Фундаментальные закономерности техногенной безопасности в обосновании перспективных газотранспортных систем Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И АНАЛИЗА РИСКОВ

УДК: 621.6 : 629.039.58

Фундаментальные закономерности техногенной безопасности в обосновании перспективных газотранспортных систем

НА Махутов12, М.М. Гаденин2*

1 ООО «НИИ "Транснефть"», Российская Федерация, 117186, г. Москва, Севастопольский пр-т, д. 47а

2 Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Российская Федерация, 101990, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4

* E-mail: safety@imash.ru

Тезисы. По мере повышения сложности оборудования, технологического процесса и условий его функционирования возрастают вероятности возникновения на нем неблагоприятных и чрезвычайных ситуаций, а также сопутствующих им потерь. Риски как интегральные показатели вероятностей возникновения чрезвычайных ситуаций и потерь (ущербов) являются обобщенным критерием работоспособности и условий безопасной эксплуатации инженерных объектов как на стадии проектирования, так и по мере увеличения сроков службы оборудования, которые непрерывно возрастают.

Показано, что актуальным и наиболее эффективным при решении рассматриваемой проблемы является переход от назначения сроков службы по прочностным и экономическим показателям к использованию в этой процедуре показателя рассчитанного и экспериментально обоснованного ресурса безопасной эксплуатации с привлечением базовых положений концепции риска. Выбор оптимального соотношения между уровнями рисков и затратами на определение, регулирование, обеспечение и повышение ресурса позволит не только обеспечить снижение уровня рисков до необходимого, но и увеличить эффективность использования средств, направленных на достижение этой цели. С учетом этого при определении или продлении сроков эксплуатации существующих и проектировании перспективных объектов газотранспортных систем наряду с традиционным определением всех прочностных показателей необходимо также выполнять оценки и осуществлять нормирование и регулирование соответствующих рисков возможного возникновения чрезвычайных ситуаций на анализируемом оборудовании.

Результаты фундаментальных и прикладных исследований в области проблем техногенной безопасности и рисков являются основой перехода от традиционных методов определения штатных и предельных состояний высокорисковых объектов техносферы по критериям прочности, ресурса и надежности к новым перспективным методам оценки рисков и управления ими. Важными этапами решения проблемы обеспечения безопасности и рисков для газотранспортной отрасли становятся расчетное определение показателей риска достижения предельных состояний по параметрам прочности и ресурса, взаимоувязанное развитие и использование комплексной системы диагностики и мониторинга состояния материалов и элементов соответствующего оборудования в штатных и аварийных ситуациях, мониторинг формирующихся и реализуемых рисков его эксплуатации на всех стадиях жизненного цикла и автоматизированное функционирование комбинированных систем защиты рассматриваемых объектов от аварий и катастроф по мере выхода анализируемых рисков за пределы приемлемых диапазонов и приближения их к предельным значениям.

Ключевые слова:

газотранспортные

системы,

безопасная

эксплуатация,

риски,

ущербы,

критерии,

чрезвычайные

ситуации,

аварии,

катастрофы,

предельные

состояния,

ресурс,

прочность.

Отказы, аварии и катастрофы на объектах газотранспортных систем могут становиться источником существенных ущербов человеку, инфраструктуре и окружающей природной среде. При этом по мере повышения сложности оборудования, технологического процесса и условий его функционирования возрастают вероятности возникновения на нем неблагоприятных и чрезвычайных ситуаций, а также сопутствующих им потерь, выражающихся в гибели людей, ущербе их здоровью, повреждении и разрушении самих объектов, непоправимых негативных воздействиях на среду обитания [1-9].

Выполненный в ПАО «Газпром» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ») и Российской академии наук (ИМАШ РАН) анализ условий возникновения названных чрезвычайных ситуаций показывает, что при оценках остаточного ресурса и дальнейшей безопасной эксплуатации элементов газотранспортных систем после 50...60%-ной выработки их исходного ресурса подлежат определению и учету соответствующие критериальные характеристики срока службы и условий достижения предельных состояний (условий перехода от исходных штатных состояний к предельным состояниям), а также типов предельных состояний [3-13]. Риски как интегральные показатели вероятностей возникновения чрезвычайных ситуаций и потерь (ущербов) по мере увеличения сроков эксплуатации объектов непрерывно возрастают. При этом важно подчеркнуть то обстоятельство, что названные техногенные аварии и катастрофы часто происходят в тот отрезок времени, когда назначенный срок службы поврежденных или разрушенных объектов не был исчерпан, а в целом ряде случаев степень его исчерпания не превышала 10.20 %. Это указывает на то, что при традиционном назначении сроков службы по экономическим амортизационным критериям не учитывались факторы усложнения объектов, технологий и условий их функционирования. В то же время затраты на поддержание технического состояния рассматриваемых объектов газотранспортной структуры могут значительно расти с увеличением срока эксплуатации, оказывая существенное влияние на их рентабельность. В связи с этим становится очевидной необходимость перехода от назначения сроков службы по экономическим показателям

к использованию в этой процедуре показателя рассчитанного и экспериментально обоснованного ресурса безопасной эксплуатации с привлечением базовых положений концепции риска. Выбор оптимального соотношения между уровнями рисков и затратами на определение, регулирование, обеспечение и повышение ресурса позволит не только обеспечить снижение уровня рисков до необходимого, но и увеличить эффективность использования средств, направленных на достижение этой цели.

Вероятностные характеристики возможных аварийных ситуаций и сопутствующих им ущербов для ряда высокорисковых инженерных объектов, включая трубопроводные системы, приведены в табл. 1 [1, 7].

Учитывая современное состояние науки, техники и технологий в области проектирования, создания и эксплуатации газотранспортных систем, при определении или продлении сроков эксплуатации существующих и проектировании перспективных объектов газотранспортной системы наряду с традиционным определением всех прочностных показателей в настоящее время признано необходимым также выполнять оценки и осуществлять нормирование и регулирование соответствующих рисков (рис. 1).

