Комплексная оценка безопасности эксплуатации магистральных трубопроводов

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

И.Г. Блинов – к.т.н., директор ООО НПВП «Электрохимзащита», г. Уфа

А.В. Валюшок – к.т.н., заведующий сектором технической диагностики трубопроводов ООО НПВП «Электрохимзащита», г. Уфа

Подземные магистральные трубопроводы – потенциально опасные промышленные объекты, а основной причиной их отказа является разрушение вследствие коррозионного воздействия.

Существует множество факторов, характеризующих коррозионное состояние подземного сооружения, известных и понятных узким специалистам: коррозионная активность грунта, состояние изоляционного покрытия, уровень катодной поляризации, влияние блуждающих токов и т.д. В составе каждого их них свои показатели, косвенно и обособленно характеризующие общую потенциальную опасность объекта в целом с точки зрения промышленной безопасности.

Например, существующая в настоящее время классификация нефтегазопроводов позволяет выделить участки нормальной, повышенной и высокой коррозионной опасности. Причем опасным считается участок, на котором один из критериев достигает критического значения. Однако наличие критического значения одного из критериев при отсутствии остальных может, в ряде случаев, незначительно влиять на общую потенциальную опасность участка трубопровода. И наоборот, иногда возникает ситуация, когда ни один из критериев не является критическим, а происходит авария или инцидент. Поэтому наряду с существующей классификацией необходимо применять комплексный подход к оценке опасности участков нефтегазопроводов, учитывающий не только достижение одного из критериев критического значения, а суммарное влияние наиболее значимых факторов, снижающих безопасность эксплуатации нефтегазопроводов.

Для решения этой проблемы специалистами ООО НПВП «Электрохимзащита» была предпринята попытка привести вышеупомянутые факторы к единому количественному показателю, т.е. предложен комплексный подход к оценке потенциальной опасности подземного сооружения с учетом степени влияния каждого из коррозионных факторов в отдельности. Для реализации этого предложены математические зависимости соответствующих каждому коррозионному фактору коэффициентов, зависящих от критериев опасности. Зависимость опасности какого-либо фактора от численного значения соответствующих критериев не всегда носит линейный характер. Поэтому предложенные модели выбирались исходя из физических соображений. Критические и пограничные значения приняты из существующей нормативно-технической документации и многолетнего опыта проведения комплексных электрометрических обследований.

Для оценки потенциальной опасности i-го локального участка трубопровода по результатам ВТД предложена зависимость, которая в общем виде выглядит следующим образом:

,

где , [0;1] – коэффициент, характеризующий коррозионную опасность i-го локального участка трубопровода по результатам ВТД;

– глубина единичного обнаруженного дефекта, %;

– скорость коррозии в месте обнаружения единичного дефекта, мм/год;

– плотность (количество) обнаруженных дефектов на i-м локальном участке трубопровода;

H_кр – критическое значение потери металла, принято равным 50%;

V_кр – критическое значение скорости коррозии, принято равным 0,5 мм/год;

P_кр – критическое значение плотности дефектов, принято равным 100 шт./км.

Если на обследуемом участке частичная замена трубопровода за период эксплуатации не производилась, то глубина дефекта и скорость потери металла величины пропорциональные (рис. 1).



Рис. 1. Зависимость потенциальной опасности локального участка трубопровода от глубины обнаруженных язв и скорости их образования:

Н_ср – средняя глубина дефектов на участке, %; V_ср – средняя скорость коррозии на участке, мм/год

В этом случае:

.

Тогда зависимость общей потенциальной опасности локального участка трубопровода можно представить следующим образом (рис. 2):

.



Рис. 2. Оценка потенциальной опасности локального участка трубопровода по результатам ВТД (в случае отсутствия капитального ремонта трубопровода за период эксплуатации на обследуемом участке):

Н_ср – средняя глубина дефектов на участке, %; Pi – плотность дефектов на участке, шт.

В случае же если за период эксплуатации трубопровода производился ремонт или замена выборочных участков, устранение дефектов, то оценку потенциальной опасности следует производить по общей зависимости.

