油氣儲運工程論文(華東石油大學(xué))-長輸管道基于風(fēng)險的評價方法(編輯修改稿)
2024-07-10 03:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 析 影響管道安全的因素大抵可分為以下幾類： 1)腐蝕，包括內(nèi)腐蝕、外腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂 (SCC)。 2)管體缺陷，包括制管缺陷和施工期間造成的缺陷。 3)第三方破壞。 4)誤操作。 5)設(shè)備缺陷。 6)自然與地質(zhì)災(zāi)害，包括滑坡、泥石流、崩塌、地表沉陷等。 7)疲勞。 有些管道應(yīng)力腐蝕開裂和疲勞等問題并不存在或不嚴重，可不考慮。 QRA 中在計算管道失效概率時，將各類因素分別考慮，以下式來計算： aFgFp t FF ??? （ 31） 式中， Fp—— 各原因引起管道失效的概率； Fg—— 通用失效概率。統(tǒng)計大量事故案例得到的管道平均失效概率； Ft—— 每種失效模式所占的比例，各失效模式有管道小泄漏、大泄漏和破裂； Fa—— 修正系數(shù)。其中， Fg 和 Ft是根據(jù)歷史失效數(shù)據(jù)庫得到的， Fa 是將管道的實際情況與歷史庫中管道實際情況對比得到的修正系數(shù)。 歐洲和北美很多國家的一些組織和協(xié)會早在 30 年前，就開始收集和統(tǒng)計工業(yè)事故失效案例，并建立大型的歷史失效數(shù)據(jù)庫，其中有名的管道失效數(shù)據(jù)庫有 AGA， EGIG 等，一 些公司也建有自己的歷史失效數(shù)據(jù)庫。 由于積累了大量的管道失效案例，各個歷史失效數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計值相差不大，一般不會超過一個數(shù)量級。 各失效原因引起的管道失效模式所占比例 Ft 是不一樣的，例如：腐蝕引起的絕大部分失效為小泄漏；而地質(zhì)災(zāi)害則有一半為管道破裂。美國聯(lián)邦應(yīng)急管理中心(FEMA)1999 年公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，地震引起的管道失效模式為： 80%的管道破裂， 20%的管道泄漏。 歷史失效數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計得到的各失效概率是針對代表性的管道的，如統(tǒng)計標明，應(yīng) 4 力腐蝕開裂引起的管道失效概率為 3 105，其針對的代表性管道的屬 性如下：①管道年齡： 20 年；②管徑： 914mm：③壓力： ；④是否易于形成局部腐蝕環(huán)境：一般；⑤管體對應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性：一般；⑥壁厚： ；⑦ SMYS： 448MPa。 如果被評價管道與上述屬性有較大差異，則通過 Fa 來修正。 管道失效后果的計算 管道泄漏后果大小影響因素眾多，有泄漏介質(zhì)屬性、泄漏量大小及泄漏點環(huán)境等，泄漏之后的事態(tài)發(fā)展可用事件樹來進行分析，圖 2 所示的事件樹以天然氣管道為例。 圖 2 天然氣管道泄漏事件樹 如圖 2所示，天然氣管道泄漏后，有 4種后果模式。各種后果 模式所導(dǎo)致的后果大小是不一樣的，以 VCE+VC 模式為最。各后果模式所占比例也是變化的，主要與管道失效模式及管道周圍的土地用途有關(guān)，風(fēng)向及風(fēng)速也有一定影響。最后的比例也是可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到的。 各后果模式最后的影響可以分為人員傷亡和經(jīng)濟損失，危險液體管道還需要考慮環(huán)境破壞影響，每種后果模式造成的各類影響需要分別估算，并在最后都可以折算為經(jīng)濟損失大小 (單位為元或美元 )。 例如：計算人員傷亡影響，首先要考慮泄漏量。天然氣的泄漏量與泄漏速率、流速、截斷閥位置和緊急響應(yīng)時間有關(guān)。已有一些經(jīng)驗公式可以采用。然后根 據(jù)圖 2 中事件相對的 4種后果模式分別作用于人體產(chǎn)生的影響，主要是火災(zāi)、爆炸、熱輻射、中毒和窒息等對人體的影響，結(jié)合各影響因素作用于人體導(dǎo)致死亡的下限值，計算得到最后的人員傷亡情況。 風(fēng)險的計算 由于管道各屬性沿管道一直是變化的，如壁厚、壓力、高程、土地用途等，所以需 5 要將管道分為多個管段，各相鄰的兩個管段必有一個屬性不同。根據(jù)上面的計算，可以得到每個管段的失效概率和失效后果，最后用下式進行綜合，可以得到管段的風(fēng)險值。 （ 32） 式中， R—— 風(fēng)險； F— 失效概率： C—— 失效后果； J—— 各管段； K—— 失效模式 (k=1 為小泄漏， k=2 為大泄漏， k=3 為破裂 )： L—— 失效原因 (內(nèi)腐蝕、外腐蝕、第三方破壞等， L為總數(shù) )； M—— 后果類別 (人員傷亡、經(jīng)濟損失、環(huán)境影響等 )。 風(fēng)險值的單位為元 /km a(元每千米每年 )，表示管道每年每千米可能的經(jīng)濟損失大 小。由于管道泄漏造成的人員傷亡所產(chǎn)生的影響最為惡劣。對于單點的風(fēng)險絕對風(fēng)險計算， QRA 還專門
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