02 clustering

Взаимодействие дефектов
потери металла
РОССИЯ
Закрытое акционерное общество
Научно-производственное объединение
Спецнефтегаз

Введение
Что подразумевается под «дефектами потери металла»?
• Коррозия
• Механические повреждения
• Вышлифовки
!
Зачем нужен учёт «взаимодействия» дефектов?

Введение
Что подразумевается под «дефектами потери металла»?
• Коррозия
• Механические повреждения
• Вышлифовки
!
Зачем нужен учёт «взаимодействия» дефектов?
Для оценки взаимного влияния близко
расположенных дефектов потери потери металла на
остаточную прочность трубопровода.

Оценка опасности изолированных
дефектов потери металла
Модифицированный
критерий NG-18
pƒ =
2t f
Dc
1 A/A0
1 (A/A0) M 1
ps = K 1
pƒ
=
p
ps
1
d/t m x
pƒ > 1.1p

DNV-RP-F101
f
= S
Dc = D t
A = Ld
M = 1 + 0.31
L2
Dt
K 1
= F1F2
F1 = 0.9
F2 = 0.72
m x = 0.85

«Инструкция…» Газнадзор, 2008
f
=
S + Sy
2
0.95 e +
S Sy
S + Sy
th [5.23(
pf
pd
1.04)]
m x 1;
pMAOP
pf
Dc = D 2t
A = 0.7Ld
M = 1 + 0.66
L2
(D 2t)t
K = K
m x = 0.8

Учёт «взаимодействия». Идея
• Для определения остаточного ресурса используются те
же выражения, что и для одиночных дефектов.
• В качестве параметров используются эффективная
длина и глубина «объединения» нескольких дефектов.
!

!
«Составной» дефект:
L1
L2d1
d2

!
«Составной» дефект:
L1
L2d1
d2
d = mx {d1, d2}
L

!
«Средний» дефект:
L1
L2d1
d2
L
d =
L1d1 + L2d2
L

Перебор «усреднённых»
дефектов
DET NORSKE VERITAS
e 5-5
bining interacting defects
e 5-6
ple of the grouping of adjacent defects for interaction to find the grouping that gives the lowest estimated failure pressure
l l l snm m i i
i n
i m 1
d
d l
l
nm
i i
i n
i m
nm
1-2-3
1-2-3-4
1
1-2
2-3-4
3
2
2-3
3-4
4
GROUP
Defect 1 Defect 2 Defect 3 Defect 4
Recommended Practice DNV-RP-F101, October 2010
Page 20
Figure 5-5
Combining interacting defects
snln lmln+1
dm
sm-1
l l l snm m i i
i n
i m 1
d
d l
l
nm
i i
i n
i m
nm
lnm
dn+1
dn
1-2-3
1-2-3-4
1
1-2
2
2-3
GROUP
pƒ = min pƒ1, pƒ12, pƒ123, pƒ1234; pƒ2, pƒ23, pƒ234; pƒ3, pƒ34; pƒ4

Кластер дефектов потери металла
Кластер — группа аномалий, оценка опасности которой как
целого даёт меньший остаточный ресурс трубы по сравнению с
оценками опасности отдельных дефектов.
!
Кластеризация — процедура объединения дефектов в группы,
исходя из условий их взаимодействия, предписанных принятым
стандартом.
!
При кластеризации используются следующие критерии:
• положение дефектов на трубе (продольная координата,
часовая ориентация);
• параметры дефектов (длина, ширина, глубина);
• радиус взаимодействия (определяется принятым
стандартом).
!
Параметры и характеристики кластера — те же, что и у
одиночного дефекта потери металла.