Для оценки потенциальной опасности i-го локального участка трубопровода по результатам обследования коррозионной активности грунтов предложена следующая зависимость (рис. 3):

,

где , [0;1] – коэффициент, характеризующий коррозионную опасность i-го локального участка трубопровода по результатам обследования коррозионной активности грунтов;

– элементарное значение измеренного УЭС грунта, Омм;

n – количество измеренных значений УЭС грунта на i-м локальном участке трубопровода;

– максимальное значение УЭС грунта на i-м локальном участке трубопровода;

– минимальное значение УЭС грунта на i-м локальном участке трубопровода.



Рис. 3. Оценка степени влияния коррозионной активности грунтов на потенциальную опасность локального участка трубопровода:

R_ср – среднее значение удельного сопротивления грунта на участке, Омм; S_H – степень неоднородности грунтов

Для оценки потенциальной опасности i-го локального участка трубопровода по результатам обследования состояния изоляции предложена следующая зависимость (рис. 4):

,

где , [0;1] – коэффициент, характеризующий коррозионную опасность i-го локального участка трубопровода по результатам обследования состояния изоляции;

– приведенное количество дефектов изоляции на i-м локальном участке трубопровода.

,

где – количество мелких дефектов изоляции на i-м локальном участке трубопровода;

– количество средних дефектов изоляции на i-м локальном участке трубопровода;

– количество крупных дефектов изоляции на i-м локальном участке трубопровода.



Рис. 4. Оценка степени влияния состояния изоляции на потенциальную опасность локального участка трубопровода

Для оценки потенциальной опасности i-го локального участка трубопровода по степени защищенности катодной поляризацией предложена следующая зависимость (рис. 5):

,

где , [0;1] – коэффициент, характеризующий коррозионную опасность i-го локального участка трубопровода по степени защищенности катодной поляризацией;

– протяженность участков с недостаточной катодной поляризацией на i-м локальном участке трубопровода, м;

– общая протяженность i-го локального участка трубопровода, м.



Рис. 5. Оценка степени влияния катодной поляризации на потенциальную опасность локального участка трубопровода

Для оценки потенциальной опасности i-го локального участка трубопровода при влиянии блуждающих токов предложена следующая зависимость (рис. 6):

,

где , [0;1] – коэффициент, характеризующий зависимость коррозионной опасности i-го локального участка трубопровода от влияния блуждающих токов;

, – максимальное и минимальное мгновенные значения потенциала, обнаруженные на i-м локальном участке трубопровода;

– время, в течение которого на обследуемом участке наблюдался защитный потенциал;

– общее время обследования.

При .



Рис. 6. Оценка степени влияния блуждающих токов на потенциальную опасность локального участка трубопровода:

A_max – максимальная амплитуда блуждающих токов на участке, В; Т – время, в течение которого наблюдался защитный потенциал, %
Для нахождения окончательного коэффициента, характеризующего общее коррозионное состояние локального участка трубопровода, предложен метод суммации, который позволяет, во-первых, накапливать окончательный показатель потенциальной опасности, а во-вторых, дает возможность дополнительно оценивать вклад (значимость) конкретного коррозионного фактора в общий результат.

,

где , [0;1] – коэффициент, характеризующий коррозионную опасность i-го локального участка трубопровода по результатам ВТД;

, [0;1] – коэффициент, характеризующий коррозионную опасность i-го локального участка трубопровода по результатам обследования коррозионной активности грунтов (рассмотрен выше);

, [0;1] – коэффициент, характеризующий коррозионную опасность i-го локального участка трубопровода по результатам обследования состояния изоляции;

, [0;1] – коэффициент, характеризующий коррозионную опасность i-го локального участка трубопровода по степени защищенности катодной поляризацией;

, [0;1] – коэффициент, характеризующий зависимость коррозионной опасности i-го локального участка трубопровода от влияния блуждающих токов;

a, b, c, d, e – вклад (значимость) соответструющего коррозионного фактора.

Предложенная методика ранжирования участков подземных магистральных нефтегазопроводов по потенциальной опасности, учитывающая основные коррозионные факторы, позволит увеличить эффективность планирования ремонтных и диагностических работ, т.е своевременно выявить и устранить участки трубопроводов, представляющие наибольшую угрозу промышленной безопасности.