2020固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南

固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南2020固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南目錄固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南目錄-I--I-目錄第一章總則 1一般規(guī)定 1規(guī)范和引用文件 1定義和縮寫(xiě) 1第二章RBI的基本內(nèi)容 3概述 3制定RBI的評(píng)估計(jì)劃 3確定執(zhí)行計(jì)劃的人員 3數(shù)據(jù)和資料的采集 4識(shí)別失效模式 4評(píng)估失效的概率 4評(píng)估失效的后果 4風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別、評(píng)價(jià)和管理 5檢驗(yàn)實(shí)施 6RBI的再評(píng)估 6RBI文件和記錄的保存 7RBI實(shí)施流程 7第三章導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞失效概率 8概述 8失效概率及可靠度指標(biāo) 8疲勞失效應(yīng)力參數(shù) 8疲勞失效概率 8疲勞失效的累積目標(biāo)概率 基于S-N曲線的概率斷裂力學(xué)模型校準(zhǔn) 12檢驗(yàn)及維修后的疲勞可靠性更新 12第四章導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的倒塌失效概率 154.1概述 15倒塌失效概率定義 15結(jié)構(gòu)抗力及其分布特性 16倒塌失效概率計(jì)算 17第五章風(fēng)險(xiǎn)矩陣的半定量及定量分析 205.1概述 20風(fēng)險(xiǎn)矩陣的半定量分析 20風(fēng)險(xiǎn)矩陣的定量分析 235.3.1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估235.3.2風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)值24風(fēng)險(xiǎn)矩陣的建立 24檢驗(yàn)計(jì)劃 25基于SACS軟件的RBI技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程 26第六章檢驗(yàn)周期和檢驗(yàn)范圍 276.1概述 27等效時(shí)間 27檢驗(yàn)時(shí)間 28檢驗(yàn)方法 296.4.1人員296.4.2296.4.3····306.4.4336.4.5336.4.6記錄33第七章緩解措施 347.1概述 34緩解措施選擇 34工藝選擇 35緩解措施流程 36固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南目錄固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南目錄-III--III-緩解平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)的典型措施 37修復(fù)后平臺(tái)的檢驗(yàn)和維護(hù) 37參考文獻(xiàn) 39附錄A算例 41關(guān)鍵點(diǎn)篩選 41疲勞失效概率 41基于S-N曲線的概率斷裂力學(xué)模型校準(zhǔn) 42檢驗(yàn)及維修事件后的可靠性更新 44倒塌失效概率 46風(fēng)險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)矩陣 47RBI分析結(jié)果 47風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)的半定量分析 48固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南第一章總則固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南第一章總則PAGEPAGE1第一章總則一般規(guī)定()（RskBaednspconB）本指南提供了海上固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI197240規(guī)范和引用文件2015.APIRP580,Risk-BasedInspection,ThirdEdition,2016.APIRP581,Risk-BasedInspectionThirdEdition,2016.APIRP2AMMS,Reliabilityvs.ConsequenceofFailureforAPIRP2AFixedPlatformsUsingAPIBulletinMarch,2009.APIRP2A-WSD,RecommendedPracticeforPlanning,DesigningandConstructingFixedOffshorePlatforms—WorkingStressDesign,2014.API-RP-2SIM,StructuralIntegrityManagementofFixedOffshoreStructures,2014.定義和縮寫(xiě)定義：100100值。縮寫(xiě)：RBI(RiskBasedInspection)RSR(ReserveStrengthRatio)RCR(ResidualCapacityRatio)RIF(ResidualInfluenceFactor)Pf(ProbabilityofFailure)Pf-accumulated(AccumulatedProbabilityofFatigueFailure)Pf-coll|Fatigue(CollapseProbabilityBasedFatigueFailure)PfannualRISK)(AnnualProbabilityofRisk)DFF(DesignFatigueFactor)固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南第二章RBI固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南第二章RBI的基本內(nèi)容PAGEPAGE3第二章RBI的基本內(nèi)容概述RBIRBIRBIRBI的評(píng)估計(jì)劃制定RBI確定RBI確定RBI選擇RBI確定執(zhí)行計(jì)劃的人員管理者的職責(zé)是為RBIRBI有責(zé)任實(shí)施RBIRBI風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估人員的職責(zé)是收集所有的數(shù)據(jù)，執(zhí)行RBI分析。他們的主要責(zé)任是：編寫(xiě)RBI數(shù)據(jù)和資料的采集RBI需要收集的資料包括但不限于如下內(nèi)容：平臺(tái)所在位置的土壤資料，如、Q-zRBI識(shí)別失效模式RBI評(píng)估失效的概率分析每種失效模式（疲勞損傷、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等）發(fā)生的失效概率。評(píng)估失效的后果RBI失效后果分析包括定性分析和定量分析兩種不同的方法。不同種類(lèi)的后果盡量采用不同方法來(lái)描述，風(fēng)險(xiǎn)分析人員應(yīng)該考慮到存在危害的本質(zhì)，選擇合適的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行失效后果的分級(jí)。對(duì)于定性的分析方法，失效后果可以從A~E分為五個(gè)等級(jí)或者按高、中、低分級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別、評(píng)價(jià)和管理一旦確定了失效概率和失效后果，就可以計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)，即：風(fēng)險(xiǎn)=概率×后果。如果概率和后果都無(wú)法用定量表示，風(fēng)險(xiǎn)通常進(jìn)行定性分析。分析每一變量及其對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響敏感性，并確定關(guān)鍵變量。圖2.1風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖圖2.2基于風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)圖檢驗(yàn)實(shí)施RBI2.8RBIRBI使用RBI通過(guò)RBI可以有效地管理費(fèi)用，將資源轉(zhuǎn)移到被認(rèn)定為高風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域，優(yōu)化檢驗(yàn)策略，從而實(shí)現(xiàn)成本最小化。RBI的再評(píng)估RBIRBI實(shí)施RBI維護(hù)檢修之前和之后。在維護(hù)檢修之前進(jìn)行評(píng)估，使檢修作為計(jì)劃的一部分，有益于RBIRBI文件和記錄的保存充分獲取對(duì)RBI評(píng)估有效的文件資料十分重要。通常文件應(yīng)包含下面的內(nèi)容：（；；RBI實(shí)施流程RBI實(shí)施流程如圖2.3所示。圖2.3RBI實(shí)施流程圖固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南第三章導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞失效概率固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南第三章導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞失效概率PAGEPAGE10第三章導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞失效概率概述本章給出導(dǎo)管架平臺(tái)的疲勞失效概率計(jì)算的基本方法。失效概率及可靠度指標(biāo)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞極限狀態(tài)方程可以使用下式定義：M(t)R(t)S(t)