Как показано на рис. 1, подходы к анализу и нормированию безопасного функционирования инженерных объектов на каждом из временных этапов, начиная с первых десятилетий прошлого века и до ближайших десятилетий текущего столетия, каждая из ступеней этого процесса (от базовых расчетов на прочность до перспективных - на защищенность) по мере их совершенствования сохраняет свое значение и присутствие для

Таблица 1

Вероятности и ущербы возможных крупных аварий и катастроф на высокорисковых объектах

Вероятность аварий, год 1 Ущерб, долл. США

Тип объекта расчетная реальная

проектная запроектная

Реактор активная зона 10-6 10-8 210-3 1010

первый контур 10-5 10-6 5 10-3 109

Ракетно-космическая система 10-3 10-4 5 10-2 109

Турбоагрегат 10-3 10-4 3 10-3 108

Летательный аппарат 10-3 10-4 5 10-3 107

ТЭС,ГЭС 10-3 10-6 >10-4 109

Трубопровод протяженностью более 1000 км 10-4 210-3 110-2 106

Степень применения на практике 10-1 100

Рис. 1. Комплексные подходы к анализу, нормированию и управлению функционированием газотранспортных систем: ОТР - объекты технического регулирования; ОПО - опасные производственные объекты; КВО - критически важные объекты; СВО - стратегически важные объекты; НСТ - национальные стандарты; СП - своды правил; ФНиП - федеральные нормы и правила; ФЗ ЧС - федеральный закон по чрезвычайным ситуациям; ФЗ ЯРБ - федеральный закон о ядерной и радиационной безопасности; ФЗ ПБ - федеральный закон о промышленной безопасности; ФЗ ТР - федеральный закон о техническом регулировании

последующих, что символически обозначено изменением интенсивности их цветового изображения от светлых, более простых (относящихся к ОТР и ОПО), до наиболее затемненных (темно-желтых и коричневых), охватывающих КВО и СВО. При этом решение современных задач в этом направлении (см. верхние ступени на рис. 1 - защищенность, риск, безопасность), безусловно, опирается на ранее полученные результаты (см. нижние ступени на рис. 1 - прочность, ресурс и т.д.). Проходящая через указанные ступени кривая линия показывает в относительных единицах (верхняя шкала) степень научной обоснованности и применения в практике сегодняшнего дня имеющегося набора утвержденных нормативных методов по каждому из отображенных на рис. 1 подходов (прочность - защищенность). Причем наименее разработанная в нормативном плане к настоящему времени область

методов нормирования безопасности, рисков и защищенности должна быть применимой именно к наиболее опасным с точки зрения уязвимости высоконагруженным уникальным инженерным объектам.

Официально принятая в СССР и постсоветской России (в начальный период) нормативная база (нормы, ГОСТы, СНиПы, ОСТы1 -см. правую шкалу на рис. 1) хронологически развивалась аналогичным образом и по степени охвата соответствующих подходов (ступеней на рис. 1) также отвечает описанному выше положению. Современные результаты научных и прикладных разработок в направлении исследования безопасности, риска и защищенности позволили сформулировать такие нормативные документы по их обеспечению,

См. Федеральный закон от 29.06.2015 № 162-ФЗ (ред. от 03.07.2016) «О стандартизации в Российской Федерации» не предусмотрены.

как НСТ (и межгосударственные стандарты в рамках ЕврАзЭС), СП, ФНиП, федеральные законы о чрезвычайных ситуациях, ядерной и радиационной безопасности, промышленной безопасности, техническому регулированию, в которые с безусловной опорой на нормирование ранее используемых подходов в той или иной степени включены базовые требования к обеспечению безопасности, риска и защищенности.

Как уже отмечалось, наиболее научно обоснованными и практически реализуемыми в плане нормативных расчетов являются расчеты на прочность, ресурс, хладо- и износостойкость, надежность. Именно в такой последовательности реализовывалось традиционное направление развития нормирования с переходом на основе этих методов к оценкам безопасности, риска и защищенности (см. указатели на левой шкале рис. 1). Перспективное направление нормирования на основе изложенного выше заключается в том, что первоначально при проектировании задаются приемлемые с учетом научного обоснования и нормативного закрепления показатели защищенности, риска и безопасности, и на их основе осуществляются расчеты параметров ресурса и прочности. Конечной целью использования такого подхода к обеспечению условий безопасной эксплуатации газотранспортных систем и является количественное определение приемлемых (допускаемых) параметров защищенности, риска и безопасности, характеризующих состояние и приоритеты развития отрасли.

Результаты фундаментальных и прикладных исследований в области проблем техногенной безопасности и рисков являются основой перехода от традиционных методов и систем определения штатных и предельных состояний высокорисковых объектов техносферы по критериям прочности, ресурса и надежности к новым перспективным методам оценки рисков и управления ими. Важными этапами решения проблемы безопасности и рисков становятся расчетное определение показателей риска достижения предельных состояний по параметрам прочности и ресурса, взаимоувязанное развитие и использование комплексной системы диагностики и мониторинга состояния материалов и элементов газотранспортного оборудования в штатных и аварийных ситуациях, мониторинг формирующихся и реализуемых рисков его эксплуатации на всех стадиях жизненного цикла и автоматизированная

работа комбинированных систем защиты рассматриваемых объектов от аварий и катастроф по мере выхода анализируемых рисков за пределы приемлемых диапазонов и приближения их к предельным значениям [1, 6-8].

При анализе безопасности и рисков в газотранспортных системах, как и в других сложных технических системах, в соответствии с требованиями федерального законодательства и решениями Совета Безопасности, Государственного совета и Правительства Российской Федерации выделяются следующие основные группы объектов с учетом их потенциальной опасности: ОТР (трубы, арматура, насосы крупносерийного и массового производства); ОПО (участки трубопроводов, газоперекачивающие станции, хранилища газов, системы управления); КВО (газопроводы высоких давлений и больших диаметров, большие коридоры с рядом ниток газо- и нефтепроводов, участки газопроводов в зонах геологических разломов и речных переходов, крупные газохранилища); СВО (мощные газопроводы для экспортных поставок, морские газопроводы, заводы по сжижению природного газа, морские платформы, морские и океанские газовозы). ОТР создают объектовые риски при ущербах до 106 руб., ОПО - местные риски за пределами промышленных трасс и площадок с ущербами до 108 руб., КВО - региональные и отраслевые риски с ущербами до (1...5)109 руб., СВО - риски национального и международного масштабов с ущербами до 1010 руб. и выше.

При построении алгоритма анализа и мониторинга рисков, сценариев развития неблагоприятных событий в условиях перехода объекта от штатных к предельным состояниям, а также базовых параметров анализируемых объектов учитываются следующие положения. Фазы инициирования повреждений, отказов, разрушений, аварий, катастроф и соответствующие им риски могут представлять собой во времени т как краткосрочные, так и длительные процессы, включающие различные этапы отклонений от заданных режимов эксплуатации, накопление механических повреждений в оборудовании, отказы, а также нарушения контроля качества и состояния оборудования и обслуживающего его персонала. Эти фазы характеризуются соответствующими группами анализируемых расчетных параметров (рис. 2): безопасности £(т) и рисков Л(т); ресурса Г№(т),

Риски катастроф Як(х) Риски Я(х) 1 Катастрофы е/тхт^тх^т),

Риски аварий Яа(т) \ / Аварии а^хт^хв^х), ад, ад

Риски разрушений Яр(х) Разрушения

Риски отказов Я0(т) Отказы а^хв^х), е^ш*)

Риски повреждений Яи(х) Повреждения т е^ШтШт)

Вид риска Неблагоприятные события Анализируемые параметры

Рис. 2. Структура анализа рисков опасных состояний объектов по характеризуемым их параметрам

надежности Бд1(т), живучести Ьк(т); прочности 2а(х), жесткости б5(х), устойчивости QX(т).

