Р 301-77
Руководство по инженерной оценке и прогнозированию фактической конструктивной надежности магистральных трубопроводов

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ВНИИСТ

ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ОЦЕНКЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ФАКТИЧЕСКОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ НАДЕЖНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Р 301-77

Москва 1978

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ВНИИСТ

ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ОЦЕНКЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ФАКТИЧЕСКОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ НАДЕЖНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Р 301-77

Москва 1978

"Руководство по инженерной оценке и прогнозированию фактической конструктивной надежности магистральных трубопроводов" посвящено вопросам использования вероятностных методов для оценки и прогнозирования конструктивной надежности при сооружении магистральных трубопроводов.

Разработка Руководства - первый этап работы над созданием практических вероятностных методов расчета конструктивной надежности трубопроводов.

В Руководстве рассмотрен наиболее распространенный способ прокладки трубопроводов - подземная прокладка в обычных грунтовых условиях.

Применение настоящего Руководства имеет целью апробацию предложенных методов оценки фактической конструктивной надежности трубопроводов.

Руководство разработано в лаборатории надежности конструкций трубопроводов кандидетауи техн.на.ук:

В.В.Рождественским, В.Д.Шапиро, Н.Я.Иономареьой,старшим инженером Д.Г.Холстовои и руководителем группы лаборатории математических методов исследования Г.А.Шацкой.

Замечания и предложения направлять по адресу: 105058, мосхва. Окружной проезд, д.19, ВНИИСТ, лаборатория надежности конструкций трубопроводов UHK).

г\ Всесоюзный научно-исследовательский институт по ctdoh-тельств.у магистральных трубопроводов (ВНИИСТ), 1978

!руководство по инженерной оценке !_р л_{пт 77} !и прогнозированию фактической    !

!конструктивной надежности магист- !

{ральных трубопроводов    |

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Под конструктивной надежностью магистрального трубопровода в соответствии [1] следует понимать его свойство сопротивляться внешним и внутренним нагрузкам и воздействиям, сопутствующим перекачке продукта, без нарушений герметичности и оговоренных предельных состояний при соблюдении правил эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

1.2.    Под отказом трубопровода следует подразумевать любое нарушение герметичности трубопровода или нарушение любого из оговоренных СНнП П-45-75 предельных состояний.

1.3.    основными задачами повышения конструктивной надежности являются:

уменьшение количества отказов на единицу длины трубопровода в единицу времени (.иначе - повышение безотказности трубопровода) ;

повышение долговечности, т.е. срока службы трубопровода.

1.4.    Повышение конструктивной надежности магистральных трубопроводов во многом способствует повышению их функцио -нальной надежности, т.е. повышению эффективности нефте- и газоснабжения.

1.5.    Трубопровод как конструктивная система должен включать элементы, выполняющие только конструктивные и конструктивно-технологические функции: трубы, сварные соединения, компенсаторы, опоры под трубопроводы (при надземной прокладке), кривые вставки, изоляцию, арматуру и др. Элементы, выполняющие только технологическую роль и влияющие только на

Внесено ВНИИСТом !    Утверждено ВНИИСТом    -Разработано

(ЛИК;    !    23 мая 1977 г.    {впервые

!

процесс перекачки продукта (промысловое оборудование, га-зо- или нефтеперекачивающие агрегаты и т.д.), из рассмотрения конструктивной надежности магистрального трубопровода исключают. Вопросы конструктивной надежности технологического оборудования, наземных сооружений и других объектов, входящих в нефте- или газотранспортную систему, должны изучаться самостоятельно.

1.6.    Надежность * трубопровода определяется надежностью всех перечисленных выше конструктивных элементов. При рас -смотрении однониточяого трубопровода его надежность определяется как надежность системы с последовательным соединением зависимых элементов [2]. При рассмотрении многониточного трубопровода или трубопровода, включающего резервные нитки, лу-пвнгн, его надежность должна определяться как надежность системы с последовательно-параллельным (смешанным) соединением зависимых элементов.

