автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Разработка методов предупреждения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации технологического оборудования объектов добычи и переработки сероводородсодержащего газа

МИТРОФАНОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА

Специальность 05.26.02 — Безопасность в чрезвычайных ситуациях

в нефтяной и газовой промышленности

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2006

МИТГОФАНОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА

Специальность 05.26.02 — Безопасность в чрезвычайных ситуациях

в нефтяной и газовой промышленности

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе "Системы и технологии обеспечения безопасности. Техдиагностика" (г. Оренбург)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лозовский Владислав Николаевич

доктор технических наук Хажинский Григорий Моисеевич

доктор технических наук, профессор Чернявский Олег Федорович

Ведущая организация: Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром"

Защита состоится"_[]_" апреля 2006 г. в 13 часов 30 мин.

на заседании диссертационного совета Д 511.001.02 при ООО "ВНИИГАЗ" по адресу: 142717, Московская обл., Ленинский район, пос. Развилка, ООО "ВНИИГАЗ", 2 этаж, конференц-зал ОНТЦ.

С содержанием диссертации можно ознакомиться в библиотеке ООО "ВНИИГАЗ".

Автореферат разослан "10 " марта 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Курганова И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Статистика аварий и чрезвычайных ситуаций (ЧС) и данные о тяжести их последствий свидетельствуют о существовании народнохозяйственной проблемы предупреждения ЧС при эксплуатации технологического оборудования (оборудования) опасных производственных объектов (ОПО) газохимических комплексов (ГХК) по добыче и переработке природного газа, содержащего сероводород и другие коррозионные и токсичные компоненты.

Государственной политикой, выраженной Федеральными законами: "О промышленной безопасности опасных производственных объектов"; "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера"; "О техническом регулировании" и др., заданы новые, более высокие, уровни требований по безопасности и приоритетность мер, направленных на предупреждение ЧС при эксплуатации ОПО.

Фактическая частота и тяжесть последствий ЧС, имевших место при эксплуатации оборудования ГХК, превышают допустимые значения и показывают актуальность исследования закономерностей возникновения причин ЧС и методов их предупреждения. Эта ситуация характерна для многих крупных ГХК и, в их числе, для Оренбургского (ОГХК) и Астраханского (АГХК).

По данной проблеме в настоящее время накоплен отечественный и зарубежный опыт эксплуатации оборудования ГХК с учетом результатов диагностирования его состояния, и разработан ряд методических материалов по анализу риска эксплуатации ОПО (РД 03-418 и др).

Работа выполнена в соответствии с приоритетными направлениями развития науки и техники, решения научно-технических проблем ОАО "Газпром" и программами научно-технических разработок ООО "Оренбурггазпром" и ООО "Астраханьгазпром".

Цель диссертационной работы. Разработка и внедрение методов предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.

Основные задачи исследования:

1. Исследование проблемы предупреждения отказов и ЧС при длительной эксплуатации оборудования ГХК.

2. Разработка теоретических основ концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК по критериям риска и вероятности отказа.

3. Обоснование выбора, достоверности методов контроля и качества программ обследования оборудования.

4. Исследование достоверности выявления и идентификации методами нераз-рушающего контроля (НК) сероводородных повреждений и деградации свойств металла оборудования.

5. Исследование достоверности расчетных методов оценки прочности и ресурса элементов оборудования ГХК и обоснование параметров и критериев оценки их безопасности по уровням риска и вероятности отказа.

6. Разработка основных технических решений базы данных о состоянии и риске отказа оборудования.

7. Обоснование и разработка состава комплекта и основных положений нормативных документов (НД) по управлению безопасностью и предупреждению ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.

8. Создание и развитие специализированной базы по обеспечению научно-технического уровня разработок, качества и оперативности работ.

9. Внедрение концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования на производственных объектах ГХК.

Научная новизна

Разработаны концепция и методы управления безопасностью, предупреждения ЧС и поддержания на допустимом уровне вероятности отказа конструктивных элементов и оборудования в целом, учитывающие специфику повреждающего воздействия сероводородсодержащих сред.

Результатами исследования зависимости прогнозируемых значений остаточного ресурса г и вероятности достижения предельного состояния V элементов оборудования установлены и обоснованы: тесная корреляционная связь с коэффициентом до -0,9 между IgVи г; области уровней риска отказа Rai-fRas относительно допустимой вероятности отказа, уровней вероятности Уа/+Уа} и тяжести последствий С/+С} отказа элементов оборудования; границы значений т и соответствующие им области значений вероятности отказа поврежденных элементов оборудования, определяющие уровни вероятности отказа элементов оборудования Vat -¡- Vas в качестве критерия распределения элементов оборудования по уровням риска отказа Rat -f-Ras для различных уровней тяжести последствий возможного их отказа С/ -г С¡.

Теоретически обоснованы и подтверждены экспериментально: принцип оценки и модель выбора и обоснования поэлементного качества программы обследования оборудования и критерии допустимой вероятности необнаружения заданных параметров дефектов; новые значения параметров, условия и зависимости, повышающие достоверность НК и оценки несплошностей основного металла, сварных швов и механических свойств металла элементов оборудования сероводородстойкого исполнения.

На основе метода оценки уровней риска и критериев вероятности отказа элементов оборудования впервые разработаны: структурно-аналитическая модель анализа состояния и риска отказа, прогнозирования ресурса и планирования обследований элементов оборудования; схема замкнутого цикла информационного потока базы данных по результатам обследования, принятия и исполнения технических решений профилактики отказов и условий безопасности для подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования; схема оптимизации сроков и программы обследования оборудования, позволяющая обеспечить уровень вероятности отказа его элементов в допустимой области значений на прогнозируемый период.

На защиту выносятся следующие положения:

- концепция и методы управления безопасностью, предупреждения ЧС и поддержания на допустимом уровне вероятности отказа элементов при эксплуатации оборудования ГХК, учитывающие специфику повреждающего воздействия сероводородсодержащих сред;

— результаты исследования и экспериментально-теоретического обоснования: обобщенного показателя состояния элементов оборудования - уровня вероятности отказа как критерия оценки области значений вероятности отказа по результатам обследования и определения остаточного ресурса работы; принципа оценки качества, модели выбора и обоснования программы обследования элементов оборудования и критериев вероятности необнаружения дефектов; новых значений параметров, условий и зависимостей, повышающих достоверность НК и оценки несплошностей ос-

новного металла, сварных швов и механических свойств металла элементов оборудования сероводородстойкого исполнения;

— результаты разработки и внедрения: структурно-аналитической модели анализа состояния и планирования обследований элементов оборудования по критериям риска и вероятности отказа; схемы замкнутого цикла информационного потока базы данных для подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования; схемы оптимизации сроков и программ обследования оборудования, позволяющей обеспечить уровень вероятности отказа его элементов в допустимой области значений на прогнозируемый период.

Основные методы исследований

Для решения поставленных задач в работе использованы методы: модельных и натурных исследований достоверности НК и идентификации специфических сероводородных коррозионных повреждений металла оборудования; статистические и расчетно-экспериментальные методы исследования повреждаемости, напряженно-деформированного состояния (НДС), прочности и долговечности элементов оборудования.

Практическая ценность и реализация результатов работы Концепция и методы управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования внедрены на ОГХК и АГХК. По результатам внедрения выявлено и отремонтировано более 3000 элементов оборудования, имевших недопустимые дефекты, более 10 ООО единиц оборудования и трубопроводов, выработавших проектный ресурс работы, находятся в подконтрольной эксплуатации, сроки безопасной эксплуатации большинства из них прогнозируются до 2030 года при заданных параметрах и мерах предупреждения отказов.

Разработанные и апробированные научно-технические решения реализованы в ряде НД, основными из которых являются:

— Положение об организации технического обслуживания, ремонта и замены арендованных и собственных основных средств ООО "Оренбургтазпром" по фактическому техническому состоянию (утв. ОАО "Газпром" 27.01.2003 г., сопл. Госгор-технадзором России 15.11.2002 г.);

— Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов газонефтедобывающих и перерабатывающих предприятий ОАО "Газпром" (утв. ОАО "Газпром" 16.12.2000 г., сопл. Госгортехнадзором России 05.12.2000 г.);

— Положение об организации ремонта основных производственных средств газонефтедобывающих и перерабатывающих предприятий ОАО "Газпром" (утв. ОАО "Газпром" 16.12.2000 г., согл. Госгортехнадзором России 05.12.2000 г.);

— Методика диагностирования технического состояния фонтанных арматур скважин, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред, на объектах газодобывающих предприятий ОАО "Газпром" (утв. ОАО "Газпром" 23.12.2000 г., согл. Госгортехнадзором России 20.12.2000 г.);

— Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов предприятия "Оренбурггазпром", подверженных воздействию сероводородсодержащих сред (утв. ОАО "Газпром" 30.05.1998 г., согл. Госгортехнадзором России 27.05.1998 г.);

— Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов Астраханского газоперерабатывающего завода (утв. РАО "Газпром" 01.06.1996 г., согл. Госгортехнадзором России 30.05.1996 г.);

- Стандарты предприятия, инструкции и положения, определяющие специальные требования по видам НК, обучению и аттестации специалистов НК, поверочным расчетам прочности и качеству работ.

По результатам внедрения концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК постановлением Правления ОАО "Газпром" №47 от 21.08.2003 г. работа отмечена премией и дипломом ОАО "Газпром" в конкурсе 2003 г. "За создание, освоение и внедрение новой техники, прогрессивных технологий, высокоэффективной продукции и материалов, имеющих первостепенное значение для решения важнейших проблем развития газовой промышленности, направленных на повышение надежности и эффективности функционирования объектов".

Разработанные и представленные в диссертации технические решения и НД по управлению безопасностью и предупреждению ЧС при эксплуатации оборудования ГХК используются в процессе подготовки специалистов, занимающихся безопасностью оборудования.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях и семинарах, включая:

- Международные научно-технические конференции "Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред", г. Оренбург, 20-22 октября 1997 г., 23-27 февраля 1999 г., 20-24 ноября 2000 г., 18-22 ноября 2002 г., 22-25 ноября 2004 г.;

- Международный тематический семинар "Диагностика оборудования и трубопроводов КС", г. Калининград, сентябрь 1999 г.;

- 3-ю Международную конференцию "Энергодиагностика и Condition Monitoring", г. Нижний Новгород, сентябрь 2000 г.;

- 3-ю Международную конференцию "Диагностика трубопроводов", г. Москва, 21-26 мая 2001 г.;

- 4-ю Международную научную конференцию "Прочность и разрушение материалов и конструкций", г. Оренбург, 15-17 февраля 2005 г.;

- Международные деловые встречи по диагностике магистральных трубопроводов и энергомеханического оборудования ОАО "Газпром": "Диагностика — 93+2005", всего 11 деловых встреч.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано более 100 печатных работ, в том числе одна монография, шесть НД отраслевого уровня и 10 работ входящих в "Перечень..." ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения; изложена на 378 страницах; содержит 180 рисунков, 69 таблиц и список использованных источников из 194 наименований.

Условные обозначения

Q — обобщенная характеристика нагруженности элементов оборудования; Т^д — рабочая температура; L — обобщенная характеристика конструктивного исполнения элементов оборудования; рН, Puis — характеристики рабочей среды; N,f— обобщенные характеристики режимов нагружения (наработка, частота и т.д.); / — обобщенная характеристика дефектов элементов оборудования; R - обобщенная характеристика несущей способности материалов элементов оборудования; t — время эксплуатации элементов оборудования; Qh fRJ, h Pri- ^ь [NJ, и др. - текущие значения параметров технического состояния (ПТС), изменение которых приводит элемент оборудования в к-г предельное состояние (ПС), и их допустимые значения (критерии ПС) соответственно; а = dlj/dt, dl/dN, dQ/dt, dR^/dt и др. - скорость изменения ПТС и критериев ПС; т- расчетная величина остаточного ресурса работы элементов оборудования; А - разность между фактическим значением ПТСк и критерием ПСк, значение, достижение которого приводит элемент оборудования в к-е предельное состояние по ведущему механизму повреждения; - показатель уровня вероятности отказа; Klj - показатель уровня качества обследования; С( - показатель уровня тяжести последствий отказа, как возможной аварии; Ra, — показатель уровня риска отказа; V— прогнозируемое значение вероятности возникновения отказа; ps(S) - распределение плотности вероятности резерва прочности, т.е. плотность распределения случайной величины как разности законов распределения несущей способности и нагрузки; [V] - максимальное допустимое (предельное) значение вероятности отказа, учитывающее повреждающее воздействие рабочих сред, технические, экономические и другие факторы, удовлетворяющее требованиям государственных и отраслевых норм и правил; Ту - время достижения значением V элементов оборудования величины [V]\ TN - период эксплуатации оборудования ГХК между экспертными обследованиями, установленный нормативной документацией; пт— 2-И 0 — коэффициент запаса по г и по времени достижения значений V элементов оборудования величины [V]y учитывающий потенциальную опасность оборудования и объекта; Т— назначенный ресурс (время) эксплуатации оборудования до очередного обследования, ремонта, замены; VHO — вероятность необнаружения заданных значений дефектов-отклонений ПТС элемента оборудования при обследовании; ав — предел прочности; оь.2 - предел текучести; H В- твердость по шкале Бринелля; HL - твердость по шкале Лейба; HV— твердость по шкале Виккерса; Ra — шероховатость поверхности; е— относительная деформация; Р - внутреннее давление; Тф — физический ресурс; ПО — предыдущее обследование; ТО - текущее обследование; ДК — дополнительный контроль; ПК - промежуточный контроль; ОО — очередное обследование; Тта Р - время до технического обслуживания или ремонта оборудования; НОЭ — потенциально не опасные элементы оборудования; ПОЭ — потенциально опасные элементы оборудования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цель и задачи исследования, положения, выносимые на защиту, научная новизна, практическая значимость и реализация результатов исследования.

