Расчет остаточного ресурса


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Транспорт и хранение нефти и газа»
Расчетно-графическая работа №1
«Расчет остаточного ресурса трубопровода по данным диагностического обследования – минимальной толщине стенки трубы с учетом
коррозионно-эрозионного износа трубы»
Выполнил: ст. гр. МТ-07-01С.Р. ХазеевПроверил: доцентЭ.Ш. Гайсин

Уфа 2011
Исходные данные. Проведено техническое диагностическое обследование нефтегазопромыслового трубопровода, транспортируещего продукты, не содержащие сероводорода, с наружным диаметром 325 мм, номинальной толщиной стенки 9 мм и рабочим давлением 4,7 МПа. Магистральная часть трубопровода смонтирована из труб по ГОСТ 8731, из стали Ст20, по ГОСТ 1050. Трубопровод находится в эксплуатации с 1999 г.
Эксплуатационные характеристики трубопровода приняты согласно СП 34-116-97:
– коэффициент несущей способности труб k = 1;
– для стали Ст20 R =415 МПа, R = 245 МПа;
– коэффициент надежности по назначению трубопроводов γn=1;
– коэффициент условий работы трубопровода, величина которого принимается в зависимости от транспортируемой среды, m2 = 0,75;
– коэффициент надежности по материалу m = 1,55;
– коэффициент надежности по нагрузке f =1,15;
– коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе n=1;
– коэффициент несущей способности трубы = 1;
– коэффициент условий работы материала труб при разрыве m=0,8;
– коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах m=1;
– коэффициент однородности материала труб k=0,83.
Замеры толщин стенок труб по результатам диагностики представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Фактическая толщина стенки (tk) в точках замера по сечению трубыНомер замеряемого места по схемеТолщина стенки, мм
Фактическая (tk) в точках замера по сечению трубыНоминальная tnk1 2 3 4 1 8,3 8,2 8,9 8,5 9
2 7,9 7,7 8,9 8,9 9
3 8,2 8,9 8,5 8,1 9
4 8,7 8,8 8,6 8,8 9
5 8,9 8,5 8,2 8,3 9
6 8,3 8,4 8,5 8,9 9
7 7,5 7,9 7,9 7,8 9
8 8,9 8,5 8,3 8,9 9
9 8,5 8,8 8,1 8,3 9
10 7,9 7,9 8,9 7,9 9
1 РАСЧЕТ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ПО МИНИМАЛЬНОЙ
ВЕРОЯТНОЙ ТОЛЩИНЕ СТЕНКИ ТРУБЫ.
Проверочный расчет толщины стенки трубы Проверочный расчет толщины стенки tR трубопровода, а также ее определение в случае ремонта по результатам диагностики, производится согласно СП 34-116-97 по формуле:

где R определяется по формуле:
R=min .
где R – нормативное сопротивление, равное наименьшему значению временного сопротивления разрыву материала труб.
R – нормативное сопротивление, равное наименьшему значению предела текучести при растяжении, сжатии и изгибе материала труб.
Расчет отбраковочной толщины стенки трубы При определении отбраковочной толщины стенки, оценивается несущая способность элементов в целом.
.
Определяем t отб по формуле
,
где R1 – расчетное сопротивление материала труб и деталей трубопровода, равное
R = R m m k = 4150,80,750,83=206.67 МПа.
Для данных таблицы 1 среднее значение измеренной толщины стенки трубы (t):
t = мм.
Среднее квадратическое отклонение :
= мм .
Минимальная возможная толщина стенки tmin с учетом неконтролированных участков поверхности для доверительной вероятности 95% применительно ко всем промысловым трубопроводам определяется по формуле:
t = t- 2 = 8,3975 - 2·0,406 = 7.586 мм .
Средняя скорость коррозии V :
V = мм/год.
Остаточный ресурс трубопровода составляет:
τ = лет.
РАСЧЕТ ОСТАТООЧНОГО ИЗНОСА С УЧЕТОМ ОБЩЕГО
КООРРОЗИОННО-ЭРОЗИОННОГО ИЗНОСА СТЕНКИ ТРУБЫ.
Исходными данными для расчета являются данные диагностических измерений, приведенные в таблице 1. Характеристики свойств материала трубы для расчета расчетной толщины стенки взяты из данных примера 1. Требуется рассчитать остаточный ресурс с вероятностью прогноза 95%. Значение регламентированной надежности γ=0,95% и односторонней доверительной вероятности 0,95. Принимается линейная модель износа, т.е. износ осуществляется с постоянной скоростью.
По данным таблицы 1 фактической измеренной толщины стенки (данные варианта), определяется значение относительного износа для каждого замера по формуле:
,
где tnk – номинальная толщина стенки;
tk – измеренная толщина стенки.
Определяется средний относительный износ по формуле:
,
где N – общее число замеров.
Вычисляется среднее квадратическое отклонение относительного утонения S :
.
В случае среднее квадратическое отклонение относительного износа Sd = 0.
,
где Ud 1 – значение квантиля нормального распределения, выбранное из таблицы значений квантиля нормального распределения Ud в зависимости от вероятности d.
Для заданной вероятности d1=0.95 значение функции Ud 1 равно 1,65.
Верхнее интервальное значение среднеквадратического отклонения относительного износа:

Средний допустимый относительный износ:

где tR – расчетная толщина стенки, определенная в разделе 1.1, равна 2,79 мм.
Квантиль функции Лапласа определяется по формуле:
Ud2 =
По таблице 2 квантилю Ud2 соответствует значение функции Лапласа (распределение) d2, равное 1
Находится новое значение вероятности по формуле
dr = =0,95*1=0,95,
где γ – односторонняя доверительная вероятность равная 0,95.
Из таблицы 2 выбирается квантиль Ur=1,65, соответствующий вероятности dr.
Определяется параметр Q по формуле:
Согласно ОСТ 153-39.4-010-2002 среднее квадратичное отклонение допустимого относительного износа в формуле принимается равным S[]=S0=0,05.
Определяется остаточный ресурс трубопровода по формуле:
лет.
где τ – срок эксплуатации трубопроводаОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЗНАЧЕННОГО СРОКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА И ХАРАКТЕРИСТИК ЭКСПЛУАТАЦИИ
Назначенный срок остаточного ресурса трубопровода по результатам расчетов определяется путем сравнения результатов расчетов, проведенных по двум методам, и назначается равным наименьшему значению из полученных. В примере 1 расчетное значение остаточного ресурса составило 28,2 года, во втором примере – 18,7 года.
Таким образом, по результатам расчетов срок остаточного ресурса для трубопровода назначается равным 18 годам.
Минимальная толщина стенки трубы по результатам расчета составила 7,586 мм, отбраковочная толщина – 3,61 мм.
Допустимое внутреннее давление P0 , которое может выдержать элемент трубопровода с минимальной толщиной стенки, составляетP0=2*t*R1n*α*Dn=2*7.586*206.671*1*325=9.65МПагде t – минимальная толщина стенки tmin .
На основании выполнения условий:
tmin >t отб и P0 >Pраб
можно сделать вывод о том, что дальнейшая эксплуатаця безопаснагде Pраб - внутреннее рабочее давление в трубопроводе, МПа;
t отб - отбраковочная толщина стенки, мм.
Таким образом, дальнейшая безопасная эксплуатация трубопровода в течение назначенного срока остаточного ресурса должна выполняться при рабочем давлении в трубопроводе, не превышающем 9,65 МПа.

Приложенные файлы

  • docx 23635522
    Размер файла: 98 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий