تحليل احتمالاتي عيب خوردگي در خطوط لوله با رويكرد قابليت اطمينان

Reliability Analysis of Oil Pipelines based on Probabilistic models for Corrosion Defect

خطوط لوله انتقال فراورده¬هاي نفتي به عنوان يكي از شريان هاي حياتي در طول عمر مفيد خود همواره مورد تهديد مخاطرات ناشي از آسيب خوردگي هستند، از اين رو ارزيابي قابليت اطمينان خطوط لوله با هدف ارزيابي احتمال خرابي و جلوگيري از وقوع شكست آن ها از اهميت زيادي برخوردار است. در اين پژوهش فشار شكست محاسبه شده توسط روابط جبري در خطوط لوله و نتايج تحليل با رويكرد احتمالاتي و قابليت اطمينان با توجه به آسيب ناشي از پديده خوردگي بررسي مي گردد. مقايسه نتايج بدست آمده از سه مدل B31G اصلاح شده، Shell-92 و FITNET FFS، نشان دهنده غير محافظه كارانه بودن مدل B31G اصلاح شده مي¬باشد. فشار شكست بدست آمده از روش احتمالاتي بيشتر از فشار شكست ارائه شده به روش جبري، براساس مدل مشترك براي يك دوره زماني كوتاه مي¬باشد، اما با افزايش فواصل بازرسي عكس اين نتيجه حتي با ضريب ايمني بالا بدست مي آيد كه نشان دهنده غير محافظه كارانه بودن مدل جبري براي فواصل بازرسي بزرگ مي¬باشد. ارزيابي قابليت اطمينان به دو روش قابليت اطمينان مرتبه اول HL-RF و شبيه سازي مونت كارلو انجام و مقايسه مي¬شود. بنابر¬اين پژوهش نشان مي دهد كه با روال سنتي در طراحي خطوط لوله، علي رغم استفاده از ضريب ايمني بالا مي تواند نتايج غير محافظه كارانه اي با توجه به معيار قابليت اطمينان به دست دهد . همچنين با تحليل حساسيت، چگونگي ميزان تاثير عمق خوردگي در افزايش احتمال شكست لوله¬ها نيز نشان داده مي شود. بدين ترتيب ، تحليل حساسيت، نشان مي¬دهد كه عمق خوردگي بيشترين تاثير را در احتمال شكست دارد و اين در حالي است كه احتمال شكست نيز نسبت به نوع توزيع آماري متغير ها (نرمال و لوگ-نرمال) حساسيت چنداني نشان نمي دهد.

Pipelines for transfer of Petroleum products as a part of lifeline networks are always prone to hazards stemmed from corrosion damage. This could also be regarded as a threat to environment. Therefore, reliability evaluation and prevention of pipe breakage is of high importance. In this research, with reference to the critical pipeline pressure calculated by deterministic approach, the effect of probabilistic damage caused by local corrosion is investigated by a couple of reliability methods. Comparison of the results obtained from three methods including modified B31G, Sell-92 and FITNET FFS shows non-conservative nature of modified B31G as a deterministic model. At first it seems that the critical pressure calculated by probabilistic method for a short period of time is more than that obtained from deterministic method by using the same model. However, increasing inspection periods leads to reverse results even with large factors of safety which shows non-conservative nature of deterministic method for longer period of inspections. In this article, reliability is evaluated by two methods including first order reliability method (i.e. FORM HL-RF) and Monte Carlo simulation and the results are compared with each other as well. It is also shown that the traditional method of pipeline design, even with large safety factors can lead to unsafe designs according to reliability criterion. Also, the impacts of design parameters on pipeline failure probability are shown through sensitivity analysis which demonstrates that the corrosion depth is of prime importance, even more important than the type of statistical distribution of variates (normal and log-normal).