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

4.5 Перечень и содержание этапов алгоритма оценки срока безопасной эксплуатации линейной части магистральных газопроводов

 

4.5.1 В соответствии с настоящим стандартом приведенный в 4.5.2 поэтапный алгоритм согласно 4.4.5 используют для оценки срока безопасной эксплуатации ЛЧМГ как при типовом проектировании, так и в рамках расширенного подхода.

4.5.2 Алгоритм оценки срока безопасной эксплуатации ЛЧМГ реализован в виде последовательного выполнения семи этапов.

4.5.2.1 На первом этапе выполняют сбор и анализ исходной информации о проектируемом объекте и структурирование информации по группам данных. В перечень рассматриваемых информационных материалов следует включать:

а) задание на проектирование;

б) комплект проектных документов, включающий:

1) расчетно-пояснительные записки;

2) спецификации на трубы и иные комплектующие, выполненные по форме и правилам, установленным в ГОСТ 21.110;

3) чертежи и планы местности;

4) результаты геодезических и инженерно-геологических изысканий, оформляемые по ГОСТ 21.301;

5) другие документы в зависимости от типа и назначения объекта (при необходимости).

Проектно-изыскательские и расчетные материалы должны быть представлены в объеме, достаточном для адекватного описания конструктивной схемы ЛЧМГ, использованных технических решений, климатических и грунтово-геологических характеристик региона прокладки магистрального газопровода.

По результатам выполнения первого этапа должны быть подготовлены данные об особенностях конструктивного исполнения магистрального газопровода и режимах его функционирования, о физико-механических характеристиках материалов, о природно-климатических условиях вдоль трассы, а также сформулированы предложения о первичной схематизации конструкции ЛЧМГ и выделении расчетных участков (объектов) в ее пределах.

4.5.2.2 На втором этапе должен быть выполнен анализ нагрузок и воздействий, действующих в пределах выделенных объектов, с учетом их возможного сочетания и развертывания во времени.

По результатам выполнения второго этапа формируют перечень подлежащих учету нагрузок и воздействий, проводят их классификацию и выделяют в необходимых случаях постоянные и переменные составляющие этих нагрузок и воздействий.

Для переменных составляющих следует провести частотный и временной анализ, позволяющий получить оценку числа циклов нагружения с различными амплитудами и коэффициентами асимметрии цикла за заданный промежуток календарного времени или наработки, что необходимо для оценки уровня прогнозируемых при дальнейшей эксплуатации усталостных повреждений.

Оценки пиковых (экстремальных) значений нагрузок и их распределений в зависимости от времени, необходимые для расчета несущей способности рассматриваемого расчетного участка ЛЧМГ по критериям прочности, трещиностойкости и (или) устойчивости, а также оценки предельно допустимого уровня дефектности могут быть выполнены на основе имеющихся исходных данных по проектируемому магистральному газопроводу с учетом положений настоящего стандарта и других нормативных документов, в которых установлены методы таких оценок.

4.5.2.3 На третьем этапе должны быть выявлены и подвергнуты предварительному анализу основные повреждающие факторы и механизмы деградации служебных характеристик объекта и (или) его элементов. При проведении анализа следует учитывать, что для объектов ЛЧМГ в общем случае характерны следующие группы причин, вызывающих их повреждения и деградацию свойств:

- коррозионные процессы, связанные с выраженной потерей металла, типа сплошной и местной поверхностной коррозии труб, а также с явлениями межкристаллитной и транскристаллитной коррозии;

- коррозионно-механические процессы, прежде всего КРН;

- накопление усталостных повреждений и развитие дефектов в наиболее нагруженных частях магистрального газопровода под действием комплекса повторно-переменных нагрузок и воздействий механической природы;

- изменение свойств металла труб в процессе эксплуатации под действием факторов внешней среды и эксплуатационных нагрузок;

- нарушение проектного положения объекта или его части.

Примечание - Нарушение проектного положения объекта или его части может происходить под действием комплекса эксплуатационных и природно-климатических нагрузок вследствие их неполного учета или неожиданного проявления, а также вследствие частичного или полного разрушения опор, балластирующих и иных устройств, используемых для закрепления газопровода в проектном положении, вызванного обводнением, размывом, промерзанием или растеплением окружающего грунта, в том числе в силу непреодолимых причин природного и техногенного характера.

 

В качестве основных факторов, способствующих возникновению и развитию коррозионных и коррозионно-механических процессов, следует рассматривать деградацию свойств защитных покрытий и снижение с течением времени защитных возможностей систем электрохимической защиты, сопровождающиеся ухудшением их служебных характеристик.

Результатом выполнения второго и третьего этапа, которые взаимосвязаны и дополняют друг друга, должен стать обоснованный выбор одного или нескольких механизмов накопления повреждений, лимитирующих прочность и показатели долговечности объекта. Основой для принятия решений на этих этапах, как правило, служат экспертные оценки, базирующиеся на совокупности исходных данных, накопленном опыте проектирования, строительства и эксплуатации объектов, аналогичных рассматриваемым расчетным участкам.

4.5.2.4 В рамках четвертого этапа на основе данных предыдущих этапов выполняют классификацию и анализ вероятных отказов, повреждений и ассоциируемых с ними состояний, реализуемых в процессе жизненного цикла объекта, формулируют наборы признаков (критериев отказов и предельных состояний), проводят классификацию отказов объекта по их критичности, выявляют причины возникновения отказов, в том числе ассоциируемых с наступлением предельного состояния объекта.

Если по результатам перечисленной в 4.5.2.4 последовательности действий выявлена необходимость учета внезапных отказов, то должны быть сформулированы рекомендации по проведению дополнительного количественного анализа таких отказов.

Примечание - Анализ причин возникновения и последовательности развития повреждений и отказов может быть выполнен на основе методов построения структурных схем надежности, приведенных в ГОСТ 27.301 и ГОСТ 27.310, а также методов прогнозирования, используемых при анализе безотказности, например в соответствии со стандартом [12]. Выбор методов анализа осуществляют выполняющие его специалисты.

 

По результатам выполнения четвертого этапа должны быть сформированы:

- перечень и критерии вероятных повреждений и отказов;

- перечень и критерии состояний, ассоциируемых с вероятными повреждениями и отказами.

4.5.2.5 На пятом этапе с учетом выявленных в пределах жизненного цикла объекта возможных механизмов деградации служебных характеристик, зарождения и развития дефектов, а также сформулированных на предыдущем этапе признаков отказов и предельных состояний должны быть выбраны расчетные критерии и методы, используемые при расчетной оценке технического состояния и срока службы (ресурса) анализируемого объекта.

4.5.2.6 На шестом этапе должен быть выполнен структурный анализ объекта с целью выделения отдельных его элементов для проведения расчетного анализа. Структурирование объекта и выделение расчетных участков выполняют в соответствии с приведенными в 4.3 и 8.4 положениями, соблюдая следующий порядок действий:

а) каждому выделенному структурному элементу ставят в соответствие:

1) расчетный объект-аналог (расчетную схему);

2) набор критериальных характеристических параметров, который соответствует выбранным для анализа служебным характеристикам и определяет техническое состояние объекта в течение его жизненного цикла (согласованный с используемой при проектировании нормативной документацией и сформированный на основе анализа, выполненного на предыдущих этапах);

б) устанавливают связь между заданными в проекте технологическими параметрами объекта и сформированным для него набором критериальных характеристических параметров, характеризующих степень соответствия объекта заданным при проектировании расчетным критериям (прочности, устойчивости, трещиностойкости, долговечности и другим критериям при необходимости);

в) осуществляют перенос (отображение) заданных проектом технологических параметров на область, определяемую набором сформированных параметров;

г) проводят анализ степени полноты и достоверности исходной информации, которую используют при оценке значений критериальных характеристических параметров служебных характеристик, определяющих техническое состояние расчетных участков.

4.5.2.7 На заключительном седьмом этапе выполняют прогнозную оценку срока службы (ресурса) расчетного участка (объекта) ЛЧМГ или однотипных групп расчетных участков по всем выделенным типам расчетных состояний.

В процессе проведения расчетов должны быть получены прогнозные оценки происходящей под действием системы нагрузок и воздействий эволюции технического состояния объекта по отношению к его исходному состоянию. При этом необходимо учитывать все выявленные механизмы изменения служебных характеристик и механизмов зарождения и развития дефектов.

Прогнозирование срока службы (ресурса) объекта выполняют по результатам прогнозных оценок эволюции технического состояния, количественно характеризующихся изменением значений критериальных характеристических параметров.

При выполнении расчетов на данном этапе определению подлежат:

- предельные (разрушающие) нагрузки на объекте или соответствующие характеристики напряженно-деформированного состояния (НДС) для фиксированного уровня дефектности;

- критические параметры дефектности, оцениваемые при заданном уровне нагрузок или соответствующих им характеристик НДС.

Примечание - В качестве критериальных характеристических параметров могут быть использованы параметры технического состояния в соответствии с 4.2.2 и при необходимости другие параметры.

 

Оценку показателей срока службы (ресурса) расчетного участка проводят, применяя выбранную систему кинетических уравнений накопления повреждений и роста дефектов к расчету календарного времени или наработки расчетного участка, соответствующих моменту достижения критических уровней повреждений (дефектности). Критические уровни повреждений определяют на основе принятых критериев.

Значение назначенного срока службы (назначенного ресурса) ЛЧМГ устанавливают на основе результатов прогнозной оценки срока службы (ресурса) всех входящих в ее состав выделенных расчетных участков.