Первая фаза накопления повреждений й, отказов и частичных разрушений с развитием дефектов (трещин) I заканчивается возникновением на объекте аварийной ситуации, которая может быть связана с начавшимися каскадными разрушениями и необратимыми отклонениями от условий нормальной эксплуатации. Каждая из этих фаз характеризуется соответствующим видом относящегося к ним риска (составляющей полного риска Я(т)): риском фазы повреждений Яп(т), риском фазы отказов Яо(т), риском фазы разрушений Яр(т), риском фазы аварий Яа(т) и риском фазы катастроф Як(т). Нарастание этих составляющих риска с переходом от одной фазы к другой по определенной траектории в полный, характеризующий на данный момент времени т состояние анализируемого объекта риск Я(т) может быть выражено функционалом

Я(т) = Ек {Яп (т), Я0 (г), Яр (г), Я (т), Як (т)>. (1)

Траектории развития неблагоприятных событий, приводящих к достижению предельного состояния, могут иметь различный вид, характеризуемый увеличением во времени т значений рисков Я(т) [1, 7, 8].

При этом в анализе условий достижения опасных состояний объекта по параметру риска, согласно выражению (1), в самом общем виде приняты следующие определяющие параметры:

• Q(,(т) - прочность, определяемая сопротивлением разрушению во времени несущих

элементов при штатных и аварийных воздействиях;

• QX(т) - устойчивость, определяемая сопротивлением во времени потере начальной формы X несущих элементов при действии штатных или аварийных нагрузок;

• Q8(т) - жесткость, определяемая сопротивлением во времени несущих элементов достижению недопустимых деформаций 5 при действии штатных или аварийных нагрузок;

• Тт(т) - ресурс (долговечность), определяемый временем т или числом циклов N до разрушения или потери устойчивости;

• Б^(т) - надежность, определяемая способностью объекта во времени выполнять заданные функции в штатном или поврежденном

состояниях при заданных нагрузках Q или ресурсе Т№;

• Ь1с(т) - живучесть, определяемая способностью объекта во времени выполнять свои функции в ограниченном объеме при недопустимых нормами повреждениях й или размерах дефектов I;

• £(т) - безопасность, определяемая способностью объекта во времени не переходить в катастрофическое состояние с нанесением значительных ущербов человеку, техносфере и природной среде;

• Я(т) - риск, определяемый вероятностью возникновения во времени на объекте неблагоприятных ситуаций и возможными ущербами от этих ситуаций в штатных и нештатных условиях;

• 2(х) - защищенность, определяемая способностью объекта во времени противостоять

возникновению и развитию неблагоприятных ситуаций в штатных и нештатных условиях.

Результаты контроля, испытаний, диагностики и мониторинга состояния несущих элементов рассматриваемых объектов и их материалов в настоящее время являются одними из определяющих факторов при анализе как штатных, так и предельных состояний. Поэтому остро стоит задача организации комплексного мониторинга текущего состояния рассматриваемых объектов на разных стадиях их жизненного цикла. Такой подход к организации мониторинга должен стать по крайней мере трех-целевым (для обеспечения безопасности, прочности и ресурса) и по типам контроля трехвидовым (неразрушающим, повреждающим и разрушающим). Только сочетание указанных видов контроля и мониторинга состояния объектов позволит достигнуть прогресса в решении фундаментальных проблем безопасной эксплуатации перспективных газотранспортных систем на основе мониторинга рисков с целью их защиты от техногенных аварий и катастроф и обеспечения заданного уровня приемлемого риска Я(т) < [Л(т)] в процессе эксплуатации (здесь и далее обозначения в квадратных скобках соответствуют допускаемым (приемлемым) значениям соответствующих параметров).

Комплексный расчетно-экспериментальный анализ ресурса эксплуатируемого и перспективного проектируемого оборудования базируется в первую очередь на оценке условий накопления эксплуатационных повреждений, а также на изучении условий перехода его элементов из штатных в предельные состояния с учетом критериев прочности, трещиностойкости и живучести. В этот анализ включаются: расчетно-экспериментальное обоснование статической, длительной и циклической прочности, ресурса и рисков при штатных и нештатных ситуациях; выбор типов предельных состояний, расчетных схем и расчетных случаев, расчетных характеристик и методов анализа напряженно-деформированных состояний, методов диагностики технического состояния, назначения запасов по прочности и долговечности; изучение вероятностей достижения предельных состояний; оценка рисков аварий и катастроф [1, 4-8, 14-17].

Перечисленные процедуры реализуются с использованием комплекса критериальных выражений, расчетных уравнений и расчетных характеристик, применяемых для анализа и определения штатных и предельных состояний инженерных объектов. В комплекс критериальных входят следующие выражения:

1) для оценки статической и длительной прочности

Ев { ст, е, /, т} = Е \ Л

V а! а' е. т Л

. п п п п п ,

\ т в ст е х /

, (2)

где Ев - функционал, характеризующий зависимость напряжений от совокупности силовых воздействий в; о, е - действующие во времени т при температуре t напряжения и деформации; / - функциональная зависимость (от, ов и одп - пределы текучести, прочности и длительной прочности материала для времени деформирования т соответственно; егк, тк - значения критических (при разрушении) величин деформации и времени; пт, пв, по, пе, пт - коэффициенты запаса (запасы) соответственно по пределам текучести и прочности, по напряжениям, деформациям и времени);/2(т) - функциональная зависимость показателя упрочнения т в упругопластической области деформирования (в большинстве случаев - степенная) [7, 14];

2) для оценки ресурса по параметрам N и т

Г Гст е N ^ Е { а, е, N, т} = \ / " "

_р

' п' п,

/2(а1, , тР, т п, (3)

у ]

где ЕТ - функционал, характеризующий зависимость ресурса от амплитуд напряжений оа, деформаций еа, разрушающего числа циклов Nр и соответствующих им запасов, а также располагаемой пластичности материала (относительного поперечного

сужения) и показателей степени в уравнении кривой усталости для пластической тр и упругой те составляющих циклической деформации еа [7, 14-17];

3) для оценки трещиностойкости

Ек { а, е, К,, КА, х, t} = ^ {—, -, ^, ^, ^, , (4)

I п п п„ п„ п п. I

^ст е К Ке х t J

где Ек - функционал, характеризующий зависимость коэффициентов интенсивности напряжений К, и деформаций К1е от их критических значений соответственно К1ж и КАк, уровней напряжений о, деформаций е, критического времени до разрушения тк и критической температуры 4 с соответствующими запасами [7, 14];

4) для оценки живучести

Еи (а, е,I, N, х, К,, К1е} = |(ДК,, ДКА), ^^^, (5)

где Е - функционал, характеризующий зависимость параметра живучести от значений действующих напряжений и деформаций, вызывающих повреждение материала й, размеров дефектов (трещин) I, скоростей роста последних по параметрам числа циклов d//dN и времени А1/Ат, а также размахов коэффициентов интенсивности напряжений К и деформаций Ке [7, 14];

