Научно-методическое обеспечение безопасности морских подводных трубопроводов с дефектами по критериям риска

Рассмотрены научно-методические аспекты обеспечения безопасности морских подводных трубопроводов по критериям риска аварий. На основе анализа современных норм и требований сформулирован концептуальный подход к оценке опасности дефектов по критериям риска. Предложена вероятностная модель для оценки риска аварий морских подводных трубопроводов, учитывающая случайную природу дефектов и ущербов от аварий. Отмечены критериальные условия допустимости дефектов в трубопроводах. На этой основе предложены два концептуальных направления развития методической базы расчетов допустимых дефектов по критериям риска. Первое направление заключается в развитии полувероятностных методов расчета с использованием дифференцированных коэффициентов запаса, учитывающих уровень риска аварий. Второе направление состоит в решении задачи о вероятности разрушения трубопровода при наличии ограничений в виде заданной величины риска. Вероятности и масштабы аварий связаны матрицей рисков. Разработана методика проведения расчетов с использованием полувероятностной концепции для наиболее характерных дефектов подводных трубопроводов. Пригодность трубопровода к эксплуатации после проведения внутритрубной диагностики определена по процедуре трехуровневой оценки допустимых размеров дефектов. Первый — базовый уровень определяет допустимые размеры дефектов по критериям прочности для трубопроводов, подверженных действию основных нагрузок — внутреннего избыточного давления и гидростатического внешнего давления. Второй — расширенный уровень определяет допустимые размеры дефектов по критериям прочности, с учетом действия на трубопроводы дополнительных продольных и изгибающих нагрузок. Третий — специальный уровень определяет допустимые размеры трещин и трещиноподобных дефектов по характеристикам трещиностойкости металла. Новизна методики заключается в обосновании коэффициентов запаса через уровни вероятностей отказов, соответствующих заданному классу ущербов и потерь. Разработана схема принятия решений о допустимости дефектов по критериям рисков. Представлен пример оценки опасности дефектов подводных трубопроводов.

1. Бородавкин П. П. Морские нефтегазовые сооружения. В 2-х ч. Ч. 1. Конструирование. — М.: Недра-Бизнесцентр, 2006. — 555 с.

2. Bay Y., Bay Q. Subsea pipeline design, analysis and installation. — New York: Elsevier, 2014. — 784 p. ISBN: 978-0-12-386888-6.

3. Bay Y., Bay Q. Subsea pipeline integrity and risk management. — New York: Elsevier, 2014. — 405 p. ISBN: 978-0-12-394432-0.

4. ГОСТ Р 54382–2011. Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования. — М.: Стандартинформ, 2013. — 274 с.

5. НД 2-020301-005. Правила классификации и постройки морских подводных трубопроводов. — СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2017. — 178 с.

6. Offshore accident and failure frequency data sources-review and recommendations. RR1114. — Derbyshire: HSE Books, 2017. — 54 p.

7. Christou M., Konstantinidou M. Safety of offshore oil and gas operations: lessons from post accidental analysis. Report EUR25646EN, 2012. — 60 p.

8. Аркадов Г. В., Гетман А. Ф., Родионов А. Н. Надежность оборудования и трубопроводов АЭС. — М.: Энергоатомиздат, 2010. — 423 с.

9. Зайнуллин Р. С., Морозов Е. М., Александров А. А. Критерии безопасного разрушения элементов трубопроводных систем с трещинами. — М.: Наука, 2005. — 316 с.

10. Гаспарянц Р. С. Расчет на прочность и долговечность трубопроводов с коррозионными дефектами потери металла / Нефтегазовое дело. 2008. № 1. С. 34 – 39.

11. Мирзоев А. М. Обзор подходов и методов оценки технического состояния линейной части магистральных газопроводов / Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2012. № 4. С. 111 – 123.

12. Тимашев С. А., Бушинская А. В., Малюкова М. Г., Полуян Л. В. Целостность и безопасность трубопроводных систем. — Екатеринбург: УрО РАН, 2013. — 519 с.

13. Leis B. N., Stephens D. R. An Alternative Approach to Assess the Integrity of Corroded Line Pipe. Part II: Alternative Criterion, Proceedings of the Seventh (1997) International Offshore and Polar Engineering Conference, Honolulu, USA, 25 – 30 May 1997. P. 635 – 641.

14. DNV-RP-F101. Corroded pipelines. Det Norske Veritas. 2010. — 42 p.

15. ASME B31G. Manual for determining the remaining strength of corroded pipelines. A supplement to ASME B31G code for pressure piping. — New York: American Petroleum Institute, 2009. — 56 p.

16. SINTAP (1999), Structural Integrity Assessment Procedure. Final Revision. EU-Project BE 95-1462. — 231 p.

17. BS7910:2013. Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures. — 480 p.

18. ОСТ 23.040.00-КТН-574-06. Нефтепроводы магистральные. Определение прочности и долговечности труб и сварных соединений с дефектами. — М.: ОАО «АК «Транснефть», 2011. С. 135.

19. Иванцов О. М., Харионовский В. В., Черний В. П. Сопоставление методик расчета магистральных трубопроводов по нормам России, США, Канады и европейских стран. — М.: ИРЦ Газпром, 1997. — 51 с.

20. Amaya-Gómez R., Sánchez-Silva M., Bastidas-Arteaga E., Schoefs F., Munoz F. Reliability assessments of corroded pipelines based on internal pressure. A review. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01988082.

21. DNVGL-ST-F101. Submarine pipeline systems. Edition October 2017. — 517 p.

22. Махутов Н. А. Безопасность и риски: системные исследования и разработки. — Новосибирск: Наука, 2017. — 724 с.

23. Lepikhin A., Moskvichev V., Makhutov N. Probabilistic modelling in solving analytical problems of system engineering / Probabilistic modelling in system engineering. — London: IntechOpen, 2018. P. 1 – 22. ISBN 978-1-78923-744-0.

24. Лепихин А. М., Махутов Н. А., Москвичев В. В., Черняев А. П. Вероятностный риск-анализ конструкций технических систем. — Новосибирск: Наука, 2003. — 174 с.

25. ANSI/API 5L. Specification for Line Pipe. — Washington: API Publishing service, 2013. — 192 p.