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
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
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:
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:
Нср – средняя глубина дефектов на участке, %; Vср – 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):
Нср – 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):
Рис. 3. Оценка степени влияния коррозионной активности грунтов на потенциальную опасность локального участка трубопровода:
Rср – среднее значение удельного сопротивления грунта на участке, Ом×м; SH – степень неоднородности грунтов
Для оценки потенциальной опасности i-го локального участка трубопровода по результатам обследования состояния изоляции предложена следующая зависимость (рис. 4):
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):
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):
При
.Рис. 6. Оценка степени влияния блуждающих токов на потенциальную опасность локального участка трубопровода:
Amax – 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.
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.