1.7.    Учет взаимной зависимости элементов трубопроводов при оценке надежности системы имеет важное значение. Между последовательно соединенными элементами трубопровода существует определенная зависимость: на все его элементы или участки одновременно воздействуют одни и те же факторы: температура, внутреннее давление, упругий изгиб - проектный или случайный, собственная масса, масса вышележащих слоев и отпор грунта, что в соответствии с теорией надежности делает все элементы трубопровода более надежными, чем если бы все эти нагрузки и воздействия каждый из элементов испытывал

вне связи с другими элементами. С точки зрения строительной механики указанный факт объясняется перераспределением усилий, характерным для любого участка трубопровода как статически неопределимой конструкции.

*

Здесь и далее под "надежностью" подразумевается конструктивная надежность.

2. ПУТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

2.1.    Задачи повышения надежности конструкций трубопроводов можно подразделить (рисЛ) на:

задачи обеспечения требуемого уровня надежности в пред-эксплуатационный период, т.е. в процессе изготовления материалов, труб и деталей для трубопроводов, выполнения проектно-изыскательских работ, при транспортировке труб, строительстве, предэксплуатационных испытаниях;

задачи поддержания должного уровня надежности при эксплуатации.

В настоящем Руководстве рассматриваются задачи обеспечения требуемого уровня надежности.

2.2.    Имеются два пути решения задач обеспечения конструктивно й надежности в предэксплуатационнып период (см.рис.1).

Первый ^практический)путь включает:

тщательнее расследование специальными межотраслевыми комиссиями отказов, происходящих при испытаниях и эксплуатации трубопроводов;

установление причин отказов (которые могут быть, например, металлургического, строительного, эксплуатационного характера) ;

воздействие на эти причины и их учет в дальнейшем, т.е, при проектировании, изготовлении труб, сооружении новых трубопроводов. Сюда же следует отнести и непосредственную корректировку технологических процессов (металлургических,лис-то- и трубопрокатных, сварочных и других ) на основании сигналов, поступающих от исполнителей текущих или последующих операций в процессе производства и контроля качества. Такие сигналы, указывая на допущенные дефекты, отклонения, нарушения СНиД и ТУ на данном или предыдущем этапах производства, помогают восстанавливать на этих этапах нормальный ход технологических процессов, что способствует правильному формированию надежности трубопроводов.

2.3.    Если определить причины возникновения тех или иных отказов или дефектов затруднительно, к анализу причин долж-

ны подключаться специализированные лаборатории научно-исследовательских организаций (см. рис Л).

1с.4. По своему содержанию практический путь обеспечения надежности, нося межотраслевой характер, должен имеете с тем быть целенаправленный, иметь единый координирующий центр.

к.о. Лля решения задач количественной оценки и оптимизации уровня надежности важно развитие и применение научного, или прогнозного (теоретического, экспериментального)пути обеспечении надежности магистральных трубопроводов (сы.рис.1). «это даст возможность определять, каким должен оыть в каждом конкретном случае уровень надежности, устанавливать целесообразные способы его достижения.

2.6.    Порядок разработки, назначения, обеспечения и контроля количественных показателей надежности трубопроводов целесообразно определять по табл.1. Глаьньмм этапами пропюз-ного пути обеспечения надежности являются (см.табл.1):

разработка и выдача эксплуатирующими или проектными организациями требований к надежности и долговечности (коли -чественных оценок надежности) трубопроводов;

обеспечение проектными и строительными организациями этих требований путем прогнозных расчетов надежности выбранных конструктивных решений с учетом примятых методов и фактического качества строительства.

2.7.    Развитие научного (прогнозного) пути обеспечения надежности требует в первую очередь разработки расчетного аппарата числовой оценки уровня конструктивной надежности, достаточно полно учитывающего основные специфические факторы, влияющие на формирование надежности ври строительстве трубопроводов. Настоящее Руководство является первой попыткой разработки аппарата числовой оценки надежности конструкций трубопроводов.

