ГОСТ 34027-2016. Межгосударственный стандарт. Система газоснабжения. Магистральная трубопроводная транспортировка газа. Механическая безопасность. Назначение срока безопасной эксплуатации линейной части магистрального газопровода

4.4 Оценка срока безопасной эксплуатации линейной части магистральных газопроводов в рамках типового проектирования и на основе расширенного подхода

 

4.4.1 Оценку срока безопасной эксплуатации ЛЧМГ в рамках типового проектирования проводят с учетом следующих основных особенностей ее конструкции:

- линейная часть как элемент (подсистема) входит в состав магистрального газопровода, являющегося в целом ремонтируемым объектом;

- в соответствии с принятой в 4.3 схемой декомпозиции (см. рисунок 1) ЛЧМГ состоит из линейно-протяженных и компактно расположенных объектов;

- линейно-протяженные элементы ЛЧМГ, как правило, могут быть отнесены к категории необслуживаемых, но ремонтируемых и (или) восстанавливаемых объектов;

- компактно расположенные конструктивно-технологические элементы ЛЧМГ (прежде всего те, к которым обеспечен облегченный доступ персонала) относят к категории обслуживаемых, ремонтируемых и (или) восстанавливаемых объектов;

- в зависимости от причины отказа объекта ЛЧМГ восстановление ее работоспособного состояния может быть проведено за счет ремонта или замены отказавшего объекта в соответствии с регламентами, установленными в нормативной и (или) технической документации.

Примечание - Для восстанавливаемой системы отсутствует понятие предельного состояния в традиционном техническом понимании этого термина. При отсутствии финансовых, материально-технических и организационных ограничений на проведение ремонтно-восстановительных работ поддержание газопровода в работоспособном состоянии может осуществляться с практической точки зрения в течение неограниченного периода. Понятие предельного состояния для восстанавливаемой системы может быть сформулировано только при условии введения дополнительных ограничений на возможность восстановления ее работоспособного состояния.

 

4.4.2 При проведении указанной в 4.4.1 оценки следует учитывать показатели долговечности и показатели безопасности <*> компактно расположенных объектов, обозначенных в перечислениях б) и в) 4.3.3. Указанные показатели, как правило, приводит организация-изготовитель в технической документации (техническом задании на проектирование, техническом паспорте, технических условиях, руководстве по эксплуатации).

--------------------------------

<*> В Российской Федерации в соответствии с ГОСТ Р 54123-2010 "Безопасность машин и оборудования. Термины, определения и основные показатели безопасности" назначенный срок службы и назначенный ресурс машин и оборудования, в отношении которых должны выполняться требования технического регламента [1], относят к показателям безопасности, которые нормируют в законодательных или нормативно-правовых актах федеральных органов исполнительной власти и государственного надзора, а также устанавливают заказчики по согласованию с разработчиками.

Согласно ГОСТ Р 54122-2010 "Безопасность машин и оборудования. Требования к обоснованию безопасности" виды опасности для обеспечения механической безопасности на всех стадиях жизненного цикла идентифицируют при проектировании машин и оборудования.

 

4.4.2.1 Количественные значения назначенного срока службы (назначенного ресурса) применяемой на объектах газовой промышленности трубопроводной арматуры (в том числе линейной запорной арматуры и охранных кранов компрессорных и газораспределительных станций) могут быть установлены в соответствии со стандартами общих технических условий на трубопроводную арматуру (например, в составе требований к показателям безопасности) <**>.

--------------------------------

<**> В Российской Федерации показатели надежности и безопасности применяемой на объектах газовой промышленности трубопроводной арматуры установлены в стандарте [4]. В соответствии с этим стандартом защитное наружное покрытие трубопроводной арматуры наносят в заводских условиях силами организации-изготовителя с учетом конкретных требований опросного листа заказчика (в том числе требований по сроку службы покрытия), соблюдая требования соответствия характеристик наносимого на арматуру покрытия характеристикам наружного защитного покрытия труб.

