2.2.5 Оценка частот повреждения трубопроводов

Задача оценки частот повреждения трубопроводов является затратной с точки зрения как трудовых, так и финансовых ресурсов. Говоря об оценке частот, необходимо отойти от вероятностных повреждений трубопроводов и использовать частотные характеристики, которые, особенно для редких событий, являются более полными с точки зрения их использования при расчете риска. Для оценки частот повреждения трубопроводов используется два подхода:

Рис. 3. Последовательность этапов при оценке риска отдельного сегмента трубопровода.

1) анализ структурной надежности;

2) анализ эксплуатационных данных.

2.2.6 Анализ структурной надежности

Этот подход подразумевает использование вероятностных оценок на основе техники механики разрушений для расчета вероятностей отказа/ разрушения участка трубопровода как функции времени, включая такие параметры, как частота проведения контроля и вероятность обнаружения дефекта.

Использование метода Монте-Карло позволяет моделировать возникновение и развитие трещин, а также оценивать, какая их часть не будет продетектирована и отремонтирована до момента отказа трубопроводов. При этом вероятность отказа основана на повторяющемся применении детерминистских моделей роста трещин.

Реализованные алгоритмы включают в себя, также, частоту проведения контроля и вероятность обнаружения дефектов неразрушающими методами.

Программное обеспечение для реализации такой вероятностной модели доступно в пользовании далеко не всем вследствие сложности алгоритма. Отдельно необходимо упомянуть о погрешностях и неопределенностях, оценка которых - далеко не простая процедура [30]. Опубликованные результаты по оценкам, полученным в рамках анализа структурной надежности, содержат оценки частот отказов трубопроводов, которые слишком малы для их верификации, но должны быть в согласии с данными по опыту эксплуатации.

2.2.7 Анализ эксплуатационных данных для трубопроводов

Альтернативный метод оценки частот повреждения трубопроводов состоит в разработке моделей на основе опыта эксплуатации. Этот опыт составляет несколько тысяч реакторо-лет эксплуатации и является бесценным источником информации относительно наиболее вероятных причин большого количества течей трубопроводов и относительно малого, до сих пор, количества больших течей и разрывов трубопроводов.

Разработан целый ряд моделей для оценки корреляций частот повреждения трубопроводов и физических характеристик самих механизмов, вызывающих повреждения трубопроводов. Как правило, механизмы повреждения трубопроводов достаточно полно учитывают условия и режимы эксплуатации, а также механизмы деградации, которые либо прямо ведут к повреждению трубопроводов, либо существенно уменьшают возможности трубопроводов противостоять различным условиям переходных процессов. Поэтому опыт эксплуатации может быть использован практически при рассмотрении потенциальных отказов трубопроводов посредством идентификации характерных механизмов деградации, либо их комбинаций, а также эксплуатационных параметров и условий. Исходя из анализа данных, полученных при эксплуатации трубопроводов, можно, создав соответствующую базу данных, на основе понимания характерных механизмов отказа ввести процедуру ранжирования потенциальных отказов сегментов трубопроводов по их значимости как:

- высокая; - средняя; - малая.

Поскольку на данном уровне детализации условное разбиение потенциальных отказов на три категории является приемлемым, то здесь не обсуждаются погрешности при оценке численных величин частот, которые были бы актуальны при необходимости работы с их абсолютными значениями.

На основании баз данных отказы трубопроводов могут быть классифицированы по следующим режимам отказов [24]:

• трещины/протечки: дефекты, проникающие по толщине трубопроводов и приводящие к видимым признакам (отложение борной кислоты, появление капель и т.д.);

• течи: дефекты, для которых характерно разрушение трубопровода, проявляющееся в ограниченных, но легко обнаруживаемых протечках. Диапазон характерных протечек: от течей из микроотверстий до нескольких литров в минуту;

• повреждения: дефекты, для которых характерны скорости протечек с параметрами, которые выше установленных техническими требованиями. Как правило, этот тип повреждений с характерными скоростями протечек обнаруживается системой обнаружения протечек (на западных АЭС);

• разрыв, разрушение, гильотинный разрыв: трубопровод разрушается либо в значительной мере по сечению трубопровода, либо вплоть до двухстороннего отрыва части трубопровода по полному сечению. Для такого типа дефектов нет надежных оценок по оценке скорости истечения, но обычно эта величина определяется расходом системы подпитки.

2.2.8 Основные механизмы деградации трубопроводов

Наиболее характерные механизмы деградации определяются особенностями реакторной установки, материалами, условиями эксплуатации и т.д.

К основным механизмам деградации относятся [24]:

- термическая усталость (ТУ); - коррозионное растрескивание (КР); - коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) (межкристаллитная коррозия, транскристаллитная коррозия и т.д.); - щелевая коррозия и локальное коррозионное воздействие (ЛК) (микробная коррозия, питтинговая коррозия и др.); - эрозия при кавитации (Э-К); - эрозионная коррозия (Э/К); - вибрационная усталость (ВУ); - гидроудар (ГУ).

Определения частот отказов/повреждений разрывов трубопроводов на основе имеющихся данных по конкретным механизмам деградации является предметом отдельного направления при моделировании процессов и оценке самих частот [24, 29]. Ниже, в табл. 6, приведены типичные величины частот, рассчитанные по данным эксплуатационного опыта США.

Таблица 6. Характерные механизмы деградации и их частоты