(3.1)式中，R是疲勞強(qiáng)度函數(shù)，S是荷載效應(yīng)函數(shù)。當(dāng)平臺(tái)載荷效應(yīng)函數(shù)大于疲勞強(qiáng)度函數(shù)時(shí)，平臺(tái)結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞失效，其失效概率可表述為：=??(??(??)≤0） (3.2)可靠度指標(biāo)β與結(jié)構(gòu)失效概率的關(guān)系為：()疲勞失效應(yīng)力參數(shù)

(-)

(3.3)假設(shè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期應(yīng)力分布滿足雙參數(shù)Weibull分布：Q()exp(()h)q

(3.4)式中，h是Weibull分布的形狀參數(shù)，數(shù)值模擬時(shí)通常假定為常數(shù)，對(duì)于導(dǎo)管架平臺(tái)，h取值范圍一般為0.8~1.0；q是Weibull分布的尺度參數(shù)，單位為MPa，計(jì)算式為：q 0

(3.5)(lnn0

)1/hn式中，

0是疲勞壽命期內(nèi)載荷循環(huán)次數(shù)，0

是疲勞壽命期內(nèi)最大的應(yīng)力范圍，單位為MPa。0假設(shè)疲勞損傷基于單斜率S-N曲線計(jì)算，則疲勞損傷度計(jì)算式為：0Dn0qmΓ(1m)

(3.6)a h式中，m是SN?是SNogN)為aa函數(shù)。疲勞失效概率在詳細(xì)計(jì)算疲勞失效概率時(shí)，極限狀態(tài)方程由下式表示：gnamqm)h

(3.7)a和qnS-NlogNβμgσg

(3.8)μgσggμgμ

ln

μln

lnm)h

(3.9)式中，lnnlnn，μlnaE(lga)ln10，μlnqlnq，lnqCoV。22

2g lnn

ln

lnq

(3.10)式中，lnn、lna和lnq通過(guò)統(tǒng)計(jì)和設(shè)計(jì)參數(shù)得到。CoV2FatigueloadingCoV2Fatigueloading2AnalysisCoVFatigueloading

CoVHotspotCoVAnalysis

(3.11)式中，

和 針對(duì)同點(diǎn)和分結(jié)進(jìn)取查表3.1和3.2。3.1CoVFatigueloading值分析區(qū)域CoVFatigueloading水線下20米處及以下區(qū)域0.12水線20米處至飛濺區(qū)0.17飛濺區(qū)及以上區(qū)域0.223.2不同分析方法的值分析方法CoVAnalysis傳統(tǒng)SCF方法0.20路徑加載模型方法0.16廣義影響函數(shù)法0.12影響系數(shù)和精確疲勞計(jì)算0.08疲勞失效概率為：=≤0)=Φ(???) （3.12）nqaDFF關(guān)系如圖3.1。3.1DFF(h=1.0,CoV=0.25)3.1hCoV3.23.33.2DFF(h=0.8)3.3DFF(h=1.0)疲勞失效的累積目標(biāo)概率3.3DFFCoV=0.203.33.3表3.3設(shè)計(jì)疲勞系數(shù)與失效概率的關(guān)系（載荷效應(yīng)的CoV=0.20）設(shè)計(jì)疲勞系數(shù)累積疲勞失效概率設(shè)計(jì)服役壽命（20年）最后一年的年度疲勞失效概率11.1×10?11.0×10?222.2×10?23.0×10?337.1×10?31.1×10?351.3×10?32.4×10?4109.1×10?52.0×10?5表3.3中的年度失效概率是20年服役壽命最后一年的年度失效概率，對(duì)于其他服役時(shí)間（第x年）的年度失效概率為：????????????????=????????????2020??

