02 clustering

Взаимодействие дефектов потери металла

РОССИЯ

Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение Спецнефтегаз

ВведениеЧто подразумевается под «дефектами потери металла»?

• Коррозия

• Механические повреждения

• Вышлифовки

!Зачем нужен учёт «взаимодействия» дефектов?

Введение

ВведениеЧто подразумевается под «дефектами потери металла»?

• Коррозия

• Механические повреждения

• Вышлифовки

!Зачем нужен учёт «взаимодействия» дефектов?

Для оценки взаимного влияния близко расположенных дефектов потери потери металла на остаточную прочность трубопровода.

Оценка опасности изолированных дефектов потери металла

Модифицированный критерий NG-18

pƒ =2t�f

Dc

�1� A/A0

1� (A/A0)M�1

�

ps� = K�1pƒ

ŋŬŻŬűŹ ūŵŶźŸŹůųƂŰ� ŬŸŲů��őňŋ =

p0$23

ps�

�� 1

d/t � �m�x

pƒ > 1.1p0$23

DNV-RP-F101

�f = S�

Dc = D� tA = Ld

M =

�

1+ 0.31L2

DtK�1 = F1F2

F1 = 0.9 � ŻŧűŹŵŷ ųŵūŬŲůŷŵũŧŴůƆ

F2 = 0.72 � űŵŴŸŹŷźűŽůŵŴŴƂŰ ŻŧűŹŵŷ

�m�x = 0.85

«Инструкция…» Газнадзор, 2008

�f =S� + Sy

2

�0.95� ��e +

S� � Sy

S� + Syth [5.23(

pf

pd� 1.04)]��

�m�x�

1;pMAOP

pf

�

Dc = D� 2tA = 0.7Ld

M =

�

1+ 0.66L2

(D� 2t)tK = KŶŵŷ

�m�x = 0.8

Учёт «взаимодействия». Идея• Для определения остаточного ресурса используются те же выражения, что и для одиночных дефектов.

• В качестве параметров используются эффективная длина и глубина «объединения» нескольких дефектов. !


• В качестве параметров используются эффективная длина и глубина «объединения» нескольких дефектов. !«Составной» дефект:

L1

L2d1

d2


• В качестве параметров используются эффективная длина и глубина «объединения» нескольких дефектов. !«Составной» дефект:

L1

L2d1

d2

dHII =mx{d1, d2}

LHII


• В качестве параметров используются эффективная длина и глубина «объединения» нескольких дефектов. !«Средний» дефект:

L1

L2d1

d2

LHII

dHII =L1d1 + L2d2

LHII

Перебор «усреднённых» дефектов

DET NORSKE VERITAS

Recommended Practice DNV-RP-F101, October 2010 Page 20

Figure 5-5Combining interacting defects

Figure 5-6Example of the grouping of adjacent defects for interaction to find the grouping that gives the lowest estimated failure pressure

sn ln lmln+1

dm

sm-1

� � l l l s nm m i i i n

i m � �

� ¦

1 d

d l

l nm

i ii n

i m

nm

¦

lnm

dn+1dn

1-2-3

1-2-3-4

1

1-2

2-3-4

3

2

2-3

3-4

4

GROUP

Defect 1 Defect 2 Defect 3 Defect 4

DET NORSKE VERITAS

Recommended Practice DNV-RP-F101, October 2010 Page 20

Figure 5-5Combining interacting defects

Figure 5-6Example of the grouping of adjacent defects for interaction to find the grouping that gives the lowest estimated failure pressure

sn ln lmln+1

dm

sm-1

� � l l l s nm m i i i n

i m � �

� ¦

1 d

d l

l nm

i ii n

i m

nm

¦

lnm

dn+1dn

1-2-3

1-2-3-4

1

1-2

2-3-4

3

2

2-3

3-4

4

GROUP

Defect 1 Defect 2 Defect 3 Defect 4

pƒ =min!pƒ1, pƒ12, pƒ123, pƒ1234; pƒ2, pƒ23, pƒ234; pƒ3, pƒ34; pƒ4

"

Кластер дефектов потери металлаКластер — группа аномалий, оценка опасности которой как целого даёт меньший остаточный ресурс трубы по сравнению с оценками опасности отдельных дефектов. !Кластеризация — процедура объединения дефектов в группы, исходя из условий их взаимодействия, предписанных принятым стандартом. !При кластеризации используются следующие критерии:

• положение дефектов на трубе (продольная координата, часовая ориентация);

• параметры дефектов (длина, ширина, глубина); • радиус взаимодействия (определяется принятым стандартом).

!Параметры и характеристики кластера — те же, что и у одиночного дефекта потери металла.

