3. Расчет остаточного ресурса по минимальной вероятной толщине стенки труб

Расчеты остаточного ресурса трубопроводов по минимальной вероятной толщине стенки труб являются обязательными при оценке остаточного ресурса трубопровода.

3.1 Расчет минимальной вероятной толщины стенки трубопровода

Сплошной контроль элементов трубопровода различными методами вы­полнить не всегда возможно (из-за недоступности некоторых его участков), а в ряде случаев в этом нет необходимости, поэтому применяют выборочный кон­троль и оценку поврежденности по наибольшим размерам выявленных дефек­тов.

По значениям фактической толщины стенки трубы (приводится таблица фактической толщины стенки по результатам диагностики для заданного варианта) определяется среднее значение измеренной толщины стенки трубы (t):

t = , (3.1)

где N – число участков замера (если N < 10, то не вычисляют, т.к. точность ее оценки при этом недостаточна);

t – результаты измерений толщин на k-х участках поверхности.

Вычисляется среднее квадратическое отклонение по результатам измерений на нескольких участках поверхности, находящихся в одинаковых условиях эксплуатации, по формуле:

= . (3.2)

Определяется минимальная возможная толщина стенки t_min с учетом не контролированных участков поверхности для доверительной вероятности 95% применительно ко всем промысловым трубопроводам по формуле:

t = t- 2. (3.3)

Если имеется измеренное значение толщины стенки t, меньшее, чем t, то за значение t принимается значение t_min.

3.2 Проверочный расчет на прочность

Расчет на прочность трубопровода производится на основании анализа эксплуатации объекта в условиях статического нагружения и коррозионной среды. Основным повреждающим фактором в этих условиях является общая коррозия, снижающая несущую способность трубопровода вследствие уменьшения толщины. Эксплуатация трубопровода считается возможной, если фактическая толщина стенки всех элементов превышает отбраковочную t.

Поэтому выполняется анализ возможности безопасной эксплуатации по следующим характеристикам:

Сравнивается минимальная толщина стенки трубы t с отбраковочной толщиной стенки t_отб

Рассчитывается внутреннее давление (P₀), которое может выдержать элемент трубопровода по формуле [1]:

P₀= 2tR₁/nD_н , (3.4)

где t – минимальная толщина стенки t

Делается вывод проверочного расчета трубопровода на прочность: дальнейшая эксплуатация трубопровода допускается при выполнении условий:

t_min > t_отб и Р₀ > P_раб , (3.5)

где Р_раб – внутреннее рабочее давление в трубопроводе.

3.3 Расчет остаточного ресурса трубопровода по минимальной вероятной толщине стенки трубы по результатам диагностики.

Определяется средняя скорость коррозии (V) по формуле:

V = , (3.6)

где t – проектная (номинальная) толщина стенок труб, мм;

τ – срок эксплуатации трубопровода.

Вычисляется остаточный ресурс трубопровода (τ) по формуле:

τ = , (3.7)

3.4 Пример расчет остаточного ресурса трубопровода по минимальной вероятной толщине стенки трубы по результатам диагностики.

Исходные данные. Проведено техническое диагностическое обследование нефтегазопромыслового трубопровода, транспортируещего продукты, не содержащие сероводорода, с наружным диаметром 273 мм, номинальной толщиной стенки 10 мм и рабочим давлением 10 МПа. Магистральная часть трубопровода смонтирована из труб по ГОСТ 8731, из стали 20, по ГОСТ 1050. Трубопровод находится в эксплуатации с 1990 г.

Эксплуатационные характеристики трубопровода приняты согласно СП 34-116-97:

– коэффициент несущей способности труб k = 1;

– для стали 20 R =420 МПа, R = 250 МПа;

– коэффициент надежности по назначению трубопроводов γ_n=1;

– коэффициент условий работы трубопровода, величина которого принимается в зависимости от транспортируемой среды, m₂ = 0,75;

– коэффициент надежности по материалу _m = 1,55;

– коэффициент надежности по нагрузке _f =1,15;

– коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе n=1,2;

– коэффициент несущей способности трубы = 1;

– коэффициент условий работы материала труб при разрыве m=0,85;

– коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах m=1;

– коэффициент однородности материала труб k=0,8.

Замеры толщин стенок труб по результатам диагностики представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Фактическая толщина стенки (t_k) в точках замера по сечению трубы

Номер замеряемого места по схеме	Толщина стенки, мм
	Фактическая (tk) в точках замера по сечению трубы				Номинальная tnk
	1	2	3	4
1	8,5	8,5	8,6	8,7	10
2	8,7	7,8	8,6	9	10
3	7,8	8,6	7,9	8,9	10
4	7,7	8,4	8,5	8,9	10
5	9,3	9,3	9,4	9,4	10
6	9,1	9	9	9	10
7	7,8	7,7	8,3	8,7	10
8	8,8	8,7	8,7	8,8	10
9	8,5	7,9	8	8	10
10	9,3	7,9	8,4	7,9	10

Последовательность расчета

Проверочный расчет толщины стенки трубы по формуле (2.1)

где значение R определяется по формуле:

R=min .

Расчет отбраковочной толщины стенки трубы

Вычисляется отношение .

Определяем t _отб по формуле (2.4)

,

где R₁ – расчетное сопротивление материала труб и деталей трубопровода, равное

R = R m m k = 4200,80,750,85=214,2 МПа.

Для данных таблицы 1 среднее значение измеренной толщины стенки трубы (t):

t = мм.

Среднее квадратическое отклонение :

= мм .

Минимальная возможная толщина стенки t_min с учетом неконтролиро­ванных участков поверхности для доверительной вероятности 95% применительно ко всем промысловым трубопроводам определяется по формуле:

t = t- 2 = 8,55 - 2·0,513 = 7,52 мм .

Средняя скорость коррозии V :

V = мм/год.

Остаточный ресурс трубопровода составляет:

τ = (года).