Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Estymacja niezawodności strukturalnej gazociągów stalowych w okresie eksploatacji w oparciu o wyniki inspekcji tłokami pomiarowymi

Witek M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska

|

2019

|

z. 82

3--127

PL

Monografia niniejsza poświęcona jest omówieniu wyników badań dotyczących wpływu korozji elektrochemicznej rur stalowych, stwierdzonej w efekcie diagnostyki z wykorzystaniem technologii rozproszenia osiowo zorientowanego strumienia magnetycznego, na niezawodność strukturalną gazociągów wysokiego ciśnienia. Inspekcje tłokami pomiarowymi są najbardziej efektywną metodą diagnostyczną ze względu na możliwość wykrycia i zwymiarowania ubytków materiału ścianki rurociągu podziemnego, a ich zastosowanie nie wymaga czasowego ograniczenia transportu gazu. Badaniom poddano gazociąg o średnicy DN 700, maksymalnym ciśnieniu roboczym MOP = 8.4 MPa, wykonany ze stali podwyższonej wytrzymałości gatunku L555M z ubytkami korozyjnymi ścianki stwierdzonymi na podstawie dwóch inspekcji: pierwszej po 13 latach użytkowania oraz ponownej po kolejnych 12 latach eksploatacji. Stalowa cienkościenna powłoka cylindryczna z defektami, obciążona ciśnieniem wewnętrznym gazu, ulega uszkodzeniu w wyniku wystąpienia jednego z trzech stanów granicznych: powstania nieszczelności, przełomu plastycznego pozostałej grubości ścianki lub rozerwania, które rozszerza się w sposób niestabilny w kierunku osiowym poza obszar defektu lub wzdłuż spoiny, jeśli mamy spiralnie spawany sposób wykonania rur. Ze względu na niskie ryzyko wzrostu głębokości wad objętościowych przez cały przekrój ścianki wynikające z postępu korozji w kierunku promieniowym, stwierdzone na podstawie danych z dwóch inspekcji, jak również niewielkie konsekwencje dla otoczenia małej nieszczelności gazociągu możliwej do wykrycia z powierzchni ziemi oraz jej naprawy bez ograniczenia transportu gazu, w niniejszej pracy uwzględnione zostało jedynie kryterium przełomu plastycznego w miejscach częściowych ubytków ścianki rury. Niezawodność strukturalna podziemnych sieci uzbrojenia terenu w okresie użytkowania liczonym w dziesiątkach lat, może być analizowana jako proces stochastyczny polegający na losowym stopniu degradacji elementów poddanych obciążeniu. Znane z literatury algorytmy oceny zawodności infrastruktury technicznej można podzielić na metody oparte o funkcje zmiennych losowych lub teorię zmiennych losowych, którą zastosowano w niniejszej monografii. W celu estymacji prawdopodobieństwa awarii w długim okresie użytkowania, wykorzystano stan graniczny oparty o różnicę ciśnienia pęknięcia plastycznego rur z defektami ścianki oraz wartości oczekiwanej ciśnienia roboczego gazu, przy uwzględnieniu parametrów wpływających na wytrzymałość konstrukcji jako zmiennych losowych. Prognozowanie postępu korozji ścianki podziemnego rurociągu stalowego może odbywać się na podstawie zależności liniowych lub nieliniowych. W niniejszych studiach, do określenia prędkości korozji elektrochemicznej w kierunku promieniowym, zastosowano zależności nieliniowe ze współczynnikami stochastycznymi, które analizowano w czterech scenariuszach. Wyznaczenia parametru funkcji eksponencjalnej rozkładu głębokości uszkodzeń ścianki dokonano na podstawie danych z dwóch inspekcji. W monografii wykazano zasadność poszukiwań alternatywnych i mniej skomplikowanych obliczeniowo metod oceny niezawodności rurociągów stalowych do zastosowań inżynierskich, bazujących na wynikach diagnostyki tłokami pomiarowymi. W badaniach oceny wpływu ubytków materiału ścianki na prawdopodobieństwo awarii rurociągu wykorzystano teorię nośności granicznej. W pracy przedstawiono algorytm obliczania prawdopodobieństwa awarii, oparty o eksponencjalną funkcję rozkładu głębokości uszkodzeń ścianki czynnego gazociągu, stwierdzonych w wyniku kilkukrotnej diagnostyki. W obliczeniach została uwzględniona liczba hipotetycznych ubytków materiału niewykrytych przez tłoki pomiarowe, wyznaczona na podstawie danych z inspekcji, jak również wzięto pod uwagę prawdopodobieństwo detekcji niedoskonałych urządzeń działających na zasadzie rozproszenia strumienia magnetycznego. Opracowana metoda uwzględnia całkowitą liczbę ubytków jako populację o rozkładzie eksponencjalnym głębokości defektów, nie rozważa natomiast indywidualnie każdego uszkodzenia ścianki. Zastosowane podejście do obliczeń jest, według najlepszej wiedzy autora, jedną z pierwszych prób wyznaczenia niezawodności strukturalnej rurociągów podziemnych podlegających procesowi degradacji korozyjnej z wykorzystaniem tej metodologii.

