РИСК ОТКАЗА ЕМКОСТИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

6.2. РИСК ОТКАЗА ЕМКОСТИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

ОПАСНОСТЯМ (АСМН)

Согласно [АСМН, 1979], для емкостей под давлением можно принять, что они не разрушаются, - "если выдерживают определенную степень нагрузки и правильно спроектированы, изготовлены и регулярно проверяются; при тех же жестких условиях это положение принимается для труб, имеющих большой диаметр и ограниченную длину" (параграф 147).

Далее там же декларируется следующее положение: "отказ в подводящих к емкости трубопроводах может происходить в трубе с наибольшим диаметром (или в нескольких трубах, суммарный диаметр которых не меньше наибольшего)". Последующие параграфы характеризуют поведение содержимого емкости.

В рамках дальнейшего обсуждения оценка комитета представляется весьма спорной, так как ряд аварий был вызван отказом стационарных емкостей под давлением, хотя перечисленные требования соблюдались, а еще большее число аварий произошло с емкостями для перевозки.

Однако, прежде чем принять во внимание возможные типы аварий, следует попытаться провести некоторую оценку частот, с которой такие события происходят. Всеобъемлющей статистики по авариям в системах с избыточным давлением нет. Несмотря на это, статистический анализ, основанный на той части данных, которая доступна, дает возможность оценить вероятность отказа емкости под давлением. Такой анализ приведен в работе Смита и Уорика [Smith,1981].

Анализ был выполнен по заказу Управления по атомной энергии (UKAEA) первоначально для формирования представления о вероятности аварий емкостей под давлением в атомной промышленности. Анализ был проведен совместными усилиями Директората по безопасности и надежности (SRD) и Объединенного управления технических комитетов по страхованию промышленности Великобритании. Это четвертый представленный отчет из серии, включающий дополненные и измененные данные по авариям емкостей под давлением в Великобритании за период 1962 - 1978 гг. Приведено сравнение с данными по США и ФРГ.

Авторы рассматривали два класса отказов: а) потенциальные, т. е. обнаруженные в результате проверочного осмотра, и б) реальные, т. е. вызвавшие аварии. Всего было изучено около 20 тыс. емкостей с суммарной длительностью наблюдения более чем 300 тыс. лет. Эти емкости имеют следующие характеристики: а) построены по первому классу требований, установленных проектировочными нормами; б) огнеупорные (это означает, что отказы компонент емкостей под действием пламени не происходят, кроме внешних оболочек); в) толщина стенок более 9,5 мм; г) сварные или клепаные; д) рабочее давление превышает 0,7 МПа; е) срок эксплуатации менее 40 лет. Общее заключение приводится ниже.

Изучено 216 потенциальных и 13 реальных отказов, приведших к аварии за суммарный период наблюдений в 310 тыс. лет. Получены следующие значения частот событий: 6,9 ∙ 10-4 потенциальных отказов в год и 4,2 ∙10-5 реальных отказов (аварий) в год. Результаты статистического анализа с 99%-ной вероятностью дают для верхних значений частот следующие значения: для потенциальных отказов - 8,0 ∙ 10-4 и для реальных отказов - 8,3 ∙10-5 отказов в год. Из 216 потенциальных отказов 94% были вызваны трещинами. В табл. 6.1, заимствованной из работы [Bush,1975], приведена полученная автором статистика причин образования трещин. Можно заметить, что многие авторы рассматривают в основном первые годы эксплуатации емкости, поскольку именно в этот период наиболее вероятно возникновение отказа.

Аналогичный вывод делается в работе [Bush,1975]. На рис. 6.3 изображена диаграмма этих зависимостей, показывающая вероятность разрушения в период, следующий за периодом, который уже "прожит". Такая кривая называется графиком интенсивности отказов.

Буш [Bush,1975] сначала проводит сравнение данных по США с данными по Великобритании и ФРГ. Эта статья перекликается с более ранней работой, цитируемой в разд. 6.2.2, т. е. работой [Smith,1974]. Автор статьи привлекает внимание к трудностям создания надежной базы статистических данных по США, сравнивая ситуацию с той, которая создалась в ФРГ, где принята система обязательного сбора данных и где, несмотря на меньшие объемы промышленного производства, имеется больше разнообразных данных. В ФРГ в 1972 г. имелись данные по поведению 470 тыс. емкостей, суммарное время эксплуатации - 4,3 ∙ 106 резервуаро-лет. Данные по США в первую очередь касаются котлов на устаревших теплоэлектростанциях. Из всего множества аварий на электростанциях ни разу не происходили аварии с паровыми котлами, построенными согласно правилам Американского общества инженеров-механиков. Отмечается, что для емкостей с СНГ в США за 1973 г. статистика такова:

Рис. 6.3. Кривая надежности емкостей под давлением.

Он обращает внимание на работу [Kellerman,1968], в которой утверждается, что в течение всего срока эксплуатации из множества в 3 • 105 емкостей под давлением только 75% случаев отказов доступно для проверки.

В заключение Буш утверждает следующее:

1) С 99%-ной вероятностью можно говорить о том, что верхняя граница

2) Для емкостей под давлением в ФРГ эта величина еще меньше.

3) Дефекты сварки являются основной причиной аварий емкостей.

Заметим, что значения вероятностей в позициях 1 и 2 на порядок больше тех, которые определены для Великобритании Смитом и Уориком.