Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

кривизной, через два года под действием продольных сил вышел из грунта на поверхность и искривился, как показано на рисунке.

Разобьем расчетный период Т на фиксированные промежутки времени ti, в пределах которых возможен переход только через одно состояние и не исключается неизмепность состояния.

Вероятность перехода трубопровода в промежутке 4 в другое состояние обозначим дш. Сумма этих вероятностей

qio{k)+qii{k) + ...+qin{k) = l. (а)

В нашем случае возможные переходы So->Si и Si->S2 и соответственно вероятности qa в промежутках 4 будут оо, 9оь

911, 912.

qoo - вероятность того, что состояние трубопровода в период tk остается неизменным; oi - возможен переход из So в Si;

9u - остается неизменным состояние Si; qi2 - возможен переход из Si в S2.

Имея это в виду, зависимость (а) запишем для конкретных условий задачи:

\qnik) + qn{k)l.

(8.8)

Отсюда вероятность остаться в начальном состоянии в промежутке th

оо(Й) = 1-9ol(),

а вероятность остаться в состоянии Si

9ll(ft) = l-9l2().

(8.9)

(8.10)

Риск перехода трубопровода из состояния So в Si определится вероятностью

П1=1-(1-9о1Л а из состояния Si в S2

Pi, = l-(1-9X

(8.11)

(8.12)

Конечно, можно рассматривать и более детализированные состояния, но по нашему опыту вполне достаточно оцепить риск двух главных переходов: из начального в скрытое измененное (So->Si) и из скрытого в явное измененное (S1-VS2).

Дальнейшее решение задачи по определению чистой и приближенной норм риска производится аналогично изложенному в § 5.5.

Покажем, как практически реализуется рассматриваемый подход к проблеме оценки действительного состояния трубопровода.

За период десятилетних наблюдений за 200 участка.ми трубопровода, уложенного в болотах, установлено, что на 150 участках трубопровод не изменил своего положения (So), па 40- изменил, но визуально это не обнаруживается (Si) и иа 10 - трубы вышли на поверхность из грунта (S2) (см. рис. 8.1).

Мы имеем 40 переходов из So в Si и 10 из Si в S2. Сохраняют положение So 150 участков и Si - 40 участков. Требуется установить, на скольких участках еще возможно изменение состояния к концу 16-го и 32-го годов эксплуатации (включая и те 10 лет, в которые велись наблюдения), каков риск возможных изменений. Принимаем расчетный промежуток времени / = 3 мес. (4 про.межутка за год). Тогда вероятность oi определяется как результат деления числа Soi = 40--10 (переход 10 участков в состояние S2 возможен только через состояние Si) на общее число наблюдений 200 и число расчетных промежутков времени /, т. е.

" 410.200

Лналогичио находим 10

410-200

= 0,00125.

Поскольку нас интересует, сколько нужно ожидать еще изменений скрытых S; и явных S2, ТО опрсделим чистую норму риска этих явлений в конце Т=16 годам и Т=32 годам. По формулам (8.11) и (8.12) находим:

(Г = 16) = 1 (1 о,00625)<* = 1 - 0,669 = 0,331;

Ро1 (Т = 32) 1 - (1 - 0,00625)128 = 1 -0,448 = 0,552;

Pi2 (Г = 16) = 1 - (1 - 0,00125)<* = 1 - 0,923 = 0,077;

Pi2 (Г = 32) = 1 - (1 - 0,00125)1" = 1 - 0,852 = 0,148.

Таким образом, в конце периода 7=16 годам следует ожидать Afi(16) переходов из So в Si, .2(16) переходов из Si в S2; в конце периода 7 = 32 годам - Afi(32) переходов из So в Si и Л12(32) переходов из Si в S2.

Величины Ml и М2 определим по вероятностям Poi и Р12. Выполнив вычисления, получим Mi (16) = Poi • 200 = 0,331 . 200 « «66, All (32) =0,552-200л; ПО; Л12(16) =Pi2 • 200 = 0,077 . 200 16, Л12 (32) =0,148-20030.

Как следует из исходных данных, в течение 10 лет на 50 участках изменилось начальное состояние, а на 10 из них изменение стало явпы.м. Следовательно, дополнительное увеличение числа переходов из So в Si составит за 16 лет и 32 года

соответственно 16 и 60. Этот прогноз свидетельствует о том, что многие из причин, перечисленных в § 7.1, могут привести к неблагоприятным для трубопровода последствиям. Если бы при наблюдениях в натуре более четко были бы установлены причины, приведшие к изменению начального положения, можно было бы сделать и прогноз по каждой из них.

Обратимся далее к определению дополнительных переходов из состояния Si в S2. Учитывая величины M2(16) и M2(32), получим дополнительное увеличение числа переходов для 7=16 и 32 соответственно 6 и 20. Это говорит о том, что в конце срока 7=16 из 16 дополнительных переходов из So в Si, при 7"=32 из 60 дополнительных переходов So в Si 20 будут явными. Это еше более тревожный прогноз.