(3.13)103.3率。根據(jù)NORSOKN-001APIRP2APacPfacculmulatedtarget

(3.14)其中，PSYS為假定分析熱點(diǎn)已發(fā)生疲勞裂紋斷裂的剩余結(jié)構(gòu)的失效概率，也可叫倒塌失效概率，計(jì)算方法參見(jiàn)4.4節(jié)。S-N曲線的概率斷裂力學(xué)模型校準(zhǔn)S-NS-N（S-NS-N（。1~3（S-N曲Td??=1min??(??)=∑????[??????(??,??)???=1s.t.????≤????≤????,j=1,2,…n

(3.15)S-N型中所有變量組成的向量；????為待校準(zhǔn)變量，是??的一個(gè)子集；????、????分別表示????的下限和上限；n為待校準(zhǔn)變量的數(shù)目，取值范圍為1~3。檢驗(yàn)及維修后的疲勞可靠性更新可靠性更新模型的一般表達(dá)式為如下的條件概率：=??(??|??) (3.16)式中，M為校準(zhǔn)后的概率斷裂力學(xué)模型的狀態(tài)方程，H為檢驗(yàn)及維修事件。在第一次檢驗(yàn)之前的某一時(shí)間t的失效概率為：=??(??(??)≤0) (3.17)在??1時(shí)進(jìn)行了第一次檢驗(yàn)，而且沒(méi)有檢測(cè)到裂紋。在??時(shí)（介于第一次檢驗(yàn)??1到第二次檢驗(yàn)之間）的失效概率為：=??(??(??)≤0|??(??1)>0) (3.18)經(jīng)過(guò)N次檢驗(yàn)（??1、??2、??3……???分別是N次檢驗(yàn)的時(shí)間）且N次都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋的情況下，在t（N次檢驗(yàn)之后的一個(gè)時(shí)間）時(shí)的失效概率可表達(dá)為：)=??(??(??)≤0|??(??1)>0∩??(??2)>0??(???)>0) 在??1????1到第二次檢驗(yàn)之間）的失效概率為：=??(??(??)≤0|??(??1)≤0) （3.20）失效概率計(jì)算模型考慮的信息越多，結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估越精確。假設(shè)結(jié)構(gòu)在服役Ti檢驗(yàn)但未發(fā)現(xiàn)裂紋這意味著潛在的疲勞裂紋尺寸小于檢測(cè)設(shè)備最小可測(cè)裂紋尺寸，該事件可描述為：??(????)<???? (3.21)事件余量為：

?? =???

????????????Γ(1+??????)?∫???? ????

(3.22)????????

L

?

??????(

???????? √????)式中，??0為初始裂紋尺寸，????為最小可測(cè)裂紋尺寸，最小可測(cè)尺寸可以直接從檢測(cè)設(shè)備的PoD曲線得到，????是一個(gè)隨機(jī)變量，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)一個(gè)可測(cè)大小的裂紋也是一個(gè)概率事件。??(????)定義為直到檢測(cè)時(shí)間Ti時(shí)的累積損傷水平。事件余量為：

????≤??(????) (3.23)?? =∫???? ???? ??????????????????Γ(1+??????) (3.24)?????????

??0

??????(

??????

L ?? ???

√????)事件余量為：

??(????)=???? (3.25)?? =∫???? ???? ??????????????????Γ(1+??????) (3.26)????????

??0

??????(

??????

L ?? ??? √????)式中，????為測(cè)得的裂紋尺寸，由于可能的測(cè)量誤差或已測(cè)裂紋尺寸的不確定性，所以????也是一個(gè)隨機(jī)變量。?? =

???? ?

?

?(???

)???????????Γ(1+????????) (3.27)??????(??)

??0,??????

????????(

??????

?????? ??? √????)式中，??0,??????，????????，????????為裂紋修復(fù)后的新值。固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南第四章導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的倒塌失效概率固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指南第四章導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的倒塌失效概率PAGEPAGE15第四章導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的倒塌失效概率概述RSRRSRRCR倒塌失效概率定義首先定義海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)備強(qiáng)度系數(shù)RSR為：設(shè)計(jì)水平荷載

(4.1)式中，平臺(tái)極限水平荷載可以通過(guò)極限強(qiáng)度分析獲得，表述的是固定式導(dǎo)管架平臺(tái)的抗力。導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)的倒塌失效概率Pf為環(huán)境載荷E超過(guò)結(jié)構(gòu)抗力RSR的概率，如圖4.1所示。4.1其次定義無(wú)量綱的環(huán)境載荷E的年超越概率????(??)，可采用一個(gè)指數(shù)分布函數(shù)表述：PE

EA

(4.2)E - B E/E100ERPRPE100100ABA==0.1584.24.2環(huán)境載荷E的重現(xiàn)期RP(E)可以通過(guò)式(4.2)得到，如圖4.3。這里RP(E)寫(xiě)作：RP(E)

1(E)

(4.3)環(huán)境載荷的重現(xiàn)期曲線又被稱為“危險(xiǎn)曲線（HazardCurve)”，其斜率反應(yīng)了環(huán)境載荷分布的離散程度，并直接影響到結(jié)構(gòu)的可靠性。4.3E結(jié)構(gòu)抗力及其分布特性????44PSRSR)為：P (RSR)

1 1R 2Rm222Rm22

(4.4)RSR

R RSRRRSRRVRRM4.4RSRRSR的均值Rm可按下式計(jì)算：R

(4.5)LmL100LmL100100VR決定，一般情況下VR

????=??????√??