OC«ll DOPU

00

оеосгвмвв* ■    MiiUTMel

Ticiui I

CfUM. M tttowt BMIIK11TCI ; Pii^ootm I МНИИИ 00UM>;iQ.mcii ■ ?су=гч«ис ммитм»! mtuwti

^iP»Wtu₍ lasuacfiio ■ «it - I fuel МДМ10.Г1    ,_{0оГ1|1М|1||} а-я^шии. ' ..

;одь »umtuiI щсикта h- ;■ ■ ■    -    -    r-    ■    -^ц* - * -    w111 — > Huiinii

гастрвдвих тру Зоврмию    :Jpraaau^aa. : Ншионш , оОвссвяевве t>- j вг;4п сове-I к>ат;>:да;/е

KnecfUBMM I MiMiioua имше1 11 - ; mtuoI iufi* doumtuii

lUMklt SO- DIMSITeitI

JSTiRSB^P

lUMTBlfl Ц -*ni«*X T*

ДЯ1КП

COCTI

HuiiMiiiii

BOITfOiBpy oouMteii ! matocTi

Прививав

UlMlOCfl

Зроевтвое mjuh

мавгввароь,

Кшф(1р)1

*]• • I

-

•

•

hSOTH CpOBRipOBBBIt

-

•

Про ват и в оргв-ваавза*

Проектввв 05-гнаввивд Гое-

Зжооартам вровжта

Mixroacpoa,

Ваиввтссре*.

/тиаевю »м*

ми! г., г.

провктия оррв-ua.ii (юррав-

«кяг«мров.

HitttTiipoi

Подготэак талии! Вв?вод

" вид e}?f rte-строВ

l • с

..•л. *

н;с»м тшиг с их ровен! ]

о гитов рви V-акх yojoul

Траве оортвреви, сви-да;о»каае, врвеви труб a ввтврыдоэ

?зте:;-

совжава во

яЕг-Зг

^fe

Свяовааяасква эргах* КввгеС-т*г% ветров, травввортвиа

СКИ1ШЫ

Стритшаю

эргвимзав

МшЦтевв-

SBUT-

Процесс стровтвд встав

1им|т«гте

ёе iar^e

ЯШ‘

UVBOPO и а вот-М строатадьстм

Crponiiuai op- «ров кт и я эр-wiBuaii ka- riufUBB,

■*В»м --------1---

■ ■■ ••••••Г"

мбтепветоод

Сддвка1;аТ1^иа« к-BKTIBBI

строВ^Гиаа-савваа во

^?0* *0»

т_л, б*-

CTfOlTllMM Ор-пвшди Ждя -■ Чттга кт;«эк

SSSi.J’R:

—аиш! 1и) .

Р Р

sss.r

ааОтагв астма

Вала афт вгав-

стро! (ТЪс-

;вд;.ят:?“

-

ОуЯДСТШШ!

мшша

*!•**•••••*< t

весгеа&ва во

мтвопу стро-RUkCTII)

.... Г . t*^{1 г}

о jMt;a хрове-дввда во гг родя, рввервшвы 1 рвоовта

*• *o* "o*

Эясиувтадва

^ _:ч.« •

^те»л (t )

Эвсад)п твр унй с;гиащи ■шивроаа в kaiMpncpoai

27*2227^ W ^тср.ч.,.

OiiiS! Hurt)- <*>» "ср* Kt) :?ов,Маио#т«зрзв

^•^••••14    -    iU«IOCT|    ;мл>

4TBOCTI COttTU’iBOl рвСОТМ) MB -iiitoi тру0са;овод4 ;n;«»ki m.

:тко», аврвхсдот 1 t.i.)