В заключение отметим, что при организации наблюдений за изменением состояния важно не только установить факт изменения начального состояния, но и причины, приведшие к такому изменению.

Сам пропюз, а его можно сделать на любой период времени, дает возможность службе эксплуатации планомерно готовиться к предотвращенню возможных аварий. Что касается прогноза самих аварий, то он может быть сделан по аналогии с прогнозом, рассмотренным в гл. 5.

ГЛАВА 9 ПОДВОДНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ

§ 9.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ

Подводны.ми называют трубопроводы, сооружаемые ниле свободной поверхности воды па пересечениях трассой рек, замкнутых водоемов (рек, болот), а также в акваториях морей. Сложность строительства и эксплуатации трубопроводов в этих условиях, исключительно неблагоприятное воздействие перекачиваемых продуктов на окружающую среду при авариях, сложность ремонта - все это обусловливает необходимость тщательного учета всех факторов, оказывающих влияние на работоспособность конструкций и надежность подводных трубопроводов.

Внимание проектировщика и строителя прежде всего должно быть обращено на конструктивное оформление подводного трубопровода, которое должно обеспечивать защиту труб от внешних воздействий (механических, химических, электрохимических, гидродинамических).

Внутреннее давление продукта стремится разорвать трубу, поэтому толщина ее стенки б должна быть рассчитана таким образом (см. гл. 6), чтобы полиостью исключался разрыв труб под воздействием внутреннего давления р. Механические воздействия труба может испытывать от ударов якорей судов, волокуш, каких-либо других конструкций. Наиболее эффективное средство защиты от механических воздействий - заглубление труб в грунт ниже дна водоема, т. е. применение подвод1юй подземной схемы прокладки. Иногда при больших глубинах водоема или очень прочном скальном грунте заглубить трубы ниже дна водоема не представляется возможным. В этом случае применяют другие виды защиты от механических воздействий: обвалование труб, бетонирование, обкладка бетонными плитами, устройство каменных насыпей над трубой и т. п. Оставлять трубу не защищенной от механических воздействий на дне можно только в том случае, если есть полная уверенность, что трубы за весь период эксплуатации не подвергнутся внешним механическим воздействиям.

Химическое и электрохимическое воздействие па незащищенном металле приводит к его коррозии. Один из эффективных методов защиты от этих воздействий - изоляция поверхности металла от контакта его с агрессивной в химическом отноше1111И средой.

Внешнюю поверхность изолируют всегда, внутреннюю - довольно редко, хотя внутренняя поверхность труб также нуждается в защите от коррозии.

Рис. 9.1 Конструкции подводных трубопроводов

Для подводных трубопроводов характерным является гидродинамическое и гидростатическое воздействие воды. Гидростатическое- прн отсутствии течения, а гидродинамическое - при наличии его.

Гидростатическое давление сжимает трубу, и для обеспечения сохранения круглой формы ее необходимо рассчитать толщину стенки ие только на внутреннее, но и на внсщнес давление.

Кроме внешнего давления, трубопровод испытывает воздействие подъемной силы Архимеда, которая должна быть уравно-

Рис. 9.2. Закрепление труб анкера.ми Рис. 9.3. Двухтрубная конструкция

винтовыми (а) и раскрывающимися с заполнением цементным раство-

(б) ро.ч

Рис. 9.4. Трубопровод с обвалованием железобетонным коробом и с покрытием из шарнирно соедниенных железобетонных плит

вешена либо дополнительной пригрузкой, либо сосредоточенными удерживающими силами.

На рис. 9.1-9.4 показаны конструкции подводных трубопроводов, рассчитанные на часть или все перечисленные выше воздействия. На рис. 9.1, а показана подземная схема укладки труб, защищенных противокоррозионной изоляцией /. Для защиты от всех видов воздействий, кроме химических, имеется слой грунта h. Такая схема применима только при отрицательной плавучести труб, например для нефтепроводов, водоводов, т. е. труб, внутренняя полость которых заполнена жидкостью.

Схема рис. 9.1, б, в - вариант схемы рис. 9.1 при положительной плавучести труб. Труба, покрытая противокоррозионной изоляцией /, защитным покрытием из деревянной рейки или иного материала 2, утяжелена металлическими (чугунными) или железобетонными грузами 3 для придания ей отрицательной плавучести.

На рис. 9.2 показано закрепление труб с положительной плавучестью (газопроводов) с помощью винтовых анкеров и анкеров с раскрывающимися лопастями, установленных на расчетном расстоянии.

Вариант подземной прокладки труб типа «труба в трубе» с заполнением межтрубиого пространства цементным раствором дан на рис. 9.3. Внутренняя труба / помещается в трубу 2, и пространство между ними заполняется жидкостью, обладающей xopoHiHMH антикоррозионными свойствами, например, нефтяным маслом пли цементно-песчаным раствором 3. Во втором случае обе трубы работают с отвердевшим раствором как одно целое, что почти в два раза увеличивает несущую способность трубо-