Методические указания по организации и исполнению программ диагностики промысловых трубопроводов Компании (стр. 15 )

Описанный в данном разделе метод расчета может быть применен только для ориентировочных оценок, если отсутствуют измерения толщины стенки элементов трубопровода, но в их паспортах имеется достоверная информация об имевших место разрушениях. В расчете следует учитывать лишь те отказы, которые связаны с износом трубопровода и возникшей течью. Необходимо располагать данными по скорости общей коррозии, а число элементов должно быть не меньше необходимого значения по РД .

Данный метод может быть использован в дополнение к традиционному расчету, изложенному в предыдущем разделе. При этом в формулу (6.11) следует подставлять верхнюю оценку средней скорости коррозии. После проведения двух расчетов в качестве действительного значения остаточного ресурса следует принимать минимальную из полученных оценок. Результаты расчетов по обоим методам становятся вполне сопоставимыми, если они выполнены по линейной модели и скорость износа стенки в обоих случаях принималась постоянной. Линейная модель износа достаточно широко используется на практике при расчете ресурса трубопроводов.

Достоинством предлагаемого метода оценки остаточного ресурса является то, что рассеивание параметров износа определяется по относительному числу отказов. Физическая природа этих отказов не имеет значения, поэтому метод может быть распространен и на другие типы разрушения.

Пример расчета

Исходные данные:

Длина трубопровода равна 2000 м, а среднее расстояние между элементами трубопровода равно 10 м. Время эксплуатации трубопровода 12 лет. 3а время эксплуатации трубопровода было 5 отказов. Средний допустимый относительный износ, верхнее интервальное значение относительного износа .

Требуется рассчитать остаточный ресурс трубопровода с вероятностью прогноза 95%.

Расчет

Точечная оценка вероятности безотказной работы на момент диагностирования

Условную вероятность безотказной работы равна 0.95, т. е. величина .

Тогда

Квантили нормального распределения, соответствующие вероятностям и из таблицы 6.1

остаточный ресурс

года

Остаточный ресурс трубопровода при вероятности прогноза 95% равен 1,4 года.

Приложение 7 (справочное)

Методика расчета НДС трубопроводов

1. Расчёт НДС проводится с учётом:

-  давления внутри трубопровода в зависимости от типа транспортируемой среды;

-  изгиба трубопровода;

-  веса грунта, либо ветровой, снеговой и гололедной нагрузок на трубопровод;

-  вмятин на стенке трубопровода;

-  расчетной толщины стенки трубопровода.

2. Нормативные ссылки

В настоящем документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:

СНиП 2.01.07‑85 Нагрузки и воздействия.

СНиП 2.04.12‑86 Расчет на прочность стальных трубопроводов.

СНиП 2.05.06‑85* Магистральные трубопроводы.

3. Термины и определения

В настоящем документе применены термины и определения:

3.1 граничные условия: совокупность статических силовых факторов на границе конечно-элементной модели или ее составляющих.

3.2 кольцевые напряжения: напряжения, действующие в окружном направлении.

3.3 главные срединные напряжения в кольцевом направлении: максимальные напряжения в трубопроводе, действующие в кольцевом направлении в срединной (равноудаленной от внутренней и наружной поверхностей стенки трубопровода) плоскости с учетом дефектов геометрии конструкции.

3.4 главные фибровые (поверхностные) напряжения в кольцевом направлении: максимальные напряжения, действующие в кольцевом направлении на поверхности трубопровода с учетом дефектов геометрии конструкции.

3.5 продольные напряжения: напряжения, действующие в направлении образующей стенки трубопровода.

3.6 опорные линии: линии, использующиеся для построения объемной модели конструкции.

3.7 опорные точки: точки, использующиеся для построения объемной модели конструкции.

3.8 тип конечного элемента: совокупность свойств элемента, определяющих: возможность его применения для выполнения определенных видов КЭ-расчета, характерную форму элемента, порядок аппроксимирующей функции, геометрические характеристики.