Кластеризация по ASME B31G
Дефекты рассматриваются, как взаимодействующие, если
расстояние между их границами вдоль продольного и
кругового направления не превышает трехкратной
толщины стенки трубы.
SL 3t,
SW 3t
Эффективные параметры рассчитываются по схеме
«составного» дефекта.
3t 3t
SL
SW

Кластеризация по ASME B31G
Дефекты рассматриваются, как взаимодействующие, если
расстояние между их границами вдоль продольного и
кругового направления не превышает трехкратной
толщины стенки трубы.
SL 3t,
SW 3t
d = mx {d1, d2}
L
3t 3t
SL
SW

Кластеризация по POF 2009
1)Дефекты не объединяются в кластер, если расстояние между ними в
продольном или радиальном направлении больше или равно шестикратной
толщины стенки.
2)Дефекты объединяются в кластер, если расстояние между дефектами в
продольном и радиальном направлении меньше, чем наименьшая длина и
наименьшая ширина дефектов, соответственно.
min(L1,L2,6t)
min(W1,W2,6t)
L1
L2
W1
W2
SL < min (L1, L2, 6t) ,
SW < min (W1, W2, 6t)

Кластеризация по POF 2009
1)Дефекты не объединяются в кластер, если расстояние между ними в
продольном или радиальном направлении больше или равно шестикратной
толщины стенки.
2)Дефекты объединяются в кластер, если расстояние между дефектами в
продольном и радиальном направлении меньше, чем наименьшая длина и
наименьшая ширина дефектов, соответственно.
min(L1,L2,6t)
min(W1,W2,6t)
L1
L2
W1
W2
SL < min (L1, L2, 6t) ,
SW < min (W1, W2, 6t)
d = mx {d1, d2}
L

Кластеризация по DNV. Этап 1
Поиск кластеров
Дефекты считаются взаимодействующими и объединяются в
кластер, если осевое и угловое расстояния между ними
меньше определённого предела.
3t 3t
SL
SW
SL 2 Dt,
SW π Dt
Угловое или осевое расстояние между соседними
невзаимодействующими кластерами больше указанных пределов.

Поиск составных дефектов
Внутри кластера дефекты объединяются в составные,
если их осевые проекции пересекаются.
Кластер
1
2
3

d = mx {d1, d2}
Кластер
1
2
3

Кластер
«Составной» дефект
1
2
3

Перебор «усреднённых» дефектов в кластере
Изо всех составных и одиночных дефектов в кластере формируются
дефекты с эффективными средневзвешенными параметрами, которые
последовательно перебираются в поисках наиболее опасного.
Кластер
1
2
3
pƒ = min pƒ , pƒ ; pƒ3

Кластеризация по ГАЗНАДЗОР. Этап 1
Кластер дефектов потери металла
Нет явного радиуса взаимодействия. В качестве кластера
рассматривается объединение всех дефектов на одной
трубе.
Кластер
1
2
3

Введение поправки длины дефекта
Каждый дефект расширяется в осевом направлении на
поправку, учитывающую погрешность измерения ВТД.
Кластер
1
2
3

Внутри кластера дефекты объединяются в составные, если их
осевые проекции учётом коррекции длины пересекаются.
Кластер
1
2
3
d = mx {d1, d2}

Внутри кластера дефекты объединяются в составные, если их
осевые проекции учётом коррекции длины пересекаются.
Кластер
3
1
2

Перебор «усреднённых» дефектов в кластере
Изо всех составных и одиночных дефектов в кластере формируются
дефекты с эффективными средневзвешенными параметрами, которые
последовательно перебираются в поисках наиболее опасного.
Кластер
3
1
2
pƒ = min pƒ , pƒ ; pƒ3

Пример. Участок
!
Диаметр — 530 мм
Давление — 5.39 МПа
Толщины стенок — 6 и 8 мм
Длина участка — 217 км
Всего труб — 19750
Дефектов потери металла — 17589
Дефектных труб — 4085 (21%)

Пример. Количество кластеров
Стандарт

кластеризации
Число

кластеров
Число
труб
с

кластерами

(%

от
всех

дефектных)
Среднее
/
медиана
числа

дефектов
в

кластере
ASME
B31G 319 262
(6%) 2.2
/
2
POF 271 228
(6%) 2.1
/
2
DNV-‐RP-‐F101
(BS

