3.16 HAZID: Инструмент распознавать всех существенных опасностей, который используется на ранних стадиях проекта, с учетом всех возможных потенциальных источников внешнего воздействия на объект.
3.17
HAZOP: Процесс детализации и идентификации проблем опасности и работоспособности системы, предназначенный для идентификации потенциальных отклонений от целей проекта, экспертизы их возможных причин и оценки их последствий. [ГОСТ Р 51901.11-2005, раздел 4] |
4 Основные положения
Требования к разработке проектной документации на промысловые трубопроводы приведены в СП 284.1325800 и [1]. Настоящий свод правил применяется на этапе разработки основных технических решений при соответствующем требовании заказчика проектной документации (ПД).
Настоящий свод правил устанавливает требования к идентификации, оценке и приоритизации эксплуатационных рисков промысловых трубопроводов и принятию мер по их управлению в соответствии с которыми должны проводиться HAZOP и/или HAZID проектируемых объектов.
5 Классификация эксплуатационных рисков промысловых трубопроводов
5.1 Основное риск-образующее событие, определение риска для промысловых трубопроводов
5.1.1 Проблемы (негативные риск-образующие события), сопровождающие эксплуатацию ПТ в т.ч. отказ, полная или частичная потеря работоспособности связаны с несколькими факторами:
- эксплуатацией ПТ, не соответствующих проектным решениям;
- негативными воздействиями третьих лиц или ошибками обслуживающего персонала;
- отказом систем, единиц оборудования, в т.ч. резервных из-за которых в будущем может произойти полная остановка ПТ;
- утечками, разгерметизацией элементов ПТ;
- отказом вспомогательных систем, обеспечивающих обнаружение неисправностей, отказов и снижения последствий отказов, в т.ч. системы КИПиА, пожаротушения и сигнализации;
- браком при выполнении строительно-монтажных работ;
- прочее.
5.1.2 Величина, сочетающая в себе вероятность негативного события и его последствия - риск. Значение риска можно вычислить по формуле
R = PL, (1)
где R - риск;
P - вероятность риск-образующего события;
L - ущерб или убыток в связи с этим риск-образующим событием в стоимостном выражении.
В настоящем своде правил вероятность и последствия негативного события оцениваются не расчетным методом, а экспертной оценкой в баллах. В настоящем своде правил риск представляет из себя двухмерный вектор, одна из координат которого представляет оценку вероятности, а другая - оценку последствий негативного события.
5.1.3 Основным риск-образующим событием для ПТ на этапе проектирования следует считать вероятность нарушения целостности.
5.1.4 Целостность, применительно к ПТ, следует понимать как его состояние, которое соответствует проектным характеристикам с допустимыми отклонениями. Всякая дезинтеграция ПТ или его части, появление, в связи со старением, износом, негативным воздействием дефектов - недопустимых отклонений от заданных проектных показателей - фактор, из-за которого может произойти отказ, полная или частичная потеря работоспособности.
5.1.5 Работа по управлению риском вероятности нарушения целостности, на этапе оценки технических решений, состоит из оценки и анализа составляющих риска (вероятности и ущерба), разработки проектных решений, которые должны снизить риски до установленных заказчиком ПД показателей эксплуатационной надежности на протяжении всего жизненного цикла ПТ, включая будущий демонтаж и ликвидацию.
5.1.6 Оценка и приоритизация рисков производится с применением 25-балльной шкалы. При этом вероятность и последствия негативного события, нарушения целостности, могут получить оценку от 1 до 25.
5.2 Риск-факторы, основные негативные воздействия и угрозы для промысловых трубопроводов
5.2.1 Все возможные опасности (угрозы), способные привести к отказу ПТ классифицируются следующим образом:
- общие эксплуатационные опасности (угрозы) - условия работы, отказы технологического оборудования, ошибочные действия или бездействие персонала;
- опасности (угрозы), связанные с внешними воздействиями - опасности, связанные с деятельностью соседних производств или объектов (техногенные опасности), с движением транспорта, природные опасности, акты саботажа и диверсии.
5.2.2 В зависимости от объема вытекающего продукта можно выделить несколько типов нарушений целостности (дефектов) трубопровода:
- через свищи (площадь дефектного отверстия - не более 10-4 м2);
- через трещины в трубопроводе длиной не более 30% условного диаметра трубопровода;
- через трещины в трубопроводе длиной не более 75% условного диаметра трубопровода.
Нарушения целостности ПТ могут быть на запорной и регулирующей арматуре, системах контрольно-измерительных приборов и аппаратуры (КИПиА), инженерном обустройстве трасс и т.п. Описание наиболее распространенных и вероятных риск-факторов (угроз), способных привести к отказу ПТ, приведены в таблице 1.
Под инженерным обустройством трасс понимается комплекс средств, обеспечивающих безопасную эксплуатацию промыслового трубопровода.
