Оценка возможности возникновения каскадного режима развития аварии в местах пересечения технических коридоров магистральных газопроводов

- наличие стресс-коррозионного дефекта – 40% (9 аварий);

- дефект заводского шва – 13% (3 аварии);

- низкое качество сварочно-монтажных работ при строительстве – 30% (7 аварий);

- низкое качество трубной стали - 13% (3 аварии);

- просадка фундамента под линейным краном – 4% (1 авария).

Объем выброса природного газа в атмосферу в среднем составляет 2,0ч2,5 млн.нм3 на одну аварию.

85% аварий сопровождалось воспламенением газа, в 75% наблюдался выброс осколков размерами до 22,4х4,46 м, осколки разлетались на расстояние от 16 до 400 м. Максимальные размеры образующихся при аварии траншей составляли: по длине до 50,5 м, по ширине до 23 м.

Образование и распространение поражающих факторов аварий на пересечениях магистральных газопроводов

Возникновение аварийных разрывов на магистральных газопроводах связано с физическими эффектами двух видов:

- внутренними - нестационарными газодинамическими процессами в самом трубопроводе, определяющими динамику выброса природного газа в атмосферу;

- внешними - определяющими воздействие первичных и вторичных факторов разрушения участка трубопровода высокого давления на окружающую среду.

Внешние эффекты сопровождаются:

- образованием волн сжатия за счет расширения в атмосфере природного газа, выброшенного под давлением из объема “мгновенно” разрушившейся части трубопровода (50 .100 калибров), а также волн сжатия, образующихся при воспламенении газового “шлейфа” и расширении продуктов сгорания;

- образованием и разлетом осколков (фрагментов) разрушенного участка трубопровода;

- возможностью воспламенения газа и тепловым воздействием пожара на смежные газопроводы и окружающую среду.

Причинно-следственные связи развития каскадного режима аварии

Известно, что процедура количественной оценки включает:

а) идентификацию (анализ) опасностей;

б) определение наиболее вероятных событий, которые могут являться причинами аварийных ситуаций;

в) анализ возможный аварийных ситуаций с последующим установлением частот их реализации.

В связи с этим, при идентификации опасностей в местах пересечения МГ одним из основных этапов является анализ и определение путей реализации этих опасностей, т.е. условия и последовательность развития аварий с учетом возможности образования ударной волны, пожара, разлета осколков и других поражающих факторов, возникающих при нарушении герметичности или разрывах газопроводов.

Так как при разгерметизации МГ истечение 2-х струй, как правило, происходит под углом к горизонту более 10°, газ воспламеняется на расстоянии до 100 м от места разрыва газопровода, и тепловое воздействие в случае разрыва верхнего газопровода на нижние газопроводы будет существенно меньшим, чем в случае разрыва нижнего газопровода.

Аналогично, в случае адиабатического расширения газа за счет разрыва нижнего газопровода, воздействие ударной волны, импульса и осколков на верхний газопровод будут существенно выше.

Поэтому при оценке действия поражающих факторов аварий на пересечениях МГ в технических коридорах будет рассматриваться вариант аварии, связанный с разгерметизацией нижнего газопровода.

На рисунке 9 приведена схема причинно-следственных связей реализации каскадного режима аварии на пересечении МГ в технических коридорах, которые в дальнейшем могут быть использованы для разработки «деревьев событий», то есть для определения всех принципиально возможных сценариев аварий.

Анализ показывает, что к основным возможным воздействиям поражающих факторов на верхний газопровод в случае разрыва нижнего газопровода относятся:

а) адиабатическое воздействие УВ за счет расширяющегося газа;

б) воздействие осколков (фрагментов) трубы нижнего газопровода;

в) тепловое воздействие за счет «колонного» шлейфа газа или горения в виде двух струй;

г) воздействие метаемого грунта из траншеи на верхний газопровод.

Используя «деревья событий», рассчитывалась вероятность разрушения смежных МГ в результате аварии на одном из МГ.

Таблица 2

Частота реализации сценариев аварий на Комсомольском ЛПУ МГ

При разрушении нижнего МГ вероятность разрушения одного, двух и более верхних МГ в основном определяется длиной трещины и котлована.

При воздействии поражающих факторов аварии на нижнем МГ вероятность одновременного разрушения всех шести верхних МГ будет соответствовать данным, представленным в таблице 4.

В связи с тем, что верхний газопровод не разрушается от ударной волны, образующейся при адиабатическом расширении газа, то вероятность разрушения верхнего газопровода при аварии на пересечении их в технических коридорах на Комсомольском ЛПУ МГ составит:

- от теплового воздействия «пожара в котловане составляет 3,7·10-6 в год;

- от осколков (фрагментов) – 8,6·10-6 в год;

- что суммарно составляет – 1,23·10-5 в год;

- от теплового воздействия «струевого пламени» - 1,1·10 -5 в год;

- от осколков (фрагментов) – 8,6·10-6 в год;

что суммарно составляет – 2·10-5 в год.

Таким образом, вероятность разрушения верхнего газопровода от вышеперечисленных поражающих факторов аварии на нижнем МГ составляет 3,23 ∙10-5 в год.

Вероятность разрушения нижнего газопровода при отсутствии его разрушения от воздействия воздушной волны, образующейся при адиабатическом расширении газа при аварии пересечений коридоров на Комсомольском ЛПУ МГ:

- от теплового воздействия «пожара в котловане составляет 2,1·10-7 в год;

- от осколков (фрагментов) – 2,1·10-6 в год;

что суммарно составляет – 2,3·10-6 в год;

- от теплового воздействия «струевого пламени» - 9,0·10 -7 в год;

- от осколков (фрагментов) – 2,1·10-6 в год;

что суммарно составляет – 3·10-6 в год.

Таким образом, вероятность реализации каскадного развития аварии при разрушении верхнего МГ на порядок ниже, чем при аварии на нижнем МГ.