5) для оценки риска и безопасности

Е (Р(т),и (т)} = К(х), (6)

Е{К(х),пк } = 5(х) < — К (х) = [К(х)] = Ем{К (х),пк,М(х),тм }, (7)

пя

где ЕК - функционалы, характеризующие риск К(т) как аналитическую зависимость от вероятности Р(т) возникновения на объекте чрезвычайной ситуации того или иного типа и возможного ущерба и(т) в случае ее реализации; - характеризующая параметр безопасности 5(т) функциональная зависимость, которая связывает параметры реально имеющего место для анализируемого объекта в эксплуатации риска с заранее определенными критическим Кк(т) (предельным) и допускаемым [К(т)] (приемлемым) его значениями через коэффициент запаса по риску пК. При этом уровень безопасности объекта функционально (Ем) зависит от значений критического риска, запаса по риску, а также от затрат м(т) на проведение мероприятий по снижению опасности (риска) объекта и коэффициента эффективности этих затрат тм [1, 4-7].

Приведенный комплекс функциональных критериальных выражений (2)-(7) позволяет реализовать полную последовательность расчета объекта с целью обеспечения его безопасной эксплуатации, начиная от параметров прочности и заканчивая параметрами защищенности, с приемлемыми значениями риска как на стадии проектирования, так и на определенных стадиях эксплуатации, в том числе и при принятии решений о продлении ресурса [1].

При оценке остаточного ресурса по сопротивлению циклическому разрушению подлежат анализу величины циклических напряжений, асимметрии цикла и чисел циклов, концентрация напряжений, циклические свойства материала, эксплуатационные температуры, специальные условия нагружения, остаточные напряжения и деформации. По этим данным определяются расчетные процессы и параметры воздействий, разрушающие напряжения и долговечность [1, 4-8, 10, 14-18]. Основой такого определения служат представленные ранее соответствующие функционалы, включающие расчетные зависимости (уравнения состояния, кривые деформирования и разрушения, деформационные и силовые критерии). В уточненных расчетах учитываются зоны сварных соединений, пластическое деформирование в наиболее нагруженных зонах, многообразие эксплуатационных воздействий, рассеяние характеристик механических свойств.

Концепция оценки, диагностирования и прогнозирования ресурса объектов с учетом объемов технического диагностирования увязывается с выбором параметров состояния по степени износа и исчерпания ресурса. К числу определяющих факторов и параметров, влияющих на ресурс, отнесены предельные отклонения геометрических форм, размеров и погрешностей измерений, этапность прогнозирования ресурса, результаты ресурсно-прочностных исследований, объемы диагностирования объектов, влияние эффективности технической диагностики на степень опасности разрушения.

К наиболее важным характеристикам и параметрам состояния эксплуатируемых объектов относятся имеющие место в их наиболее нагруженных элементах и зонах напряжения с (деформации е), температуры Г, размеры, формы и места возникновения дефектов (трещин) I, которые изменяются при эксплуатации во времени т. Эти параметры оказываются зависящими от реальных условий нагруже-ния (давления, механических, тепловых и электромагнитных усилий, скоростей, ускорений),

геометрических форм и размеров конструктивных элементов, свойств конструкционных материалов [7, 8, 15-19].

Поскольку возникновение и развитие практически всех аварийных ситуаций на объектах техносферы начинается с повреждений их несущих элементов (разрушения, деформирования, разуплотнения, потери устойчивости), то в процессе диагностирования подлежат обязательному определению максимальные (смакс, емакс, ¿макс) и амплитудные (оа, еа, 4) значения базовых параметров нагруженности этих элементов - напряжений, деформаций, температур.

Для диагностики (измерений) состояний рассматриваемых объектов и мониторинга (расчета и измерений) в реальном масштабе времени эксплуатации или при проведении регламентных работ могут быть использованы как широко применяемые, так и новые методы и средства - оптические, физические, механические, электромеханические (табл. 2) [7, 8, 14, 19]. К ним можно отнести: внешний осмотр, ультразвуковую и магнитную дефектоскопию, методы проникающих жидкостей и фотоупругости, тензометрию, виброметрию,

Таблица 2

Параметры технического диагностирования для оценки рисков

Методы диагностики состояния Дефект Температура Напряжения Механические свойства

размер 1 форма а/1 место расположения А значение Г длительность цикла тц время воздействия т значение са количество циклов N время воздействия т о" О* ть с о чноро про пластичность 5, ук трещиностойкость К1к

Ультразвуковая дефектоскопия + + - + - + - - - - + - - - - -

Магнитопорошковая дефектоскопия +

Визуальный контроль +

Рентген - + - + - + - - - -+ - - + - - -

Виброметрия + - - + - - - - + - - - - - -

Акустический контроль + - - + - - - - + - - - - - -

Акустическая эмиссия + + + - + + - - - + + - - - + - - +

Голография - - + + - + - - - + - + + + - + - + - + -

Термовидение + - - + - + + + + + + + - + - + + + - + - + -

Томография + + + + + +

Натурная тензометрия + - + - + - + + + + + + + + + + + + + - + - + -

Примечание. Каждый из приведенных в табл. 2 методов имеет свой диапазон применения и позволяет получить соответствующий объем информации по специфическим для него анализируемым параметрам. Наиболее эффективные из указанных методов отмечены знаком «+ +», применимые - знаком «+», не дающие прямой информации - знаком «-». Сочетание в ячейках знаков «+ -» означает: предпочтительно применимые, но без получения полного объема необходимых данных; «- +» - допустимо применимые для получения той или иной специфической информации.

термометрию, акустическую эмиссию, термовидение, рентгенографию, томографию, голографию и др. При этом оказывается, что практически отсутствуют универсальные методы, либо позволяющие (знак плюс), либо не позволяющие (знак минус) одновременно вести измерения всех указанных в табл. 2 параметров.

При постановке задачи многопараметрической диагностики состояния объектов первоочередное значение имеет получение эксплуатационной информации о названных параметрах (см. табл. 2) с учетом всех особенностей функционирования объектов. При этом следует иметь в виду, что только знание полной информации о комбинации всех требуемых параметров в их непосредственном взаимодействии позволяет провести комплексную оценку по-врежденности объекта.

Учет взаимодействия диагностируемых параметров состояния анализируемой технической системы очень важен, а получение объективных данных, отражающих такое взаимодействие, возможно лишь при комплексном применении различных методик наблюдения за состоянием системы. Например, использование широко известного ультразвукового контроля позволяет получить достаточно полную информацию о размерах дефектов, но информация о месте их расположения и конфигурации оказывается не всегда достаточной.

Указанные подходы являются базовыми для решения двух задач: 1) диагностики и мониторинга материала и технического состояния объектов; 2) мониторинга рисков функционирования объектов.