 

4.4.2.2 Для узлов пуска и приема очистных и диагностических устройств, узлов редуцирования давления и учета газа, конденсатосборников в технической документации, представляемой заказчику организацией-изготовителем, как правило, приводят количественные значения следующих показателей:

- средний срок службы поставляемого технического устройства;

- рекомендуемый срок службы технического устройства, отсчитываемый от момента ввода его в эксплуатацию, до проведения планового обследования технического состояния.

4.4.2.3 Значение устанавливаемого на этапе проектирования назначенного срока службы (назначенного ресурса) трубопроводной арматуры (см. 4.4.2.1) и перечисленных в 4.4.2.2 показателей для других технических устройств, как правило, не должно превышать значение назначенного срока службы (назначенного ресурса) линейно-протяженных объектов ЛЧМГ.

Установление при проектировании ЛЧМГ увеличенных значений назначенного срока службы (назначенного ресурса) трубопроводной арматуры и других технических устройств по сравнению с назначенными организацией-изготовителем значениями, может быть осуществлено по согласованию между ней, генеральным проектировщиком и заказчиком проекта на основе соответствующего обоснования, подтвержденного расчетами и (или) результатами испытаний.

4.4.2.4 Если организацией-изготовителем назначенные показатели компактно расположенных на ЛЧМГ объектов не установлены и не приведены в технической документации, то определение их назначенного срока службы (назначенного ресурса) должно быть выполнено при проектировании ЛЧМГ на экспертном уровне с учетом опыта эксплуатации объектов-аналогов, либо по результатам специальных исследований. При этом для обеспечения требуемого технического состояния технического устройства в проектной документации должны быть приведены требования к периодичности и порядку проведения работ по оценке его технического состояния в процессе эксплуатации.

При таком подходе индивидуальные значения назначенных показателей компактно расположенных объектов не лимитируют значения назначенных показателей ЛЧМГ в целом, но должны быть учтены при формировании регламентов технического обслуживания этих объектов в процессе эксплуатации.

4.4.3 Для линейно-протяженных объектов ЛЧМГ, состоящих из большого числа однотипных элементов (отдельных труб, участков, рассматриваемых как один объект с одинаковыми условиями эксплуатации), расчетную оценку срока службы (ресурса), в пределах которого устанавливают назначенный срок службы (назначенный ресурс), выполняют с учетом следующих особенностей:

а) при эксплуатации в линейно-протяженных объектах с течением времени могут происходить процессы возникновения и накопления повреждений системного характера, обусловленные:

1) сплошной и местной коррозией;

2) коррозионным растрескиванием металла труб под напряжением (КРН);

3) действием переменных во времени нагрузок природно-климатического и технологического (см. 6.1), а также техногенного происхождения (см. 6.3);

4) действием в процессе продолжительной эксплуатации нагрузок (предусмотренных проектом и нештатных), а также физико-химическим воздействием факторов окружающей среды и транспортируемого газа (приводящим также к изменению физико-механических характеристик металла);

Примечание - Терминологические статьи, определяющие разновидности сплошной и местной коррозии, а также коррозионного растрескивания, приведены в ГОСТ 5272.

 

б) при наличии достаточно однородных условий вдоль трассы ЛЧМГ действие приведенных в перечислении а) 4.4.3 системных факторов на участках значительной протяженности может приводить к появлению на рассматриваемом линейно-протяженном объекте значительного числа поврежденных однотипных элементов, что может сделать проведение полномасштабных восстановительных работ избыточно затратным и, как следствие, невыгодным с точки зрения экономической целесообразности;

в) оценка срока службы (ресурса) может быть выполнена на основе выявления причинно-следственных связей между служебными характеристиками рассматриваемого объекта, повреждающими факторами и процессами возникновения и накопления повреждений, зарождения и развития дефектов.

