Time-to-failure forecast for corroded shell of above-ground steel tank used to store liquid fuels

• Autorzy: Maslak Mariusz , Pazdanowski Michał

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2021.136475

Warianty tytułu

PL

Prognoza czasu do awarii skorodowanej powłoki naziemnego zbiornika stalowego do magazynowania paliw płynnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An original simplified procedure to estimate the remaining service time of corroded shell of an on-the-ground steel tank used to store liquid fuels is presented in this paper. Current corrosion progress trend, identified a’posteriori based on the obligatory technical condition monitoring, is extrapolated to the future tank service time under the assumption that the conditions of service would not change and no renovation or modernization works would be undertaken. Failure probability understood as exhaustion of the capability to safely resist the loads applied due to the corrosion progress constitutes the measure of the sought uptime. For comparative purposes several effective inference methods have been proposed for the same input data, based on formally qualitatively different but corresponding description measures. It has been shown, that in the analysis of this type the representative values, usually expressed as quantiles of probability distributions describing random variables in use, need not be specified to verify the safety condition. The proposed algorithm is based on fully probabilistic considerations, and those, according to Authors’ opinion, by their nature lead to more reliable, and at the same time, objective estimates.

PL

Przedstawiono uproszczoną, autorską procedurę szacowania pozostającego czasu zdatności skorodowanej powłoki naziemnego użytkowanego zbiornika stalowego wykorzystywanego do magazynowania paliw płynnych. W proponowanym algorytmie postępowania dotychczasowy trend postępu korozji, identyfikowany a posteriori na podstawie pomiarów dokonywanych w ramach obowiązkowych ocen stanu technicznego, zostaje ekstrapolowany na czas przyszłego użytkowania zbiornika, przy założeniu że sposób jego wykorzystania nie ulegnie zmianie i nie będą prowadzone jakiekolwiek prace remontowe lub modernizacyjne. Miarą oceny poszukiwanego czasu zdatności jest narastające wraz z postępem korozji prawdopodobieństwo awarii rozumianej jako wyczerpanie możliwości bezpiecznego przenoszenia obciążeń. Awaria nie oznacza przy tym natychmiastowego zniszczenia obiektu ale stan, w którym monitorowane prawdopodobieństwo osiągnęło poziom graniczny, niemożliwy do zaakceptowania przez użytkownika. Dla tych samych danych wejściowych, w celach porównawczych, zaproponowano różne sposoby efektywnego wnioskowania, oparte na formalnie jakościowo odmiennych ale odpowiadających sobie miarach opisu. Potwierdzono, że w tego typu analizie do weryfikacji warunku bezpieczeństwa nie ma potrzeby specyfikacji jakichkolwiek wartości reprezentatywnych, wyznaczanych na ogół jako kwantyle rozkładów prawdopodobieństwa opisujących poszczególne zmienne losowe, w szczególności losowe obciążenie i losową nośność rozważanej powłoki. Proponowany algorytm opiera się bowiem na wnioskowaniu w pełni probabilistycznym, a to, zdaniem autorów, ze swej natury pozwala oceniającemu na uzyskanie bardziej wiarygodnych a przy tym obiektywnych oszacowań. Prezentowana procedura została zweryfikowana numerycznie na przykładzie prognozy opracowanej dla istniejącego stalowego zbiornika paliwowego z dachem pływającym, zlokalizowanego w jednej z baz paliwowych Polski południowej.

Słowa kluczowe

EN

steel tank; corroded shell; failure probability; durability prediction; time-to-failure forecast; survival time

PL

powłoka skorodowana; zbiornik stalowy; prawdopodobieństwo uszkodzenia; prognoza trwałości; czas do awarii przewidywany; czas zdatności

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 67, nr 1
• Strony: 303--322
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il.