5.2.3 В таблице 1 приведен не полный перечень возможных риск-факторов (угроз) из-за которых может произойти отказ ПТ. Поэтому определение потенциальных риск-факторов (угроз), применительно к каждому проектируемому ПТ - необходимый этап в процессе применения риск-ориентированных подходов к проектированию ПТ и определению требований к эксплуатации.
Таблица 1
Наиболее распространенные и вероятные риск-факторы (угрозы),
потенциально способные привести к отказу ПТ
Наименование риск-фактора | Описание | Пример отказа | Наиболее вероятный дефект |
| 1 Внутренняя эрозия | Механический износ под воздействием взвешенных частиц в жидкости или газе или высокоскоростного потока жидкости | Разгерметизация в результате образования сквозных отверстий в стенке трубопровода или его элементов | Свищ |
| 2 Внутренняя общая коррозия | Растворение металла на участках большой площади под воздействием транспортируемых сред | Разгерметизация в результате образования сквозных отверстий или трещин в местах коррозионного утонения | Трещина 0,3D |
| 3 Внутренняя локальная коррозия различных видов | Растворение металла на участках малой площади под воздействием транспортируемых сред | Разгерметизация в результате образования сквозных отверстий в местах коррозионного утонения: язвенная, канавочная, ножевидная, под осадками, щелевая коррозия и д.р. | Свищ |
| 4 Наличие сероводорода, растрескивание, блистеринг | Развитие сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением или водородного растрескивания | Образование трещин коррозионного растрескивания.Образование расслоений и отдулин (блистеринг) | Трещина 0,3D |
| 5 Отсутствие/дефекты внешнего покрытия и/или отсутствие/неэффективная работа систем электрохимической защиты | Вероятность развития внешней коррозии под воздействием грунтовых сред | Разгерметизация в результате образования сквозных отверстий в местах коррозионного утонения | Свищ |
| 6 Блуждающие токи | Электролитическое растворение металла трубопровода в местах выхода внешних электрических токов из трубопровода в грунт | Разгерметизация в результате образования сквозных отверстий | Свищ |
| 7 Наружная почвенная коррозия | Электрохимическое растворение металла трубопровода под воздействием грунтовых сред | Разгерметизация в результате образования сквозных отверстий или трещин в местах коррозионного утонения | Свищ |
| 8 Внешняя коррозия в водной среде | Коррозия или эрозия металла трубопровода под воздействием сред поверхностных водоемов | Разгерметизация в результате образования сквозных отверстий или трещин в местах коррозионного утонения | Свищ |
| 9 Наружное коррозионное растрескивание | Коррозионное растрескивание трубопровода под воздействием почв с опасностью стресс-коррозии | Образование трещин коррозионного растрескивания | Трещина 0,3D |
| 10 Атмосферная коррозия | Коррозия наземных участков трубопроводов под воздействием атмосферы | Разгерметизация в результате образования сквозных отверстий или трещин в местах коррозионного утонения | Свищ |
| 11 Строительный и металлургический брак | Наличие металлургических и монтажных дефектов в металле трубопровода и его элементах, а также в сварных и других соединениях | Зарождение и развитие трещин при эксплуатации на имеющихся дефектах.Щелевая коррозия в дефектах | Трещина 0,3D |
| 12 Механические повреждения (риски, задиры, вмятины, гофры и т.п.) при строительстве или эксплуатации | Локальные нарушения формы и размеров трубопроводов и элементов трубопровода, вызывающие концентрацию напряжения или снижающие конструкционную прочность | Развитие трещин и/или локальной коррозии в местах концентрации напряжений | Трещина 0,75D |
| 13 Внешнее воздействие третьих сил (уязвимые участки) | Повышение вероятности повреждений трубопроводов посторонними лицами из-за нарушения норм и правил при прокладке трубопровода или при осуществлении какой-либо деятельности в охранной зоне трубопровода | Механическое повреждение из-за нарушения глубины залегания трубопровода.Обустройство несанкционированных переездов | Трещина 0,75D |
| 14 Знакопеременные механические нагрузки | Вероятность появления трещин малоцикловой усталости в местах возникновения продольных и поперечных колебаний | Образование трещин малоцикловой усталости в сварных соединениях и/или по телу трубы | Трещина 0,3D |
| 15 Естественные напряжения, движения грунта, паводок | Вероятность появления трещин и деформаций в подземных и подводных участках трубопровода в результате перемещения грунта или потока воды | Разрушение трубопровода в местах неконтролируемого смещения его оси | Трещина 0,3D |
| 16 Пересечения водных преград | Вероятность образования и развития дефектов на ответственных участках с пониженной контролепригодностью | Аварии с загрязнением бассейнов рек и водоемов | Трещина 0,3D |
| 17 Потеря устойчивости (всплытие, выпучивание при прокладке в условиях вечной мерзлоты, просадка) | Отклонение оси трубопровода от заданного положения, установленного проектом, влекущее изменение напряженно-деформированного состояния и ускоренное разрушение | Разрушение трубопровода в местах неконтролируемого смещения его оси | Трещина 0,3D |
| 18 Пересечение с коммуникациями (ЛЭП, трубопроводы, автодороги и т.п.) | Повышенная вероятность механических и коррозионных повреждений под воздействием близкорасположенных объектов или деятельности, с ними связанной | Коррозионные повреждения в результате взаимодействия с соседним (пересекаемым) объектом.Механические повреждения трубопровода при производстве работ в совместной охранной зоне (пересечении зон) | Трещина 0,3D |
| 19 Врезки, ремонт, ликвидация порывов | Увеличение вероятности возникновения дефектов в результате проведения ремонтных работ и работ по реконструкции | Образование сквозных коррозионных дефектов в местах ремонтной сварки | Трещина 0,3D |
| 20 Нарушение технологического режима работы трубопровода | Неоправданное повышение давления (гидроудар), изменение термобарических параметров эксплуатации | Разрыв трубопровода, прежде всего в местах пониженной прочности | Трещина более 0,75D |
| 21 Природные воздействия | Резкое повышение внешней механической нагрузки на трубопровод | Разрыв трубопровода, прежде всего в местах пониженной прочности | Трещина более 0,75D |
| 22 Предумышленные противоправные воздействия третьих лиц, в т.ч. диверсия, теракт | Взрывное, термическое и механическое воздействие на трубопровод | Разрыв трубопровода | Трещина более 0,75D |
5.3 Классификация негативных последствий от риск-образующих событий
5.3.1 Каждое нарушение целостности ПТ может происходить от одного и более риск-факторов. Из практики эксплуатации ПТ известно, что далеко не все нарушения целостности (дефекты) приводят к отказу. Эксплуатационные мероприятия такие как ТО, защита от коррозии и других осложнений, техническое диагностирование и ремонты позволяют частично или полностью предотвращать отказы ПТ. Последствия аварий снижаются при наличии проектных решений и исполнения требований к эксплуатации ПТ по следующим видам мероприятий и защитных систем:
- обнаружение и контроль работоспособности ПТ;
- минимизация утечки транспортируемых сред, предотвращение распространения утечки, ликвидация возгорания и т.п.;
- ликвидация последствий - сбор разлившегося продукта, рекультивация, восстановление, устранение ущерба.
Возможные сценарии отказа на ПТ приведены в таблице 2.
Таблица 2
Возможные сценарии отказа на ПТ
Обозначение типового сценария | Схема развития сценария |
| С1 - выброс легковоспламеняющейся жидкости без возгорания | Разрушение трубопровода  выброс жидкой фазы и газа (при наличии) растекание опасного вещества по территории и дегазация жидкой фазы (при наличии растворенного газа) с частичным испарением пролива безопасное рассеивание газа и паров жидкой фазы загрязнение окружающей среды |
| С2 - пожар пролива легковоспламеняющейся жидкости | Разрушение трубопровода выброс в окружающую среду жидкой фазы и газа растекание жидкой фазы возможное частичное испарение горючей жидкости воспламенение пролитой жидкой фазы при наличии источника зажигания пожар пролива попадание в зону возможных поражающих факторов людей и/или оборудования последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества загрязнение окружающей среды |
| С3 - сгорание топливно-воздушной смеси на открытом воздухе | А - разгерметизация газопровода (трубопровода нефтяной эмульсии с высоким содержанием газа) выброс газа в открытое пространство образование взрывоопасной газовоздушной смеси взрыв (дефлаграционное сгорание) при наличии источника инициирования поражение оборудования и персонала ударной волной, термическое поражение |
| Б - полная или частичная разгерметизация трубопровода с нефтью (нефтяной эмульсией) поступление в окружающую среду газа и паров в газообразном состоянии, разлив и дегазация нефтяной эмульсии образование взрывоопасной топливно-воздушной смеси возникновение источника зажигания зажигание облака взрыв топливно-воздушной смеси с образованием ударной воздушной волны попадание в зону возможных поражающих факторов, людей и/или оборудования возможная эскалация аварии последующее развитие аварии по сценарию С1 | |
| В - разрушение трубопровода с нефтью (нефтяной эмульсией) выброс опасного вещества в окружающую среду образование пролива нефти (нефтяной эмульсии), образование и распространение облака топливно-воздушной смеси возникновение в зоне облака топливно-воздушной смеси источника зажигания пожар-вспышка воздействие поражающих факторов на людей, оборудование, окружающую среду загрязнение окружающей среды | |
| С4 - выброс газа без возгорания | Разрушение газопровода выброс газа формирование и распространение взрывоопасного облака безопасное рассеивание газа без возгорания загрязнение окружающей среды возможное последующее развитие аварии и сгорание газовоздушной смеси в случае неблагоприятного развития аварийной ситуации и скопления газовоздушной смеси в помещениях и т.п. |
| С5 - факельное горение газа | Разрушение газопровода истечение газа под давлением с мгновенным воспламенением факельное горение истекающей струи воздействие пламени на оборудование, поражение людей последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества |