Промышленная безопасность трубопроводных систем

Роль трубопроводного транспорта в общем комплексе транспортных систем различных стран мира возрастает с каждым годом. Рост грузопотоков нефти сопровождается увеличением диаметра труб, совершенствованием управления и обслуживания магистральных трубопроводов (МТ).

Надежность и безопасность работы магистрального нефтепровода как связующего звена районов добычи нефти с районами их переработки и потребления являются одним из важнейших эксплуатационных требований.

Из отечественной и зарубежной практики известно, что, несмотря на повышение качества изготовления труб, улучшение технологии строительства и выполнение необходимых правил эксплуатации МТ, наблюдаются аварии, которые сопровождаются значительными утечками нефти и нефтепродуктов.

Наиболее частым повреждениям подвержена линейная часть МТ, что приводит к большому экономическому ущербу. Например, ущерб от аварии, которая произошла в июле 1977 г. на насосной станции Трансаляскинского нефтепровода, оценивается в $50 млн. С увеличением диаметра труб и протяженности МТ опасность возникновения пожаров при аварии в связи с потерей нефти и загрязнением окружающей среды значительно возрастает. Поэтому проблеме обнаружения места утечки и устранения повреждения, а также вопросам контроля герметичности линейной части МТ в процессе эксплуатации уделяется серьезное внимание, как в нашей стране, так и за рубежом.

Виды и причины повреждений на магистральных нефтепроводах. Статистика повреждений

В процессе эксплуатации МТ имеют место различного рода повреждения. Величина аварийных потерь нефти и нефтепродуктов зависит от места и размера повреждений, а также от времени их обнаружения и устранения. Количество вытекающей нефти или нефтепродуктов может оказаться значительным даже при относительно небольшом повреждении, которое остается незамеченным в течение длительного времени.

За последние годы требования к надежности и бе зопасности эксплуатации нефтепродуктопроводов резко возросли. Категорически запрещается загрязнение грунтовых вод, поверхности земли и водных бассейнов. Во многих странах уделяется большое внимание не только обнаружению и предотвращению аварий, но и защите окружающей среды.

В Западной Европе (в Гааге) в 1963 г. была создана организация Concawe по защите окружающей среды от загрязнения, в которую вошли 20 международных нефтяных фирм. В 1964 г. эта организация образовала специальную группу для систематического исследования аварий и выдачи рекомендаций по совершенствованию проектирования, строительства и эксплуатации МТ, а также рекомендаций по оценке и ликвидации последствий аварий. Группа проводила исследования и обобщения в течение нескольких лет и представила отчет, по данным которого можно выделить два основных вида повреждений линейной части МТ: первый — трещины и разрывы в стенке трубопровода и сварных стыках; второй — сквозные коррозионные проржавления-«свищи» в стенке трубы и в технологическом оборудовании.

Эти повреждения вызываются следующими причинами: коррозией металла из-за некачественной изоляции, отсутствием электрохимзащиты (ЭХЗ) или нарушениями правил ее эксплуатации; скрытыми дефектами труб, дефектами сварки при монтаже труб и несоблюдении правил монтажа; нарушениями правил эксплуатации; отказами технологического оборудования и КИП; внешними воздействиями (повреждения посторонними лицами при производстве земляных работ вблизи нефтепровода, наезд тяжелого транспорта, оползни, землетрясения и пр.).

Анализ статистики причин повреждений показывает, что более 40% от всего количества аварий происходит из-за коррозии металла; по причинам дефектов труб, дефектов сварки и несоблюдения правил монтажа — более 15%; из-за нарушения правил эксплуатации — около 20%, а по причинам внешних воздействий — более 25% аварий.

Аварии, связанные с отказом технологического оборудования и КИП, происходят довольно редко. На нефтепроводах, построенных после 1960 г., количество аварий из-за коррозии значительно уменьшилось вследствие прогресса в развитии антикоррозионной защиты и усиления контроля за качеством труб. Увеличение в последние годы числа аварий по причине выхода из строя оборудования, дефектов сварных швов трубопровода и несовершенных способов укладки труб объясняется увеличением диаметра труб, а также отсутствием необходимых технических средств для прокладки нефтепроводов сложной конфигурации.

В последние годы возрос процент аварий, вызванных строительством других подземных коммуникаций, в частности, водопусковых сооружений, трассировка которых в течение многих лет остается неизвестной, прокладкой кабеля, строительством автодорог и разработкой городских земельных участков. Статистический анализ повреждений линейной части МТ России показывает примерно такие же данные, что и опубликованные Concawe на аналогичных нефтепроводах. Потери нефти и нефтепродуктов при коррозионных повреждениях менее значительны, чем при разрывах трубопровода.