Решение практических задач обеспечения прочности, ресурса и живучести предполагает в первую очередь определение номинальных и локальных напряжений в результате эксплуатационных нагрузок в наиболее нагруженных зонах. Критериальными параметрами деформа-тивности и прочности конструкционных материалов в этом случае являются такие стандартные характеристики механических свойств материала, как модуль упругости Е, предел текучести от и предел прочности ов, сопротивление отрыву 5к, относительное сужение в шейке ук.

Решенные и решаемые в рассматриваемом направлении проблемы характеризуются исторически сложившейся последовательностью (рис. 3) формирования фундаментальных научных основ, разработки инженерных методов расчетов и испытаний, создания норм и правил проектирования и изготовления объектов техносферы, обеспечения их функционирования в заданных пределах проектных режимов и параметров. Базовыми, поэтапно повышающимися требованиями к штатному (нормальному) функционированию и проектным параметрам функционирования как для объектов массового и серийного производства газотранспортных систем (ОТР и ОПО), так и для уникальных и экстремально нагруженных критически (КВО) и стратегически (СВО) важных их объектов на всех стадиях их жизненного цикла в настоящее время стали последовательно передающие (знак свои знания от одного этапа расчетов к другому «прочность ^ жесткость ^ устойчивость ^ ресурс ^ надежность ^ живучесть ^ безопасность ^ риск ^

Рис. 3. Общая структура обеспечения работоспособности объектов газотранспортных систем

^ защищенность» (см. рис. 3, обозначения критериев см. на рис. 2). При этом, как уже упоминалось (см. рис. 1), традиционное направление последовательности расчетов предполагает первоначальное задание параметров прочности с последующими как прямым использованием полученных результатов для анализа защищенности (см. ступенчатую линию в столбце «Направление развития расчета» на рис. 3), так и передачей этих результатов на следующий этап - расчет жесткости и устойчивости с повторением этого алгоритма и для других выше расположенных на рис. 3 этапов расчета. Перспективное направление предполагает обратную последовательность этой процедуры.

На основе анализа традиционных и новых перспективных требований к обеспечению безопасных условий эксплуатации и соответствующих им параметров можно построить зоны обеспеченности и необеспеченности работоспособности эксплуатируемых и перспективных объектов газотранспортных систем по входящим в выражения (2)-(7) и обозначенным на рис. 3 критериям. При этом могут быть выделены основные этапы развития, базовые требования и основные практические результаты взаимодействия традиционного и перспективного направлений. В этом случае следует иметь в виду, что решение новых проблем защищенности, риска и безопасности должно обязательно опираться на решение проблем живучести, надежности, ресурса, жесткости, устойчивости и прочности с прохождением через традиционные этапы (1-УШ) (см. рис. 3) их взаимодействия.

В соответствии с изложенным базовое выражение, характеризующее защищенность объектов от аварий и катастроф, может быть представлено в виде функционала, включающего параметры прочности, ресурса, живучести, безопасности и рисков:

защищенности рассматриваемых объектов от чрезвычайных ситуаций является именно то, которое изначально формирует уровень защищенности объекта Z(т). Защищенность объекта определяется через формирующиеся К(т) и приемлемые [К(т)] риски:

Z(т) = К(т)(1 - [К(т)] / К(т)}.

(9)

Риски К(т), формирующиеся на данной стадии т жизненного цикла в соответствии с функционалом согласно выражению (6), научно обосновываются и оцениваются по вероятностям (частотам) Р(т) возникновения отказов, аварийных или катастрофических ситуаций и сопутствующим им ущербам и(т):

К(т) = Р(т)и(т).

(10)

Задаваемый согласно выражению (8) уровень защищенности определяет все основные группы требований:

• безопасности 5(т) и рисков К(т);

• ресурса Тм(т), надежности Бвт(т), живучести Ыт);

• прочности во(т), жесткости в5(т), устойчивости Qx(т).

Приемлемые риски [К(т)] при раскрытии функционала (7) с учетом результатов анализа критических отказов, аварий и катастроф научно обосновываются и директивно назначаются по наиболее опасным, критическим значениям Рк(т), ик(т), Кк(т) с введением запасов по рискам пК (пК > 1)

[ К(т>] =

К (т) _ Рк (т)ик (х)

(11)

Безопасность объекта 5(т) оценивается по неравенствам

5(х) > 0 при Л(х) < [К(х)].

(12)

Z(т) = ЕДК(т), 5(т), ¿^т), Бвт(т), Т№(т), в5(т), вх(т), во(т)}.

(8)

Основным направлением анализа и обеспечения защищенности объектов от неблагоприятных ситуаций с учетом выражения (8) является реализация основных требований к их работоспособности в штатных, аварийных и катастрофических ситуациях. Новым, перспективным направлением фундаментальных и прикладных исследований для обеспечения

Живучесть объекта, согласно функционалу (5), в количественной форме оценивается через сопоставление параметров развития дефектов /(т) и повреждений й(т):

I(х) < [I(х)]; -(х) < [- (х)];

I (х) - (х)

[I(х)] = -А2; [-(х)] =

П П

(13)

где [/(т)], [й(т)] - допускаемые дефекты и повреждения соответственно; /к(т), йк(т) -

их критические значения; п, па - запасы по дефектам и повреждениям; (п, па) > 1.

Надежность ВвТ(т) определяется (рис. 4) по вероятностным характеристикам эксплуатационной нагруженности Q(т) и ресурса Т№(т) на основе функций распределения / эксплуатационных воздействий вэ(т), чисел циклов N и времени в эксплуатации тэ, а также предельных (критических) нагрузок вк(т) для заданных предельных значений числа циклов Ык, и времени тк. При этом обычно используются деревья событий и деревья отказов по опыту предшествующей эксплуатации аналогичных объектов. В такой формулировке может определяться техногенный риск Ят [1]:

Я (т) = 1 - Бвт (т).

а^х

Рис. 4. Схема определения вероятности отказов, аварий и катастроф

где "са - А", "еа - А", "с - т", "е - т" - уравнения кривых циклической (Щ и длительной (т) прочности в напряжениях с и деформациях е, получаемые по результатам стандартных испытаний гладких лабораторных образцов.

Если проводятся статистические испытания серий образцов с оценкой вероятностей их циклических и длительных разрушений, то, получив по выражению (15) показатели ресурса Т№, можно с их использованием определить показатели надежности Бвт(т) [7, 8, 14].

Жесткость вб(т) несущих элементов определяется расчетами их деформаций - перемещений 5(т) при эксплуатационных воздействиях вэ(т) и выбранных размерах сечений Е и длины Ь несущих элементов:

(14)

в5 (х) =5(х) < [в8 (х)] =

8К (х)

(16)

Параллельно с анализом надежности Бвт(т) и техногенного риска Ят(т) устанавливаются параметры ущербов П(т) (в первую очередь экономических), соответствующих достижению рассматриваемых состояний (отказ, авария, катастрофа).