(4.6)式中，VC倒塌失效概率計(jì)算導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的倒塌失效概率為：P(RSRE)(E)pRSR(E)dE0AR V2R2 VR 1exp( mR m(Rm )B 2B2

B VR

(4.7)式中，()為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)；對(duì)于南海海域，表征其環(huán)境載荷分布的特征參數(shù)A、B值見(jiàn)4.2節(jié)，然后根據(jù)公式（4.7）計(jì)算倒塌失效概率。對(duì)于其它海域，由于目前還沒(méi)有合適的參數(shù)A、B的推薦值，可采用DNVGL-RP-C210推薦的公式（4.8）來(lái)評(píng)估倒塌失效概率。=10?4??????+2 0.6≤??????≤2.4 (4.8)CoVCoV10%-15%RCR

設(shè)計(jì)水平荷載

(4.9)衡量結(jié)構(gòu)可靠度的另一個(gè)常用參數(shù)是“可靠度指標(biāo)”，其與失效概率Pf之間的關(guān)系為：f1(P)f

(4.10)式中，-1()為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的反函數(shù)。4.5RSR圖4.5南海海域結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度-倒塌失效概率關(guān)系曲線

10%。RCRRIFRCRRSR??????=????????????

(4.11)假設(shè)無(wú)損導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)RSR值為2.5，圖3.6顯示了南海海域的導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)剩余能力系數(shù)與倒塌失效概率之間的關(guān)系。4.6固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南第五章風(fēng)險(xiǎn)矩陣的半定量及定量分析PAGEPAGE20第五章風(fēng)險(xiǎn)矩陣的半定量及定量分析概述風(fēng)險(xiǎn)矩陣的半定量分析API-5815.15.25.35.1年失效概率等級(jí)說(shuō)明定性分級(jí)定量分級(jí)1．事件極有可能發(fā)生5非常高＞10-22．記錄或經(jīng)驗(yàn)顯示在本行業(yè)內(nèi)每月都會(huì)發(fā)生1．事件很可能發(fā)生4高10-3～10-22．記錄或經(jīng)驗(yàn)顯示在本行業(yè)內(nèi)每季度都會(huì)發(fā)生1．事件有可能發(fā)生3中等10-4～10-32．記錄或經(jīng)驗(yàn)顯示在本行業(yè)內(nèi)每年都會(huì)發(fā)生1．事件有可能不發(fā)生2低10-5～10-42．記錄或經(jīng)驗(yàn)顯示在本行業(yè)內(nèi)1～3年內(nèi)曾發(fā)生1．事件幾乎不會(huì)發(fā)生1非常低＜10-52．記錄或經(jīng)驗(yàn)顯示在本行業(yè)內(nèi)3年以上未發(fā)生表5.2失效后果指標(biāo)生命安全類(lèi)別對(duì)環(huán)境污染情況重大污染（3）輕微污染（2）無(wú)污染（1）載人并不撤離（3）災(zāi)難（9）重大（6）中等（3）載人并撤離（2）重大（6）中等（4）一般（2）無(wú)人（1）中等（3）一般（2）輕微（1）表5.3風(fēng)險(xiǎn)后果分級(jí)后果聲譽(yù)安全環(huán)境（時(shí)間）直接經(jīng)濟(jì)損失輕微(A)注傷害可以離崗危險(xiǎn)物質(zhì)泄漏，不影響現(xiàn)無(wú)≤￥1萬(wàn)固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南第五章風(fēng)險(xiǎn)矩陣的半定量及定量分析PAGEPAGE22快清除一般(B)有限影響:一些當(dāng)?shù)毓姳硇┟襟w有報(bào)道和一些政治上的重視輕微傷害，需要一些急救處理現(xiàn)場(chǎng)受控制≤3小時(shí)￥1 ～￥10萬(wàn)很大影響:引起整個(gè)區(qū)域公眾的關(guān)注，大量的指責(zé)，當(dāng)?shù)孛襟w有大量反面的報(bào)道；國(guó)家媒體或當(dāng)?shù)?國(guó)家政策的可能限制措施或許可證影響；引發(fā)群眾集會(huì)損失工時(shí)事故應(yīng)報(bào)告的最低量的失控場(chǎng)有長(zhǎng)期影外區(qū)域無(wú)長(zhǎng)期影響中等(C)3～6小時(shí)￥10 ～￥100萬(wàn)國(guó)內(nèi)影響:引起國(guó)內(nèi)公眾的反應(yīng)，持續(xù)不斷的指責(zé)，國(guó)家級(jí)媒體的大量負(fù)面報(bào)道；地區(qū)/國(guó)家政策的可能限制措施或許可證影響；引發(fā)群眾集會(huì)單人死亡或嚴(yán)重受傷10～100類(lèi)及危險(xiǎn)物場(chǎng)以外某些區(qū)域有長(zhǎng)期傷害重大(D)6小時(shí)～168小時(shí)￥100～￥1000萬(wàn)災(zāi)難(E)國(guó)際影響:引起國(guó)際影響和面報(bào)道或國(guó)際政策上的關(guān)對(duì)進(jìn)入新的地區(qū)得到許可承包方或業(yè)主在其他國(guó)家的經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生不利影響多人死亡100類(lèi)及危險(xiǎn)物質(zhì)泄漏現(xiàn)場(chǎng)以外地方長(zhǎng)期影響≥168小時(shí)≥￥1000萬(wàn)固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南第五章風(fēng)險(xiǎn)矩陣的半定量及定量分析PAGEPAGE23風(fēng)險(xiǎn)矩陣的定量分析5.1圖5.1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣S-NRSR5.65.6Pf-accumulated累積疲勞失效概率RSRdamage剩余能力系數(shù)Pf-coll|Fatigue基于疲勞的倒塌失效概率Pf-annual(RISK)年度風(fēng)險(xiǎn)概率5.6Pf-coll|FatigueRSRdamagePf-coll|FatiguePf-accumulated5.1PfannualRISK)Pf-annual(RISK)=Pf-accumulated×Pf-coll|Fatigue (5.1)5.1風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)值不是一個(gè)確定的值，一般地，可以選取第三章中公式（3.14）中的Pac作為風(fēng)險(xiǎn)202.0×10-5（3.13）風(fēng)險(xiǎn)矩陣的建立通過(guò)定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以得到評(píng)估項(xiàng)的風(fēng)險(xiǎn)可能性等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)后果等級(jí)。這里風(fēng)險(xiǎn)定義為：風(fēng)=能性×果 (5.2)5.25.3M，L，VL)來(lái)表述導(dǎo)管架平臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)。這樣的風(fēng)險(xiǎn)矩陣可以更加直觀的表述出導(dǎo)管架平臺(tái)的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)5風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅲ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅲ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅲ4風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅲ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅲ3風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅲ2風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ1風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅰ風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)ⅠABCDE風(fēng)險(xiǎn)后果等級(jí)5.25.3檢驗(yàn)計(jì)劃5.4年5.5 圖5.4平某檢驗(yàn)劃 圖5.5平臺(tái)節(jié)長(zhǎng)檢計(jì)劃SACS軟件的RBI技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程基于SACS軟件的RBI技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程如圖5.6所示。5.6SACS軟件的RBI固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南第六章檢驗(yàn)周期和檢驗(yàn)范圍PAGEPAGE27第六章檢驗(yàn)周期和檢驗(yàn)范圍概述RBI等效時(shí)間有N（，每個(gè)時(shí)間間隔為i（1,NTeq

diDi

(6.1)di idN NTddidNTdiN所以等效的安裝時(shí)間為：iN

eqT

N1Tii

(6.2)T1NeqTT1N

N1Ti1

(6.3)

Leq1dN

(6.4)T1LeqTeq1T1Ld

(6.5)等效檢驗(yàn)時(shí)間為：

Ni TTeqTeqTeq-T) iii

(6.6)insp 1

i-11

insp

TiTinsp（年。檢驗(yàn)時(shí)間6.16.26.16.16.26.26.26.2PtargetN-1(6.1)將結(jié)構(gòu)的實(shí)際年限轉(zhuǎn)化為等效時(shí)間Teq、Teq、Teq…Teq。執(zhí)行檢驗(yàn)計(jì)劃的具體方式如1 2 3 N下：T1T2T1~T2時(shí)間的疲勞損傷率，計(jì)算等效時(shí)間Teq、Teq，根據(jù)Teq~Teq計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)的失效概率1 2 1 2P1，此時(shí)節(jié)點(diǎn)的失效概率為P1；TNT1~TN勞損傷率，計(jì)算等效時(shí)間Teq~Teq，根據(jù)Teq~Teq計(jì)算節(jié)點(diǎn)的失效概率P，此時(shí)節(jié)點(diǎn)的PN；