Кластеризация по ASME B31GДефекты рассматриваются, как взаимодействующие, если расстояние между их границами вдоль продольного и кругового направления не превышает трехкратной толщины стенки трубы.

!SL ! 3t,SW ! 3t

Эффективные параметры рассчитываются по схеме «составного» дефекта.

3t 3tSL SW

Кластеризация по ASME B31GДефекты рассматриваются, как взаимодействующие, если расстояние между их границами вдоль продольного и кругового направления не превышает трехкратной толщины стенки трубы.


!SL ! 3t,SW ! 3t

dHII =mx{d1, d2}

LHII

3t 3tSL SW

Кластеризация по POF 20091)Дефекты не объединяются в кластер, если расстояние между ними в продольном или радиальном направлении больше или равно шестикратной толщины стенки.

2)Дефекты объединяются в кластер, если расстояние между дефектами в продольном и радиальном направлении меньше, чем наименьшая длина и наименьшая ширина дефектов, соответственно.

min(L1,L2,6t)min(W1,W2,6t)

L1

L2

W1

W2

!SL <min (L1, L2,6t) ,SW <min (W1,W2,6t)


Кластеризация по POF 20091)Дефекты не объединяются в кластер, если расстояние между ними в продольном или радиальном направлении больше или равно шестикратной толщины стенки.

2)Дефекты объединяются в кластер, если расстояние между дефектами в продольном и радиальном направлении меньше, чем наименьшая длина и наименьшая ширина дефектов, соответственно.

min(L1,L2,6t)min(W1,W2,6t)

L1

L2

W1

W2

!SL <min (L1, L2,6t) ,SW <min (W1,W2,6t)


dHII =mx{d1, d2}

LHII

Кластеризация по DNV. Этап 1Поиск кластеров Дефекты считаются взаимодействующими и объединяются в кластер, если осевое и угловое расстояния между ними меньше определённого предела.

3t 3tSL SW

!SL ! 2

!Dt,

SW ! π!Dt

Угловое или осевое расстояние между соседними невзаимодействующими кластерами больше указанных пределов.

Кластеризация по DNV. Этап 1Поиск кластеров Дефекты считаются взаимодействующими и объединяются в кластер, если осевое и угловое расстояния между ними меньше определённого предела.

3t 3tSL SW

!SL ! 2

!Dt,

SW ! π!Dt

Угловое или осевое расстояние между соседними невзаимодействующими кластерами больше указанных пределов.

Кластеризация по DNV. Этап 2Поиск составных дефектов Внутри кластера дефекты объединяются в составные, если их осевые проекции пересекаются.

Кластер

1

23


dHII =mx{d1, d2}

Кластер

1

23


Кластер

«Составной» дефект

1

23

Кластеризация по DNV. Этап 3Перебор «усреднённых» дефектов в кластере Изо всех составных и одиночных дефектов в кластере формируются дефекты с эффективными средневзвешенными параметрами, которые последовательно перебираются в поисках наиболее опасного.

Кластер


1

23

pƒ =min!pƒŸŵŸŹ�, pƒ �ŸŵŸŹ��; pƒ3

"

Кластеризация по ГАЗНАДЗОР. Этап 1Кластер дефектов потери металла Нет явного радиуса взаимодействия. В качестве кластера рассматривается объединение всех дефектов на одной трубе.

Кластер

1

23

Кластеризация по ГАЗНАДЗОР. Этап 2Введение поправки длины дефекта Каждый дефект расширяется в осевом направлении на поправку, учитывающую погрешность измерения ВТД.

Кластер

1

23

Кластеризация по ГАЗНАДЗОР. Этап 3Поиск составных дефектов Внутри кластера дефекты объединяются в составные, если их осевые проекции учётом коррекции длины пересекаются.

Кластер

1

23

dHII =mx{d1, d2}

Кластеризация по ГАЗНАДЗОР. Этап 3Поиск составных дефектов Внутри кластера дефекты объединяются в составные, если их осевые проекции учётом коррекции длины пересекаются.

Кластер

3


1

2

Кластеризация по ГАЗНАДЗОР. Этап 4Перебор «усреднённых» дефектов в кластере Изо всех составных и одиночных дефектов в кластере формируются дефекты с эффективными средневзвешенными параметрами, которые последовательно перебираются в поисках наиболее опасного.