'•идеиость ;np)iuoc?i о«мт-и»воа J40OTH) трусоароюд* Ml с в. те км

*_e - OOXpUBBBOCTb tpyC а ршо! (авровтвесте сохрвыть а а резвое а траве сэр? a;oita в=м»-•ов состоим)

*₀,    *Гр    -    COOT    10ТСпи

во 1;«жавя, вдэтвхть а тасаом ~^п«;всгп| (я::р«иеаи

евталвого иси отимв вра вева-

ТИШ BO    J1ICTUI    трт-

00«Р)»Д1

Т^р - гаритаавм! Cf«i

t _ср “ е радам вврвооти и эти а Ц _в - eiMuieiT тшпеего BiouMMttf труоовровода UJ - enneeno отимв в год и IООО и (а^мтр tot)и отав во»)

Т_Ср - средаав довроввиоть тру-Эоороюда

Р (t) - варе в? вое те 6а ют и а м! рвоотм тру cos довода до romiti t

--J

Vo

•2’21г2£Т.“_'^ч_*2У2?^5^®^К" _

ятмм?

- f/ж/ ноюстрарьУ строительств? U eefo-uO, uitomoff.

910

►Of /"<

\л-сыов “Рфстьг 'V^cVf .

'^JtfX'J?^ue ™^МС™У

Про* сто

*uf путы

0<f«совдепия кОтСт-руктиОоОи но Телемост '.

нагистрояъ -

нг>‘Х тру-

SorpoSa^o^

Г

ь~л«ь.-

шкивяийм-

Jepo~ofix>

ясвх

z*£k

WJU*ep—m*

и cfcylux qpiOHuiOHMb

■^,-fet при россм Повании прииин

гг»

жда:

„ преоРомвниВ

Hat/инсни imf Оретич«С*ий,

рссперичентол нии) Путь ' спеиеыи? Юнструк • muSnoJ а. ^Ря-мости mpgfgnpofo-

УД»Г|| -J|\f

кгж=:х

-.«✓•НА-.

'’iV^fTr

^jmU*4a J **

•онстручми

— 1.ГУГ<

»v*v* Л\Л Л. V.

AWWf*.

1 7

coiJanu-o .*Ci - Coftn-pu Cm&fauuO QHUrmgpo+v* ш ЖнрустибньЯ рГшОнл).*

то*** трлнологии строи-

«МММ-v*

1. f<ivaw*».

v -вс4>«-л-^ *JU₄ К6

и проРитния

•^v -%*£*•<> спи -pyimpo

М-«Г»

(*W и A*#’

iuo Set.* у™в"ЯЛ) wдоЛ 4(J mpefyPmoiO роСивт-НОЮ уровне и ОН струи -mufной ~а -&л ноет и

JC

н,

%

ч

>

‘3

:хз

’««cwv ->v4

..Pop

Йх •

*

*

г

*wv6m .

М*хя те-

ч

яннл т.ни-emppemf

Ч/

3

4

t

i

’‘иинрртр-KUCmpOu и гг: xvfxjjcr **4* »►£»-. трРС ть, ^г~-—тг-

S~g

ТисЛ. %MMUMM схтля оОкмчеки    ора    сгдотмкгм    MracTpuuia    »ртооа,и^л.

3 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ НА НАДЕЖНОСТЬ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

3.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА

J.I.I. Расчет трубопроводов на конструктивную надежность может включать:

оценку безотказности (в том числе начальной безотказности) трубопроводов (прогнозирование отказов);

оценку долговечности трубопроводов с учетом их ремонтопригодности;

оценку сохраняемости трубопроводов и их элементов.

3.1*2. Оценивать надежность трубопровода, прогнозировать отказы можно только с определенной вероятностью. Это объясняется тем, что большинство факторов, влияющих на его надежность в процессе эксплуатации: внешние и внутренние нагрузки и воздействия, радиусы упругого изгиба прокладываемого трубопровода, физико-механические свойства применяемых материалов труб, прочность и сплошность сварных соединений и др.,являются статистически изменчивыми.

3.1.3. Важнейшей характеристикой надежности является функция надежности P(t) , определяемая согласно [3] как вероятность безотказной работы, т.е. вероятность пребывания трубопровода (или его элемента) в области допустимых состояний в течение определенного интервала времени эксплуатации. Ооратиая ей в вероятностном смысле характеристика U(t) *

I - P(t) характеризует вероятность отказа.