1 N 1 N NP<PtaeP>Ptae，

內(nèi)節(jié)點(diǎn)的疲勞損傷率，計(jì)算等效時(shí)間Teq~Teq，及N N節(jié)點(diǎn)的失效概率PN+1N N必須注意的是，計(jì)劃制定過(guò)程中需要針對(duì)不同的節(jié)點(diǎn)的重要度確定導(dǎo)管架平臺(tái)的檢驗(yàn)范圍，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的失效概率確定節(jié)點(diǎn)的檢驗(yàn)周期和檢驗(yàn)計(jì)劃。檢驗(yàn)方法（檢驗(yàn)工作應(yīng)由具有檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的，并與要執(zhí)行的檢驗(yàn)級(jí)別相稱的技術(shù)專家進(jìn)行計(jì)劃。（進(jìn)行Ⅱ級(jí)檢驗(yàn)。這種檢驗(yàn)包括潛水員或遙控潛水器（ROV）對(duì)預(yù)選危險(xiǎn)區(qū)的陰極電位進(jìn)行測(cè)量。在Ⅱ級(jí)檢構(gòu)件充水監(jiān)測(cè)（FMD）是一種對(duì)預(yù)先選取的區(qū)域進(jìn)行密閉檢驗(yàn)（Ⅲ級(jí)）的替代方法。應(yīng)通過(guò)工程評(píng)價(jià)確定節(jié)點(diǎn)應(yīng)用FMD或者目視密閉檢驗(yàn)。為選定區(qū)域監(jiān)視腐蝕情況進(jìn)行目視密閉檢驗(yàn)應(yīng)包括在Ⅲ級(jí)檢驗(yàn)中。在Ⅲ級(jí)檢驗(yàn)過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)損壞，而且單獨(dú)采用目測(cè)檢驗(yàn)不能確定損壞程度時(shí)，勢(shì)必導(dǎo)致進(jìn)行Ⅳ級(jí)檢驗(yàn)。如果必要，應(yīng)在條件允許情況下盡快執(zhí)行Ⅳ級(jí)檢驗(yàn)。Ⅳ級(jí)檢驗(yàn)包括對(duì)預(yù)選區(qū)和根據(jù)Ⅲ級(jí)檢驗(yàn)的結(jié)果、已知或懷疑損壞的區(qū)域進(jìn)行水下無(wú)損測(cè)試（T當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)，應(yīng)由熟悉平臺(tái)結(jié)構(gòu)整體狀況的資深工程師進(jìn)行評(píng)估。檢驗(yàn)頻度取決于平臺(tái)的暴露等級(jí)，根據(jù)生命安全和失效后果考慮有如下定義：L-1=有人居住——不撤離，發(fā)生失效引發(fā)嚴(yán)重后果；L-2=有人居住——撤離，發(fā)生失效引發(fā)中等后果；L-3=無(wú)人居住，發(fā)生失效引發(fā)輕微后果。表6.1常規(guī)檢驗(yàn)時(shí)間間隔（單位：年）暴露等級(jí)檢驗(yàn)級(jí)別ⅠⅡⅢⅣL-113~56~10*L-215~1011~15*L-315~10***表示應(yīng)根據(jù)檢驗(yàn)等級(jí)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)在此情況下考慮如下因素將使檢驗(yàn)的時(shí)間間隔延長(zhǎng)或縮短。/平臺(tái)使用歷史（；；損壞；RBIRBI表6.2RBI時(shí)間間隔（單位：年）風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)檢驗(yàn)間隔范圍高3~5中6~10低11~15表6.3RBI及緩解方案危害風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)及緩解方案首選方案次選方案間隔百年一遇海況高設(shè)計(jì)規(guī)范P設(shè)計(jì)階段1次固有頻率監(jiān)測(cè)S1可選持續(xù)的或按照季度應(yīng)變監(jiān)測(cè)S1持續(xù)的周期性目測(cè)S60個(gè)月或事件發(fā)生后疲勞損傷高設(shè)計(jì)規(guī)范P設(shè)計(jì)階段1次應(yīng)變監(jiān)測(cè)S1持續(xù)的進(jìn)水構(gòu)件檢測(cè)S336個(gè)月詳細(xì)目測(cè)S3FMD或應(yīng)變MTS4根據(jù)修復(fù)工作的要求而定渦流S236個(gè)月ACFMS2可選36個(gè)月ACPDS2可選36個(gè)月未涂層鋼材高涂層P設(shè)計(jì)階段1次的常規(guī)腐蝕陰極保護(hù)S1持續(xù)的材料替換P可選設(shè)計(jì)階段1次UT厚度S248個(gè)月由落物造成的構(gòu)件損傷中等目測(cè)S260個(gè)月或事件發(fā)生后固有頻率監(jiān)測(cè)S1持續(xù)的起吊程序P安裝階段起吊裝置檢測(cè)P48-60個(gè)月有涂層結(jié)構(gòu)的腐蝕中等目測(cè)S可選48-60個(gè)月涂層質(zhì)量控制程序S建造階段表面處理P建造階段焊接失效低陸地焊接QC/QAP建造階段海上焊接QC/QAP建造階段焊接設(shè)計(jì)/規(guī)格P設(shè)計(jì)階段注：P=首選方案，S=次選方案。表6.2給出了RBI各級(jí)檢驗(yàn)的時(shí)間間隔。表6.3則給出了一些更詳細(xì)的失效檢驗(yàn)及緩解方案，具體方案仍需根據(jù)具體情況進(jìn)行制定。表6.4給出了具體的方案推薦做法。表6.4RBI方案推薦做法編號(hào)區(qū)域任務(wù)/方法危害/失效模式間隔（月）注釋1平臺(tái)固有頻率監(jiān)測(cè)連接或構(gòu)件損傷1持續(xù)監(jiān)測(cè)，每月數(shù)據(jù)更新2應(yīng)變監(jiān)測(cè)構(gòu)件載荷信息1持續(xù)監(jiān)測(cè)，每月數(shù)據(jù)更新2A應(yīng)變監(jiān)測(cè)運(yùn)輸載荷循環(huán)N///A在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)3氣隙監(jiān)測(cè)沉降1GPS方法4合格服役評(píng)估多種同時(shí)出現(xiàn)180在一半壽命時(shí)或按照要求的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估5上部組塊目測(cè)常規(guī)退化/損傷126目測(cè)涂層退化/損傷127UT厚度涂層退化/損傷12由檢測(cè)方案確定的位置8附件&安全設(shè)施腐蝕12走道，隔水套管，立管9UT厚度受侵蝕區(qū)域及時(shí)的在涂層破損處評(píng)估退化10檢測(cè)起重裝置12上部組塊吊機(jī)（不包括鉆井設(shè)備）11預(yù)防性維護(hù)起重裝置48上部組塊吊機(jī)（不包括鉆井設(shè)備）12飛濺區(qū)目測(cè)常規(guī)退化/損傷1213目測(cè)涂層退化/損傷1214UT厚度腐蝕48A由檢驗(yàn)方案指定的位置15EC/ACFM疲勞48A由檢驗(yàn)方案指定的位置16水下目測(cè)常規(guī)退化/損傷48結(jié)構(gòu)，立管，J型護(hù)管，護(hù)管17厚度測(cè)量海生物附著4818物理測(cè)量陽(yáng)極塊消耗4819目測(cè)腐蝕退化96如果有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)支持，可以合理延長(zhǎng)檢驗(yàn)周期20近距離目測(cè)腐蝕/疲勞96/及時(shí)的由檢驗(yàn)方案確定的位置21CP測(cè)量常規(guī)腐蝕保護(hù)12由檢驗(yàn)方案確定的位置22UT厚度腐蝕48A由檢驗(yàn)方案確定的位置23EC/ACFM疲勞48A疲勞敏感節(jié)點(diǎn)24進(jìn)水構(gòu)件疲勞/腐蝕96/及時(shí)的由檢驗(yàn)方案確定的位置25海床目測(cè)海床沖刷/沉積48與水下外觀目測(cè)同時(shí)進(jìn)行26目測(cè)碎片/落物48與水下外觀目測(cè)同時(shí)進(jìn)行27目測(cè)沉降及時(shí)的NFRM，應(yīng)變或甲板高度注上標(biāo)A：如果腐蝕和疲勞退化在預(yù)計(jì)范圍之內(nèi)，時(shí)間間隔可加長(zhǎng)，但應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)定（1固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南第七章緩解措施PAGEPAGE34第七章緩解措施概述（SMR）措施之前，應(yīng)對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的評(píng)估，以確認(rèn)平臺(tái)（3）局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、改造和修理（（GlobalSMR緩解措施選擇7.17.1工藝選擇各種加強(qiáng)、改造及修理工藝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)列于表7.1中。