Кластер

3


1

2

pƒ =min!pƒŸŵŸŹ�, pƒ �ŸŵŸŹ��; pƒ3

"

Пример. Участок!Диаметр — 530 мм

Давление — 5.39 МПа

Толщины стенок — 6 и 8 мм

Длина участка — 217 км

Всего труб — 19750

Дефектов потери металла — 17589

Дефектных труб — 4085 (21%)

Пример. Количество кластеровСтандарт

кластеризацииЧисло

кластеров

Число труб с кластерами (% от всех дефектных)

Среднее /медиана числа дефектов в кластере

ASME B31G 319 262 (6%) 2.2 / 2

POF 271 228 (6%) 2.1 / 2

DNV-‐RP-‐F101 (BS 7910, СТО 112) 2302 1222 (30%) 2.7 / 7

Газнадзор 2589 2589 (63%) 6.2 / 26

Пример. Длина кластераСтандарт

кластеризации Средняя длина, мм Медиана длины, мм

Без кластеризации 276 150

ASME B31G 753 450

POF 785 480

DNV-‐RP-‐F101 (BS 7910, СТО 112) 696 436

Газнадзор 5697 5790

Пример. Оценка опасности

Стандарт кластериз

ации

Число с ∆p=0

Число с ∆p>0.1



Число с ∆

Число с ∆p>0.5 Max ∆p

DNV-‐RP-‐F101 (BS 7910, СТО

112)

728 (32%)

28 (1%) 5 2 2 0 0.48

Газнадзор 1768 (68%)

73 (3%)

29 (1%) 18 11 5 0.75

Пример. Представление в отчёте

Ø

Psw Pf

�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 *(1( �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 *(1( �� (;7 1$ �� œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 *(1( �� (;7 1$ �� œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 *(1( �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 $;*5 �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120

őŲŧŸŹŬŷ űŵŷŷŵŮůů ��&2&/

*(1( �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 $;*5 �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 *(1( �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 $;*5 �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� şŵũ űŵŲƃŽŬũŵŰ :(/' œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 3,77 �� (;7 �� œ��+�� œ��−�� ŇŴŵųŧŲůƆ $120 őŵŷŷŵŮůƆ &255 $;*5 �� (;7 �� œ��+�� œ��−��

Ø

�� řŷźŨŧ ɍ �� 1$ ŋŲůŴŧ �� ų řŵŲƀůŴŧ �� ųų ŕŷůŬŴŹŧŽůƆ ſũŧ žŧŸ ŗŬŶŬŷƂ œ��+�� ų œ��−�� ų� �� ŉųƆŹůŴŧ '(17 *(1( ��

ŊŲźŨůŴŧ ũųƆŹůŴƂ� �� ųų �� ŒůŴŬŰűŧ� �� Ÿų ũ �� Ÿų� �� žŧŸ�

�� řŷźŨŧ ɍ �� 1$ ŋŲůŴŧ �� ų řŵŲƀůŴŧ �� ųų ŕŷůŬŴŹŧŽůƆ ſũŧ žŧŸ ŗŬŶŬŷƂ œ��+�� ų œ��−�� ų� �� őŵŷŷŵŮůƆ &255 *(1( �� (;7 ��

�� řŷźŨŧ ɍ �� 1$ ŋŲůŴŧ �� ų řŵŲƀůŴŧ �� ųų ŕŷůŬŴŹŧŽůƆ ſũŧ žŧŸ ŗŬŶŬŷƂ œ��+�� ų œ��−�� ų� �� œŬżŧŴůžŬŸűŵŬ ŶŵũŷŬŭūŬŴůŬ $57' *(1( �� (;7 ��

�� řŷźŨŧ ɍ �� 1$ ŋŲůŴŧ �� ų řŵŲƀůŴŧ �� ųų ŕŷůŬŴŹŧŽůƆ ſũŧ žŧŸ ŗŬŶŬŷƂ œ��+�� ų œ��−�� ų� �� őŵŷŷŵŮůƆ &255 $;*5 �� (;7 ��




� �� ŉųƆŹůŴŧ '(17 *(1( ��


�� řŷźŨŧ ɍ �� 1$ ŋŲůŴŧ �� ų řŵŲƀůŴŧ �� ųų ŕŷůŬŴŹŧŽůƆ ſũŧ žŧŸ ŗŬŶŬŷƂ œ��+�� ų œ��−�� ų� �� œŬżŧŴůžŬŸűŵŬ ŶŵũŷŬŭūŬŴůŬ $57' *(1( �� (;7 ��

� �� œŬżŧŴůžŬŸűŵŬ ŶŵũŷŬŭūŬŴůŬ $57' $;*5 �� (;7 ��

�� řŷźŨŧ ɍ �� 1$ ŋŲůŴŧ �� ų řŵŲƀůŴŧ �� ųų ŕŷůŬŴŹŧŽůƆ ſũŧ žŧŸ ŗŬŶŬŷƂ œ��+�� ų œ��−�� ų� �� œŬżŧŴůžŬŸűŵŬ ŶŵũŷŬŭūŬŴůŬ &�� $57' $;*5 �� (;7 ��

