« Назад 19.01.2023 11:12 Морские подводные трубопроводы (МПТ) широко распространены в мире для безопасной транспортировки нефти и газа. Несмотря на многолетний опыт проектирования и эксплуатации МПТ, в них возникают повреждения, отказы и даже аварии. Изучение повреждений трубопроводов важно для выявления закономерностей их образования и снижения риска их повторений, а также выбора наилучшего способа ремонта в зависимости от появляющихся глобальных и локальных дефектов основного металла труб, металла сварных швов и зоны термического влияния. При этом отчеты с доступной информацией об изменениях за конкретный период времени эксплуатации МПТ исходного состояния с выявленными и допустимыми дефектами на стадии укладки и испытаний МПТ за последующий конкретный период времени эксплуатации МПТ должны служить основой для практической проверки расчетного прогнозирования. Задача оценки допустимого срока эксплуатации трубопровода с дефектами в общем виде не может быть решена без анализа причин появления дефектов, а выяснить эти причины на основе данных дефектоскопии не всегда представляется возможным. Очевидно, что оценка разрешенного размера дефекта должна исходить из того, что дефект допустим не только на момент контроля, но и будет допустимым на момент следующей диагностики. Для выполнения оценки допустимости дефекта на определенный срок эксплуатации необходимо ранжировать уровни опасности, вызванные конкретными возможными типами дефектов с учетом условий эксплуатации и, принимая во внимание статистические данные об обнаруженных повреждениях и инцидентах за годы эксплуатации МПТ. С увеличением сроков эксплуатации (МПТ) транспортировки нефти и газа возрастает актуальность вопросов выявления и определения уровней дефектности металла труб МПТ и сварных швов для оценки их технического состояния и своевременного применения ремонтных технологий, позволяющих продлить ресурс эксплуатируемых МПТ, обеспечить их длительную работоспособность в эксплуатационных условиях. Сложность адекватной расчетной оценки опасности дефектов труб МПТ на сегодняшний день связана с наличием нескольких подходов и расчетных методик, учитывающих специфику эксплуатации МПТ. Однозначное решение вышеупомянутой задачи осложнено отсутствием единообразия в нормативно-технических документах, регламентирующих порядок оценки технического состояния труб с дефектами, в методиках оценки прочности и долговечности труб с дефектами. К факторам, благоприятствующим образованию и развитию дефектов в процессе эксплуатации МТ, относят: коррозионно-активные среды (окружающая трубопровод вода или грунт, в который заглублен МПТ на дне, а также транспортируемый продукт), цикличность давления трубопровода, наличие блуждающих токов, тип и срок эксплуатации антикоррозионного покрытия, внешние нагрузки и воздействия. Статистические данные о повреждениях и инцидентах, приведенные в норвежском документе рекомендованной практики [4], показывают, что наибольшая часть обнаруженных повреждений связана с коррозией труб. Например, коррозией вызваны 27% повреждений в Северном море и 40% - в Мексиканском заливе из всех инцидентов МПТ, указанных в отчетах за период 2001 по 2012 годы. Принимая во внимание большой процент коррозионных повреждений, рассмотрим в качестве примера рекомендуемые варианты оценки коррозионного износа. Оценку допустимости потери металла вследствие поверхностной коррозии труб в нормативных документах рекомендуют проводить по минимальному давлению разрушения трубы при утонении стенки на части длины. Представленные в литературных источниках и нормативных документах зависимости допустимой относительной глубины дефекта [h/t] от заданной относительной протяженности дефекта В работе [5] рассматривается подход определения допустимых размеров дефектов с учетом вероятности Rf негативных последствий аварий подводного трубопровода, масштаб которых определяется классом опасности. Количественные экономические и экологические оценки ущербов не рассматриваются. По статистическим данным основными причинами отказов подводных трубопроводов являются: механические повреждения (зацепления якорями и тралами, падения тяжелых предметов); коррозия, а также процессы старения; строительные дефекты и дефекты металла труб. В работе [5] сделан обзор аварий МПТ с частотой и последствиями их возникновения, на основе которых можно задать классы опасности (табл.1) с учетом риска аварий, определяемых вероятностью Rf. Таблица 1 – Классы опасности разрушения подводных трубопроводов
В этом случае дополнительно вводятся коэффициент безопасности, учитывающий отмеченные выше случайные вариации размеров дефектов, и коэффициент, зависящий от класса опасности, точности диагностирования и уровня достоверности. В настоящей статье сравнительный численный анализ результатов допустимых уровней дефектности при поверхностной коррозии выполнен по формулам, соответствующих указаниям документов [2] и [6], [3] и [5], [2]. Расчеты выполнены по разработанной программе в Visual Studio Express 2013 Desktop Windows для МПТ транспортировки газа и нефти из сталей X65 и X52 с исходными данными, указанными в табл.2. В расчётах принято положение о недопустимости в любом случае дефектов глубиной более 80 % толщины стенки трубы. Таблица 2. Исходные данные, принятые в расчетах
В соответствии с детерминированным подходом формулы согласно [2] и [6] задают зависимости глубины потери металла от длины пораженного коррозией участка, не принимая во внимание фактор риска и разброс измерений. Формулы [3] и [5], учитывают как класс опасности, так и точность измерения. На рис. 1 представлены линии предельных размеров коррозионных дефектов в МПТ из стали Х65 (табл.2) в виде зависимости относительной глубины Предлагаемая оценка Российского морского регистра судоходства (РС) Наиболее консервативные результаты дает формула [5]. На рис.2 представлена диаграмма допустимой потери металла МПТ из стали Х65 для всех 4-х классов опасности при высокой точности измерений.
Средняя скорость коррозии На основе анализа опытных данных рассматривают три прогнозируемых значения постоянной скорости коррозии в случаях различных нарушений изоляции труб: малая скорость коррозии
Таким образом, наиболее приемлемые результаты получены по формуле [5] с учетом Представленные результаты по оценке опасности только одного параметра коррозионной потери металла показывают, что расчетный срок безопасной эксплуатации может существенно отличаться в зависимости от выбранного нормативного документа и принятой методики, Наиболее приемлемые результаты достигаются при учете разброса данных и погрешностей измерения, а также путем введения уже на стадии проектирования МПТ классов опасности, основанных на риске аварий, для дальнейшей оценки безопасности МПТ на стадии эксплуатации, принимая во внимание конкретный класс опасности. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
|
Интервью с заместителем председателя МЭС - Лещенко Виктором Викторовичем