Ресурс Тш несущих элементов определяется нормативными и уточненными расчетами по кривым циклической (А) и длительной (т) прочности для номинальных и локальных (максимальных в зонах концентрации) амплитудных значений напряжений и деформаций

^.макс^Х ^.Ш еа.макс(т): Тм х = Рм, {(ста.„ (0,^а.макс (х)),(еа.н (т), еашс (т)),

(("ста - м- м")),(0-т"),С'е -О)}, (15)

где [вб(т)] - допускаемые деформации; 5к(т) -критические деформации; п5 - запас по деформациям (п5 > 1).

Для оценки величин 5(т) используются уравнения кривых деформирования "с - е" при статическом, циклическом и длительном нагружениях. Расчетными характеристиками механических свойств при этом являются модуль продольной упругости Е, коэффициент Пуассона д и показатель упрочнения т для неупругой области.

Устойчивость вх(т) определяется расчетом на потерю устойчивости (в упругой области по уравнениям Эйлера, в упругопластиче-ской - по формулам Журавского):

вл =

ом в3 (*)

• = п„

(17)

где вк(т) - критические нагрузки при потере устойчивости; пу - запас на устойчивость (пу > 1). В расчет 0к(т) входят Е и т, зависящие от времени и числа циклов нагружения.

Прочность 0С(т) несущих элементов определяется с использованием максимальных номинальных и локальных напряжений смакс(т) и деформаций емакс(т) для экстремальных эксплуатационных нагрузок 0э(т):

Какс С0>^ (X)} = (б^ (X),^,Ь,Е,ц,т}; (18)

(^макс (X), ^макс (*)> < {№)], [ф)]> =

[стк(х) ек(х)] (19)

где [о(т)], [е(т)], ок(т), ек(т) - допускаемые и критические (разрушающие) напряжения и деформации для заданных режимов нагруже-ния (по числу циклов N времени т и температуре t); по, пе - запасы по напряжениям и деформациям (1 < по << пе).

В качестве базовых характеристик в традиционных расчетах в качестве силовых критериев для определения ок(т) используются от (или о02) и ов, 5к без увязки с т, а также предел длительной прочности одп. Характеристики от, о02, ов, одп определяются стандартными испытаниями в соответствующем диапазоне температур t.

В качестве критической деформации ек(т) используется деформация предела текучести о^/Е (или о02/Е), равномерная деформация ев на пределе прочности ов или истинная предельная деформация в шейке при разрыве

е = 1п-

100

100

(20)

где принимается в процентах.

Система выражений (8)-(20), вытекающая из раскрытия обобщенных функционалов

(2)-(7), служит основой анализа и назначения ключевых параметров безопасности, рисков и защищенности. При этом соответствующий расчетно-экспериментальный анализ является базой [1, 7, 8, 14] построения обобщенных диаграмм прочности, ресурса (долговечности), живучести, термостойкости и хладостойкости (рис. 5) с использованием общих уравнений механики деформирования и разрушения (сопротивления материалов, теорий усталости, упругости, пластичности, ползучести, термоциклической прочности, линейной и нелинейной механики разрушения, механики катастроф, риска и безопасности).

Представленная на рис. 5 диаграмма иллюстрирует процедуры последовательного определения условий возникновения отказов, повреждений, аварий и катастроф для проектных, запроектных и гипотетических ситуаций, тяжесть которых символически отражена изменением цвета (зеленый - желтый - коричневый) соответствующих секторов на этой диаграмме. Для объектов ОТР, ОПО, КВО и СВО при переходе от штатных к гипотетическим катастрофическим ситуациям роль

10-2

100

102

104

106

10-1

100

101

102

103

Риск и безопасность

Механика катастроф

Нелинейная механика разрушения

Линейная механика разрушения

Теория термоцикпической прочности

Теория ползучести

Теория пластичности

Теория упругости

Теория усталости

Сопротивление материалов

Ы, цикл.

I, мм

5 ё-

ГО ¡^

РЕСУРС

ЖИВУЧЕСТЬ

Рис. 5. Обобщенная диаграмма анализа прочности, ресурса, живучести и безопасности

деформационных критериев по сравнению с силовыми возрастает.

В рамках традиционного направления соответствующих расчетов обеспечиваются на различных временных этапах 1-УШ (см. рис. 3) с различным уровнем глубины анализа группы требований по цепочке: «прочность ^ жесткость ^ устойчивость ^ ресурс ^ надежность ^ живучесть ^ безопасность ^ риски». Каждому из традиционных и новых этапов соответствует свой практический результат в исследованиях, проектировании, создании и эксплуатации анализируемых объектов, а именно: неразрушаемость, сохранение размеров и формы, долговечность, отказоустойчивость, тре-щиностойкость, безопасность, приемлемые риски, защищенность от отказов, аварий и катастроф. При этом последовательность неблагоприятных событий, приводящих к катастрофе на объектах техносферы, может иметь различный вид, характеризуемый увеличением во времени т рисков Я(т).

Наличие потенциальной опасности в рассматриваемом элементе объекта не всегда сопровождается ее негативным воздействием на другие наиболее важные его элементы. Для реализации опасности необходимо выполнение минимум трех условий: 1) опасность реально действует (присутствует); 2) объект находится в зоне действия опасности; 3) объект не имеет достаточного уровня защищенности 2(т). В последнем случае должны применяться новые требования, критерии и методы повышения защищенности до заданного уровня.

Таким образом, на основании всего изложенного можно заключить, что при построении алгоритма анализа и мониторинга рисков Я(т), сценариев развития неблагоприятных событий и базовых параметров объектов на практике должно учитываться, что фаза инициирования повреждений, отказов, разрушений, аварий, катастроф и соответствующих им рисков Я(т) может представлять собой во времени т как краткосрочный, так и длительный процесс, включающий в себя различные этапы отклонений от заданных режимов эксплуатации, накопления механических повреждений в оборудовании, отказов, а также нарушения контроля качества и состояния оборудования и персонала. При этом первая фаза накопления повреждений ё, отказов и частичных разрушений

с развитием трещин l заканчивается возникновением на объекте аварийной ситуации, которая может быть связана с начавшимися каскадными разрушениями и необратимыми отклонениями от условий нормальной эксплуатации. Катастрофа на объектах с образованием критических дефектов 1к является заключительной стадией развития опасных ситуаций и характеризуется самыми высокими, неприемлемыми (критическими) рисками R(t) = Rs(x). По такому пути (традиционное направление) в течение долгого времени шло развитие требований к безопасному функционированию техносферы в целом и методов обеспечения работоспособности всех основных ее объектов, в частности объектов тяжелого машиностроения.

При этом следует иметь в виду, что на базе результатов фундаментальных и прикладных исследований последних трех десятилетий по проблемам безопасности природно-техногенно-социальной сферы поставлена новая практически важная задача определения, обеспечения, повышения и нормирования комплексной безопасности и защищенности по критериям приемлемых и управляемых рисков. При такой постановке задачи только безопасность и защищенность с заданными уровнями рисков дают основание к принятию решений о допустимости или недопустимости реализации новых проектов или допустимости дальнейшей эксплуатации действующих объектов инфраструктуры [1, 4-8, 13, 14, 20].

