Document 4223347

ВЛИЯНИЕ ТИПА КОРРОЗИОННОГО ДЕФЕКТА НА ВЕРОЯТНОСТЬ ОТКАЗА
ТРУБОПРОВОДА В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
В.Н. Сызранцев, С.Л. Голофаст, Я.П. Невелев
Тюменский государственный нефтегазовый университет, НИИГАЗ, Тюмень
В статье [1] представлена модель расчета предельно допустимого внутреннего
давления на дефектном участке трубопровода. В качестве критерия наступления
предельного состояния трубы газопровода (диаметр трубы D , толщина стенки трубы t ),
имеющей коррозионный дефект длиной L и глубиной h , расположенный под углом  к
продольной оси трубы, принято условие [1]:
 n (1   )   в ,
где
(1)
 – параметр ( 0    1), характеризующий степень поврежденности трубы (при
  0 в трубе повреждения отсутствуют,   1 соответствует полному разрушению
трубы);  n – номинальное напряжение, возникающее в неповрежденной трубе
перпендикулярно оси дефекта [1];  в - предельное напряжение, допускаемое материалом
трубы.
На основе анализа экспериментальных данных по разрушению внутренним
давлением труб, имеющих поверхностные дефекты, в работе [1] параметр  предложено
рассчитывать по следующему выражению:
   (1  e ( )l ) ,
(2)
  h t – относительная глубина дефекта; l  L D  t – относительная длина
дефекта; функция  ( ) в зависимости от типа дефекта принимается в виде: для реальных
2
трещин  ( )  2 (1   ) , для гладких коррозионных дефектов  ( )   (1   ) , для
искусственных машинных надрезов  ( )  m (1   ) , где m – коэффициент,
где
принимаемый равным 1, если ширина надреза больше 0,5  t , и m  2 при узком надрезе.
Особенность предлагаемой в настоящей работе методики расчета вероятности
безотказной работы (или отказа) трубопровода с коррозионным дефектом определенного
типа на основе условия (1) с учетом выражения (2) заключается в том, что входящие в нее
величины  в и  n (зависит от действующего при эксплуатации трубопровода давления
p ) представляются как случайные, закон распределения которых восстановлен на основе
методов непараметрической статистики, изложенных в работах [2, 3, 4].
Рассмотрим расчет вероятности отказа трубопровода с коррозионными дефектами
различного типа на примере участка газопровода. Материал трубы – сталь 14Г2САФ, толщина
стенки t = 16,5 мм.
На рис.1 в плоскости параметров: вероятность отказа – относительная глубина
дефекта при длине L =150 мм показаны (кривые 1, 2, 3 и 4) результаты расчета для
дефектов в виде реальной трещины, гладкого коррозионного и искусственных машинных
надрезов при m  1 и m  2 .
На основе этих графиков
решается следующая задача. Задана
предельная
величина
отказа
газопровода
0,025
(сплошная
горизонтальная линия на рис.1). Если
в процессе диагностики газопровода
зафиксирован дефект в виде реальной
трещины длиной 150 мм, то
допустимая относительная глубина
(см. рис.1) дефекта   0,23 , а при
гладком
коррозионном
дефекте   0,64 . Подобным образом
Рис. 1. Зависимость вероятности отказа трубопровода
от вида дефекта
Рис. 2. Зависимость вероятности отказа
трубопровода от длины реальной трещины
для L =150 мм на основе рис.1 можно
определить
допустимую
относительную глубину дефекта в
виде
искусственных
машинных
надрезов при m  1 и m  2 .
Для оценки влияния закона
распределения давления в газопроводе
на
предельную
относительную
глубину дефекта при различной его
длине ( L =50; 100; 150; 200 мм),
реализуя
методику
оценки
вероятности отказа для реальных
трещин и гладкого коррозионного
дефекта для давлений в трубопроводе
на входе компрессорной станции,
получим графики, представленные на
рис.2 и рис.3.
При длине реальной трещины
L = 150 мм (см. рис. 2) имеем
допустимую
глубину
дефекта
  0,22 , что соответствует толщине
стенки трубы t = 12,87 мм.
В том случае, когда имеем
гладкий коррозионный дефект, на
основании рис. 3 для этой же длины
дефекта установим   0,66 . Таким
образом, допускаемая толщина стенки
трубы t = 5,61 мм.
Рис. 3. Зависимость вероятности отказа трубопровода от
длины гладкого коррозионного дефекта
Список литературы
1. Киселев В.К., Столов В.П. Модель оценки прочности и конструктивной надежности
газопроводов с произвольно ориентированными поверхностными дефектами // Надежность и ресурс
газопроводных конструкций. М.: ООО «ВНИИГАЗ», - 2003. С. 67–77.
2. Сызранцев В.Н., Невелев Я.П. Голофаст С.Л. Вероятностная оценка опасности коррозионных
дефектов газопровода. Безопасность критических инфраструктур и территорий: Тез. докл. II Всерос.
конф. и XII Школы молодых ученых. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. С.41–42.
3. Сызранцев В.Н., Невелев Я.П., Голофаст С.Л. Расчет прочностной надежности изделий на
основе методов непараметрической статистики. Новосибирск: Наука, 2008. 218 с.
4. Сызранцев В.Н., Голофаст С.Л., Невелев Я.П. Решение задачи прочностной надежности
нефтегазового оборудования методами непараметрической статистики. // Изв. вузов. Машиностроение,
2006. №7. С.25–31.