Построение дерева отказов и подсчет вероятностей наступления событий

В соответствии с методикой построения дерева отказов проведем анализ возникновения взрывов на МТ (см. рис.). В данном случае процесс синтеза можно опустить, т.к. головное событие дерева отказов уже задано: «Взрыв на нефтепроводе».

Процесс анализа. Взрыв на нефтепроводе возможен при наличии следующих причин-событий: 1) Скопление паров нефтепродукта. 2) Источник возгорания вблизи нефтепровода. 3) Человеческий фактор (учитывая положение дел в нашей стране, нельзя не обратить внимание на возможность террористических актов на стратегических объектах, каким является нефтепровод). Скопление паров нефтепродукта возможно при: 1.1. Нарушении целостности труб. 1.2. Наличии благоприятных метео- и геодезических условий (отсутствие или слабость ветра; котлованы на поверхности земли вблизи трубопровода; солнечные лучи и высокая температура окружающего воздуха ускоряют процесс возгонки нефтепродукта). Источник возгорания вблизи нефтепровода. Это событие непосредственно связано с деятельностью человека. Вызывающими событиями могут быть: 2.1. Близость железных дорог (ЖД). 2.2. Проведение работ вблизи нефтепровода. 2.3. Близость высоковольтных линий электропередач (ВЛЭП).

Очевидно, что можно провести процесс синтеза для этих вызывающих событий. Близость ЖД и ВЛЭП являются событиями, которые представляют объективно постоянную опасность появления возгорания на нефтепроводе. Это связано с тем, что в самих системах ЖД и ВЛЭП могут происходить отказы, приводящие к появлению источников открытого огня или искр (обрыв проводов и т.п.), отказы, которые косвенно связаны с деятельностью человека. Местоположение появлений этих событий может быть локализовано, т.к. известно, где ВЛЭП и ЖД находятся в непосредственной близи от нефтепровода. Предотвращение этих событий возможно при правильном проектировании и строительстве МТ. Итак, объединим «Близость железнодорожного полотна» и «Близость ВЛЭП» в одно событие «Близость технических сооружений» (сюда же войдут и автодороги, ретрансляционные антенны и т.п.).

Событие «Проведение работ вблизи нефтепровода» является достаточно мобильным и относится к исполнительной дисциплине. Предотвращение отказов, связанных с этим событием, должно осуществляться дополнительным инструктажем и выполнением норм ТБ.

На основе статистического анализа событий «Нарушение целостности труб» можно выделить следующие вызывающие события: 1.1.1. Трещины и разрывы в стенке трубопровода и сварных стыках. 1.1.2. Сквозные коррозионные проржавления в стенке трубы и технологическом оборудовании. Первое из этих событий может вызываться, очевидно, следующими событиями: 1.1.1.1. Скрытые дефекты труб (относятся к проблемам качества, и на их вероятность могут повлиять новые разработки в области производства). 1.1.1.2. Дефекты сварки при монтаже труб и несоблюдение правил монтажа (частично это событие можно устранить дисциплинарно-режимными методами). 1.1.1.3. Отказ технологического оборудования и КИП (проблемы качества и дисциплины здесь присутствуют; например, отказ датчика давления и халатность оператора могут привести к разрыву трубопровода от чрезмерного давления). 1.1.1.4. Внешние воздействия (повреждения при производстве земляных работ, наезд тяжелого транспорта, оползни, землетрясения и пр.). Сквозные коррозионные проржавления в стенке трубы и технологическом оборудовании вызываются: 1.1.2.1. Коррозией металла из-за некачественной изоляции (вероятность этого события уменьшается с повышением качества производства). 1.1.2.2. Отсутствием ЭХЗ (конструктивное несовершенство). 1.1.2.3. Нарушением правил эксплуатации.

В последние годы резко возросли требования к охране окружающей среды, поэтому вопросам надежности и безопасности эксплуатации МТ уделяется самое серьезное внимание, как в нашей стране, так и за рубежом. Анализ аварий показал, что число их с каждым годом уменьшается, это свидетельствует о достаточно высоком научно-техническом уровне проектирования, строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов. Однако утечки нефти и нефтепродуктов существуют, и их общие потери составляют значительную величину. Поэтому вопрос оперативного обнаружения мест утечек является наиболее актуальным. Этот вопрос становится наиболее острым в связи со старением проложенных участков МТ, т.к. ресурс многих из них практически исчерпан.

КНАУФ: критерий успеха — доступность и эффективность строительства.

POWERSCREEN — мобильное сортировочное оборудование.

«ЦЕДИМА»: итоги года.

Ярмарка строительных материалов Европы.

«ГИПСОЛАМ». Новый материал в современном строительстве.

Безопасность в строительстве по законам и без: итоги «круглого стола» АСР.

Системы безопасности от компании «ЭЛЕКТРА-Н».

Главная Публикации