Стохастический анализ структурной надежности сложных технических систем
https://doi.org/10.31675/1607-1859-2024-26-1-108-117
Аннотация
Актуальность. Серьезность и важность вопроса обеспечения надежности сложных технических систем в области нефтегазотранспорта не вызывает сомнений.
С целью оценки риска и прогнозирования надежности сложных технических систем, в частности наземных газопроводов, которые подвержены внешней коррозии, в статье предлагаются два вероятностных метода, основанных на анализе структурной надежности.
Методы исследования. Описание рассматриваемых методологий реализуется двумя разными стратегиями проверки и технического обслуживания опасных производственных объектов.
Результаты. Предлагается модель структурной надежности, которая обеспечивает оценку вероятности разрыва металла от наружной коррозии на исследуемом участке трубы. Представленная последовательность анализа структурной надежности моделирует механический отказ исследуемого участка трубопровода, учитывая стохастические процессы, связанные с нагрузками и сопротивлением на исследуемом сегменте трубы.
Неоднородный пуассоновский процесс применяется для моделирования образования новых дефектов, а распределение Пуассона используется для моделирования роста дефектов. Первая методика посвящена анализу внешней коррозии газопроводов с потерей металла и содержит оценки вероятности разрыва на эталонном участке трубы, который был построен на основе средних характеристик разрывов труб из базы данных PHMSA. Вторая вероятностная модель позволяет прогнозировать надежность для неочищаемых участков, подверженных внешней коррозии с потерей металла.
Об авторах
О. А. Курасов
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
Курасов Олег Александрович, аспирант
634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
П. В. Бурков
Томский государственный архитектурно-строительный университет; Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
Бурков Петр Владимирович, докт. техн. наук, ст. научный сотрудник, Томский государственный архитектурно-строительный университет; профессор, Национальный исследовательский Томский политехнический университет
634003, г. Томск, пл. Соляная
234050, г. Томск, пр. Ленина, 30
Список литературы
1. Datta S., Sarkar S. A review on different pipeline fault detection methods // Journal of loss prevention in the process industries. 2016. V. 41. P. 97–106.
2. Ossai C.I., Boswell B., Davies I.J. Pipeline failures in corrosive environments – A conceptual analysis of trends and effects // Engineering failure analysis. 2015. V. 53. P. 36–58.
3. Coramik M., Ege Y. Discontinuity inspection in pipelines: A comparison review // Measurement. 2017. V. 111. P. 359–373.
4. Mingjiang X., Zhigang T. A review on pipeline integrity management utilizing in-line inspection data // Engineering failure analysis. 2018. V. 92. № 10. P. 222–239.
5. Amaya-Gómez R. et al. Reliability assessments of corroded pipelines based on internal pressure–A review // Engineering Failure Analysis. 2019. V. 98. P. 190−214.
6. Zakikhani K., Nasiri F., Zayed T. A review of failure prediction models for oil and gas pipelines. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice. 2020. V. 11. № 1. P. 03119001.
7. Sun Y., Ma L., Morris J. A practical approach for reliability prediction of pipeline systems // European Journal of Operational Research. 2009. V. 198. № 1. P. 210–214.
8. Shafiee M., Finkelstein M. An optimal age-based group maintenance policy for multi-unit degrading systems // Reliability Engineering & System Safety. 2015. V. 134. P. 230−238.
9. Zhang S., Zhou W. Cost-based optimal maintenance decisions for corroding natural gas pipelines based on stochastic degradation models // Engineering Structures. 2014. V. 74. P. 74–85.
10. Gomes W.J.S., Beck A.T., Haukaas T. Optimal inspection planning for onshore pipelines subject to external corrosion // Reliability Engineering & System Safety. 2013. V. 118. P. 18–27.
11. Bazán F.A.V., Beck A.T. Stochastic process corrosion growth models for pipeline reliability // Corrosion Science. 2013. V. 74. P. 50–58.
12. Zhou W. System reliability of corroding pipelines // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2010. V. 87. № 10. P. 587–595. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2010.07.011
13. Zhang S., Zhou W. System reliability of corroding pipelines considering stochastic process-based models for defect growth and internal pressure // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2013. V. 111. P. 120–130.
14. Melchers R. Structural Reliability Analysis and Prediction. 2nd Edition. Wiley, 2004.
15. Stephens M., Nessim M. A comprehensive approach to corrosion management based on structural reliability methods // International Pipeline Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2006. P. 695–704.
16. Barone G., Frangopol D.M. Reliability, risk and lifetime distributions as performance indicators for life-cycle maintenance of deteriorating structures // Reliability Engineering & System Safety. 2014. V. 123. P. 21–37.
17. Popov G., Bolobov V., Zhuikov I., Zlotin V. Development of the Kinetic Equation of the Groove Corrosion Process for Predicting the Residual Life of Oil-Field Pipelines // Energies. 2023. V. 16. № 20. P. 7067.
Рецензия
Для цитирования:
Курасов О.А., Бурков П.В. Стохастический анализ структурной надежности сложных технических систем. Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2024;26(1):108-117. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2024-26-1-108-117
For citation:
Kurasov O.A., Burkov P.V. Stochastic analysis of structural reliability of complex engineering systems. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture. 2024;26(1):108-117. (In Russ.) https://doi.org/10.31675/1607-1859-2024-26-1-108-117
Просмотров:
166
Послать статью по эл. почте 