В первой главе представлены результаты исследования проблемы предупреждения отказов и ЧС при длительной эксплуатации оборудования ГХК. Рассмотрены: литературные данные и первоисточники по негативным событиям, характеризующим проблему аварийности при создании и развитии зарубежных и отечественных ГХК; специфика коррозионной повреждаемости металла оборудования, эксплуатируемого на этих объектах, проявляющаяся в виде сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением (СКРН), водородиндуцированного растрескивания (ВИР) и сульфидного износа металлических поверхностей. Выполнен анализ опыта применения известных методов предупреждения дефектов оборудования на этапах его проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

Результаты исследования причин имевших место отказов и ЧС при эксплуатации оборудования ОГХК за 25-летний период от начала эксплуатации (около 2000 случаев) показали: основной причиной ЧС являются отказы элементов оборудования; причины отказов имеют системный, многофакторный характер — 70% из них обусловлены двумя и 29% - тремя факторами; частота и тяжесть последствий отказов значительно превышают допустимые. Практически во всех случаях проявилась коррозионная специфика рабочей среды, а также дефекты изготовления и монтажа, ошибки в выборе материалов и конструкций, недостатки антикоррозионных мер и системы обеспечения безопасности.

Основываясь на результатах исследования опыта применения и литературных данных о методах предупреждения отказов, сделано предположение, что предупредить ЧС при эксплуатации оборудования ГХК возможно путем разработки и внедрения методов управления безопасностью его элементов на заданном уровне по критериям риска и вероятности отказа.

Основываясь на работах многих авторов, занимающихся проблемой сероводородной повреждаемости металла оборудования: Ботвиной Л.Р., Кушнаренко В.М., Легезина Н.Е. и др., в работе ставится и решается задача установления возможности выявления повреждений и других дефектов в элементах оборудования на ранней стадии их возникновения и принятия адекватных предупредительных мер до того, как поврежденные элементы привели к отказу.

Во второй главе представлены результаты разработки теоретических основ концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК. Разработка выполнена на основе работ известных ученых в области надежности и безопасности ответственных конструкций: Беляева Б.И., Болотина В.В., Махутова H.A., Ржаницына А.Р., Светлицкого В.А. и др. и результатов выполненных исследований.

Сущность концепции заключается в классификации всего множества единиц оборудования ГХК по уровням безопасности - риска отказа элементов оборудования и применении дифференцированных, соответствующих риску управляющих воздействий по коррекции безопасности и мониторингу состояния. Управляющие воздействия планируются и осуществляются на системной основе путем применения определенных методов, объемов и периодичности контроля и коррекции состояния, основанных на критериях выявляемости и достоверности идентификации повреждений, и методов прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации в зависимости от 8

уровня риска отказа. При этом для элементов оборудования с высоким риском отказа управляющие воздействия основываются на критерии — вероятность отказа.

Концепция реализуется в виде технологического комплекса по мониторингу состояния и профилактике отказов оборудования ГХК (технологический комплекс), рисунок 1, и системы предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК (система), рисунок 2.

Г-Л

идентификации вида и уровня тяжести последствий отказов оценки фактического состояния, т.е. ПТС и ПС идентификации механизмов и скорости повреждения, оценки ресурса ранжирования оборудования по уровням тяжести последствий, вероятности и риска отказа оценки сроков до достижения вероятностью отказа предельной величины

3

I

<в &

о

ПЛАНИРОВАНИЕИ ИСПОШЕНИЕОБСЛ^рВАНИИ

| Расчетно-аналитическое обоснование качества программ обследований

методов

объемов

сроков

ПРИНЯТИЕ И ИСПОЛНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ ПРОФИЛАКТИКИ ОТКАЗОВ

Расчетно-аналитическое и экспертное обоснование

Г

корректировки данных механизмов повреждения, скорости повреждения, ПТС и ПС

продолжения эксплуатации и срока до очередного обследования_

ремонта

или замены

Л_

дополнительного контроля, корректировки программы

Рисунок 1 - Модель технологического комплекса по мониторингу состояния и профилактике отказов оборудования ГХК

Для управления безопасностью эксплуатации оборудования ГХК определены роль и назначение, разработаны технические и технологические решения, нормативное и методическое обеспечение элементов системы:

- политики предприятия, эксплуатирующего оборудование, основанной на положениях государственных, отраслевых и собственных нормативных, методических и др. документов, устанавливающих ответственность, полномочия, нормативы и критерии безопасности, финансирование, планирование и производство работ, учет и отчетность, и многие другие правила и процедуры, в совокупности определяющие системность действий предприятия по поддержанию допустимого уровня безопасности при эксплуатации оборудования и предупреждению ЧС;

— мониторинга состояния и профилактики отказов оборудования, основанных на информационно-аналитическом обеспечении методов поддержания состояния оборудования на требуемом уровне безопасности;

— анализа качества работ, эффективности системы и разработки корректирующих мер;

- совершенствования системы путем пересмотра действующих и разработки новых документов, нормативов и критериев; повышения уровня квалификации специалистов; развития материально-технической базы и адаптации методов и средств

9

обследования и коррекции состояния элементов оборудования с учетом специфики

гхк.

Рисунок 2 - Структурная схема системы предупреждения ЧС при эксплуатации

оборудования ГХК

Представленная система по сути является подсистемой системы управления промышленной безопасностью ОПО ГХК. Система соответствующим образом включается также в государственные системы промышленной безопасности и предупреждения ЧС.

В концепции анализ риска отказа элементов оборудования основывается на полуколичественном методе. Качественный метод применяется для предварительного ранжирования по степени риска оборудования, по которому недостаточно данных для полуколичественного анализа, например, для новых объектов. Количественный метод применяется в виде оценки времени эксплуатации до достижения совокупностью наиболее поврежденных элементов оборудования максимально допустимой вероятности отказа.

Для анализа состояния, риска отказа, прогнозирования ресурса и планирования обследований элементов оборудования ГХК по критериям риска и вероятности отказа теоретически обоснована, разработана и применяется модель, представленная на рисунке 3. С целью оценки и распределения элементов оборудования ГХК по уровням риска отказа приняты и обоснованы следующие градации: Ra¡ - высокий риск, Ra4 — риск выше среднего, Ra¡ — средний риск, Ra¡ — низкий риск, Ra¡ - очень низкий риск. Для установления уровня риска отказа элементов оборудования ГХК полуколичественным методом обоснованы, апробированы и применяются: пять уровней тяжести последствий возможного отказа С^-С;; пять уровней вероятности отказа Va¡-i-Va3; и зависимость (1, рисунок 4) уровней риска отказа Ra,±Ras от Va,+Va5 по C,+Cj.

Rat =/(Va¡, С) (1)

Ресурс до следующего обследования, ремонта, замены

---------УУ——

Вероятность отказа и время до достижения вероятностью отказа недопустимого уровня

Ранжирование элементов по риску отказа

Уровень риска отказа

Ж

Уровни вероятности и тяжести последствий отказа

Ж.

Прочность и остаточный ресурс

1

У<[У1. Ту

~Г

\Яа,, Иа2, Яа3] На/ 1 ЯаГ\

Яа1

:е

Иа,

Яа1

з:

I

^ с,

Va¡

Уа,

Ъ+т

Скорости изменения ПТС и критериев ПС

~Ч>---------

Параметры технического состояния (ПТС), критерии ПС

а' Эк а 1 ак

—1 1—] -—1 (----- -----, I-----! г----, г----

\птс,\. .. птск | ПТС-1 . птск|

¥

I----, и—I

Предмет анализа

Результаты анализа

Г 7*

тп-! г, 1 Т„

У= ¡рх(5)ЛЗ ТгЧА, а, лг, [V])

выбор Яа,^, Ка5

¡1а1 С,)

Уа, =Цт, К!;)

Ок<Як А/а; пт

Шк/Л; аЧкШ адк/Л; сйг/л

а,/ад

Вязк. разрушение] коррозионный (эрозионный) износ, хрупк.разрушение ( усталость, потеря устойч., накопление деформаций

О, Трай Ь,рН,Рт5г N,11, К, f

Параметры и критерии

Рисунок 3 — Комплексная модель анализа состояния и планирования обследований оборудования по критериям риска и вероятности отказа

Уровни Va/ Va s теоретически обоснованы и подтверждены экспериментально по установленной (плава б) корреляционной зависимости прогнозируемых значений величин остающегося ресурса работы т и вероятности F отказа элементов оборудования и определяются по критериям, приведенным на рисунке 5, в зависимости от остающегося ресурса работы элемента до наступления предельного состояния, по доминирующему механизму повреждения, с учетом уровня качества обследования (Klj), по результатам которого этот ресурс определен (2). Результаты исследования и разработки критериев оценки уровня качества обследования оборудования ГХК представлены в плаве 3.

Va, =/(т, Kl) (2)

Рисунок 4 - Матрица полуколичественного Рисунок 5 - Диаграмма для оценки анализа риска отказа поврежденных уровня вероятности отказа элементов элементов оборудования ГХК оборудования ГКХ в зависимости от

уровня качества обследования и значения остающегося ресурса работы

Показатель Va¡ выражает обобщенный уровень состояния и область значений вероятности отказа элементов оборудования. Исследованиями установлено, что показатель Va¡ зависит от поврежденности и скорости повреждаемости и не зависит от механизма и вида повреждения.

Уровни тяжести последствий отказа элементов оборудования ГХК определяются по установленным критериям (рисунок 6) и параметрам, представленным в выражении (3), с учетом вида возможного разрушения элемента: образование свища или полное разрушение.

С, =№„ Траб, Ь, рН, Ртз) (3)

Основываясь на результатах анализа многих отечественных, зарубежных и международных норм, устанавливающих предельные значения вероятности аварии в различных отраслях промышленности, установлены предельные значения вероятности отказа, как возможной аварии при эксплуатации оборудования ГХК, для каждого уровня тяжести последствий.

Критерии С(, последствия:

Практически не влияющие на производство и загрязнение

окружающей среды Могущие привести к останову производства и загрязнению окружающей среды

Приводящие к останову производства и загрязнению окружающей среды Критические, с возможной гибелью людей

Катастрофические

С,

С2 С3 С. Ci

м 2.10'1 «Г1

ю-'

«Г4 10-" 10-*

Рисунок 6 — Критерии уровней тяжести последствий и предельные значения вероятности отказа оборудования ГХК

Планирование обследований оборудования с риском отказа а по решению менеджмента объекта — и оборудования с риском отказа Ка4, осуществляется на основе результатов расчета времени эксплуатации до достижения совокупностью наиболее поврежденных элементов оборудования максимально допустимого (предельного) значения вероятности отказа (рисунок 7).

Область значений недопустимой вероятности отказа V, / Vj - V5 j

V. /

Область значений минимально возможной вероятности отказа

Т2-Т3 -ф-

Рисунок 7 — График зависимости вероятности возникновения отказа Кот периодичности обследования (7) и мероприятий по коррекции состояния оборудования (AV)

В третьей главе выполнено исследование и обоснование выбора, достоверности методов контроля и качества программ обследования оборудования ГХК. По результатам анализа выборки данных о повреждениях и дефектах оборудования ГХК и трудов авторов Ивановой B.C., Терентьева В.Ф., Харионовского В.В. и др. определены: ведущие механизмы повреждения элементов оборудования — коррозионное (эрозионное) изнашивание, СКРН и ВИР; предельные состояния, реализуемые либо потерей герметичности за счет износа толщины стенки, либо хрупким разрушением за счет зарождения и развития трещин; параметры состояния и их количественные и качественные критерии, определяющие возможность реализации предельного со-

стояния оборудования. По результатам собственных исследований и анализа трудов известных ученых в области НК: Гурвич Л.К., Волченко В.Н., Ермолова И.Н., Клюева В.В. и др. о выявляемости методами НК типичных дефектов металла и металлических изделий, обоснован выбор и классификация методов контроля и оценки состояния элементов оборудования ГХК. К основным методам отнесены: визуальный и измерительный; акустические - ультразвуковая (УЗ) дефектоскопия и толщи-нометрия; капиллярный, магнитный или токовихревой; измерения твердости; металлография; расчетные. Основные методы позволяют обеспечить выявляемость заданных значений ПТС не ниже 70% и/или их идентификацию (тип, размеры, форма и др.) с погрешностью не выше 10%. Другие методы применяются в качестве дополнительных в зависимости от наличия данных о материальном исполнении, особенностей конструкции элементов и доступа к зонам контроля.

Основываясь на литературных данных, работах известных ученых в области оценки результатов технического диагностирования: Кургановой И.Н., Нефедова C.B., Харионовского В.В., выполнено исследование вероятности необнаружения заданных значений отклонения ПТС и критериев У!Ю по уровням качества программ обследования оборудования ГХК и установлено, что: показатель уровня качества (К1) программы может отвечать определенным требованиям по параметру Vm за счет количества проведенных независимых контролен и применяемых при этом методов и объемов НК; максимальные допустимые значения Уио, как критерии оценки KIh могут быть приравнены к значениям [V]:

Vm (Ra, (С)) < [V(CÙ], i=1...5, (4)

где V,!0 (Ra/Cj)) — VHO в элементе с уровнями риска Ra, и тяжести последствий отказа Ce, [V(Cj)J - [V] для элемента с уровнем тяжести последствий С,-; повторное применение (рисунок 8) программы обследования уровня качества KIt независимым оператором приводит к снижению значения Уцо в элементе по степенной зависимости.

1 - при контроле одним оператором; 2 - при дублировании контроля вторым оператором; / - уровень качества программы обследования (¡=1...4); ) - количество независимых операторов (контролей) 0=1—2,1; О - области Ун0 Рисунок 8 — График оценки уровня Уно в зависимости от количества независимых

контролей (К1у)

Показано решение задачи установления требуемых объемов, методов и количества контролей элементов оборудования ГХК по критерию [V] путем применения соответствующего алгоритма и компьютерной программы, основанных на оценочных показателях вероятности отказа элементов по результатам предыдущего обследования.

На основе установленных критериев разработана и предложена модель выбора и обоснования (рисунок 9) уровня качества программ обследования элементов оборудования ГХК по результатам анализа риска и тяжести последствий отказа.

к - единиц элементов оборудования объекта

элементов

v>M

~Е

к-п

элементов V<M

Поэлементное качество контроля с VH0 К1„ К1э Kl2 KI,

mi элементов cRa¡(C6); VH0. S М(С5) m2элементов с Ra, (С,); VH0.S[V1(CJ rtb элементов с Ra, (Сз); VH.o. £ М(С3) itu элементов с Ra, (Сг, С,); Vh.0.S[V](C2, С,)

Доп. (при необходимости) контроль элементов с т<Ты; V < [V]

Эксплуатация в течение

Ты при требуемых условиях безопасности

Ремонт, замена элементов с t<Tn; V > [V]

Рисунок 9 - Модель выбора и обоснования уровня качества программ обследования элементов оборудования ГХК по результатам анализа риска отказа

В четвертой главе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований достоверности выявления и идентификации методами НК типичных дефектов оборудования ГХК - ВИР и несплошностей угловых сварных швов. Согласно выбору методов (глава 3) исследования выполнены по действующим методикам ультразвукового контроля (УЗК). УЗ исследования проводились эхо-методом на натурных образцах с ВИР толщиной стенки 19 мм, использовались автоматизированный сканирующий комплекс М500/600 фирмы "Canon" (Япония) и ручная сканирующая рамка с дефектоскопом, позволяющие получать, регистрировать и обрабатывать эхо-сигналы по точкам, расположенным одна от другой на расстоянии не более размера пластины УЗ преобразователя. По результатам строились "С" (в плане) и "В" ( в выбранном сечении) модели дефектов от ВИР при различной чувствительности контроля: по самому высокому классу ГОСТ 22727 - диаметр плоскодонного отражателя 3 мм, а также по двум уровням повышенной чувствительности — диаметры плоскодонного отражателя 2 мм и 1,4 мм. Образцы разрезаны по выбранным сечениям, и выполнен металлографический анализ. Модели дефектов сравнены с реальными дефектами на шлифах (рисунок 10 а, б). Результаты показывают лучшую сходимость (погрешность 4+6% по размерам и 0-^3% по глубине) при чувствительно-

15

сти, задаваемой плоскодонным отражателем 02 мм. Более низкая чувствительность, равно как и более высокая, приводят к большей потере эхо-сигналов и, особенно, сигналов о структуре дефекта по толщине — ступеньках слияния ВИР. Подобные результаты получены при исследованиях ВИР с другими толщинами образцов, что позволило установить новые, отличные от приведенных в ГОСТ 22727, параметры настройки чувствительности УЗ аппаратуры (рисунок 10 в) для получения модели ВИР с погрешностью не более 10% и выявления ступенчатости ВИР.

I-, 0-е 6-11 11-21 21-41 41-61 61-81 81-120

• — — I сканограмма | Диапазон толщины, мм

б) в)

Рисунок 10 — УЗ исследования ВИР: а) — дефект; б) — модель дефекта; в) - параметры настройки чувствительности

По результатам исследования разработан стандарт предприятия (СТП), и такой контроль внедрен в производство, выбракованы и заменены два трубопровода 0720 мм протяженностью 2100 м с ВИР, представлявшие повышенную опасность, осуществляется мониторинг состояния потенциально опасному по ВИР оборудованию ОГХК и АГХК.

УЗ исследования в целях уточнения параметров, разработки приспособлений и СТП для контроля угловых сварных швов штуцерных узлов оборудования проведены по схемам и параметрам, рекомендованным ОСТ 26-2044. Полученные условные размеры дефектов при различных параметрах УЗК сравнивались с фактическими на металлографических шлифах по характерным сечениям сварного шва. Результаты тестирования групп из 10 дефектоскопистов на подобных образцах показали техническую возможность получения достоверной, с доверительной вероятностью не ниже 0,7, информации о несплошностях сварных швов штуцерных узлов, ранее в соответствии с НД на изготовление оборудования ГХК считавшихся неконтролепригод-ными, в частности, штуцерных узлов малых диаметров - менее 100 мм и "тангенциальной" конструкции.

По результатам исследований разработаны и применяются СТП, специальные приспособления и образцы (рисунок 11).

Внедрение результатов исследования позволило осуществить УЗ контроль более 3000 штуцерных узлов, ранее не контролировавшихся, выявить более 1000 штуцерных узлов с несплошностями в сварных швах, более 500 из них отремонтировать, по остальным осуществить мониторинг несплошностей, исключающий "погрешность оператора" путем применения разработанных и представленных приспособлений.

искусственный дефект переменной глубины

О Зарегистрированные

несплошности Д)

а) принципиальная схема приспособления для "ручного" контроля саарных швов штуцеров малого диаметра; б) образец-имитатор сварного соединения; в) схема монтажа приспособления для автоматизированного контроля; г) дефектограмма сварного шва "тангенциального?' штуцера; д) конструкция приспособления на штуцере

Рисунок 11 - Приспособления, образец и дефектограмма по результатам УЗК сварного шва штуцера

В пятой главе, на основе развития работ Давиденкова Н.Н., Марковца М.П. и др. по исследованию зависимостей между твердостью и характеристиками прочности металлов, поставлены эксперименты и решена задача повышения и оценки достоверности определения предела прочности и предела текучести сероводородстой-ких сталей посредством безобразцового измерения твердости для осуществления мониторинга CMC металла элементов в процессе длительной эксплуатации оборудования. По результатам выполненных исследований установлены:

1. Значительное (до 14%) расхождение результатов оценки по действующим НД значений crft2, сгв через значения твердости НВ, HV, HL образцов металла из серово-дородстойких сталей, измеренные приборами различного типа, относительно значений сг0,2, <?в, полученных по результатам механических испытаний этих образцов на разрыв.

2. Новые, отличающиеся от приведенных вРД 12-411 и ГОСТ22761, корреляционные зависимости между твердостью по шкалам Лейба (5, рисунок 12 а) и Виккерса (6), измеренной безобразцовым методом приборами DynaMIC (шкапа HL), EQUOTIP (шкала HL), SONOHARD (SH-75) (шкала HV), и ав сероводородстойких сталей. По результатам измерений погрешность составляет не более 5%.

ав=-5,31-1Сг3-НЬг + 6,118 -НЬ - 1080 (5)

<Тв—-4,344-10~3-НУ2 +4,091 -НУ- 58 (6)

3. Новая, дополнительно к приведенной в РД 12-411, корреляционная зависимость (7, рисунок 12 б) между твердостью, измеренной безобразцовым методом по шкале НУ, прибор 8Н-75, и сгп.2 сероводородстойких сталей. Величина погрешности составляет не более 9%.

сг0!~5,471-1CT3-HV2 +3,808 -HV- 91 (7)

Рисунок 12 - Графики зависимостей значений а) - сгв от твердости HL и б) - сго.г от

твердости HV

4. Дополнительные требования к качеству подготовки поверхности зоны контроля (Ra <, 0,9 мкм) и величине снимаемого слоя металла элементов оборудования (1-1,2 мм) для уменьшения погрешности измерения твердости.

При оценке результатов безобразцовых натурных измерений твердости и рассчитанных по выведенным корреляционным зависимостям значений <тв в составе работ диагностирования оборудования ГКХ за 1998-2004 годы погрешность не превышает 5% и коэффициент вариации составил менее 5%. Для рассчитанных сгй г погрешность не превышает 9%.

Результаты экспериментальных исследований показали: уточнённые корреляционные зависимости "твердость -<та" и "твердость — сгя,/' могут быть использованы для определения <та и а,ь,2 сероводородстойких сталей оборудования ГХК. Разброс значений твердости, измеряемой безобразцовым методом, сопоставим с разбросом значений ст0,2 и сгв, взятых из сертификатов на металл и литературных данных.

Разработан и применяется СТП, которым регламентируются дополнительные требования к приборам и технологическим операциям безобразцового контроля твердости, для оценки с доверительной вероятностью от 0,9 и выше изменений твердости, Од и Ooj сероводородстойких сталей оборудования ГХК в процессе длительной эксплуатации.

В шестой главе на основе методик, заложенных в НТД, и развития трудов известных ученых и специалистов: Белостоцкого A.M., Когаева В.П., Махутова H.A.,

Москвичева В.В., Серенсена C.B., Харионовского В.В., Хажинского Г.М., Чернявского О.Ф., Шнейдеровича P.M. и многих других в области исследования прочности и ресурса безопасной эксплуатации конструкций выполнены теоретические и экспериментальные исследования достоверности расчетных методов оценки статической и квазистатической прочности от действия внутреннего давления и ресурса элементов оборудования, имеющих специфические повреждения в виде не-проваров сварных швов вварки штуцеров, локального утонения стенки, несплошно-стей металла. Проведены расчеты методом конечных элементов (МКЭ), стендовые и натурные испытания экспериментальных моделей и натурных конструкций сосудов с дефектами. Результаты проведенных исследований (рисунок 13) показывают, что: МКЭ может с достаточной достоверностью применяться для оценки статической и квазистатической прочности поврежденных элементов оборудования (погрешность в сторону запаса составляет 5-15% в области рабочих и 5-10% в области предельных давлений); непровары сварных швов вварки штуцеров не приводят конструкцию в предельное состояние при условии, что размеры швов удовлетворяют требованиям ГОСТ 5264; причиной достижения предельного состояния элементами оборудования могут служить неблагоприятное конструктивное исполнение, дополнительное нагружение, исчерпание ресурса пластичности металла или наличие на внутренней поверхности стенки начальных поверхностных повреждений металла в зонах достаточно высокой концентрации напряжений и деформаций.

4.0 3.5 3,0 2,5 2,0 1,5 1.0 0,5 0,0

/

5-. i \

К ! //

/ Ve ' V4 Г-1

/г

............................

6

8

10

12

14

16

18 20 Р. МПа

а) б)

а) - экспериментальная модель сосуда: б) - графики расчетных и экспериментальных значений, измеренных относительных деформаций; 1,2- расчетные и экспериментальные значения деформаций на поверхности днища соответственно; 3, 4 - расчетные и экспериментальные значения деформаций на поверхности обечайки в зоне врезки штуцеров (между патрубками); 5, 6 - расчетные и экспериментальные значения деформаций для патрубка в зоне врезки штуцеров (зона пересечения патрубка с верхней образующей обечайки)

Рисунок 13 — Результаты исследований прочности элементов оборудования ГХК, имеющих специфические повреждения

Теоретическими исследованиями с использованием нормативных методик, методов статистической теории надежности, авторской концепции управления безопасностью, МКЭ и программных комплексов МаШСаё, БТАПвТССА и др., остаточного ресурса г и вероятности достижения предельного состояния V абсорберов Астраханского ГПЗ, подверженных коррозионному изнашиванию, адсорбера и анти-

пульсационной емкости Оренбургского ГПЗ, работающих при циклических нагрузках и в условиях вибрации, установлено наличие тесной корреляционной связи с коэффициентом до -0,9 между IgV и т и определена их зависимость (рисунок 14) с учетом качества применяемой программы обследования и условий эксплуатации.

По результатам исследования выполнено обоснование параметров и критериев оценки состояния и безопасности по уровням вероятности Var*Va¡ и риска Ra ¡-¡-Ras отказа поврежденных элементов оборудования ГХК путем анализа расположения линии зависимости lgV-тв областях, разделяющих ось г кратно Тц на отрезки, соответствующие Vai+Vcis, относительно областей допустимого и недопустимого значения V по каждому из уровней тяжести последствий отказа C/vCj. При этом выведена закономерность и условия, позволившие установить на графике области уровней риска отказа: высокий риск (Ras) - значения V выше либо равны допустимым значениям (для уровней тяжести последствий C¡, C¿); риск выше среднего (Ra4) — значения V лежат внутри диапазона допустимых значений либо равны его верхнему значению, а для уровней тяжести последствий Cj - значения V выше либо равны допустимым значениям; средний риск (Raj) — значения К гарантированно ниже либо равны нижнему значению диапазона допустимых значений; низкий риск (Ra¡) — значения V гарантированно ниже диапазона допустимых значений (уровень Ra¡ применяется для оценки уровня риска оборудования с тяжестью последствий С3 и ниже); очень низкий риск (Ra¡) - значения V гарантированно ниже диапазона допустимых значений, а уровень Va¡ не менее 2Тц (уровень Ra¡ применяется для анализа риска оборудования с тяжестью последствий С? и С i).

• - значения логарифма вероятности наступления предельного состояния; — — -линия регрессии, описывающая связь логарифма вероятности У наступления предельного состояния и расчетного значения остаточного ресурса г

Рисунок 14 — График зависимости вероятности наступления предельного состояния V от расчетных значений остаточного ресурса т и области уровней риска отказа элементов оборудования ГХК в зависимости от уровней тяжести последствий С; и вероятности отказа Уа1

Анализ полученного распределения Ra¡=f(Va¡, C¡) показывает: для группы элементов оборудования, относящихся к Ra¡, обоснованно условие принятия и исполнения технических решений профилактики отказов и планирования обследований на основе определения времени достижения вероятностью отказа верхнего допустимого значения с использованием уточненных данных по нагруженности и несущей способности элементов; для групп элементов, относящихся к Ra4, такой метод планирования обследований возможен по решению соответствующих инженерных служб эксплуатирующего предприятия; для группы элементов оборудования, относящихся к Rctj, Ra¡, Ra2, Ra¡, планирование обследований и мер по поддержанию безопасного состояния может основываться на результатах расчета остаточного ресурса детерминированными методами, которые в этих случаях дают приемлемый результат, что подтверждается принятыми критериями вероятности наступления отказа; использование уровней вероятности отказа Vat + Va¡ в качестве критериев для определения уровней риска отказа Ra¡ +Ra¡ элементов оборудования ГХК в зависимости от уровней тяжести последствий C¡ + C¡ возможного отказа оборудования является приемлемым и обосновывается полученным и представленным на графике lgV-т распределением областей уровней риска отказа и соответствующими им значениями вероятности отказа поврежденных элементов оборудования.

Распределение Ra¡=f(Vai, С) положено в основу полуколичественного анализа уровня риска и вероятности отказа и планирования по его результатам обследований и мер поддержания допустимого уровня безопасности эксплуатации поврежденных элементов оборудования ГХК.

В седьмой главе представлены результаты разработки информационно-аналитического и нормативного обеспечения технологического комплекса по мониторингу состояния и профилактике отказов и системы предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.

Компьютерная база данных о состоянии оборудования (БДО) разработана и внедрена на предприятии "Техдиагностика" для накопления, хранения, систематизации и анализа диагностической информации. В БДО предусмотрена структура хранения и запросов по любому сочетанию сведений: названию, технологическому номеру-индексу, регистрационному номеру, заводскому номеру, рабочей среде и другим данным по оборудованию, а также показателей нагрузок, ПТС, механизмов повреждений, уровней тяжести последствий, вероятности и риска отказа, сроков эксплуатации до очередного обследования, ремонта или замены (рисунок 15).

Для управления уровнем безопасности эксплуатации оборудования ГХК по критериям риска и вероятности отказа разработана, обоснована и внедрена представленная на рисунке 16 принципиальная схема замкнутого цикла движения информационного потока базы данных в процессе подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования по результатам обследования, принятия и исполнения технических решений снижения уровня риска отказа и условий безопасности при эксплуатации до следующего обследования, ремонта, замены.