Примечание . В дальне;онем показатель вероятности безотказной работы условимся обозначать буквой Р , например Р \t)    ,    а    вероятность    отказа    -    букьой    (I,

например (t).

3.1*4. Расчетная (прогнозная) оценка вероятности отказа [4] - величина относительная и зависит от степени подробности описания рассматриваемой системы (трубопровода) и ее элементов, действующих на нее нагрузок и воздействий. Поэтому оценки надегшостя, определяемые для одного и того же элемента при различных исходных расчетных предпосылках, несопоставимы.

/

3.1.5,    Наиболее простыми являются расчеты оценок недеж-ности, при которых свойства материалов, действующие на трубопровод нагрузки и воздействия рассматриваются на уровне случайных величин. При этом факт развертывания вероятностных свойсте нагрузок во времени условно заменяется понятием статистической изменчивости нагрузок. Поэтому данный подход называют подходом, не учитывающим фактор времени, хотя это

и не вполне правильно: при замене случайных процессов случайными величинами фактор времени также учитывается, но приближенно (упрощенно). Оценки надежности при таком подходе (без учета фактора времени) характеризуют вероятность нарушения (или, наоборот, йенарушения) какого-либо (каких-либо) из предельных состояний, оговоренных в СНиП П-45-/5 при применении упрощенной вероятностной модели функционирования трубопровода.

3.1.6,    В настоящем Г^ководстве выбран упрощенный метод оценки надежности без учета фактбра времени.

При данном подходе назначение директивного (нормативного) уровня надежности при эксплуатации производится путем расчета надежности по излагаемой в Руководстве методике при условии изменения указанных выше случайных величин в пределах действующих норм.

3.1.7,    Учитывая повторяемость отказов, характерную для восстанавливаемых систем, помимо теоретических (прогнозных) оценок надежности для магистральных трубопроводов в периоды предпусковых испытаний и эксплуатации возможно нахождение оценок фактической надежности на основе обработки сведений об отказах при испытаниях или эксплуатации. Зти оценки могут быть испольБОваны как ориентировочные, базовые оценки надежности при назначении требуемого (нормативного) уровня конструктивной надежности аналогичных строящихся трубопроводов соответственно на момент испытаний или какой-либо момент эксплуатации.

3.1.в. При оценке надежности проектируемого или строящегося трубопровода на момент предпусковых испытаний в качестве контрольного (поверочного) норматива следует использовать показатель Н (£) среднеожидаемого количества отказов при

предпусковых испытаниях на участке трубопровода длиной £ , связанный с показателем вероятности отказа Q(£) при испытаниях участка трубопровода известной двусторонней оценкой [5] :

Б этом случае, производя прогнозный расчет показателя

давления как детерминированную, равную испытательному давлению.

3.1.9.    Найденный при использовании соображений в п.3.1.6 или 3.1.6 нормативный уровень конструктивной надежности в общем может не быть оптимальным. Ьопросы оптимизации уровня надежности требуют привлечения экономических подходов

[ 6-83 . учитывающих размеры ущербов от вероятных отказов.

^ти вопросы требуют самостоятельной проработки применительно к трубопроводному строительству. Тем не менее использование уровня надежности, найденного при ориентации на нормативные значения допусков или же на минимальное желаемое количество отказов при испытании, является (.при отсутствии оценок оптимальной надежности) вполне целесообразным.

3.1.10.    При назначенном или установленном по ип.3.1.6

и 3.1.6 уровне нормативной надежности на период испытания и эксплуатации целесообразен следующий порядок действий по обеспечению трубопроводу необходимой надежности в процессе проектирования и сооружения:

на стадии предпроектных проработок: расчет и сравнение по критерию надежности всех вариантов конструктивных решений в схем прокладки трубопровода;

при выбранных конструктивном решении и трассе трубопровода: прогнозный расчет показателей конструктивной надежности <при строгом учете статистической изменчивости факторов, в том числе качества сооружения и укладки,учитывая предыдущий опыт проектирования и строительства) всех элементов трубопровода; анализ структурной схемы надежности (схемы соединения элементов) трубопровода (или его проектир.уемо-

(I)

следует учитывать случайную величину внутреннего

го участка) и степени зависимости между элементами; оценка конструктивной надежности трубопровода (ила его проектируемого участка) как система; сравнение с нормативным уровнем надежности; обеспечение ( путем необходимых изменении в конструкции и технологии производства работ) требуемой расчетной надежности всех элементов и трубопровода в целом (или его проектируемого участка).