EN

The objective of this monograph is to investigate an influence of steel pipe electrochemical corrosion detected by axially excitated Magnetic Flux Leakage in-line inspections tools on a structural reliability of high pressure gas pipelines under operation. MFL in-line inspection technology is the most effective diagnostic method in respect of detection and sizing of wall material losses of pressurized buried pipelines and their application does not require the temporary exclusion of the gas flow. This research considers a gas transmission pipeline DN 700, "MOP" = 8.4 MPa, constructed from increased-strength steel containing active external metal loss flaws derived from two in-line inspections: the first ILI after 13 years of the service life and the second 12 years later. The steel thin-walled cylindrical shell with material losses loaded with the internal fluid pressure fails due to one of three limit states: leak, plastic collapse of the remaining pipe wall thickness or unstable extension of wall rupture beyond the defect area in the longitudinal direction or along the girth weld in the case of spirally-welded pipes. Due to low defect growth rates in the radial direction confirmed with the results of two in-line inspections as well as to negligible consequences of a small natural gas leak to the pipeline surrounding detectable with above ground methods, the current work considers only a plastic collapse criterion of residual pipe part-wall thickness. The structural reliability of the underground infrastructure within long time operation, counted in decades, can be analysed as a stochastic process of construction elements random degradation. The evaluation algorithms of technical infrastructure, known from the literature, can be divided into methods based on functions of random parameters and a random variables theory which is applied in the current monograph. In order to estimate a pipeline failure probability in a long operation time, the limit state based on a pressure difference between plastic collapse of the remaining pipe wall thickness and an expected value of the gas working pressure as a random variable was employed. Prediction of a corrosion growth rate of an underground steel pipeline can be conducted based on both linear and non-linear functions. In the current work, for an electrochemical corrosion velocity prediction in the radial direction, a non-linear power law function with stochastic parameters was applied in four scenarios. The ILI results were also used to estimate an exponential law of defect depth probability density distribution. For engineering application, the alternative and less computationally complicated methods for reliability estimations based on in-line inspection data should be found, which is the aim of this monograph. In the study, the algorithm of probability computation based on expotential probability density distribution of pipe wall defects depth derived from the repeated diagnostics results was presented. The calculations took into account the number of undetected hypothetical anomalies, as well as probability of detection resulting from usage of imperfect inspection devices. The developed methodology considers the total amount of features as a population with expotential depth distribution of defect depth and does not consider each flaw individually. The pipe wall material losses were assessed by a fracture mechanics method based on a limit load theory. To the author’s best knowledge, the presented approach to probability estimations is novel and applied for the first time in literature regarding structural reliability of underground pipelines subjected to corrosion degradation.