7910,
СТО
112)
2302 1222
(30%) 2.7
/
7
Газнадзор 2589 2589
(63%) 6.2
/
26

Пример. Длина кластера
Стандарт

кластеризации
Средняя
длина,
мм
Медиана
длины,
мм
Без
кластеризации 276 150
ASME
B31G 753 450
POF 785 480
DNV-‐RP-‐F101
(BS
7910,

СТО
112)
696 436
Газнадзор 5697 5790

Пример. Оценка опасности
Стандарт

кластериз
ации

Число
с

∆p=0

Число
с

∆p>0.1

Число
с

∆p>0.2

Число
с

∆p>0.3

Число
с

∆

Число
с

∆p>0.5
Max
∆p
DNV-‐RP-‐
F101
(BS

7910,
СТО

112)
728

(32%)
28

(1%)
5 2 2 0 0.48
Газнадзор
1768

(68%)
73

(3%)
29

(1%)
18 11 5 0.75

Пример. Представление в отчёте
Psw Pf
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −

+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −
+ −

Psw
Pf

Пример схематизации. ASME B31GØ
Положение аномалий в масштабе трубы Труба №9559
Позиции аномалий
-1
-12,31
0
-11,31
1
-10,31
2
-9,31
3
-8,31
4
-7,31
5
-6,31
6
-5,31
7
-4,31
8
-3,31
9
-2,30
10
-1,30
11
-0,30
12
0,70
0,0 м
+0,2
−1,5 м
+0,4
−1,3 м
+0,6
−1,1 м
+0,8
−0,9 м
+1,0
−0,7 м
+1,2
−0,5 м
+1,4
−0,3 м
0,0 час
3,0 час
6,0 час
9,0 час
12,0 час

Пример схематизации. POF
-1
-12,31
0
-11,31
1
-10,31
2
-9,31
3
-8,31
4
-7,31
5
-6,31
6
-5,31
7
-4,31
8
-3,31
9
-2,30
10
-1,30
11
-0,30
12
0,70
0,0 м
+0,2
−1,5 м
+0,4
−1,3 м
+0,6
−1,1 м
+0,8
−0,9 м
+1,0
−0,7 м
+1,2
−0,5 м
+1,4
−0,3 м
0,0 час
3,0 час
6,0 час
9,0 час
12,0 час

Пример схематизации. DNVØ
-1
-12,31
0
-11,31
1
-10,31
2
-9,31
3
-8,31
4
-7,31
5
-6,31
6
-5,31
7
-4,31
8
-3,31
9
-2,30
10
-1,30
11
-0,30
12
0,70
0,0 м
+0,2
−1,5 м
+0,4
−1,3 м
+0,6
−1,1 м
+0,8
−0,9 м
+1,0
−0,7 м
+1,2
−0,5 м
+1,4
−0,3 м
0,0 час
3,0 час
6,0 час
9,0 час
12,0 час

Пример схематизации. ГазнадзорØ
-1
-12,31
0
-11,31
1
-10,31
2
-9,31
3
-8,31
4
-7,31
5
-6,31
6
-5,31
7
-4,31
8
-3,31
9
-2,30
10
-1,30
11
-0,30
12
0,70
0,0 м
+0,2
−1,5 м
+0,4
−1,3 м
+0,6
−1,1 м
+0,8
−0,9 м
+1,0
−0,7 м
+1,2
−0,5 м
+1,4
−0,3 м
0,0 час
3,0 час
6,0 час
9,0 час
12,0 час

Выводы
Учёт «взаимодействия» дефектов потери металла необходим
для корректной оценки опасности.
Учёт взаимодействия приводит к появлению нового понятия —
«кластер дефектов потери металла». Свойства кластера
аналогичны свойствам одиночного дефекта.
Параметры кластера получаются путем применения двух
сценариев: «выбор наихудшего варианта» и/или
«усреднение».
Наиболее жёсткий стандарт кластеризации — «Инструкция…»
Газнадзор. Оптимальный — DNV-RP-F101.
В перспективе необходима оценка сроков наружного
обследования кластеров дефектов потери металла.

02 clustering

More Related Content

Viewers also liked (6)

02 clustering