3.1.II. Б соответствии с принятым в настоящем руководстве подходом к оценке надежности при практическом применении данной методики несколько изменяется и указанный в таблЛ порядок разработки, назначения, обеспечения и контроля показателей надежности. При применении настоящего Руководства последовательность этапов обеспечения надежности будет соответствовать табл.2.

3.2. ОБЩАЯ СХЕМА РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ НА НАДЕЖНОСТЬ (БЕЗОТКАЗНОСТЬ), ЪКЛюЧАН НАЧАЛЬНА, НАДЕЖНОСТЬ

3.2.1. Основные этапы для расчетов безотказности на всех предэксплуатационных стадиях следующие:

А. Анализ структурной схемы формирования надежности трубопровода, т.е. анализ типов соединения его элементов. Оценку надежности системы [9} ^с последовательным соединением независимых элементов определяют по теореме умножения вероятностей:

Р = л Р ,    (2)

i=.i I

где L - номер элемента ( I- ГП );

Д1 - количество элементов,

а оценку надежности системы из параллельно соединенных независимых элементов определяют как:

P-1-fl (i-R) >

IU

(2а)

7е(Фмная ;im рпиооти, idhviiii, eOecnewu» я ювтрол коамтие! яияжктя coopjxtwcro трубоороюд!

Со ПйМШШ :

где Рр ?2 ..., Р i..»₉ Р_т - надежность отдельных элементов;

П - знак перемножения вероятностей;

I - номер элемента ( i =i-m); т - количество элементов системы.

Линейная часть магистрального трубопровода представляет собой систему с зависимыми элементами, поэтому формулы (2) ж (2а), справедливые только для систем с независимыми элементами, использовать нельзя. Для двух зависимых случайных событий А и В [2] должно иметь место выражение

Р (АВ) * Р(А)-Р(В) + г (А,В),    (3)

где г (А,В) - коэффициент корреляции.

Последовательное соединение в системе с аависимыми элементами сохраняет тот же смысл, что и в системе с независимыми элементами, однако понятие "элемент¹⁴ здесь является значительно более сложным и неопределенным. Поэтому для линейного участка трубопровода как системы, состоящей из набора отдельных последовательно соединенных труб и сварных соединений, количество элементов не будет соответствовать количеству составляющих ее труб и сварных соединений. Из формулы (3) применительно к трубопроводам видно: если опенки надежности подсчитывают для двух сечений по длине трубопровода, то, чтобы привести рассматриваемую систему в системе с независимыми элементами и использовать формулу (2а), нужно сечения А и В выбрать настолько далеко друг от друга, чтобы Z (А,В)=0. Таким образом, чтобы оценить надежность участка трубопровода с учетом его длины, используя простое соотношение (2а), нужно предварительно определить длину зоны взаимной корреляции оценок надежности по длине.

При таком подходе количество условных элементов для подсчета надежности участка трубопровода по формуле (2а) будет т + I, где т - число зон корреляции оценок надежности по сечениям исследуемого участка. Принципы расчета длины зоны взаимной корреляции освещены в разд.4 настоящего Руководства.

В связи с невозможностью установить число условных элементов трубопровода как системы, не рассчитав предварительно надежность, на стадии первичного анализе струк-

II

турной схемы надежности трубопровода числом этих элементов, очевидно, нужно задаваться (р учетом предыдущего опыта опенки надежности). После расчета надежности это число может быть уточнено и в случае ошибки оценка надежности пересчитана с учетом фактического числа условных элементов.

