Оценка ресурса при поверхностном разрушении

Оценка остаточного ресурса при поверхностном разрушении ло­кальных участков технологического оборудования производится по наихудшим результатам сплошного измерения утонения стенок этих участков. Случайная составляющая, влияющая на величину ожидае­мого остаточного ресурса, минимальна, определяется точностью из­мерений и в расчетах не учитывается. Расчетный остаточный ресурс в этом случае определяется из выражения

где - фактическая толщина стенки элемента, мм; S_р - расчетная минимально допустимая толщина стенки по условию прочности или устойчивости, мм; а_ср — средняя скорость поверхностной коррозии (эрозии или износа), мм/г:

где S_ном - номинальная толщина стенки оборудования по его пас­порту, мм; С_о - допуск на толщину стенки, мм; T_э - время от нача­ла эксплуатации до момента измерения S_ф, с.

Поверхности технологического оборудования нефтегазовой про­мышленности достигают большой величины - десятков и сотен квадратных метров, поэтому измерить глубину разрушения на всех участках этих поверхностей практически невозможно. В связи с этим измерение глубин разрушения осуществляют выборочно в местах наибольшего разрушения. В тех случаях, когда такие места легко вы­являются и известны причины повышенной скорости разрушения (повышение температуры, скорости или концентрации технологиче­ской среды), оценка остаточного ресурса по средней скорости кор­розии также оказывается эффективной. Если же условия эксплуата­ции для всех участков обследуемой поверхности одинаковы, а нерав­номерность глубины разрушения в различных точках поверхности существенна и при этом невозможно (или нецелесообразно) изме­рить глубины разрушения на всех участках, измерения осуществляют выборочно.

В общем случае выборочным называют контроль, при котором от­ношение F/ F_о <1, где F - площадь контролируемой поверхности; F_о - площадь элементарного участка измерения. Достоверность ре­зультатов при выборочном контроле зависит от величины отноше­ния F/F₀ и степени неравномерности коррозии. Результаты этих из­мерений подвергают обработке вероятностно-статистическими мето­дами. Аналитическая оценка ресурса с использованием выборочного контроля при поверхностном разрушении, приводящем к утонению стенок оборудования вследствие изнашивания, коррозии или эро­зии, выполняется по алгоритму, рекомендованному методическими указаниями «Оценка надежности химического и нефтяного оборудо­вания при поверхностном разрушении» (РД 26-10-87). Гамма-процентный ресурс рассчитывают по формуле

где U_y — квантиль нормального распределения с заданной вероят­ностью у; V_т — коэффициент вариации ресурса, определяемый по РД 26-10—87 в зависимости от коэффициента вариации глубин раз­рушения.

Средний ресурс T_ср определяют по формуле

где h_пред — предельно допустимая глубина разрушения стенки сило­вого элемента сосуда до достижения расчетной толщины (без суммы прибавок); К_bt — параметр распределения Вейбулла; - установлен­ная доля поверхности разрушения на предельно допустимую глубину

h_пред, = 5 %.

Предельно допустимая глубина разрушения h_пред на дату выпол­нения оценки ресурса определяется как разница между начальным запасом толщины стенки h_нач и средней глубиной разрушения h_ср, полученной в результате измерений:

Для иллюстрации рассмотренной методики расчета остаточного ресурса по РД 26-10-87 рассмотрим пример, приведенный в работе А.В. Митрофанова и СБ. Киченко «Сравнение результатов расчета остаточного ресурса резервуара с поверхностными коррозийными дефектами» // Безопасность труда в промышленности. — М., 2001. — № 7. - С. 27-28.

Пример. Требуется определить остаточный ресурс нефтяного ре­зервуара, находившегося в непрерывной эксплуатации (с момента ввода до контроля толщины стенок) пять лет (Т_э = 5) с вероятностью 0,95.

В качестве основного силового элемента, по которому рассчиты­вается ресурс, принят нижний пояс резервуара. Внутренний диаметр D и высота его нижнего пояса H _п равны соответственно 16 и 2 м. Площадь контролируемой поверхности А ~ 100 м². Номинальная толщина стенки нижнего пояса S_К0М = 10 мм, расчетная толщина, т. е. минимально допустимая, S_р = 6 мм.

При диагностировании нижнего пояса резервуара изнутри была обнаружена его равномерная поверхностная коррозия, явных ло­кальных повреждений металла в виде язв и питтингов не имелось. При измерении толщины стенок нижнего пояса резервуара в 13 точ­ках (в 12 равномерно расположенных на четырех диаметрально про­тивоположных образующих точках, а также в одной дополнитель­ной, произвольно взятой точке) ультразвуковым толщиномером по­лучили следующие результаты: 8,7; 8,8; 8,5; 8,6; 9,0; 8,9; 8,6; 8,4; 8,8; 8,6; 8,0; 8,3 и 8,6 мм.

Диаметр пьезоэлектропреобразователя (ПЭП) ультразвукового толщиномера составляет 8мм, а площадь F_о = 50 мм².

После обработки соответственно получили: h_ср = 1,4 мм; h_mах = 2 мм; а_ср = 0,28 мм/г; = 0,95; b, = 9,5; V_t= 0,0527. Тогда

В дополнение к рассмотренному примеру следует отметить, что коррозийный процесс отличается нестабильностью интенсивности протекания во времени, его скорость нуждается в уточнении.