7.1工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)干式焊適用各種缺陷。需要明火作業(yè)；濕式焊是業(yè)經(jīng)證實(shí)比較快速的工藝。在世界范圍內(nèi)不被認(rèn)可，效果不如干式焊。趾端打磨疲勞壽命成倍增加。只適合增加疲勞壽命。改善打磨是業(yè)經(jīng)證實(shí)比較快速消除疲勞裂紋的工藝。對(duì)靜載強(qiáng)度需進(jìn)行評(píng)估。捶擊提高疲勞壽命非常有效。只適合增加疲勞壽命。張緊型機(jī)械卡箍可用來(lái)增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對(duì)公差要求高，不適合管節(jié)點(diǎn)，焊縫余高等必須打磨。是業(yè)經(jīng)證實(shí)適用性強(qiáng)、可用來(lái)增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件?？ü肯鄬?duì)長(zhǎng)，除非可焊接。張緊型灌漿卡箍可用來(lái)增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件。張緊螺栓前，灌漿需要充分養(yǎng)護(hù)。橡膠襯墊卡箍是業(yè)經(jīng)證實(shí)有相當(dāng)?shù)倪m用性、可用來(lái)增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件。摩擦系數(shù)比預(yù)想低；由于橡膠具有伸縮性，使得交變載荷增大。灌漿填充構(gòu)件是業(yè)經(jīng)證實(shí)比較快速的工藝。增加結(jié)構(gòu)重量，尤其對(duì)地質(zhì)差的環(huán)境帶來(lái)不利；很難做到整個(gè)構(gòu)件完全灌滿漿。灌漿填充節(jié)點(diǎn)是業(yè)經(jīng)證實(shí)比較快速的工藝。對(duì)改善靜載荷和疲勞載荷都有利。增加結(jié)構(gòu)重量，尤其對(duì)地質(zhì)差的環(huán)境帶來(lái)不利；對(duì)有內(nèi)部加強(qiáng)環(huán)結(jié)構(gòu)以及變徑構(gòu)件，很難做到整個(gè)構(gòu)件完全灌滿漿。螺栓連接水下結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、改造修理基本無(wú)效。拆除結(jié)構(gòu)是業(yè)經(jīng)證實(shí)比較快速的工藝。合成材料重量輕，不需要熱工作業(yè)。水下結(jié)構(gòu)修理后壽命未經(jīng)證實(shí)。緩解措施流程平臺(tái)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、改造及修理流程見(jiàn)圖7.2。7.2緩解平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)的典型措施焊接卡箍灌漿修復(fù)后平臺(tái)的檢驗(yàn)和維護(hù)平臺(tái)維修后檢驗(yàn)是至關(guān)重要的，原因是：于缺陷引起結(jié)構(gòu)應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致其他位置應(yīng)力過(guò)高而出現(xiàn)新的缺陷。固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南固定式導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)RBI指南算例PAGEPAGE41A算例RBIRBI分析關(guān)鍵點(diǎn)篩選下面結(jié)合平臺(tái)對(duì)RBI疲勞失效概率的計(jì)算過(guò)程及可靠性更新進(jìn)行說(shuō)明。RBIRBIUCUCA.148年表A.1平臺(tái)RBI分析關(guān)鍵疲勞點(diǎn)信息疲勞失效概率依據(jù)第三章介紹的基于S-N曲線的方法，可以求得這些關(guān)鍵點(diǎn)的疲勞失效概率如，下表A.2所示。表A.2關(guān)鍵點(diǎn)的疲勞失效概率節(jié)點(diǎn)號(hào)弦桿支桿疲勞失效概率04410363-04410441-04402.633E-104410363-04410442-04419.031E-205340451-05340535-05347.445E-205340451-05340534-05332.322E-104560368-04560456-04551.706E-104560368-04560457-04561.202E-105630563-0551A082-05631.336E-103680277-03680368-03671.100E-105320450-05320532-05331.109E-106200628-0620A069-06209.543E-204390362-04390439-04408.913E-203480273-03480349-03488.260E-204540366-04540453-04547.438E-2S-N曲線的概率斷裂力學(xué)模型校準(zhǔn)以其中的一個(gè)疲勞點(diǎn)0441節(jié)點(diǎn)為例，該節(jié)點(diǎn)位于平臺(tái)的Row3立面上，如下圖A.1所示，該節(jié)點(diǎn)具體信息如下表A.3所示：節(jié)點(diǎn)號(hào)弦桿支桿厚度（mm）S-N曲線04410363-04410441-044088.9節(jié)點(diǎn)號(hào)弦桿支桿厚度（mm）S-N曲線04410363-04410441-044088.9APIX’校準(zhǔn)后的結(jié)果如下表A.4所示：A.40441服役時(shí)間（年）累積疲勞失效概率累積疲勞可靠度指標(biāo)S-N曲線模型概率裂紋擴(kuò)展模型S-N曲線模型概率裂紋擴(kuò)展模型20186.01E-047.78E-043.2383.16420194.49E-035.03E-032.6132.57420201.22E-021.29E-022.2522.23120212.28E-022.34E-021.9991.98820223.56E-023.59E-021.8041.80020234.99E-024.97E-021.6461.64720246.51E-026.44E-021.5131.51820258.09E-027.97E-021.3991.40720269.70E-029.53E-021.2991.30920271.13E-011.11E-011.211.22120281.29E-011.27E-011.1291.14220291.45E-011.42E-011.0571.07020301.61E-011.59E-010.991.00320311.77E-011.73E-010.9280.94220321.92E-011.88E-010.8710.88520332.07E-012.03E-010.8180.83220342.21E-012.17E-010.7690.78220352.35E-012.31E-010.7220.73520362.49E-012.45E-010.6780.69020372.62E-012.58E-010.6370.648A.20441檢驗(yàn)及維修事件后的可靠性更新T1事件余量為：