При практическом использовании действующих и разработке новых расчетно-экспериментальных методов и диагностических объектов эксплуатируемых и перспективных газотранспортных систем применительно к каждой группе их составляющих (ОТР, ОПО, КВО, СВО), каждому классу катастроф и каждому типу аварийных ситуаций должны быть выделены следующие определяющие расчетные и диагностируемые параметры и характеристики: параметры состояния наиболее важных потенциально опасных систем, компонентов узлов и деталей в штатных и аварийных ситуациях; параметры повреждающих факторов при возникновении и развитии аварийных ситуаций; параметры состояния конструкционных материалов и их свойств с учетом эффектов старения и деградации.

Список литературы

1. Махутов Н.А. Безопасность и риски: системные исследования и разработки / Н.А. Махутов. -Новосибирск: Наука, 2017. - 724 с.

2. Безопасность России: правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Энергетическая безопасность (газовая промышленность России). -

М.: Международный гуманитарный общественный фонд «Знание», 2005. - 688 с.

3. Безопасность России: правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Безопасность трубопроводного транспорта. -М.: Международный гуманитарный общественный фонд «Знание», 2002. - 752 с.

4. Безопасность России: правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Функционирование и развитие сложных народнохозяйственных, технических, энергетических, транспортных систем, систем связи и коммуникаций. Разд.

1: Теоретические основы безопасного функционирования сложных технических систем. - М.: Международный гуманитарный общественный фонд «Знание», 1998. - 448 с.

5. Безопасность России: правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Функционирование и развитие сложных народнохозяйственных, технических, энергетических, транспортных систем, систем связи и коммуникаций. Разд. 2: Обеспечение безопасного функционирования сложных технических систем на разных этапах жизненного цикла. - М.: Международный гуманитарный общественный фонд «Знание», 1998. - 416 с.

6. Безопасность России: правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Техногенная, технологическая и техносферная безопасность / под ред. Н.А. Махутова. -

М.: Международный гуманитарный общественный фонд «Знание», 2018. - 1016 с.

7. Махутов Н.А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования / Н.А. Махутов. - Новосибирск: Наука, 2008. -528 с.

8. Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: в 2-х ч. Ч. 2: Обоснование ресурса и безопасности. -Новосибирск: Наука, 2005. - 610 с.

9. Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем / О.М. Иванцов, И.И. Мазур. -

М.: Елима, 2004. - 1104 с.

10. Махутов Н.А. Определение характеристик остаточной прочности, долговечности и риска магистральных трубопроводов / Н.А. Махутов, Л.А. Сосновский, А.М. Бордовский и др. // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - М.: ВИНИТИ, 2003. - № 5. -

С. 186-208.

11. Гаденин М.М. Научная школа «Безопасность и защищенность критически и стратегически важных объектов техносферы» / М.М. Гаденин,

B.В. Москвичев, Д.А. Неганов // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. -М.: ВИНИТИ, 2017. - № 4. - С. 3-15.

12. Люгай Д.В. Перспективы применения системного подхода и методов системного анализа при проектировании и управлении разработкой газовых месторождений / Д.В. Люгай, Г.М. Гереш, Ю.Н. Васильев // Газовая промышленность. - 2013. -

№ 5 (690). - С. 56-58.

13. Нефедов С.В. Вероятностный анализ допустимых уровней дефектности участков линейной части магистральных газопроводов /

C.В. Нефедов, М.Ю. Панов, В.М. Силкин и др. // Вести газовой науки: Управление техническим состоянием и целостностью газопроводов. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. -№ 1 (17). - С. 35-40.

14. Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: в 2-х ч. Ч. 1: Критерии прочности и ресурса / Н.А. Махутов. - Новосибирск: Наука, 2005. -494 с.

15. Напряженно-деформированные состояния ЖРД / под ред. Н.А. Махутова и В.С. Рачука. -М.: Наука, 2013. - 646 с. - (Исследования напряжений и прочности ракетных двигателей).

16. Гаденин М.М. Характеристики механических свойств материалов в анализе условий достижения предельных состояний /

М.М. Гаденин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2012. - Т. 78. -№ 2. - С. 58-63.

17. Махутов Н.А. Уравнения состояния при малоцикловом нагружении / Н.А. Махутов, М.М. Гаденин, Д.А. Гохфельд и др. - М.: Наука, 1981. - 245 с.

18. Гаденин М.М. Многопараметрический анализ условий безопасной эксплуатации и защищенности машин и конструкций

по критериям прочности, ресурса и живучести / М.М. Гаденин // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - 2012. - № 6. -С. 50-56.

19. Махутов Н.А. Техническая диагностика остаточного ресурса и безопасности: учеб. пособие / Н.А. Махутов, М.М. Гаденин; под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Спектр, 2011. -187 с. - (Серия «Диагностика безопасности»).

20. Радионова С.Г. Перспективы

исследований в области анализа риска для совершенствования государственного регулирования и повышения безопасности объектов нефтегазохимического комплекса / С.Г. Радионова, С.А. Жулина, Н.А. Махутов и др. // Безопасность труда в промышленности. - 2017. - № 9. - С. 5-13.

Fundamental regularities of technogenic safety in feasibility substantiation of future gas-transport systems

N.A. Makhutov12, M.M. Gadenin2*

1 The Pipeline Transport Institute LLC, Bld. 47a, Sevastopolskiy prospect, Moscow, 117186, Russian Federation

2 A.A. Blagonravov Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Bld. 4, Malyy Kharitonyevskiy pereulok, Moscow, 101990, Russian Federation

* E-mail: safety@imash.ru

Abstract. In process of raise of complexity of equipment, techniques and operating conditions probabilities of initiation of unfavorable and emergency situations, and also losses accompanying them increase. Risks as integral parameters of a capability of emergency situations and losses initiation are the generalized criteria of functionability and of safe operation conditions for engineering objects both on a design stage, and in process of increment of life cycles of the equipment. These risks continuously increase.

It is displayed that actual and the most effective for the solution of a considered problem is transition from assignment of life cycles on strength and economic parameters to use in this procedure of counted and experimentally well-founded resource parameter for safety operation with engaging of base positions of the risk concept. Sampling of an optimum ratio between risks levels and costs of determination, regulating, maintenance and resource raise will allow not only to ensure decrease of risks level to necessary meaning, but also to increase efficiency of use of the costs guided on reaching of this purpose. Taking it into account at calculation or extension of expected lives of existing and projection of perspective gas-transport systems along with traditional determination of all strength parameters is necessary also to execute calculations and to realize standardization and regulating of corresponding risks parameters for possible initiation of emergency situations on the analyzed equipment.