4.4.4 С учетом изложенных в 4.4.3 особенностей при проведении расчетной оценки срока службы (ресурса) линейно-протяженных объектов ЛЧМГ следует руководствоваться следующими положениями, уточняющими причинно-следственные связи между служебными характеристиками рассматриваемого объекта, повреждающими факторами и процессами возникновения и накопления повреждений, зарождения и развития дефектов:

- служебные характеристики защитного покрытия труб соответствуют требованиям ГОСТ 31448 в пределах всего срока службы покрытия, задаваемого при проектировании ЛЧМГ на основе данных, приведенных изготовителем (поставщиком) труб в сопроводительной документации (либо на основе требований нормативных документов или по результатам специальных исследований по оценке срока службы покрытия);

Примечание - Сохранение соответствия служебных характеристик защитного покрытия труб требованиям ГОСТ 31448 означает, что в пределах установленного изготовителем (поставщиком) труб срока службы защитного покрытия не происходит зарождение и развитие коррозионных повреждений металла труб. При исчерпании срока службы защитного покрытия оно полностью перестает выполнять какие-либо защитные функции.

 

- накопление коррозионных повреждений и развитие процессов КРН происходит в металле труб и сварных соединений с момента исчерпания срока службы защитного покрытия при наличии внешних условий, обусловленных коррозионной активностью внешней среды;

- скорость распространения коррозии и скорость роста трещин КРН зависит от коррозионной активности окружающего грунта и может быть оценена или спрогнозирована в соответствии с требованиями нормативных документов;

Примечания

1 Прямая оценка скорости коррозии может быть получена с помощью датчиков и индикаторов скорости коррозии, размещенных на участках линейной части будущей трассы магистрального газопровода при проведении инженерных изысканий. Для использования в расчетах принимают наиболее неблагоприятную оценку скорости коррозии, полученную в процессе наблюдений.

2 В стандарте [5] для случая отсутствия прямых данных приведены рекомендации по использованию в расчетах трех средних уровней прогнозных значений скорости коррозии (по глубине проникновения в металл) в зависимости от диапазона изменения удельного электрического сопротивления грунта (0,075 мм/год при удельном сопротивлении более 150 Ом·м; 0,15 мм/год при удельном сопротивлении от 10 до 150 Ом·м; 0,3 мм/год при удельном сопротивлении менее 10 Ом·м).

В стандарте [6] приведены экспериментальные данные по скорости коррозии в металле трубчатых образцов без защитного покрытия, значения которой могут достигать 0,3 мм/год (при наличии минимально необходимого уровня катодной защиты).

3 В международном стандарте [7] установлены требования к испытаниям подвергнутых предварительному растрескиванию образцов при постоянной нагрузке или при постоянном смещении, по результатам которых могут быть получены данные о скорости роста трещин КРН. При отсутствии результатов таких испытаний или других прямых данных об ожидаемой характерной скорости роста КРН ее среднее значение может быть принято равным 0,3 мм/год, что соответствует наиболее неблагоприятному варианту прогнозной скорости роста коррозии.

4 Предельное значение утонения стенки трубы вследствие коррозии может быть определено в соответствии со стандартами или другими нормативными документами, в которых установлены методы анализа и оценки опасности коррозионных дефектов.

В стандартах [8] - [10] методы анализа и оценки опасности коррозионных дефектов изложены применительно к различным видам коррозионных повреждений и трещинам КРН в металлических конструкциях при действии постоянных и переменных во времени нагрузок и воздействий.

 

- накопление усталостных повреждений, обусловленных действием переменных во времени нагрузок и воздействий (при их наличии), начинает происходить в момент ввода объекта в эксплуатацию с интенсивностью накопления, зависящей от того, в какой среде (атмосферный воздух, пресная или морская вода, почвенные электролиты) происходят воздействия на объект ЛЧМГ.

Примечание - При проведении расчетной оценки срока службы (ресурса) подверженных изменяющимся во времени (в том числе циклическим) воздействиям объектов рекомендуется принимать, что в пределах назначенного срока службы защитного покрытия накопление усталостных повреждений происходит в условиях атмосферного воздуха, а за пределами срока службы защитного покрытия - в среде, свойства которой определены в зависимости от внешних условий по трассе магистрального газопровода.

