-2022-5-108-112

Ключевые слова: усталостная трещина, внутритрубная диагностика, вероятность отказа, межинспекционный период, диаграмма разрушения, циклическая трещинностойкость, распределение погрешности измерения

Авт.: Д.А. Неганов (ООО «НИИ Транснефть»), д.т.н., В.М. Варшицкий (ООО «НИИ Транснефть»), к.т.н., А.А. Белкин (ООО «НИИ Транснефть»), к.т.н., Э.Н. Фигаров (ООО «НИИ Транснефть»)

Для обеспечения безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов проводится их периодическая диагностика внутритрубным инспекционным прибором (ВИП) с выявлением полного спектра различных дефектов, определением их размеров, выполнением расчетов на прочность и долговечность трубных секций с дефектами, назначением количества и сроков выполнения ремонтов. Наиболее опасными являются дефекты плоскостного типа заводского сварного шва и основного металла труб, ориентированные в продольном направлении. Срок проведения очередной внутритрубной инспекции должен определяться из условия, что ни один из выявленных дефектов не приведет к отказу в течение межинспекционного периода или что вероятность такого отказа должна быть достаточно мала. В связи с этим важной является оценка вероятности отказа участка трубопровода с выявленными ВИП плоскостными дефектами в течение межинспекционного периода. Под отказом понимается достижении плоскостным дефектом при его усталостном росте предельных размеров. Предельные размеры дефекта определяются с помощью двухкритериальной диаграммы разрушения по заданным расчетному давлению для каждой дефектной секции и механическим свойствам металла труб и сварных соединений.
В статье приведена методика оценки вероятности разрушения участка трубопровода с дефектами плоскостного типа заводского сварного шва и основного металла труб, выявленными ВИП при плановой внутритрубной диагностике. Методика разработана в предположении, что начальная глубина и скорость роста дефектов являются случайными величинами. Таким образом, параметр циклической трещиностойкости для трубных сталей рассматривается также как случайная величина. Построено эмпирическое и расчетное распределение погрешности измерения ВИП глубины дефекта. Все дефекты рассматривались как поверхностные полуэллиптические усталостные трещины с размерами, определенными при внутритрубной инспекции. Кинетика роста усталостной трещины описана уравнением Пэриса. Детерминированными величинами являлись длина дефекта, предельная глубина дефекта при расчетном давлении, приведенная цикличность давления и рабочее давление в дефектной секции, толщина стенки труб. Приведены результаты расчета зависимости вероятности отказа от межинспекционного периода для участка магистрального нефтепровода, содержащего 301 дефект плоскостного типа в заводском шве (дефекты ориентированных в продольном направлении). Длина и глубина дефектов определены по данным пропуска ВИП.

Список литературы

1. Бушинская А.В. Оценка вероятности отказа трубопроводных систем с дефектами коррозионного типа по результатам их диагностики: автореф. дис. ... канд. техн. наук.  – Челябинск, 2012. – 18 с.
2. Методика оценки вероятности разрушения трубопроводов / Ю.А. Чирков, А.А. Бауэр, Д.Н. Щепинов, Е.В. Кушнаренко // V Международная научная конференция «Прочность и разрушение материалов и конструкций.  12–14 марта 2008 г.  – Оренбург: Изд-во ГОУ ОГУ, 2008.
3. Witek M.  Pipeline Failure Probability Evaluation Based on In-line Inspection // Pipeline Technology Journal.  – 2018.  – V. 3.  – С. 16–21.
4. Bushinskaya A. V., Timashev S. A. Predictive maintenance of pipelines with different types of defects  // Russian Journal of Construction Science and Technology. – 2018. – V. 4. – No. 1. – P. 25-33.
5.  Оценка вероятности усталостного разрушения конструкционных элементов с учетом разброса начальных размеров трещин при детерминированном и случайном характерах нагружения / Ю.Г. Матвиенко, Д.О. Резников, Д.А. Кузьмин, В.В. Потапов  // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.  – 2021.  – Т. 87.  – № 10.  – С. 44–53.
6.  Determining reassessment intervals from successive in-line inspections / T. Bubenik,  W. V Harper,   P. Moreno,  St. Polasik // Proceedings of the 2014, 10th International Pipeline Conference, September 29 – October 3, 2014.  – Calgary.
7. Semiga V., Dinovitzer A. Probabilistic fitness-for-service assessment of pipeline // Proceedings of the 2012 9th International Pipeline Conference, September 24–28.  – 2012, Calgary.
8. Chan P.D., Webster D. Probabilistic assessment of ili metal loss features // Proceedings of the 8th International Pipeline Conference September 27 – October 1, 2010.  –  Calgarya.
9. Бушинская A.В., Тимашев С.A. Прогнозное обслуживание трубопроводов с различными типами дефектов // Neftegaz.ru.  – 2014.  –  № 5. – С. 28–35.
10. Timashev S.A., Bushinskaya A.V. Practical methodology of predictive maintenance for pipelines // Proceedings of the 8th International Pipeline Conference September 27 – October 1.  –  2010, Calgary.
11. Обоснование вероятностных коэффициентов запаса как фактора оптимизации металлоемкости трубопроводов и допустимого рабочего давления / Ю. Г. Матвиенко, Д.А. Кузьмин, В.В. Зацаринный [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов.  – 2021.  – № 11(4) .  – С. 364–371.
12. CSA Z662: 19 Нефтегазовые трубопроводные системы.  – Июнь 2019 © Канадская ассоциация стандартов.
13. Механика катастроф. Определение характеристик трещиностойкости конструкционных материалов. Методические рекомендации. Т. 2. Москва: ФЦНТП ПП «Безопасность», Ассоциация КОДАС, 2001.  – 254 с.
14. Пестриков В.М., Морозов Е.М. Механика разрушения. – СПб.: ЦОП «Профессия», 2012.  – 552 с.
15. API 579/ASME FFS-1 Приспособленность к эксплуатации. Fitness For Service. США, ASME, 2016.
16. Сапунов В.Т. Прочность поврежденных трубопроводов. Течь и разрушение трубопроводов с трещинами.  – М.: КомКнига, 2005.  – 192 с.
17. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем.  – М.:  Мир, 1980.