2

Technologia EMAT w zastosowaniu do diagnostyki gazociągów wysokiego ciśnienia

Witek M., Szałęga M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2015

|

Nr 11

387--392

EN

Gas transmission pipelines are commonly inspected by in-line tools equipped with sensors for nondestructive testing. EMAT inspection technology, designed for detection of stress corrosion cracking, is also sensitive to areas of disbanded coating and other crack-like features. An electromagnetic acoustic transducer is used for contactless generating and receiving waves using electromagnetic phenomena. Second part of this publication presents a summary of calculation of the high pressure pipeline with wall defect like longitudinal semi-elliptical crack. The calculations are based on standard BS 7910:2005, which describes the influence of cracks on the pipeline maximum operating pressure.

PL

Gazociągi wysokiego ciśnienie są powszechnie badane przez tłoki do inspekcji wewnętrznej, wyposażone w czujniki służące do diagnostyki stanu ścianki gazociągu. Technologię EMAT zaprojektowano w celu wykrywania skutków korozji naprężeniowej, odspojeń zewnętrznej powłoki izolacyjnej, a także pęknięć materiału stalowego. Elektromagnetyczny przetwornik akustyczny, służy do bezkontaktowego tworzenia i odbioru fal powstałych w skutek zjawisk elektromagnetycznych. W drugiej części publikacji zostały przedstawione obliczenia gazociągu wysokiego ciśnienia z defektem typu pęknięcie wzdłużne półeliptyczne ścianki. Zastosowano algorytm obliczeniowy wg standardu BS 7910:2005 dla oceny istotności przykładowych defektów, pozwalający stwierdzić wpływ pęknięcia na maksymalne ciśnienie robocze gazociągu.

3

Weryfikacja obliczeń maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia roboczego dla gazociągu ze stali walcowanej termomechanicznie z defektami typu ubytek materiału ścianki

Witek M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2012

|

Nr 12

523--526

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń ciśnienia pęknięcia oraz maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia roboczego (MAOP) gazociągów DN 600 oraz DN 900, MOP 8.4 MPa z defektami typu ubytek materiału ścianki, wykonanych z wysokowytrzymałej stali walcowanej termomechanicznie. Zastosowano algorytm obliczeniowy analizy stanów granicznych naprężenia wg standardu ASME B31G:2009, uzależniając wyniki obliczeń MAOP od wartości współczynnika bezpieczeństwa ciśnieniowego. W publikacji zostały porównane wyniki przewidywanego ciśnienia pęknięcia gazociągu uzyskane w wyniku obliczeń oraz ciśnienia niszczącej próby hydrostatycznej.

EN

The paper presents the results of calculations of burst pressure and maximum allowable operating pressure of gas transmission pipelines nominal diameter DN 600 and DN 800 MOP 8.4 MPa made from thermo-mechanical rolled high strength steel with metal loss defects. Method of limit state of stress according to the standard ASME B 31G:2009 was used, to relate the calculations of maximum allowable operating to the pressure on pressure safety factor. Results of pipeline predicted burst pressure obtained from the calculations with destructive hydro-testing pressure were compered in the publication.

4

Ocena wpływu defektów ścianki gazociągu stalowego na parametry użytkowania

Witek M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2012

|

Nr 11

485-489

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń ciśnienia pęknięcia oraz naprężenia wywołującego awarię, dla użytkowanego w Polsce gazociągu przesyłowego DN 700 z defektami typu ubytek materiału ścianki. Zastosowano metodę obliczeniową analizy stanów granicznych naprężenia wg standardu ASME B 310:2009, uzależniając wyniki obliczeń maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia roboczego gazociągu od wartości współczynnika bezpieczeństwa ciśnieniowego. W publikacji zostały podane zalecenia dla czasookresów inspekcji tłokami gazociągu wysokiego ciśnienia na podstawie ASME B31.8S:2010.

EN

In paper were presented results of calculations of burst pressure and failure pressure of existing in Poland gas transmission pipeline nominal diameter DN 700 with metal loss defects. Method of limit state of stress according to the standard ASME B 31G:2009 was used, depending calculations of maximum allowable operating pressure on pressure safety factor. 1 publication time intervals for the in-line inspection of high pressure gas pipeline based on ASME B31.8S:2010 were given.