Б. Определение, если имеется возможность, ориентировочного значения требуемой (нориативной) надежности трубопровода и его участков для стадий испытания и эксплуатации.

На момент испытаний это возможно с использованием формулы Ц), если установлено некоторое минимальное допустимое число отказов при испытании трубопровода или его участков.

На период эксплуатации это возможно при выполнении любого из условий:

определен оптимальный уровень надежности трубопровода и его участков;

произведена оценка надежности с учетом фактора времени и имеется фактическая статистика отказов при эксплуатации аналогичных трубопроводов;

имеется опыт расчета показателей надежности аналогичных трубопроводов или их участков;

на предыдущих стадиях формирования надежности уже получены соответствующие оценки, которые можно принять за ориентировочные значения требуемой надежности.

В. Расчет требуемых нормативных значений надежности элементов трубопроводов:

при заданном нормативном уровне надежности трубопровода или его участка как системы расчет производят, исходя из заданной для всего трубопровода или его участка (как системы) оценки надежности и структурной схемы соединения элементов с предварительным назначением ориентировочного числа условных элементов системы по n.J.2.I,A;

при отсутствии заданного нормативного уровня надежности трубопровода (или его участка) как системы расчет производят с ориентацией на нормативные значения допусков, оговоренных Сйи11 для всех учитываемых расчетных изменчивых параметров.

Г. Оценка фактичес! ой надежностж элементов трубопровода: подготовка исходных данных: выбор расчетного элемента или сечения (по основному металлу, сварному шву ж т.д.); привязка выбранного элемента или сечения к соседним перекачечным станциям; подготовка характеристик трассы на расчетном участке и т.д.;

выбор расчетной модели, отвечающей поставленной цели; сбор и обработка статистической информации об изменчивых факторах , входящих в выбранную расчетную модель;

насыщение расчетной модели необходимой статистической информацией;

отыскание и применение способа расчетного определения вероятности отказа, скрытой в выбранной расчетной модели, т.е. непосредственная расчетная оценка надежности элемента трубопровода или конкретного сечения.

Д. Сопоставление полученной фактической оценки надежности элементов с требуемым уровнем надежности (если этот уровень определен) и вывод о соответствии или несоответствии каждого из элементов выдвигаемым требованиям к их надежности.

Е. Подбор новых материалов, конструкций, методов прокладки и проведение других мероприятий, направленных на повышение надежности оказавшихся ненадежными элементов (для ста-дни проектирования).

ы.. Вновь оценка 4-зктическоЙ поэлементной надежности и сопоставление с требованиями, и так до обеспечения требуемой надежности всем элементам трубопровода.

Ь. Оценка фактической надежности трубопровода (или его участка) как системы с зависимыми элементами.

И. Расчет (прогнозирование) среднеожидаемого количества отказов при испытаниях трубопровода и его участков по вычисленным вероятностным характеристикам над*: жн ости (для стадии строительства) и сопоставление данного расчетного показателя с фактическим количеством отказов при испытаниях.

З.а.л. Анализ статистических данных об отказах на магистральных трубопроводах показывает, что большая часть их про-

13

всходит не по причине недостаточной долговечности применяемых конструкций и материалов, а из-за пониженного уровня безотказности трубопроводов к началу эксплуатации.ото снижение связано о недостаточно высоким качеством исходных материалов, дефектами монтажных , сварочных и других работ, нарушениями проекта при укладке трубопроводов, недостатками проектноизыскательского характера. В этих случаях отказы происходят, как правило,з процессе предэксплуатационных испытаний или же в первые годы эксплуатации, по мере повышения рабочего давления и выхода трубопроводов на проектный режим перекачки.

3.2.3.    Уровень надежности, приобретаемый трубопроводом

к моменту предпусковых испытаний и выявляемый в процессе этих испытаний путем опрессовки участков трубопровода испытательным давлением, называется уровнем начальной надежности или начальной безотказностью трубопровода. Показатель уровня начальной безотказности трубопровода является условным и характеризует уровень надежности, сформировавшийся на предэкс-плуатационных этапах: инженерных изысканий, проектирования, изготовления, доставки, сооружения, а также в процессе контроля качества строительства (за счет сопутствующего ремонта) - по отношению к детерминированной величине испытательного давления.