ИСХОДНЫЕ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

9 Исходные данные Аналитические данные фактического состояния Аналитические данные по оборудованию с высоким риском отказа

РАНЖИРОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

По нагруженности По коррозионной активности продукта

Высокая | Средняя | Низкая Высокая | Средняя ) Низкая

По температуре По механизму повреждения

Высокая | Средняя Низкая Хрупкость | Усталость | Коррозия | Нет износа

По виду возможного отказа

Утечка продукта (местная коррозия) Утечка продукта (растрескивание) Хрупкое разрушение Формоизменение Потеря устойчивости

По уровням вероятности и тяжести последствий отказа

5 ...... 4 . .. ..... * 2 ........... ..L 1

По уровню риска

Высокий

Выше среднего

Средний

Низкий

Оюнь низкий

По сроку до очередного обследования, ремонта, замены

До 1 месяца До 0,5 гада

До 1 года

До 4 лет

До 8 лет

До 12 лет

Рисунок 15 — Схема систематизации исходных и аналитических данных состояния

оборудования ГХК

Анализ результатов предыдущего обследования и условий эксплуатации I

--У --1

| Текущее обследование "Г*

г

Параметры технического состояния

♦ ~

/ / Механизмы / / / / повреждении / /

3_

Дополнительный контроль

Предельные состояния

Коррекция программы обследования

Оценка прочности, определение критериев и закономерностей изменения ПТС, определение остаточного ресурса и уровней риска отказа элементов

/ R., // /а

Определение срока и условий безопасной эксплуатации до очередного обследования Расчет времени достижения вероятностью отказа недопустимого уровня

у-*—7

Определение сроков выполнения мероприятий по коррекции состояния поврежденных элементов

А®

Ремонт, замена

промежуточный контроль

Эксплуатация до очередного обследования

Рисунок 16 — Принципиальная схема замкнутого цикла движения информационного потока в процессе подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов

оборудования ГХК

Разработаны и введены в действие основные НД технологического комплекса и системы, представленные в разделе "Практическая ценность и реализация результатов работы". В основу этих документов заложены: результаты исследований, накопленный опыт и систематизированные результаты диагностических и профилактических работ, длительное (с 1992 года) время и систематически выполняемых в соответствии с требованиями первоначально разработанного НД "Дополнительные требования по контролю за состоянием металла технологического оборудования и трубопроводов при эксплуатации предприятий добывающих, перерабатывающих и транспортирующих природный газ и газовый конденсат, содержащих сероводород. ДТС 1-92" (утв. ГТК "Газпром" 03.06.1992 г., согл. Госгортехнадзором России 01.0б.1992г.). В целях совершенствования нормативного обеспечения разработан ряд документов уровня предприятия — СТП, инструкции, регламенты и другие определяющие дополнительные и специальные требования по видам работ и НК элементов оборудования ГХК. Вышеуказанные НД дополнены новыми разделами и программами работ, в соответствии с возрастающими государственными требованиями промышленной безопасности эксплуатации ОПО, в том числе РД 03-418.

В восьмой главе представлены результаты внедрения концепции, создания и развития научно-технической базы исследований и оптимизации методов предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.

Результаты внедрения концепции при эксплуатации оборудования ГХК представлены на примере сосудов, работающих под давлением, по которым накоплен значительный массив данных (рисунок 17). Результаты прогнозирования состояния сосудов на длительную перспективу показывают, что применение методов предупреждения ЧС при эксплуатации сосудов ОГХК позволяет их эксплуатировать до 2030 года и поддерживать требуемый уровень безопасности при своевременном планировании обследований, ремонтов и замен.

□ 3 обследования □ 5 обследований В ресурс без ремонта до 2010 г.

. ■ Ресурс без ремонта до 2020 г.

щ О Ресурс без ремонта до 2030 г, °>

Рисунок 17 - Диаграммы распределения сосудов ГХК: а) - по количеству обследований; б) — по прогнозу ресурса работы на длительную перспективу

На примере предприятия "Техдиагностика" показаны разработанные и внедренные технические решения управления качеством и достоверностью, материально-техническим, нормативным, методическим и метрологическим обеспечением исследований, разработок и работ по мониторингу состояния и коррекции безопасности эксплуатации оборудования ГХК. Исследования и разработки основаны на применении наукоемких технологий и программ подготовки специалистов и научных работников, объединенных одной целью — своевременного выявления, оценки "опасности" элементов оборудования, имеющих отклонения ПТС, и принятия адекватных предупредительных мер.

Повышение эффективности управляющих воздействий по коррекции безопасности и мониторингу состояния оборудования осуществляется за счет оптимизации методов, объемов и периодичности обследований путем классификации оборудования и его элементов по уровням риска отказа и концентрации средств и усилий на фактически опасных элементах, а также применения профилактических мер, наилучшим образом снижающих вероятность и риск отказа поврежденных элементов — области 2 и 3 зависимости т=/(К1)) (рисунок 18).

Результаты оптимизации методов, объемов и сроков обследований оборудования, полученные на примере анализа данных обследований сосудов установки 2У70 ОГПЗ, показали возможность перераспределения до 50% сил и средств, используемых на поддержание безопасности эксплуатации оборудования, с элементов оборудования, имеющих низкие и очень низкие уровни риска отказа, на элементы с высоким, выше среднего и средним уровнем риска отказа и, соответственно, повышения уровня безопасности эксплуатации этого оборудования.

Преимущества применения разработанных концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК в сравнении с известными методами поддержания безопасного состояния технологического оборудования ОПО заключаются: в применении дифференцированных по уровням риска отказа элементов оборудования управляющих воздействий по коррекции их безопасности и мониторингу состояния; в простоте и достоверности методов установления уровней риска и вероятности отказа элементов оборудования; в системном понижении риска и вероятности отказа элементов оборудования за счет раннего обнаружения повреждений, своевременного планирования и исполнения профилактических мер и восстановления надежности и долговечности эксплуатации поврежденных элементов оборудования; в повышении эффективности мер по поддержанию безопасного состояния оборудования путем распределения их соответственно уровням риска отказа поврежденных элементов оборудования.

1 - область значений г > 2TN совокупности НОЭ, не подлежащих ТО и ОО; 2 - область т ¿Ты совокупности ПОЭ, подлежащих ТО; 3 - область т£Тн ПОЭ, подлежащих ТО, ПК или ремонту; 4 - область ПОЭ, подлежащих ремонту (замене) по результатам ТО; 5 - область Ras, Rat ПОЭ, подлежащих определению 7V; 6 - область Rat ЭО, подлежащих определению Tv по решению менеджмента объекта; 7 - область Ra* Ra¡, Ra¡, Ra¡ ЭО, подлежащих определению гдетерминированными методами

Рисунок 18 — Схема оптимизации методов, объемов, сроков обследования и коррекции (А) состояния элементов оборудования ГХК по критериям [V] и TN

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Определены задачи, поставлены эксперименты, выполнены исследования, разработаны, апробированы и внедрены технические решения проблемы повышения безопасности и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК. В том числе:

1. Установлено, что:

— причины отказов и ЧС при эксплуатации оборудования ГХК имеют системный многофакторный характер;

— основной причиной ЧС являются отказы элементов оборудования;

— причины отказов элементов оборудования заключаются в специфическом воздействии рабочих сред на металл оборудования, дефектах металла, браке сварки, ошибках в выборе материалов и конструкций, недостаточной эффективности применявшейся системы обеспечения безопасности эксплуатации оборудования;

— фактическая частота и тяжесть последствий имевших место отказов при эксплуатации оборудования ГХК значительно превышают допустимые.

2. Разработаны и апробированы:

— концепция и методы управления безопасностью, предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК и поддержания на допустимом уровне вероятности отказа конструктивных элементов и оборудования в целом, заключающаяся в классификации всего множества единиц оборудования по уровням риска отказа и применении дифференцированных, соответствующих риску управляющих воздействий по коррекции безопасности и мониторингу состояния. Концепция реализована в виде технологического комплекса по мониторингу состояния, профилактике отказов и системы предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования на объектах ГХК;

— модель анализа состояния, прогнозирования ресурса и планирования обследований оборудования по критериям риска и вероятности отказа на основе данных обследования состояния, оценки нагруженности, установления механизмов и скорости изменения параметров состояния, остаточного ресурса работы, уровней тяжести последствий, вероятности и риска отказа, сроков и условий эксплуатации до следующего обследования, ремонта или замены.

3. Теоретически обоснованы и разработаны: принцип обеспечения требуемого уровня качества программ обследования элементов оборудования ГХК; критерии допустимой вероятности необнаружения заданных параметров дефектов; модель выбора и обоснования поэлементного качества программы обследования оборудования в зависимости от уровня риска и тяжести последствий отказа.

4. Обоснованы и подтверждены результатами исследований и практикой применения специальные методические и технические решения, обеспечивающие адаптацию ультразвукового метода контроля и достоверность идентификации специфических повреждений и CMC металла элементов оборудования ГХК. В результате исследований:

— установлено, что для получения модели дефекта типа ВИР, максимально адекватной реальному, настройка ультразвуковой аппаратуры должна производиться на строго определенную — более высокую, чем принято в ГОСТ 22727, чувствительность. По результатам исследований разработан и внедрен стандарт предприятия СТП ТД 4У-99 "Таблицы основных параметров контроля. Методы ультразвуковые". Проведен контроль и заменено более 2000 м трубопроводов 0 720 мм, поврежденных особо опасными, ступенчатыми ВИР;

- разработан и внедрен стандарт предприятия СТП ТД 5У-99 "Контроль угловых и тавровых сварных соединений. Методы ультразвуковые", учитывающий особенности УЗК сварных швов вварки штуцеров сосудов, и расширяющий перечень контролепригодных штуцерных узлов по сравнению с приведенным в ОСТ 26-2044. По результатам контроля сварных швов, ранее считавшихся неконтролепригодными, выявлено более 1000 дефектов сосудов, из них устранено более 500 дефектов, за остальными ведется мониторинг состояния;

- экспериментально подтверждена возможность применения приборов безобразцового измерения твердости для определения предела прочности и предела текучести металла элементов оборудования ГХК на основе экспериментально уточненных и апробированных зависимостях "твердость - предел прочности" и "твердость — предел текучести" по типам шкал измерения, применяемых в приборах. Погрешность при этом не превышает 5% и 9% соответственно, что вполне приемлемо для контроля изменения CMC металла в процессе длительной эксплуатации оборудования. Неразрушающий контроль предела прочности и предела текучести металла элементов оборудования ГХК по твердости наряду с металлографией включен в целевые программы работ для мониторинга возможной деградации CMC металла оборудования, длительное время находящегося под воздействием сероводородсодержа-щих сред.

5. Расчетными, стендовыми и натурными исследованиями прочности экспериментальных моделей и натурных конструкций сосудов с дефектами установлено, что:

- МКЭ может с достаточной достоверностью применяться для оценки статической и квазистатической прочности поврежденных элементов оборудования, погрешность в сторону запаса составляет 5-15% в области рабочих и 5-10% в области предельных давлений;

- непровары сварных швов вварки штуцеров не приводят конструкцию в предельное состояние при условии, что размеры швов удовлетворяют требованиям ГОСТ 5264.

По результатам анализа, с использованием нормативных методик и программных комплексов, зависимости значений остаточного ресурса т и вероятности достижения предельного состояния V элементов оборудования, имеющих износ внутренней поверхности стенки, и оборудования, подверженного циклическим и вибрационным нагрузкам, установлены зависимости, параметры и критерии:

- зависимость IgVот тс коэффициентом корреляции до - 0,9;

- области уровней риска отказа Ra¡-hRa¡ по критериям допустимой вероятности отказа [V], уровней вероятности Va/+Vas и тяжести последствий C¡-K2¡ отказа элементов оборудования и определены их параметры;

- границы значений т, кратные 7д>, т.е. TV, 2ТК, 3TN, 4Тц, уровней вероятности отказа элементов оборудования ГХК Va¡ + Va¡ в качестве критериев для определения уровней риска отказа Ra¡ +Ra¡ этих элементов для различных уровней тяжести последствий С/ -í-Cj возможного их отказа и соответствующие им области значений вероятности отказа поврежденных элементов оборудования;

- распределение Ra¡=f(Vab C¡), как матрица полуколичественного анализа риска отказа, для планирования на его основе обследований и мер по поддержанию допустимого уровня безопасности эксплуатации поврежденных элементов оборудования ГХК.

6. Разработан и внедрен метод активного снижения уровня техногенного риска при эксплуатации оборудования ГХК путем применения компьютерных технологий и базы данных технологического комплекса по мониторингу состояния и профилактике отказов оборудования и обоснования технических решений, эффективно снижающих уровень риска и вероятность отказа элементов оборудования и оптимизирующих объемы и сроки проведения диагностических и профилактических работ.

Разработана схема замкнутого цикла информационного потока базы данных по результатам обследования, принятия и исполнения технических решений профилактики отказов и условий безопасности для подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования по критериям риска и вероятности отказа.

7. Разработаны, апробированы и введены в действие НТД, определяющие функционирование технологического комплекса по мониторингу состояния, профилактике отказов и системы предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.

8. Создана и развивается научно-техническая база по разработке, апробации, внедрению и применению технических и технологических решений технологического комплекса и системы предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК:

— сформированы уникальные диагностические и исследовательские возможности приборного оснащения;

— разработана, апробирована и применяется система подготовки специалистов, повышения их квалификации и специализации по особым правилам, процедурам и навыкам диагностирования, оценки прочности, ресурса, вероятности и риска отказа оборудования ГХК;

— сформированы условия и выполняются научные и экспериментальные исследования, направленные на повышение достоверности оценки ПТС элементов оборудования, имеющих специфические дефекты;

— созданы производственные мощности, обеспечивающие качественное выполнение требуемых объемов диагностических работ в короткие сроки остановов технологических объектов ГХК на регламентные и ремонтные работы.

9. Концепция и методы управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК внедрены на ОПО Оренбургского и Астраханского ГХК и обеспечивают предупреждение ЧС путем мониторинга состояния, оценки безопасности, планирования и выполнения профилактических мер по снижению вероятности и риска отказа и продления, тем самым, сроков эксплуатации оборудования на длительную перспективу при требуемом уровне безопасности.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Митрофанов А.В. Организация диагностирования оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих рабочих сред на Оренбургском газоконденсатном месторождении // 4-я Международная деловая встреча "Диагностика-93" (Доклады и сообщения). (Ялта, апрель 1994 г.). - Москва, 1994. -С.138-140.