� �� œŬżŧŴůžŬŸűŵŬ ŶŵũŷŬŭūŬŴůŬ &�� $57' $;*5 �� (;7 ��

� �� őŲŧŸŹŬŷ űŵŷŷŵŮůů �� &2&/ $;*5 �� (;7 ��




�� řŷźŨŧ ɍ �� 1$ ŋŲůŴŧ �� ų řŵŲƀůŴŧ �� ųų ŕŷůŬŴŹŧŽůƆ ſũŧ žŧŸ ŗŬŶŬŷƂ œ��+�� ų œ��−�� ų



Ø

Psw Pf

�� őŲŧŸŹŬŷ űŵŷŷŵŮůů �� &2&/ $;*5 �� (;7 �� F� ��

�� œŬżŧŴůžŬŸűŵŬ ŶŵũŷŬŭūŬŴůŬ &��

$57'$;*5 �� (;7 �� F� ��

�� œŬżŧŴůžŬŸűŵŬ ŶŵũŷŬŭūŬŴůŬ &��

$57'$;*5 �� (;7 �� F� ��

�� őŲŧŸŹŬŷ űŵŷŷŵŮůů �� &2&/ *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��


�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��


�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��


�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��


�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��


�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŲŧŸŹŬŷ űŵŷŷŵŮůů �� &2&/ $;*5 �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 $;*5 �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 $;*5 �� (;7 �� F� ��


�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��

�� őŵŷŷŵŮůƆ &�� &255 *(1( �� (;7 �� F� ��


Пример схематизации. ASME B31GØ

Положение аномалий в масштабе трубы Труба №9559

Позиции аномалий

-1

-12,31

0

-11,31

1

-10,31

2

-9,31

3

-8,31

4

-7,31

5

-6,31

6

-5,31

7

-4,31

8

-3,31

9

-2,30

10

-1,30

11

-0,30

12

0,70

0,0 м

+0,2

−1,5м

+0,4

−1,3м

+0,6

−1,1м

+0,8

−0,9м

+1,0

−0,7м

+1,2

−0,5м

+1,4

−0,3м

0,0 час

3,0 час

6,0 час

9,0 час

12,0 час

Пример схематизации. POF

Ø



-1

-12,31

0

-11,31

1

-10,31

2

-9,31

3

-8,31

4

-7,31

5

-6,31

6

-5,31

7

-4,31

8

-3,31

9

-2,30

10

-1,30

11

-0,30

12

0,70

0,0 м

+0,2

−1,5м

+0,4

−1,3м

+0,6

−1,1м

+0,8

−0,9м

+1,0

−0,7м

+1,2

−0,5м

+1,4

−0,3м

0,0 час

3,0 час

6,0 час

9,0 час

12,0 час

Пример схематизации. DNVØ



-1

-12,31

0

-11,31

1

-10,31

2

-9,31

3

-8,31

4

-7,31

5

-6,31

6

-5,31

7

-4,31

8

-3,31

9

-2,30

10

-1,30

11

-0,30

12

0,70

0,0 м

+0,2

−1,5м

+0,4

−1,3м

+0,6

−1,1м

+0,8

−0,9м

+1,0

−0,7м

+1,2

−0,5м

+1,4

−0,3м

0,0 час

3,0 час

6,0 час

9,0 час

12,0 час

Пример схематизации. ГазнадзорØ



-1

-12,31

0

-11,31

1

-10,31

2

-9,31

3

-8,31

4

-7,31

5

-6,31

6

-5,31

7

-4,31

8

-3,31

9

-2,30

10

-1,30

11

-0,30

12

0,70

0,0 м

+0,2

−1,5м

+0,4

−1,3м

+0,6

−1,1м

+0,8

−0,9м

+1,0

−0,7м

+1,2

−0,5м

+1,4

−0,3м

0,0 час

3,0 час

6,0 час

9,0 час

12,0 час

ВыводыУчёт «взаимодействия» дефектов потери металла необходим для корректной оценки опасности.

Учёт взаимодействия приводит к появлению нового понятия — «кластер дефектов потери металла». Свойства кластера аналогичны свойствам одиночного дефекта.

Параметры кластера получаются путем применения двух сценариев: «выбор наихудшего варианта» и/или «усреднение».

Наиболее жёсткий стандарт кластеризации — «Инструкция…» Газнадзор. Оптимальный — DNV-RP-F101.

В перспективе необходима оценка сроков наружного обследования кластеров дефектов потери металла.

Documents

02 clustering