<???? (A.1)?? =?????

?

?????????Γ(1+??????)?∫???? ????

(A.2)L

?

??????(

??????式中，??0為初始裂紋尺寸，????為最小可測(cè)裂紋尺寸。

?? √????)0534A.5后未發(fā)現(xiàn)裂紋，其可靠性更新曲線見(jiàn)圖A.3。A.50534節(jié)點(diǎn)號(hào)弦桿支桿檢驗(yàn)時(shí)間檢驗(yàn)方法05340451-05340535-05342019/02ACFMA.30534事件余量為：

????≤(A.3)?? =∫???? ???? ????

?

?????????Γ(1+??????) (A.4)???????1

??0

??????(

?????? L 1 ??? √????)0563A.6A.4。A.60563節(jié)點(diǎn)號(hào)弦桿支桿檢驗(yàn)時(shí)間檢驗(yàn)方法05630563-055102ACFMA.40563=???? (A.5)?? =∫???? ???? ????

?

?????????Γ(1+??????) (A.6)??????1

??0

??????(

?????? L 1 ?式中，????為測(cè)得的裂紋尺寸。

?? √????)0620裂03，變異系數(shù)為000.20.1息如下表A.7所示，可靠性更新曲線如下圖A.5A.70620節(jié)點(diǎn)號(hào)弦桿支桿檢驗(yàn)時(shí)間檢驗(yàn)方法06200628-062002ACFM

A.50620?? =

???? ?

?

?(???

)???????????Γ(1+????????) (A.7)??????(??)

??0,??????

????????(

????????

?????? L

?????? ??? √????)式中，??0,??????，????????，????????為裂紋修復(fù)后的新值。0348（0.20.1.8.6所示。A.80348節(jié)點(diǎn)號(hào)弦桿支桿檢驗(yàn)時(shí)間檢驗(yàn)方法03480273-03480349-03482019/02ACFMA.60348倒塌失效概率根據(jù)第四章的公式（4.7）可以求得篩選出的關(guān)鍵構(gòu)件的倒塌失效概率如下：下表A.9為平臺(tái)篩選出的關(guān)鍵點(diǎn)的倒塌失效概率。表A.9關(guān)鍵點(diǎn)的倒塌失效概率節(jié)點(diǎn)號(hào)弦桿支桿剩余儲(chǔ)備能力系數(shù)（RCR）倒塌失效概率04410363-04410441-04402.085.625E-404410363-04410442-04412.081.513E-405340451-05340535-05342.119.069E-605340451-05340534-05332.119.069E-604560368-04560456-04552.084.071E-504560368-04560457-04562.119.069E-605630563-0551A082-05632.084.071E-503680277-03680368-03672.084.045E-505320450-05320532-05332.119.069E-606200628-0620A069-06202.084.071E-504390362-04390439-04402.081.096E-503480273-03480349-03482.119.069E-604540366-04540453-04542.119.069E-6A.10A.3A.5C2101.0E-584個(gè)。A.10節(jié)點(diǎn)弦桿支桿疲勞失效概率倒塌失效概率風(fēng)險(xiǎn)值風(fēng)險(xiǎn)水平04410363-04410441-04402.633E-15.62