Twórcy

autor

Maslak Mariusz

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Cracow, Poland

autor

Pazdanowski Michał

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Cracow, Poland

Bibliografia

• 1. L. Garverick, “Corrosion in the petrochemical industry”, American Society for Metals, 1994.
• 2. A. Rim-Rukeh, P.A. Okokoyo, “Underside corrosion of above ground storage tanks (ASTs)”, Journal of Applied Sciences and Environmental Management 9 (1): 161-163, 2005.
• 3. J. Harston, F. Ropital, “Corrosion in refineries”, CRC Press Inc., 2007.
• 4. A. Groysman, “Corrosion problems and solutions in oil, gas, refining and petrochemical industry”, Koroze a Ochrana Materiálu 61 (3): 100-117, 2017.
• 5. S. Fellu, A. Morcillo, S. Fellu Jr., “The prediction of atmospheric corrosion from meteorological and pollution parameters - 1”, Corrosion Science 34: 403-422, 1993.
• 6. W. How, C. Liang, “Atmospheric corrosion prediction of steels”, Corrosion 60: 313-322, 2004.
• 7. A.O. Umeozokwere, I.U. Mbabuike, B.U. Oreko, D.T. Ezemuo, “Corrosion rates and its impact on mild steel in some selected environments”, Journal of Scientific and Engineering Research 3(1): 34-43, 2016.
• 8. Dz. U. nr 113 poz. 1211 Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 18 września 2001 r. w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego, jakim powinny odpowiadać zbiorniki bezciśnieniowe i niskociśnieniowe przeznaczone do magazynowania materiałów ciekłych zapalnych.
• 9. J. Murzewski, A. Sowa, T. Domański, „Prognoza wytrzymałości polskich stali konstrukcyjnych”, Inżynieria i Budownictwo 1-4: 32-34, 1982.
• 10. M. Maślak, J. Siudut, M. Stankiewicz, „Wpływ korozji na własności mechaniczne stali węglowej stosowanej w konstrukcjach nośnych zbiorników na paliwa płynne”, Ochrona przed Korozją 5s/A: 366-374, 2004.
• 11. M. Maślak, J. Siudut, M. Stankiewicz, „Degradacja własności stali w skorodowanych blachach płaszczy naziemnych zbiorników na paliwa płynne”, Inżynieria i Budownictwo 3: 153-158, 2007.
• 12. M. Maślak, J. Siudut, “Deterioration of steel properties in corroded sheets applied to side surface of tanks for liquid fuels”, Journal of Civil Engineering and Management 14(3): 169-176, 2008.
• 13. M. Gwóźdź, „Ocena wpływu uszkodzeń korozyjnych na stan bezpieczeństwa konstrukcji stalowych”, Materiały XV Ogólnopolskiej Konferencji „Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji”, tom 1: Naprawy i wzmocnienia konstrukcji metalowych, Ustroń, 23-26.02.2000, 227-242, 2000.
• 14. A. Biegus, E. Hotała, „Oszacowanie losowej nośności granicznej uszkodzonych korozyjnie zbiorników stalowych”, Materiały XIX Konferencji Naukowo-Technicznej „Awarie Budowlane”, Szczecin - Międzyzdroje, 19-22.05.1999, 569-578, 1999.
• 15. M. Maślak, J. Siudut, „Oszacowanie degradacji nośności losowo skorodowanego pasa płaszcza stalowego zbiornika walcowego o osi pionowej”, Ochrona przed Korozją 12: 456-461, 2007.
• 16. R.E. Melchers, “Corrosion uncertainty modelling for steel structures”, Journal of Constructional Steel Research 52: 3-19, 1999.
• 17. C. Guides - Soares, Y. Garbatov, A. Zayed, G. Wang, “Non-linear corrosion model for immersed steel plates accounting for environmental factors”, Transactions of the Society Naval Architects and Marine Engineers (SNAME) 111: 194-211, 2005.
• 18. R.E. Melchers, “Predicting long-term corrosion of metal alloys in physical infrastructure”, Materials Degradation 4: 1-7, 2019.
• 19. M. Maślak, J. Siudut, „Szacowanie prognozowanej trwałości losowo skorodowanego pasa płaszcza stalowego zbiornika walcowego o osi pionowej”, Ochrona przed Korozją 1: 14-17, 2008.
• 20. M. Maślak, J. Siudut, “Durability prediction of randomly corroded side surface sheet in steel on the ground tank for liquid fuel storage”, Proceedings of the 4th International Conference “Recent Advances in Integrity - Reliability - Failure (IRF)”, Funchal, Madeira, Portugal, June 23-27, abstract 159-160 + CD 8 p., 2013.
• 21. M. Maślak, M. Pazdanowski, J. Siudut, K. Tarsa, “Probability-based durability prediction for corroded shell of steel cylindrical tank for liquid fuel storage”, Proceedings of the 1st Workshop of COST Action TU1402: “Quantifying the Value of Structural Health Monitoring”, DTU Civil Engineering Report: R-336, Lyngby, Denmark, May 4-5, 82-95, 2015.
• 22. M. Maślak, M. Pazdanowski, J. Siudut, K. Tarsa “Corrosion durability estimation for steel shell of a tank used to store liquid fuels”, Proceedings of the 12th International Conference “Modern Building Materials, Structures and Techniques (MBMST)”, Vilnius, Lithuania, May 26-27, 2016, Procedia Engineering, 172, 723-730, 2017.
• 23. M. Maślak., J. Siudut, „Szacowanie degradacji nośności i prognozowanej trwałości losowo skorodowanego pasa płaszcza stalowego zbiornika walcowego o osi pionowej - przykład obliczeniowy”, Ochrona przed Korozją 2: 50-54, 2008.
• 24. M. Maślak, M. Pazdanowski. „Probability-based remaining service time prediction for corroded shell of a steel tank used for liquid fuel storage”, Proceedings of the 29th European Safety and Reliability Conference „ESREL 2019”, September 22-26, 2019, Hannover, Germany, Research Publishing Services, Singapore, 3232-3239, 2019.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).