2. Митрофанов А.В., Гафаров Н.А., Киченко Б.В. Эксплуатация и диагностирование трубопроводов и оборудования на объектах нефтяной и газовой промышленности // Безопасность труда в промышленности.-199б. - №10. - С.46-48.

3. О роли диагностических предприятий в решении вопросов безопасной эксплуатации производств и охраны окружающей среды (на примере деятельности ОАО "Техдианостика" / Митрофанов А.В., Сапун А.А., Савин А.П., Киченко Б.В. // 1-я Всероссийская конференция по проблемам предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазового комплекса (тезисы докладов), г. Оренбург, 16 сентября 1998 года. - С.20-23.

4. Проблемы и особенности дефектоскопии адаптеров фонтанных арматур скважин Оренбургского НГКМ, изготовленных из материала "Уранус-50" / Митрофанов А.В., Филатов И.Ф., Сапун А.А., Киченко Б.В. // Дефектоскопия. - 1999. -№10. - С.48-58.

5. Митрофанов А.В., Сапун А.А., Киченко Б.В. Некоторые аспекты технического диагностирования технологического оборудования и трубопроводов предприятия "Оренбурггазпром" // Международная конференция "Анализ диагностических работ на объектах предприятия "Оренбурггазпром" и перспективы их совершенствования", 23-27 февраля 1999 г. - г.Оренбург, 1999. - С.57-63.

6. Митрофанов А.В., Киченко С.Б. Расчет остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением // Безопасность труда в промышленности. - 1999. - №12. -С.26-28.

7. Оценка остаточной работоспособности поврежденных коррозией трубопроводов с помощью "критерия B31G" / Гафаров Н.А., Тычкин И.А., Митрофанов А.В., Киченко С.Б. // Безопасность труда в промышленности. - 2000. - №3. - С.47-50.

8. Митрофанов А.В. О деятельности ОАО "Техдиагностика" по техническому диагностированию оборудования предприятия "Оренбурггазпром" // Международная конференция "Анализ диагностических работ на объектах предприятия "Оренбурггазпром" и перспективы их совершенствования", 23-27 февраля 1999 г. - г. Оренбург, 1999. - С.13-21.

9. Сапун А. А., Митрофанов А.В., Павловский Б.Р. Обеспечение качества и достоверности диагностических работ, проводимых ОАО "Техдиагностика" на объектах предприятия "Оренбурггазпром" // Международная конференция "Анализ диагностических работ на объектах предприятия "Оренбурггазпром" и перспективы их совершенствования", 23-27 февраля 1999 г. - г. Оренбург, 1999. - С.29-32.

10 Комментарии к Положению о диагностировании / Дадонов Ю.А., Гафаров Н.А., Митрофанов А.В., Киченко Б.В. // Безопасность труда в промышленности. — 2000. — №6. — С.50-52.

11. Обеспечение безопасного состояния ДКС ОАО "Оренбурггазпром", подверженного воздействию сероводородсодержащих сред / Гафаров Н.А., Изотов А.В., Митрофанов А.В., Киченко Б.В. // 3-я Международная конференция "Энергодиагностика и Condition Monitoring", Нижний Новгород, сентябрь 2000 г. (Сборник трудов). - Том 2, часть II. - М.: ООО "ИРЦ Газпром". - С.101 - 107.

12. Митрофанов A.B., Киченко С.Б. Сравнение результатов расчета остаточного ресурса резервуара с поверхностными коррозионными дефектами // Безопасность труда в промышленности. - 2001. - №7. - С.27-28.

13. Митрофанов A.B., Киченко С.Б. Расчет остаточного ресурса трубопроводов, эксплуатирующихся на объектах "Оренбурггазпром"// Безопасность труда в промышленности. - 2001. - №3. - С.30-32.

14. Методические основы проведения поверочных расчетов на прочность сосудов и трубопроводов, работающих под давлением / Павловский Б.Р., Митрофанов A.B., Вольфсон Б.С., Полозов В.А. // Материалы международной научно-технической конференции "Техническое диагностирование оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред", 20-24 ноября 2000 г. - г. Оренбург, 2001. - С.150-154.

15. Митрофанов A.B., Полозов В.А. Поверочные расчеты на прочность в процессе эксплуатации сосудов и трубопроводов, работающих под давлением // Материалы международной научно-технической конференции "Техническое диагностирование оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред", 20-24 ноября 2000 г. - г. Оренбург, 2001, - С.155-165.

16. Программы для расчета остаточной прочности трубопроводов, поврежденных язвенной коррозией, на основе различных модификаций "критерия B31G" / Киченко С.Б., Гафаров H.A., Митрофанов A.B., Киченко Б.В. // Материалы международной научно-технической конференции "Техническое диагностирование оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред", 20-24 ноября 2000 г. - г. Оренбург, 2001. - С.179-189.

17. Митрофанов A.B. Система предупреждения аварий и ЧС при эксплуатации оборудования на объектах добычи и переработки сероводородсодержащего газа // 4-я Международная научно-техническая конференция "Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред". — Оренбург, 18-22 ноября 2002 г. -г. Оренбург, 2002. - С.34-41.

18. Совершенствование комплекса диагностических работ по обеспечению надежности эксплуатации оборудования ООО "Оренбурггазпром" / Гафаров H.A., Гончаров A.A., Яхин P.M., Митрофанов A.B., Киченко Б.В. // 4-я Международная научно-техническая конференция "Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред". - Оренбург, 18-22 ноября 2002 г. - г. Оренбург, 2002. - С.5-14.

19. Митрофанов A.B., Полозов В.А., Барышов С.Н. О развитии методов и средств контроля деградации механических свойств металла оборудования, подверженного длительному воздействию сероводородсодержащих сред // 4-я Международная научно-техническая конференция "Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред". — Оренбург, 18-22 ноября 2002 г. - Оренбург, 2002. - С.154-167.

20. Митрофанов A.B. Предупреждение техногенных аварий и чрезвычайных ситуаций на производственных объектах добычи и переработки сероводородсодержащего газа // Безопасность труда в промышленности. — Безопасность труда в промышленности. - 2004. - Kai. - С.35-37.

21. Митрофанов A.B. Результаты реализации системы по предупреждению техногенных аварий и ЧС на производственных объектах добычи и переработки се-

роводородсодержащего газа // Безопасность труда в промышленности. — 2004. — №6. - С.55-57.

22. Митрофанов A.B. Современный подход к планированию технического обследования оборудования на объектах нефтяной и газовой промышленности. - М., Недра, 2004.- 186 с.

23. Митрофанов A.B. Расчетно-экспериментальная проверка прочности штуцерных узлов сосудов и аппаратов, имеющих дефекты сварных швов // 14-я Международная деловая встреча "Диагностика -2004", Арабская Республика Египет, апрель 2004 г. - Том 2, часть 1: (Диагностика промысловых коллекторов, линейной части магистральных и распределительных газопроводов, ГРС и КЗ МГ). - Москва, ООО "ИРЦ Газпром", 2004. - С.120-130.

24. Митрофанов A.B., Полозов В.А. Статистические аспекты анализа безопасности оборудования производственных объектов добычи, переработки и транспорта природного газа ООО "Оренбурггазпром" // Материалы 4-й международной науч. конф. "Прочность и разрушение материалов и конструкций" 15-17 февраля 2005 г., Оренбург, ОГУ-2005 г. -С. 65- 72

Подписано к печати « 10 » марта 2006 г. Заказ № 10032105А

Тираж 150 экз. 2 уч.-изд.л.ф-т 60x84/16

Отпечатано в ООО "ВНИИГАЗ" по адресу 142717, Московская область, Ленинский р-н, п. Развилка, ООО "ВНИИГАЗ"

ВВЕДЕНИЕ.

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОТКАЗОВ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ (ЧС) ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СРЕД.

1.1 Проблема предупреждения разрушений оборудования на объектах добычи и переработки сероводородсодержащего газа объекты ГХК).

1.2 Анализ методов предупреждения коррозионных и других дефектов оборудования на этапах его проектирования и изготовления.

1.3 Анализ причин и возможных методов предупреждения характерных повреждений и разрушений оборудования.

1.4 Анализ видов, последствий и критичности отказов оборудования.

2 КОНЦЕПЦИЯ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЧС ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Теоретические основы концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.

2.2 Система предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования

ГХК (система).

3 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА, ДОСТОВЕРНОСТИ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И КАЧЕСТВА ПРОГРАММ ОБСЛЕДОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ГХК.

3.1 Анализ механизмов повреждения и обоснование выбора методов контроля оборудования ГХК.

3.2 Основы достоверности неразрушающего контроля элементов оборудования.

3.3 Планирование объемов и выбор программ обследования.

4 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО АДАПТАЦИИ И ДОСТОВЕРНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ ГХК.

4.1 Ультразвуковой метод выявления дефектов основного металла от

4.2 Ультразвуковой метод выявления несплошностей сварных швов, считающихся неконтролепригодными.

5 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО АДАПТАЦИИ ПРИБОРНЫХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ОБОРУДОВАНИЯ ГХК.

6 ИССЛЕДОВАНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ РАСЧЕТНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ И РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ, ИМЕЮЩИХ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ.

6.1 Расчетные методы и критерии оценки прочности оборудования.

6.2 Экспериментальное исследование прочности элементов оборудования, имеющих специфические повреждения.

6.3 Обоснование параметров и критериев оценки состояния и риска отказа поврежденных элементов оборудования ГХК.

7 ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ И НОРМАТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ И МЕТОДОВ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ

7.1 База данных о состоянии и риске отказа оборудования ГХК.

7.2 Комплекс нормативных и технических документов концепции.

8 СОЗДАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ БАЗЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ КОНЦЕПЦИИ И МЕТОДОВ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЧС.

8.1 Создание и развитие специализированной научно-технической базы.

8.2 Результаты внедрения концепции и методов предупреждения ЧС.

8.3 Оптимизация обследований оборудования.

Как известно, проблемы обеспечения безопасности сложных технических объектов решаются учеными и специалистами на протяжении многих лет и даже столетий. Вместе с тем, статистика аварий и чрезвычайных ситуаций, происходящих на объектах промышленного комплекса России, ближнего и дальнего зарубежья, и данные о тяжести их последствий [1] свидетельствуют о существовании большой народнохозяйственной проблемы повышения безопасности и предупреждения аварий и чрезвычайных ситуаций при эксплуатации опасных производственных объектов. Государственной политикой, выраженной законодательными и нормативными актами [2-8 и др.], программами, определяющими приоритетные направления развития науки и техники, задается приоритетность мерам, направленным на предупреждение аварий и чрезвычайных ситуаций при эксплуатации опасных объектов промышленного комплекса. В числе опасных производственных объектов (ОПО) промышленного комплекса России значительную часть составляют объекты добычи и переработки природного газа, а в их числе особо опасного газа, содержащего в своем составе сероводород и другие коррозионноактивные компоненты. Проблема обеспечения безопасности, предупреждения аварий и чрезвычайных ситуаций при эксплуатации технологического оборудования (далее оборудования), а в соответствии с терминологией [2] "технических устройств" этих объектов, имеет исключительное значение и является ведущим фактором, определяющим безопасность персонала, населения и окружающей среды. Эта проблема имеет специфические особенности для большинства ОПО, а именно: с одной стороны, увеличивается парк стареющего оборудования и связанная с этим необходимость его замены на более эффективное и надежное; с другой экономические интересы эксплуатирующей организации требуют, чтобы замена действующего оборудования проводилась обоснованно. При этом, замену оборудования, выработавшего нормативный срок эксплуатации, но сохранившего достаточно высокие производственные показатели, можно считать обоснованной только при наличии износа и других дефектов, влияющих на надежность и соответственно на безопасность его дальнейшей эксплуатации, при условии невозможности или экономической нецелесообразности устранения этих дефектов. Проблема обеспечения безопасности опасных производственных объектов (ОПО) добычи и переработки сероводородсодержащего газа, иначе газохимических комплексов (ГХК), в настоящее время исключительно актуальна в связи с длительной эксплуатацией оборудования этих объектов, превышающей проектный, т.е. нормативный ресурс работы и специфическими свойствами коррозионно-активных, токсичных и взрывоопасных рабочих сред. Для оборудования, работающего в сероводородсодержащих средах, проблема обеспечения его безопасного состояния значительно возрастает по причине особого воздействия рабочих сред на металл оборудования в виде общей и локальной сероводородной коррозии, сульфидного растрескивания под напряжением (СКРН) и водородно-индуцированного растрескивания (ВИР). Причем СКРН и ВИР вызывают наиболее опасные трещиноподобные, трудновыявляемые дефекты металла, скрытые в толщине стенки оборудования, работающего под давлением. В этих условиях, как показывают проведенные исследования, обеспечение безопасности, предупреждение аварий и чрезвычайных ситуаций при эксплуатации оборудования возможно за счет применения системного подхода к установлению его фактического технического состояния, остаточного ресурса и риска отказа, разработки и применения мер по повышению и поддержанию безопасности эксплуатации оборудования по критериям риска и вероятности отказа. Основой для решения проблемы являются: накопленный за последние годы отечественный и зарубежный опыт эксплуатации оборудования ОПО ГХК с учетом результатов диагностирования его состояния; работы ведущих ученых в области безопасности народнохозяйственных объектов: Гражданкина А.И., Лисанова М.В., Махутова Н.А., Печеркина А.С., Сидорова В.И., Харионовского В.В. и др.; многочисленные методические разработки по анализу риска ОПО, в частности РД 03-418-01.в отличие от многих известных методов повышения устойчивости ОПО от возникновения аварий и ЧС и снижения их последствий, настоящее исследование преследует цель предупреждения ЧС путем снижения вероятности отказов элементов оборудования, полагая, что отказы элементов оборудования в большинстве своем являются первопричиной аварий и ЧС при эксплуатации оборудования ОПО ГХК, Возможность таких разработок обусловлена возросшей достоверностью результатов мониторинга состояния и оценки безопасности оборудования ГХК, а также большим массивом накопленных данных о повреждаемости его элементов. Работа выполнена в соответствии с приоритетными направлениями развития науки и техники, решения научно-технических проблем ОАО «Газпром» и программами научно-технических 0 0 0 "Астраханьгазпром", Целью настоящей работы является разработка и внедрение методов предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК. Для достижения этой цели в работе решаются следующие задачи: 1) Исследование проблемы предупреждения отказов и ЧС при длительной эксплуатации оборудования ГХК; 2) Разработка теоретических основ концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК по критериям риска и вероятности отказа; 3) Обоснование выбора, достоверности методов контроля и качества программ обследования оборудования; 4) Исследование достоверности выявления и идентификации методами неразрушающего контроля (НК) сероводородных повреждений и деградации свойств металла оборудования; 5) Исследование достоверности расчетных методов оценки прочности и ресурса элементов оборудования ГХК и обоснование параметров и критериев оценки их безопасности по уровням риска и вероятности отказа; разработок 0 0 0 "Оренбурггазпром" и Разработка основных технических решений базы данных о состоянии и риске отказа оборудования; 7) Обоснование и разработка состава комплекта и основных положений нормативных документов (НД) по управлению безопасностью и предупреждению ЧС при эксплуатации оборудования ГХК; 8) Создание и развитие специализированной базы по обеспечению научно-технического уровня разработок, качества и оперативности работ; 9) Внедрение концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования на производственных объектах ГХК. Основные методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использованы методы: модельных и натурных исследований достоверности НК и идентификации специфических сероводородных коррозионных повреждений металла оборудования; статистические и расчетно-экспериментальные методы исследования повреждаемости, напряженно-деформированного состояния (НДС), прочности и долговечности элементов оборудования. Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы подтверждена выполненными теоретическими и экспериментальными исследованиями и литературными данными по аналогичным исследованиям. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены использованием стандартизованных методических, математических и инструментальных методов исследований; подтверждением результатов экспериментальных исследований многочисленными данными их промышленной апробации на реальном оборудовании ГХК, имеющем соответствующие дефекты; использованием лицензионных компьютерных программных продуктов, а также результатами внедрения разработок в производственные процессы при неразрушающем контроле, анализе и оценке состояния и безопасности оборудования.На защиту выносятся: 1) концепция и методы управления безопасностью, предупреждения ЧС и поддержания на допустимом уровне вероятности отказа элементов при эксплуатации оборудования ГХК, учитывающие специфику повреждающего воздействия сероводородсодержащих сред; 2) результаты исследования и экспериментально-теоретического обоснования: обобщенного показателя состояния элементов оборудования уровня вероятности отказа как критерия оценки области значений вероятности отказа по результатам обследования и определения остаточного ресурса работы; принципа оценки качества, модели выбора и обоснования программы обследования элементов оборудования и критериев вероятности необнаружения дефектов; новых значений параметров, условий и зависимостей, повышающих достоверность НК и оценки несплошностей основного металла, сварных швов и механических свойств металла элементов оборудования сероводородстойкого исполнения; 3) результаты разработки и внедрения: структурно-аналитической модели анализа состояния и планирования обследований элементов оборудования по критериям риска и вероятности отказа; схемы замкнутого цикла информационного потока базы данных для подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования; схемы оптимизации сроков и программ обследования оборудования, позволяющей обеспечить уровень вероятности отказа его элементов в допустимой области значений на прогнозируемый период. Научная новизна: Разработаны концепция и методы управления безопасностью, предупреждения ЧС и поддержания на допустимом уровне вероятности отказа конструктивных элементов и оборудования в целом, учитывающая специфику повреждающего воздействия сероводородсодержащих сред. Результатами исследования зависимости прогнозируемых значений остаточного ресурса г и вероятности достижения предельного состояния V элементов оборудования установлены и обоснованы: тесная корреляционная связь с коэффициентом до -0,9 между igV и г; области уровней риска отказа относительно допустимой вероятности отказа, уровней вероятности Vaj-Vas и тяжести последствий Cy-Cj отказа элементов оборудования; границы значений г и соответствующие им области значений вероятности отказа поврежденных элементов оборудования, определяющие уровни вероятности отказа элементов оборудования Vai -г Уаз в качестве критерия распределения элементов оборудования по уровням риска отказа Raj Ras для различных уровней тяжести последствий возможного их отказа С/ Cs. Теоретически обоснованы и подтверждены экспериментально: принцип оценки и модель выбора и обоснования поэлементного качества программы обследования оборудования и критерии допустимой вероятности необнаружения заданных параметров дефектов; новые значения параметров, условия и зависимости, повышающие достоверность НК и оценки несплошностей основного металла, сварных швов и механических свойств металла элементов оборудования сероводородстойкого исполнения. На основе метода оценки уровней риска и критериев вероятности отказа элементов оборудования впервые разработаны: структурно-аналитическая модель анализа состояния и риска отказа, прогнозирования ресурса и планирования обследований элементов оборудования; схема замкнутого цикла информационного потока базы данных по результатам обследования, принятия и исполнения технических решений профилактики отказов и условий безопасности для подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования; схема оптимизации сроков и программы обследования оборудования, позволяющая обеспечить уровень вероятности отказа его элементов в допустимой области значений на прогнозируемый период. Практическая ценность и реализация результатов работы. Концепция и методы управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования внедрены на Оренбургском и Астраханском ГХК. По результатам внедрения выявлено и отремонтировано более 3000 элементов оборудования, имевших недопустимые дефекты, более 10 000 единиц оборудования и трубопроводов, выработавших проектный ресурс работы, находятся в подконтрольной эксплуатации, сроки безопасной эксплуатации большинства из них прогнозируются до 2030 года при заданных параметрах и мерах предупреждения отказов. Разработанные и апробированные научно-технические решения реализованы в ряде НД, основными из которых являются: 1) Положение об организации технического обслуживания, ремонта и замены арендованных и собственных основных средств 0 0 0 "Оренбурггазпром" по фактическому техническому состоянию (утв. ОАО "Газпром" 27.01.2003 г., согл. Госгортехнадзором России 15.11.2002 г.); 2) Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов газонефтедобывающих и перерабатывающих предприятий ОАО "Газпром" (утв. ОАО "Газпром" 16.12.2000 г., согл. Госгортехнадзором России 05.12.2000 г.); 3) Положение об организации ремонта основных производственных средств газонефтедобывающих и перерабатывающих предприятий ОАО "Газпром" (утв. ОАО "Газпром" 16.12.2000 г., согл. Госгортехнадзором России 05.12.2000 г.); 4) Методика диагностирования технического состояния фонтанных арматур скважин, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред, на объектах газодобывающих предприятий ОАО «Газпром» (утв. ОАО «Газпром» 23.12.2000 г., согл. Госгортехнадзором России 20.12.2000 г.); 5) Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов предприятия "Оренбурггазпром", подверженных воздействию сероводородсодержащих сред (утв. ОАО "Газпром" 30.05.1998 г., согл. Госгортехнадзором России 27.05.1998 г.); 6) Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов Астраханского газоперерабатывающего завода (утв. РАО «Газпром» 01.06.1996 г., согл. Госгортехнадзором России 30.05.1996 г.); 10 Стандарты предприятия, инструкции и положения, определяющие специальные требования по видам НК, обучению и аттестации специалистов НК, поверочным расчетам прочности и качеству работ. По результатам внедрения концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК постановлением правления ОАО «Газпром» №47 от 21.08.2003 г. работа отмечена премией и дипломом ОАО «Газпром» в конкурсе 2003 г. «За создание, освоение и внедрение новой техники, прогрессивных технологий, высокоэффективной продукции и материалов, имеющих первостепенное значение для рещения важнейших проблем развития газовой промышленности, направленных на повышение надежности и эффективности функционирования объектов». Разработанные и представленные в диссертации технические решения и НД по управлению безопасностью и предупреждению ЧС при эксплуатации оборудования ГХК используются в процессе подготовки специалистов, занимающихся безопасностью оборудования. Результаты исследования могут быть использованы в качестве теоретической и практической основы для новых исследований, направленных на рещение проблемы и задач обеспечения безопасности и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования других ОПО промышленного комплекса России и других стран. Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научнотехнических конференциях и семинарах, включая: 1) Международные научно-технические конференции «Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред», г. Оренбург, 20-22 октября 1997 г., 23-27 февраля 1999 г., 20-24 ноября 2000 г., 18-22 ноября 2002 г., 22-25 ноября 2004 г.; 2) Международный тематический семинар «Диагностика оборудования и трубопроводов КС», Калининград, сентябрь 1999 г.; 3) 3-ю Международную конференцию «Энергодиагностика и Condition Monitoring», Нижний Новгород, сентябрь 2000 г.; 11