4. Обозначения и сокращения

В настоящем документе применяются следующие сокращения и обозначения:

КЭ - конечно-элементная (-ый);

НДС - напряженно-деформированное состояние;

ОТС - оценка технического состояния;

D - внешний диаметр трубопровода;

Dвн - внутренний диаметр трубопровода;

vlq - нормативная нагрузка от веса жидкой транспортируемой среды на единицу длины трубопровода;

γlq - коэффициент надежности по нагрузке от веса жидкой транспортируемой среды;

γn - удельный вес транспортируемого жидкой среды;

vg - нормативная нагрузка от веса газообразной транспортируемой среды на единицу длины трубопровода;

γg - коэффициент надежности по нагрузке от веса газообразной транспортируемой среды;

g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с2;

Pn - рабочее (нормативное) давление транспортируемой газообразной среды;

Rg - газовая постоянная;

z - коэффициент сжимаемости газа;

Tt - температура транспортируемой газообразной среды, К;

Ps - внешнее давление на трубопровод от веса грунта;

γs – коэффициент надежности по нагрузке от внешнего давления;

ρs - средняя плотность грунта на уровне заложения трубопровода;

H - координата верхней точки заложения подземного трубопровода;

х – вертикальная координата расчётной точки;

w - внешняя нормативная ветровая нагрузка на единицу длины надземного трубопровода, действующая перпендикулярно его осевой вертикальной плоскости;

γw – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

wst - статическая составляющая ветровой нагрузки, определяемая согласно СНиП 2.01.07‑85;

wdyn - динамическая составляющая ветровой нагрузки, определяемая согласно СНиП 2.01.07‑85 как для сооружения с равномерно распределенной массой и постоянной жесткостью;

tins - толщина изоляции трубопровода;

vsn - внешняя нормативная снеговая нагрузка на единицу длины горизонтальной проекции надземного трубопровода;

γsn – коэффициент надежности по снеговой нагрузке;

s - вес снегового покрова принимаемый по СНиП 2.01.07‑85;

vi - гололедная нормативная нагрузка на единицу длины надземного трубопровода;

γi – коэффициент надежности по гололедной нагрузке;

tлед - толщина слоя льда;

gлед - объемный вес гололеда принимаемый по СНиП 2.01.07‑85.

E - модуль упругости, МПа;

μ - коэффициент Пуассона;

ρст - плотность стали;

ti - расчетная фактическая толщина трубы, м;

R - допустимое напряжение, принимаемое согласно СНиП 2.04.12;

sе - эквивалентные напряжения по Мизесу;

σq, σz - кольцевые и продольные напряжения в зоне дефекта.

5. Исходные данные

а) Для выполнения расчета необходимы следующие данные, устанавливаемые согласно паспортным данным на трубопровод и результатам технической диагностики:

-  вариант расположения трубопровода (наземное или подземное исполнение);

-  плотность транспортируемого продукта (ρ);

-  βνσςπεννεε δΰβλενθε;

-  внешние нагрузки (глубина залегания и тип грунта для подземных трубопроводов, ветровая, снеговая и гололедная нагрузки для наземных трубопроводов);

-  данные о металле конструкций трубопровода;

-  результаты геодезии и нивелирования;

б) Для создания модели материала необходимо задать модуль упругости Е, коэффициент Пуассона ν, характерные точки диаграммы растяжения и плотность материала ρст.

в) Модель материала (стали) трубопровода принимается как для упругопластического материала в результате аппроксимации диаграммы растяжения стали мультилинейной зависимостью.

г) Коэффициенты надежности по нагрузке принимаются в соответствии с таблицей 7.2.

Таблица 7.2

Нагрузки и воздействия	Способ прокладки трубопроводов	Коэффициент надежности по нагрузке
вид	характеристика	подземный	надземный
Постоянные	Собственный вес трубопровода, арматуры и обустройств	+	+	1,1 (0,95)
	Вес изоляции	+	+	1,2
	Вес давления грунта (засыпки, насыпи)	+	-	1,2 (0,8)
	Предварительное напряжение трубопровода (упругий изгиб по заданному профилю, предварительная растяжка компенсаторов и др.) и гидростатическое давление воды	+	+	1,0
Временные длительные	Внутреннее давление транспортируемой среды:
	- газообразной	+	+	1,1
	- жидкой	+	+	1,15
	Вес транспортируемой среды:
	- газообразной	+	+	1,1 (1,0)
	- жидкой	+	+	1,0 (0,95)
	Температурный перепад металла стенок трубопровода	+	+	1,1
	Неравномерные деформации грунта, не сопровождающиеся изменением его структуры (осадки, пучения и др.)	+	+	1,5
Кратковременные	Снеговая	-	+	1,4
	Гололедная	-	+	1,3
	Ветровая	-	+	1,2
	Транспортирование отдельных секций, сооружение трубопроводов, испытание и пропуск очистных устройств	+	+	1,0
Особые	Сейсмические воздействия	+	+	1,0
	Нарушения технологического процесса, временные неисправности или поломки оборудования	+	+	1,0
	Неравномерные деформации грунта, сопровождающиеся изменением его структуры (селевые потоки и оползни; деформации земной поверхности в районах горных выработок и карстовых районах; деформации просадочных грунтов при замачивании или вечномерзлых при оттаивании и др.)	+	+	1,0

Примечания: