02/02/2002

Вероятностно-статистический метод прогнозирования технического состояния трубопроводов

Значительная часть аварий на трубопроводах России связана с электрохимической коррозией (ЭХК), коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН) и микробиологической коррозией (МБК). Системный анализ причин аварий, разработанный специалистами иркутского государственного технического университета с использованием вероятностно-статистического метода, показал, что причиной аварий является одновременное действие многих факторов.

Изучение более 100 аварий магистральных трубопроводов, обусловленных ЭХК, МБК и коррозионным растрескиванием под напряжением (KPH-SCC), а также результатов внутриутробной ультразвуковой дефектоскопии и гидравлических испытаний позволил сделать ряд важных выводов, касающихся устойчивости продуктовых трубопроводов.

Повреждение и последующее разрушение трубопровода высокого давления вследствие КРН происходит преимущественно в нижней части трубы. ЭХК возникает также в нижней или средней части трубопровода, однако местоположение коррозионных дефектов в значительной степени зависит от состояния изоляции, наличия пригрузов, залесенности трубопровода, посторонних проводников, близости ЛЭП. 70% аварий трубопроводов высокого давления происходит вблизи КС со стороны нагнетания, что связано с высокой температурой газа и вибрациями трубы.

В результате исследований также было установлено, что наличие переменного уровня грунтовых вод в траншее под трубой способствует как КРН, так и ЭХК. Для старых трубопроводов характерна высокая вероятность повреждения изоляции в верхней части корнями растений, особенно в случае зарастания просеки лесом.

Большинство аварий, обусловленных КРН, произошло в непосредственной близости от станций катодной защиты (до 3 км), где потенциал поляризации превышает 1 В. Вероятность ЭХК, наоборот, существенно возрастает при снижении абсолютного уровня защитного потенциала до величины менее 0,8 В по медно-сульфатному электроду. Более 80% аварий произошли на газопроводах со сроком службы более 10 лет.

Состояние изоляции в местах аварий в большинстве случаев плохое. Отслоившиеся покрытия действуют как барьер для защитного тока, в результате чего инициируется процесс коррозионного растрескивания под напряжением. Вероятность коррозии существенным образом зависит и от коррозионной активности почв. В случае кислых почв увеличивается вероятность ЭХК. Особенно опасны по электрохимической коррозии участки трубопровода вблизи металлургических комбинатов, угольных ТЭЦ, животноводческих комплексов. Прокладка газопровода в тяжелых глиняных почвах приводит к коррозионному растрескиванию под напряжением, тогда как в болотистой местности КРН менее вероятны.

В целом экспертная система учитывает 45 факторов риска, которые достаточно исследованы и в течение многих лет обсуждаются в научной литературе. Систематизация данных происходит по категориям «Признаки», «Градации» и «Интервалы». В таблице «Признаки» задаются перечень признаков, которые предполагается использовать для прогнозирования поврежденных участков. Значения могут задаваться в физических единицах (например, угол наклона) или номерами градаций. В таблице «Градация» задается способ квантования каждого признака, формализуются имеющиеся знания о возможных значениях рассматриваемых признаков в поврежденных и неповрежденных участках трубопроводов, нечетко сформулированные знания формализуются в виде условных вероятностей. В таблице «Интервалы» поинтервально задаются значения каждого признака вдоль трассы трубопровода.

Итоговым результатом анализа является оценка на основе формулы Байеса вероятности КРН, ЭХК и МБК для каждого участка и общего срока службы трубопровода.

Версия для распечатки