3.2.4.    С позиций расчетного прогнозирования отказа оценка начальной надежности эквивалентна расчету надежности (безотказности) трубопровода без учета фактора времени с представлением фактора внутреннего давления как детерминированной величины, равной испытательному давлению.

3.2.5.    В разд.4 настоящего Руководства приведена методика оценки начальной надежности (безотказности) магистральных трубопроводов.

3.3.1. Ь связи с тем что магистральный трубопровод испытывают отдельными участками различной длины, удобным показателем надежности при этом является распределение относительного числа отказов на единицу длины (например, на I км). Числовые характеристики этого распределения - средневероятное число отказов и его дисперсия - являются важнейшими прогнозируемыми показателями , на которые , как указывалось выше, ориентированы расчеты начальной надежности.

3.4. СВЯЗЬ НАЧАЛЬНОЙ НАДЁЖНОСТИ С КОНТРОЛЕМ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА ТРУЬОПРОьОдОВ

3.4.1.    Повышение уровня начальной надежности обусловливается проведением ремонтов и отбраковки труб, прибывающих к месту строительства, осуществлением ремонта и отбраковки дефектных монтажных сварных соединений после неразрушающего контроля и других подобных мероприятий.

3.4.2.    Правильная организация приемочного контроля ка

чества способствует повышению уровня начальной надежности [10]. Если, например, в процессе проведения выборочного приемочного контроля (и связанного с ним ремонта) монтажных сварных соединений доля дефектных сварных соединений снизилась от величины (j, до так называемого приемочного,т.е. ДОПУСТИМОГО в УСЛОВИЯХ выборочного контроля уровня tyn. . то вероятность отказа любого произвольно взятого стыка контролируемой партии снизится от величины    до    величины

у А <    >

где Q. - вероятность отказа одного дефектного стыка.

3.4.3.    Наиболее эффективен для повышения начальной надежности сплошной контроль, снижающий в результате сопутствующего ему ремонта величину £}, до нуля. Снижение уровня (доли) дефектности путем выборочного контроля даже при наибольшем по нормам проценте контроля (25$) незначительно. Оно характеризуется формулой:

15

где Ч ь*> Чьых" Д°^ля дефектных изделий (в данное случае -^г    дефектных стыков) в партии соответственно

до проведения контроля (и ремонта) и после;

N_y п - соответственно объем партии и выоорки (количество стыков в партии и вис орке), т.е. процент контроля.

3.0. РАСЧЕТ ТРУЬОШЮсОДОВ 11А ДОЛ ГОДНОСТЬ С ЛЕТ ОМ 'Ал РЕМОпТиНРиГОдНХТИ

3,5.1; Оценка долговечности магистрального трубопровода как системы - задача вероятностно-экономическою характера. Долговечность трубопровода при решении данной задачи определяется как экономически оптимальный срок его эффективной службы в условиях роста эксплуатационных затрат и снижения коэффициента технического использования в сбязи с увеличением параметра потока отказов в "период старения" трубопровода.

3.5, к.. Под долговечностью трубопровода как системы понимается время Т работы трубопровода от начала эксплуатации до момента прекращения его эксплуатации или остановки с целью полной замены в связи с нерентабельностью ею дальнейшей эксплуатации из-за резкою снижения коэффициента технического использования (частых отказов и ремонтов), сопровождающегося ростом эксплуатационных затрат. То же определение относят и к отдельным ниткам или большим участкам трубопровода, рассматриваема* как подсистемы.

3.5. J. Долговечность, рассматриваемая вне экономических соображений, - величина случайная и,так же как безотказность, выражается через функцию надежности. Так, для любых элементов трубопровода, работающих до первою отказа (невосстанав-ливаемых олеыентов), подлежащих замене (а не ремонту) после

хб