3-ю Международную конференцию «Диагностика трубопроводов», Москва, 21-26 мая 2001 г.; 5) 4-ую Международную научную конференцию «Прочность и разрушение материалов и конструкций», Оренбург, 15-17 февраля 2005 г.; 6) Международные деловые встречи по диагностике магистральных трубопроводов и энергомеханического оборудования ОАО «Газпром»: «Диагностика 93», Ялта, апрель 1993 г.; «Диагностика 94», Ялта, апрель 1994 г.; «Диагностика 95», Ялта, апрель 1995 г.; «Диагностика 96», Ялта, апрель 1996 г.; «Диагностика 99», Сочи, апрель 1999 г.; «Диагностика 2000», Кипр, апрель 2000 г.; «Диагностика 2001», Тунис, апрель 2001 г.; «Диагностика 2002», Турция, апрель 2002 г.; «Диагностика 2003», Мальта, апрель 2003 г.; «Диагностика 2004», Египет, апрель 2004 г.; «Диагностика 2005», Сочи, апрель 2005 г. Основные научные положения и практические результаты опубликованы в многочисленных статьях и обзорах в журналах «Безопасность труда в промышленности», «Защита от коррозии и охрана окружающей среды», «Газовая промышленность», «Дефектоскопия», «Экология и промышленность России», «Практика противокоррозионной защиты», научно-технических сборниках ИРЦ «Газпром» и ВНИИОЭНГ, др. изданиях и рекомендованы к практическому использованию. Основные организационные, технические и методические рещения, разработанные в рамках диссертационной работы, апробированы в ОАО «Техдиагностика», 0 0 0 «Оренбурггазпром», 0 0 0 «Астраханьгазпром» и других предприятиях ОАО «Газпром» путём применения на практике технологического комплекса и системы при эксплуатации оборудования на объектах добычи и переработки сероводородсодержащих сред и положений, разработанных и введенных в действие руководящих и методических документов системы, а также стандартов предприятия ОАО «Техдиагностика». 12 Основное содержание работы: 1) Исследование проблемы предупреждения отказов и ЧС при длительной эксплуатации оборудования под воздействием сероводородсодержащих сред. 2) Концепция и методы управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК. 3) Обоснование выбора, достоверности методов контроля и качества программ обследования оборудования ГХК. 4) Исследования по адаптации и достоверности ультразвукового контроля специфических повреждений оборудования ГХК. 5) Исследования по адаптации приборных средств и методов неразрушающего контроля структурно-механических свойств металла оборудования ГХК. 6) Исследование достоверности расчетных методов оценки прочности и ресурса элементов оборудования, имеющих специфические повреждения. 7) Информационно-аналитическое и нормативное обеспечение концепции и методов предупреждения ЧС. 8) Создание научно-технической базы и результаты внедрения концепции и методов предупреждения ЧС. На основании результатов диссертационной работы разработаны и введены в действие указанные выше нормативно-технические и методические документы. Диссертационная работа выполнена в ОАО «Техдиагностика» специализированном центре по диагностированию оборудования на объектах сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений и газоперерабатывающих заводов ОАО «Газпром». 13 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОТКАЗОВ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ (ЧС) ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СРЕД Проблему предупреждения аварий и чрезвычайных ситуаций при длительной эксплуатации оборудования под воздействием сероводородсодержащих сред представляется целесообразным рассмотреть на примере наиболее характерных и опасных производственных комплексов по добыче и переработке сероводородсодержащего газа Оренбургского газохимического комплекса (ОГХК) и Астраханского газохимического комплекса (АГХК), далее называемы ГХК, Сооруженные в 1970-е и 1980-е годы, они и в настоящее время продолжают оставаться крупнейшими в Европе и одними из крупнейших в мире. Проблема обеспечения безопасности оборудования ГХК наиболее ярко проявляется по причине их масштабности и специфической особенности коррозионного воздействия на металл оборудования сероводородсодержащих сред. В настоящем исследовании рассматривается проблема предупреждения аварий и чрезвычайных ситуаций при эксплуатации оборудования ГХК в периоды их становления и развития до 1998 года, то есть до года введения в действие Федерального закона [2], а также в свете современных требований законодательных [3, 4] и нормативных актов [5-8], определяющих единую государственную систему предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций и промышленную безопасность при эксплуатации опасных производственных объекгов. Исследования основаны на фаюпческом материале результатов расследований причин отказов, аварий и чрезвычайных ситуаций, происшедших при эксплуатации оборудования на объектах ГХК. В расследовании причин большинства из них автор настоящей работы принимал непосредственное участие. 14 .1 Проблема предупреждения разрушений оборудования на объе1сгах добычи и переработки сероводородсодержащего газа (объекты ГХК) Объекты добычи и переработки сероводородсодержащего газа Описанию характеристики, истории создания и развития ГХК посвящены многочисленные публикации, в том числе автора настоящей работы [9,10-21]. Оренбургское НГКМ было открыто на территории Оренбургской области в 1966 г. Глубина залегания газоносных пластов составляет 1700... 1800 м, исходное пластовое давление составляло порядка 21 МПа, температура на забое порядка 303 К, первоначальные запасы газа оценивались примерно 1,89трлн.нм, конденсата 135,5 млн.т, нефти 423,57 млн.т, серы 110 млн.т [22]. Начало освоения месторождения было омрачено в 1972 г. крупной аварией, происшедшей по причине разрушения сепаратора газа на установке подготовки газа }к\. Эта авария, явившаяся причиной ЧС, в соответствии с терминологией [3] может быть классифицирована как федеральная чрезвычайная ситуация и отнесена к техногенным катастрофам с многочисленными человеческими жертвами. По результатам расследования причин этой ЧС Правительством СССР было принято решение о применении при обустройстве ГХК зарубежного опыта и комплектного импортного оборудования [20,21,23]. Проект и комплекгное оборудование для сооружения ОГХК было поставлено из Франции с гарантийным сроком 12 лет [24, 25]. В июне 1974 г. была введена в эксплуатацию 1-я очередь, в августе 1975 г. 2-я очередь, в 1978 г. 3-я очередь. С вводом в эксплуатацию 3-й очереди ОГХК был выведен на проекгную мощность по добыче и переработке 45 млрд. нм газа в год. В состав ОГХК входят: газопромысловое управление (ГПУ) с одиннадцатью установками комплексной подготовки газа (УКПГ) и двумя дожимными компрессорными станциями (ДКС); управление по эксплуатации соединительных газо- и конденсатопроводов (УЭСГ) с мощной системой соединительных трубопроводов УКПГ-ГПЗ, а так15 же системой магистральных газопроводов; один из крупнейших в мире газоперерабатывающий завод (ГПЗ), на котором эксплуагируются 54 технологические установки; уникальный гелиевый завод (ГЗ); другие основные и вспомогательные объекты. Всего в настоящее время на объекгах ОГХК находится в эксплуатации около 1200 скважин, из которых около 800 действующих, более 2000 км шлейфовых трубопроводов скважин, около 6000 сосудов, работающих под давлением, более 600 км технологических трубопроводов, более 800 км соединительных газопроводов неочищенного газа большого диаметра (720 мм), более 600 км соединительных конденсатопроводов, более 3300 км магистральных газопродуктопроводов, около 90 тыс. единиц запорной и регулирующей арматуры, более 1500 единиц насосно-компрессорного оборудования и многое другое [26]. Астраханское ГКМ было открыто в 1976 г. Глубина залегания газоносных пластов составляет около 4000 м. Начальное пластовое давление составляло порядка 63 МПа. Первоначальные запасы сухого газа АГКМ оценивались в 3,9 трлн.нм, конденсага 618,5 млн.т, серы 1,4 млрд.т. В настоящее время на объекгах АГХК находится в эксплуатации 131 скважина, из них 81 действующая, 203 км выкидных трубопроводов скважин диаметром 114 и 168 мм, 1766 сосудов и аппаратов, работающих под давлением, более 30 тыс. ед. трубопроводной арматуры, более 500 ед. насоснокомпрессорного оборудования. Оборудование I очереди АГХК находится в эксплуатации с 1986 г. Очевидно, что масштабы производства ГХК определяют и масштаб проблемы его надежной и безопасной эксплуатации, тем более что на рассматриваемых объектах ГХК трудится более 35 тыс. человек производственного и вспомогательного персонала. 16 Особенности коррозионного воздействия рабочих сред наметам оборудования Основная специфика и проблема обеспечения безопасности при эксплуатации оборудования ГХК обусловлена особенностью коррозионного воздействия рабочих сред на металл, связанной с наличием в добываемом газе кислых коррозионно-аетивных компонентов: по ОГХК сероводород (H2S) до 4,5% об., диоксид углерода (СО2) до 2,0% об. и высокоминерализованная вода; по АГХК -H2S до 25% об., СОг до 14% об. и высокоминерализованная вода. Достаточно подробно свойства природного газа ГХК приведены в работе [27]. Сероводородная коррозия чрезвычайно многообразна, так как может проявляться в различных видах: в виде общего (равномерного или неравномерного) повреждения металлической поверхности, в виде локального (язвенного или питтингового) изъедания, а также в виде двух типов растрескивания сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением (СКРН) и водородноиндуцированного растрескивания (ВИР). Причем, если поверхностные коррозионные повреждения металла оборудования возможно контролировать визуально-измерительным методом, то внутренние ВИР и СКРН даже при помощи приборов обнаружить и оценить достаточно сложно [10-12,14,15,28,29]. Оба вида растрескивания обусловлены проникновением в металл водорода, образующегося в процессе коррозионной реакции железа и сероводорода в присутствии воды: Fe HS >FeS 2H (1.1.1) Несмотря на это, характер развития ВИР и СКРН существенно различный. Расслоения от ВИР в основном происходят в мягких и пластичных сталях [30]. При ВИР водород в обьеме металла накапливается локально, преимущественно в местах наличия микропор, микротрещин, неметаллических включений, на границах различных структур и т.п. Так, при наличии раскатанных неметаллических включений в стенке металлического листа, характерными повреждения- 17 ми от ВИР являются внутренние расслоения в плоскости, параллельной поверхностям листа. При наличии включений (или других дефектов структуры) на разных уровнях по толщине стенки листа повреждения от ВИР имеют форму ступенек и называются "ступенчатым растрескиванием". Обычно расслоения в металле от ВИР образуются и развиваются постепенно. В этой связи их можно обнаружить при помощи современных методов и средств неразрущающего контроля (НК), в частности, ультразвукового, определить местоположение и размеры, проследить за развитием. Разрушения от СКРН обычно происходят в твердых и прочных сталях [31]. При этом водород в объеме металла накапливается рассредоточено, и при достижении в определенный момент времени в металле суммарными напряжениями от внутреннего давления рабочей среды, остаточных напряжений и напряжений, вызванных абсорбированным водородом, критического значения происходит разрушение наводороженной конструкции по хрупкому механизму. Разрушение обычно происходит в виде трещины в плоскости, перпендикулярной оси действия напряжений. Схематичное изображение сероводородных повреждений металла оборудования приведено на рисунках 1.1.1 и 1.1.2. ВИР ВИР СКРН ВИР Рисунок 1.1.1- Морфология растрескивания металла оборудования во влажной сероводородсодержащей среде: а) и б) водородно-индуцированное растрескивание металла; в) ступенчатое водородно-индуцированное растрескивание; г) ступенчатое водородно-индуцированное растрескивание, сопровождаемое сульфидным коррозионным растрескиванием под напряжением; д сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением в высокопрочной стали 18 Рисунок 1.1.2 Виды поверхностных коррозионных повреждений металла оборудования во влажной сероводородсодержащей среде: а) общая равномерная коррозия; б) общая неравномерная коррозия; в) коррозия пятнами; г) язвенная коррозия; д) питтинговая (точечная) коррозия Анализ применявшихся систем обеспечения безопасности оборудования Для анализа рассмотрены основные элементы, достоинства и недостатки применявщихся систем обеспечения безопасного состояния оборудования, подверженного воздействию сероводородсодержащих сред, на примере Лакского (Франщ1я) и Оренбургского (Россия) ГПЗ. Система и опыт организации ремонтообслуживания и обеспечения безопасного состояния оборудования изучались автором настоящей работы во время пребывания на ГПЗ месторождения Лак (Франция), а в организации системы ремонтообслуживания на Оренбургском ГПЗ автору прищлось принимать непосредственное участие от начала строительства завода до 1990 г. Следует отметить, что завод по переработке сероводородсодержащего природного газа, добываемого на месторождении Лак, введен в эксплуатацию одним из первых в мире в 1957 г Опыт проектирования, сооружения и эксплуатации производственных объектов этого месторождения (и в их числе ГПЗ) впоследствии использовался на многих других заводах по переработке природного газа с высоким содержанием сероводорода и диоксида углерода. В частности, в России он был использован при проектировании и сооружении Оренбург- 19 ского и Астраханского ГПЗ французской фирмой "Текнип" по лицензии владельца Лакского ГПЗ фирмы SNEA(P), В таблице 1,1.1 приведены данные о составе оборудования и производственных мощностях Оренбургского и Лакского ГПЗ, В целом, производства сопоставимы, хотя производственные мощности Оренбургского ГПЗ значительно больше. Таблица 1,1,1 -Сравнение производственных мощностей и состава оборудования ГПЗ в г. Лак (Франция) и Оренбургского ГПЗ Лакский ГПЗ Поминальная годовая производительность по очищенному газу Состав завода 9 млрд, нм Оренбургский ГПЗ 45 млрд, нм 20 технологических установок, в т,ч, установки обессеривания газа, нефтехимические установки, установки по производству меркаптанов 54 технологических установок, в т,ч, установки обессеривания газа, нефтехимические установки, установки по производству меркаптанов Сосуды и аппараты 1800 ед. Резервуары, насоснокомпрессорное оборудование, котлы -700 ед. Технологические трубопроводы -7800 ед, 330 км Очищенный газ, сера, стабильный газовый конденсат, ШФЛУ, этановая фракция, сжиженные углеводородные газы, меркаптаны Состав оборудо- Сосуды и аппараты 2000 ед. вания Резервуары, насоснокомпрессорное оборудование, котлы -600 ед. Технологические трубопроводы-4500 ед,/211 км Продукция Очищенный газ, сера, бензин, этилен,стирол,бензол, меркаптаны Как отмечено выще, в исходную, так называемую техническую составляющую систем обеспечения безопасности оборудования Оренбургского ГПЗ был заложен лицензированный опыт французской фирмы SNEA(P) (владельца Лакского ГПЗ) по состоянию на конец 1960-х начало 1970-х гг, В соответствии с проектными решениями значительное внимание было уделено материальному 20 исполнению и противокоррозионной защите оборудования, т.е. в этом плане оба завода находились примерно в равных условиях. Однако организационные структуры, соответствующие службы и

выводы

Представлены основные технические решения задач создания и развития специализированной базы системы по обеспечению научно-технического уровня диагностических работ и новых разработок, качества и оперативности диагностического обследования оборудования ГХК, внедрения и применения технологического комплекса по мониторингу состояния и профилактике отказов оборудования и оптимизации применяемых методов контроля и периодичности обследований оборудования.

Показано, что разработанные и внедренные решения организационной структуры, системы обеспечения качества, материально-технического, методического и метрологического обеспечения работ, основанные на наукоемких компьютерных технологиях, а также система обучения и аттестации персонала направлены на решение единой задачи своевременного выявления и предупреждения повреждений и отказов оборудования. Разработаны решения, определяющие научно-технический уровень работ и услуг СДЦ, заключающиеся в оснащении современной диагностической техникой, приборами и оборудованием, обеспечении необходимой научно-технической литературой, нормативно-технической и методической документацией, укомплектованности и подготовке квалифицированных кадров, в совершенстве владеющими стандартными и специальными методами диагностирования оборудования, подверженного воздействию сероводородсодержащих сред и научного обеспечения работ.

Подробно освещены организация работ и система обеспечения качества, базирующиеся на руководствах по качеству диагностических и экспертных работ, широком применении специальных компьютерных программ для обработки и анализа диагностической информации, расчетов остаточного гамма-процентного ресурса и прочности элементов оборудования, а также многочисленных стандартах предприятия (СТП), использующихся в качестве дополнительных требований при контроле металла оборудования, подверженного специфическому воздействию сероводородсодержащих сред.

На фактическом материале показано, что базой для осуществления разработок и исследований, апробации и внедрения методов предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК является научно-технический потенциал СДЦ "Техдиагностика".

Дан краткий анализ результатов и эффективности диагностических работ. Показано, что эффективность системы обеспечивается за счет своевременного выявления, оценки и устранения "опасных" дефектов и предупреждения, тем самым, отказов и ЧС оборудования и, следовательно, избежания материальных потерь на ликвидацию и компенсацию последствий.

На основании результатов многолетнего контроля и анализа данных параметров технического состояния, расчетов ресурса, анализа риска сделан вывод, что созданная и внедренная концепция обеспечивает возможность эксплуатации, выполнения ремонтов и замены оборудования по результатам диагностирования, т.е. по фактическому техническому состоянию. Результатами расчетов с применением вероятностных методов математической статистики показано, что реализация концепции позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности и работоспособности оборудования ГХК вплоть до 2030 года и в последующее время за счет применения технических решений технологического комплекса по мониторингу состояния и профилактике отказов оборудования. Концепция внедрена, применяется и развивается.

Представленная совокупность технических решений компьютерной базы данных, технологического комплекса по мониторингу состояния, оценке ресурса и безопасности эксплуатации элементов оборудования имеющих специфические повреждения позволяет оптимизировать методы, объемы и периодичность их обследования с учетом уровня риска и вероятности отказа и обеспечить целенаправленное снижение вероятности и риска отказа оборудования ГХК.

Таким образом, эффективность применения предложенных методов и системы оценивается по результатам повышения безопасности ОПО ГХК за счет оптимизации методов, объемов и периодичности обследований путем классификации оборудования по уровням риска отказа и концентрации средств и усилий на фактически опасных элементах оборудования, а также применения профилактических мер и мероприятий, наилучшим образом снижающих вероятность и риск отказа поврежденных элементов.

Преимущества применения предложенных методов в сравнении с известными методами поддержания безопасного состояния технологического оборудования ОПО заключаются: в авторской классификации всего множества единиц оборудования по уровням риска отказа его элементов и применении дифференцированных, соответствующих риску, управляющих воздействий по коррекции безопасности и мониторингу состояния; в простоте и достоверности установления уровней риска (вероятности) отказа элементов оборудования; в системном понижении риска и вероятности отказа элементов оборудования за счет раннего обнаружения повреждений, своевременного планирования и исполнения профилактических мер и восстановления тем самым надежности и долговечности эксплуатации поврежденных элементов оборудования; в оптимизации мер по поддержанию безопасного состояния оборудования путем распределения их соответственно уровням риска отказа поврежденных элементов оборудования.

Определены задачи, поставлены эксперименты, выполнены исследования, разработаны, апробированы и внедрены технические решения проблемы повышения безопасности и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК. В том числе:

1. Установлено, что:

- причины отказов и ЧС при эксплуатации оборудования ГХК имеют системный многофакторный характер;

- основной причиной ЧС являются отказы элементов оборудования;

- причины отказов элементов оборудования заключаются в специфическом воздействии рабочих сред на металл оборудования, дефектах металла, браке сварки, ошибках в выборе материалов и конструкций, недостаточной эффективности применявшейся системы обеспечения безопасности эксплуатации оборудования;

- фактическая частота и тяжесть последствий имевших место отказов при эксплуатации оборудования ГХК значительно превышают допустимые.

2. Разработаны и апробированы концепция и методы управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК и поддержания на допустимом уровне вероятности отказа конструктивных элементов и оборудования в целом, заключающаяся в классификации всего множества единиц оборудования по уровням риска отказа и применении дифференцированных, соответствующих риску управляющих воздействий по коррекции безопасности и мониторингу состояния. Концепция реализована в виде технологического комплекса по мониторингу состояния, профилактике отказов и системы предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования на объектах ГХК.