 

4.4.5 В соответствии с настоящим стандартом используемый при типовом проектировании подход к оценке срока безопасной эксплуатации ЛЧМГ применяют в рамках поэтапного алгоритма, приведенного в 4.5. Этот же алгоритм используют также и для расширенного подхода (при необходимости его применения согласно 4.2.7), предполагающего учет дополнительных (по отношению к типовому проектированию) требований и исходных данных, перечень и содержание которых определяет проектная организация.

Структурная схема поэтапного алгоритма и рекомендованные для использования при его реализации данные приведены в приложении А, подробное содержание этапов с указанием возможных составляющих расширенного подхода изложено в разделах 5 - 9.

4.4.6 В рамках типового проектирования оценку срока службы (ресурса) проводят после анализа проекта с учетом приведенных в 4.4.1 - 4.4.4 положений и декомпозиции ЛЧМГ (см. 4.3) с выделением элементарных объектов и расчетных участков с однородными условиями эксплуатации в пределах этих элементарных объектов согласно 8.4, для которых могут быть получены расчетные оценки срока безопасной эксплуатации. Пример выделения расчетных участков приведен в приложении Б.

Примечания

1 Элементарные объекты могут быть рассмотрены как элементы выделенной при декомпозиции подсистемы, последовательно соединенные между собой по правилам построения структурных блок-схем для расчета надежности, например по ГОСТ 27.301, ГОСТ 27.310. В международной стандартизации аналогичные правила приведены в стандарте [11] <*>.

2 Выделенный в качестве элементарного объекта подсистемы участок ЛЧМГ между двумя последовательно расположенными крановыми узлами может быть разделен на локальные участки с однородными конструктивными и природными характеристиками. Такие локальные участки целесообразно принимать в качестве расчетных участков, состоящих из определенного в процессе такого разделения количества труб.

 

--------------------------------

<*> В Российской Федерации действует ГОСТ Р 51901.14-2007 "Менеджмент риска. Структурная схема надежности и булевы методы", модифицированный по отношению к международному стандарту [11].

 

4.4.7 Если в пределах расчетного участка происходят процессы накопления повреждений, вызванные действием нескольких повреждающих факторов, то должны быть проанализированы все механизмы накопления повреждений, составлен перечень вариантов сочетаний повреждающих факторов и получены оценки срока службы этого участка, соответствующие каждому из таких сочетаний.

Если необходимость учета совместного влияния отдельных факторов на накопление повреждений не была подтверждена или обоснована (исходя из особенностей процессов накопления повреждений), то учет влияния этих факторов на оценку срока службы следует выполнять раздельно по каждому фактору.

Примечания

1 При необходимости учета к повреждающих факторов максимальное число вариантов их сочетаний равно 2^к (включая варианты действия каждого из повреждающих факторов в отдельности и вариант отсутствия их действия вообще).

2 Необходимость совместного учета повреждающих факторов на расчетном участке может возникнуть, например, в случае накопления коррозионных повреждений с одновременным ухудшением физико-механических свойств металла труб при длительной эксплуатации. В этом случае из-за снижения прочности металла уменьшаются и предельные размеры допускаемых коррозионных дефектов, что приводит к сокращению прогнозируемого срока эксплуатации расчетного участка до наступления предельного состояния (при постоянной скорости коррозии).

 

4.4.8 Расчетную (прогнозную) оценку срока службы (ресурса) расчетных участков выполняют в соответствии с положениями раздела 9.

Рекомендации по проведению анализа процессов накопления повреждений, зарождения и развития дефектов приведены в приложениях В и Г, а рекомендации по учету нескольких механизмов накопления повреждений при проведении оценки срока службы расчетного участка приведены в приложении Д.

4.4.9 Обоснование назначенного срока службы и соответствующего ему срока безопасной эксплуатации ЛЧМГ проводят в соответствии с 4.5 и разделом 10, следуя также рекомендациям, приведенным в приложениях Е и Ж.