На основе концепции разработана модель анализа состояния, прогнозирования ресурса и планирования обследований оборудования по критериям риска и вероятности отказа на основе: данных обследования состояния; оценки на-груженности; установления механизмов и скорости изменения параметров состояния, остаточного ресурса работы, уровней тяжести последствий, вероятноста и риска отказа, сроков и условий эксплуатации до следующего обследования, ремонта или замены.

3. Теоретически обоснованы и разработаны: принцип обеспечения требуемого уровня качества программ обследования элементов оборудования ГХК; критерии допустимой вероятности необнаружения заданных параметров дефектов; модель выбора и обоснования поэлементного качества программы обследования оборудования в зависимости от уровня риска и тяжести последствий отказа.

4. Обоснованы и подтверждены результатами исследований и практикой применения специальные методические и технические решения, обеспечивающие адаптацию ультразвукового метода контроля и достоверность идентификации специфических повреждений и CMC металла элементов оборудования ГХК. В результате исследований:

- установлено, что для получения модели дефекта типа ВИР, максимально адекватной реальному, настройка ультразвуковой аппаратуры должна производиться на строго определенную - более высокую, чем принято в ГОСТ 22727, чувствительность. По результатам исследований разработан и внедрен стандарт предприятия СТП ТД 4У-99 "Таблицы основных параметров контроля. Методы ультразвуковые". Проведен контроль и заменено более 2000 м трубопроводов 0 720 мм, поврежденных особо опасными дефектами типа ступенчатого ВИР;

- разработан и внедрен стандарт предприятия СТП ТД 5У-99 "Контроль угловых и тавровых сварных соединений. Методы ультразвуковые", учитывающий особенности УЗК сварных швов вварки штуцеров сосудов, и расширяющий перечень контролепригодных штуцерных узлов по сравнению с приведенным в ОСТ 26-2044. По результатам контроля сварных швов, ранее считавшихся неконтролепригодными, выявлено более 1000 дефектов сосудов, из них устранено более 500 дефектов, за остальными ведется мониторинг состояния;

- экспериментально подтверждена возможность применения приборов безобразцового измерения твердости для определения предела прочности и предела текучести металла элементов оборудования ГХК на основе экспериментально уточненных и апробированных зависимостях "твердость - предел прочности" и "твердость - предел текучести" по типам шкал измерения, применяемых в приборах. Погрешность при этом не превышает 5% и 9% соответственно, что вполне приемлемо для контроля изменения CMC металла в процессе длительной эксплуатации оборудования. Неразрушающий контроль предела прочности и предела текучести металла элементов оборудования ГХК по твердости наряду с металлографией включен в целевые программы работ для мониторинга возможной деградации CMC металла оборудования, длительное время находящегося под воздействием сероводородсодержащих сред.

5. Расчетными, стендовыми и натурными исследованиями прочности экспериментальных моделей и натурных конструкций сосудов с дефектами установлено, что:

- МКЭ может с достаточной достоверностью применяться для оценки статической и квазистатической прочности поврежденных элементов оборудования, погрешность в сторону запаса составляет 5-15% в области рабочих и 510% в области предельных давлений;

- непровары сварных швов вварки штуцеров не приводят конструкцию в предельное состояние при условии, что размеры швов удовлетворяют требованиям ГОСТ 5264.

Результатами анализа, с использованием нормативных методик и программных комплексов, зависимости значений остаточного ресурса г и вероятности достижения предельного состояния V элементов оборудования, имеющих износ внутренней поверхности стенки, и оборудования, подверженного циклическим и вибрационным нагрузкам, установлены зависимости, параметры и критерии:

- зависимость IgV от г с коэффициентом корреляции до - 0,9;

- области уровней риска отказа Rai+Ras по критериям допустимой вероятности отказа [V], уровней вероятности Vai+Vas и тяжести последствий С ¡-¿С5 отказа элементов оборудования и определены их параметры;

- границы значений г, кратные Тх, т.е. Ту, 2Т\<, ЗТ\, 4Т\*, уровней вероятности отказа элементов оборудования ГХК Va¡ + Vas в качестве критериев для определения уровней риска отказа Ra¡ + Ras этих элементов для различных уровней тяжести последствий C¡ + Cs возможного их отказа и соответствующие им области значений вероятности отказа поврежденных элементов оборудования;

- распределение Ra,=f(Va„ CJ, как матрица полуколичественного анализа риска отказа, для планирования на его основе обследований и мер по поддержанию допустимого уровня безопасности эксплуатации поврежденных элементов оборудования ГХК.

6. Разработан и внедрен метод активного снижения уровня техногенного риска при эксплуатации оборудования ГХК путем применения компьютерных технологий и базы данных технологического комплекса по мониторингу состояния и профилактике отказов оборудования и обоснования технических решений, эффективно снижающих уровень риска и вероятность отказа элементов оборудования и оптимизирующих объемы и сроки проведения диагностических и профилактических работ.

Разработана схема замкнутого цикла информационного потока базы данных по результатам обследования, принятия и исполнения технических решений профилактики отказов и условий безопасности для подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования по критериям риска и вероятности отказа.

7. Разработаны, апробированы и введены в действие НТД, определяющие функционирование технологического комплекса по мониторингу состояния, профилактике отказов и системы предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.

8. Создана и развивается научно-техническая база по разработке, апробации, внедрению и применению технических и технологических решений технологического комплекса и системы предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК:

- сформированы уникальные диагностические и исследовательские возможности приборного оснащения;

- разработана, апробирована и применяется система подготовки специалистов, повышения их квалификации и специализации по особым правилам, процедурам и навыкам диагностирования, оценки прочности, ресурса, вероятности и риска отказа оборудования ГХК;

- сформированы условия и выполняются научные и экспериментальные исследования, направленные на повышение достоверности оценки ПТС элементов оборудования, имеющих специфические дефекты;

- созданы производственные мощности, обеспечивающие качественное выполнение требуемых объемов диагностических работ в короткие сроки остановов технологических объектов ГХК на регламентные и ремонтные работы.

9. Концепция и методы управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК внедрены на ОПО Оренбургского и Астраханского ГХК и обеспечивают предупреждение ЧС путем мониторинга состояния, оценки безопасности, планирования и выполнения профилактических мер по снижению вероятности и риска отказа и продления, тем самым, сроков эксплуатации оборудования на длительную перспективу при требуемом уровне безопасности.

1. Государственный доклад о состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2004 году (www.mchs.gov.ru).

2. Федеральный Закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" от 21.07.97 № 116-ФЗ.

3. Федеральный Закон "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" от 21.12.1994 №68-ФЗ.

4. Федеральный закон "О техническом регулировании" от 27.12.2002 №184-ФЗ.

5. Постановление Правительства Российской Федерации от 05.11.95 №1113 "О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций".

6. Постановление Правительства Российской Федерации от 25.12.98 №1540 "О применении технических устройств на опасных производственных объектах" // Постановления Правительства Российской Федерации. 1999. -Выпуск 3. - 31.с.

7. Постановление Правительства Российской Федерации от 11.08.98 №928 "О перечне технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах и подлежащих сертификации".

8. П. Проблемы и особенности дефектоскопии адаптеров фонтанных арматур скважин Оренбургского НГКМ, изготовленных из материала "Уранус-50" / Митрофанов A.B., Филатов И.Ф., Сапун A.A., Киченко Б.В. // Дефектоскопия. -1999. №10. - С. 48-58.

9. Профилактика аварий на Оренбургском газохимическом комплексе / Гафаров H.A., Митрофанов A.B., Киченко Б.В. и др. // ЭКиП (Экология и промышленность России). 1998. - №9. - С. 24-29.

10. К вопросу о некоторых факторах, влияющих на водородно-коррозионное растрескивание трубных сталей / Гафаров H.A., Митрофанов A.B., Киченко Б.В. // НТЖ ВНИИОЭНГа "Защита от коррозии и охрана окружающей среды".- 1996.-№8-9.-С. 2-12.

11. Обнаружение и ослабление коррозии в трубопроводах и оборудовании, контактирующих с кислыми газами / Гафаров H.A., Митрофанов A.B., Бурмистров А.Г., Киченко Б.В. // НТЖ ВНИИОЭНГа "Защита от коррозии и охрана окружающей среды". 1997. - №6. - С. 5-9.

12. О влажности кислого газа и ее возможном влиянии на коррозию стальных трубопроводов / Гафаров H.A., Митрофанов A.B., Бурмистров А.Г., Нурга-лиев Д.М., Киченко Б.В. // НТЖ ВНИИОЭНГа "Защита от коррозии и охрана окружающей среды". 1997. - №7-8. - С. 6-14.

13. Карнаухов С.М. Состояние и перспективы развития сырьевой базы Оренбургского ГХК // Газовая промышленность. 1998. - №7. - С. 8-10.

14. Галян Н.Н. Обеспечение безопасности объектов месторождения // Газовая промышленность. 1998. - №7. - С. 14-15.

15. Николаев В.В. Оренбурггазпром: вчера, сегодня, завтра // Газовая промышленность. 1998. - №7. - С. 4-5.

16. Страницы истории Оренбурггазпрома // Кадры газовой промышленности (Предприятия юбиляры. 30 лет Оренбурггазпром). - М.: ИРЦ Газпром. -1998.-№8.-С. 4-6.

17. Анализ диагностических работ на объектах предприятия "Оренбурггазпром" и задачи по их совершенствованию // Материалы международной научно-технической конференции. 23-27 февраля 1999 г., г. Оренбург -273 с.

18. Босняцкий Г.П. Природный газ и сероводород. (Справочное пособие). М.: Изд-во "Газойл Пресс", 1998. - 224 с.

19. Голубев В.К. Борьба с сероводородной коррозией на Оренбургском месторождении // Науч.-техн. обзор. Серия "Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. М.: ВНИИЭГазпром, 1975. - 41 с.

20. NACE Standard ТМ 02-84 (1996 Revision). Test Method Evaluation of Pipeline Steels for Resistance to Stepwise Cracking. -16 p.

21. NACE Standard TM 01-77-96. Standard Test Method "Laboratory Testing of Metals for Resistance to Specific Forms of Environmental Cracking in H2S Environments". 32 p.

22. Проблемы и методы, связанные с добычей газа на Юго-Западе Франции. -Journal of the Institute of Petroleum. Vol.54. - pp.251-258.

23. Развитие методов эксплуатации газового промысла Лак. Revue de L'lnsti-tut Francais du Petrole, 1970 - c.605-616.

24. NACE Standard MR 01-75 (1997 Revision).

25. Методика испытания сталей на стойкость против сероводородного коррозионного растрескивания МСКР 01-85. М.: 1985. - 4 с.

26. Обсуждение проекта Концепции развития и управления системой нераз-рушающего контроля опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. 1999. - №5. - С.52-53.

27. О типовых моделях и принципах организации систем управления промышленной безопасностью / Иванов Е.А., Бобров И.А., Денисов A.B. // Безопасность труда в промышленности. 2000. - №4. - С. 4-8.

28. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов. М.: НТЦ "Промышленная безопасность", 2001.

29. Воробьев Ю.Л., Малинецкий Г.Г., Махутов H.A. Теория риска и технологии обеспечения безопасности. Подход с позиций нелинейной динамики // Проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. Ч. 1 1998. - №11. -С. 5-21; Ч. 2. - 1999. -№1. - С. 18-41.

30. Калиберда И.В. Регулирование безопасности объектов использования атомной энергии и снижение рисков чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях.-2001.-№3.-С. 102-111.

31. Ковалевич О.М. Вероятностный анализ безопасности и нормативное обеспечение рисков в атомной энергетике. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2001. - №3. - С. 111-117.

32. Махутов H.A. Проблемы снижения рисков возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2001. -№3. - С. 29-41.

33. Митрофанов A.B. Современный подход к планированию технического обследования оборудования на объектах нефтяной и газовой промышленности. М.: ООО "Недра - Бизнес-центр", 2004. - 186 с.

34. Быков A.A. Теория и методы управления риском ЧС: проблемы и перспективы. Наука о риске и жизнь // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2001. - №3. - С. 59-71.

35. Махутов H.A. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: В 2 ч. Новосибирск: Наука, 2005. - Ч. 2: Обоснование ресурса и безопасности. - 610 с.

36. Махутов H.A. и др. Особенности применения методов анализа опасностей систем "человек-машина-среда" на базе нечетких множеств // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2001. - №1. - С. 99-110.

37. Наука и безопасность России. М.: Наука, 2000. - 599 с.

38. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. -Киев: КМУ ГА., 1997-426 с.

39. Котляревский В.А., Забегаев A.B. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 5. М.: Изд-во Ассоциации строительных ВУЗов. 2001 г. - 416 стр. с ил.

40. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. М.: Строййздат, 1965. - 280 с.

41. Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Строййздат, 1982. - 350 с.

42. Ржаницин А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Строййздат, 1978.

43. Махутов H.A. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: В 2 ч. Новосибирск: Наука, 2005. - Ч. 1: Критерии прочности и ресурса. - 494 с.

44. К. Капур, JI. Ламберсон. Надежность и проектирование систем: Пер. с англ. -М.: Мир, 1980.-604 с.

45. Надежность технических систем. Справочник / Беляев Ю.К., Богатырев В.А., Болотин В.В. и др.; под ред. Ушакова И.А. М.: Радио и связь, 1985. -608 с.

46. Половко A.M. Основы теории надежности. М.: Наука, 1964. - 448 с.

47. API 581. Base Resource Document Risk-Based Inspection, First Edition, 2000.

48. Использование вероятностных оценок при анализе безопасности опасных производственных объектов / Гражданкин А.И., Лисанов М.В., Печер-кин A.C. // Безопасность труда в промышленности. 2001. - №5. - С. 33-36.

49. Методика оценки последствий химических аварий (методика "Токси"), согл. с Госгортехнадзором России (письмо от 03.07.98 №10-03/342), НТЦ "Промышленная безопасность"

50. РД "Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах". (Утв. АК "Траснефть", приказ от 30.12.99 №152; согл. с Госгортехнадзором России, письмо от 07.07.99 №10-03/418)

51. СТО РД Газпром 39-1.10-084-2003. Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО "Газпром".

52. Сафонов B.C., Одишария Г.Э., Швыряев A.A. Теория и прикгика анализа риска в газовой промышленности. М.: НУМЦ Минприроды России, 1996.

53. Болотин В.В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1971. - 255 с.

54. Гусев A.C., Светлицкий В.А. Расчет конструкций при случайных воздействиях. М.: Машиностроение, 1984. - 239 с.