Results of fundamental and applied researches on problems of technogenic safety and risks are a basis of transition from traditional methods of the analysis of regular and limiting states of high-risk objects by criteria of strength, resource and reliability to new perspective methods of risks estimation and controls of them. The important stages of solving safety and risks maintenance problem for gas-transport systems become calculation determination of risk parameters at reaching of the limiting states on strength and resource parameters together with development and use of an overall system of diagnostics and monitoring of states of materials and parts of the corresponding equipment in regular and emergencies situations and with monitoring of formed and implemented risks of its operation at all stages of life cycle and the automatic functioning of combined protection systems from accidents and disasters in process of a run out of analyzed risks meanings out of breaking points of acceptable ranges and their oncoming to the limiting meanings.

Keywords: gas-transport systems, safety operation, risks, losses, criteria, emergency situations, accidents, disasters, limiting states, resource, strength.

References

1. MAKHUTOV, N.A. Safety and risks: systems researches and projects [Bezopasnost i riski: sistemnyye issledovaniya i razrabotki]. Moscow: Nauka, 2017. (Russ.).

2. Safety of Russia: juristic, socio-economic and sci-tech aspects. Energy safety (gas industry of Russia) [Bezopasnost Rossii: pravovyye, sotsialno-ekonomicheskiye i nauchno-tekhnicheskiye aspekty. Energeticheskaya bezopasnost (gazovaya promyshlennost Rossii)]. Moscow: "Znaniye" International Humanitarian Public Fund, 2005. (Russ.).

3. Safety of Russia: juristic, socio-economic and sci-tech aspects. Pipeline transport safety [Bezopasnost Rossii: pravovyye, sotsialno-ekonomicheskiye i nauchno-tekhnicheskiye aspekty. Bezopasnost truboprovodnogo transporta]. Moscow: "Znaniye" International Humanitarian Public Fund, 2002. (Russ.).

4. Safety of Russia: juristic, socio-economic and sci-tech aspects. Functioning and development of complex national-economic, technical, power, transport and communication systems. Section 1: Theoretical basics for safe working of complex technical systems [Bezopasnost Rossii: pravovyye, sotsialno-ekonomicheskiye i nauchno-tekhnicheskiye aspekty. Funktsionirovaniye i razvitiye slozhnykh, narodnokhozyaystvennykh,

tekhnicheskikh, energeticheskikh, transportnykh system, system svyazi i kommunikatsiy. Razdel 1: Teoreticheskiye osnovt bezopasnogo funtsionirovaniya slozhnykh tekhnicheskikh sistem]. Moscow: "Znaniye" International Humanitarian Public Fund, 1998. (Russ.).

5. Safety of Russia: juristic, socio-economic and sci-tech aspects. Functioning and development of complex national-economic, technical, power, transport and communication systems. Section 2: Support for safe ■working of complex technical systems at different stages of life history [Bezopasnost Rossii: pravovyye, sotsialno-ekonomicheskiye i nauchno-tekhnicheskiye aspekty. Funktsionirovaniye i razvitiye slozhnykh, narodnokhozyaystvennykh, tekhnicheskikh, energeticheskikh, transportnykh system, system svyazi i kommunikatsiy. Razdel 2: Obespecheniye bezopasnogo fuktsionirovaniya slozhnukh tekhnicheskikh system na raznykh etapakh zhiznennogo tsikla]. Moscow: "Znaniye" International Humanitarian Public Fund, 1998. (Russ.).

6. MAKHUTOV, N.A. (ed.). Safety of Russia: juristic, socio-economic and sci-tech aspects. Technogenic, technologic and technospheric safety [Bezopasnost Rossii: pravovyye, sotsialno-ekonomicheskiye i nauchno-tekhnicheskiye aspekty. Tekhnogennaya, tekhnologicheskaya i tekhnosfernaya bezopasnost]. Moscow: "Znaniye" International Humanitarian Public Fund, 2018. (Russ.).

7. MAKHUTOV, N.A. Strength and safety: fundamental and applied researches [Prochnost i bezopasnost: fundamentalnyye i prikladnyye issledovaniya]. Novosibirsk: Nauka, 2008. (Russ.).

8. MAKHUTOV, N.A. Structural strength, resource, and technogenic safety: in 2 pts. Pt. 2: Feasibility study of resource and safety [Konstruktsionnaya prochnost, resurs i tekhnogennaya bezopasnost: v 2-kh chastyakh. Ch. 2: Obosnovaniye resursa i bezopasnosti]. Novosibirsk: Nauka, 2005. (Russ.).

9. IVANTSOV, O.M., I.I. MAZUR. Safety of pipeline systems [Bezopasnost truboprovodnykh system]. Moscow: Yelima, 2004. (Russ.).

10. MAKHUTOV, N.A., L.A. SOSNOVSKIY, A.M. BORDOVSKIY et al. Determination of retained strength, durability and risk characteristics for main pipelines [Opredeleniye kharakteristik ostatochnoy prochnosti, dolgovechnosti i riska magistralnykh truboprovodov]. Problemy bezopasnosti i chrezvychaynykh situatsiy. Moscow: VINITI, 2003, no. 5, pp. 186-208. ISSN 0869-4176. (Russ.).

11. GADENIN, M.M., V.V. MOSKVICHEV, D.A. NEGANOV. Scientific school "Safety and protectability of the critically and strategically important technosphere facilities" [Nauchnaya shkola "Bezopasnost i zashchishchennost kriticheski i strategicheski vazhnykh obyektov tekhnosfery"]. Problemy Bezopasnosti i Chrezvychaynykh Situatsiy. Moscow: VINITI, 2017, no. 4, pp. 3-15. ISSN 0869-4176. (Russ.).

12. LYUGAY, D.V., G.M. GERESH, Yu.N. VASILYEV. Outlooks for application of system approach and the methods of system analysis at designing and managing of gas field development [Perspektivy primeneniya sistemnogo podkhoda i metodov sistemnogo analiza pri proyektirovanii i upravlenii razrabotkoy gazovykh mestorozhdeniy]. GazovayaPromyshlennost. 2013, no. 5(690), pp. 56-58. ISSN 0016-5581. (Russ.).

13. NEFEDOV, S.V., M.Yu. PANOV, V.M. SILKIN et al. Probabilistic analysis of permissible defectiveness levels for trunk gas pipeline line part sections [Veroyatnostnyy analiz dopustimykh urovney defektnosti uchastkov lineynoy chasti magistralnukh gazoprovodov]. Vesti Gazovoy Nauki. Moscow: Gazprom VNIIGAZ, 2014, no. 1(17): Gas pipeline technical condition and integrity control, pp. 35-40. ISSN 2306-8949. (Russ.).

14. MAKHUTOV, N.A. Structural strength, resource, and technogenic safety: in 2 pts. Pt. 1: Criteria of strength and resource [Konstruktsionnaya prochnost, resurs i tekhnogennaya bezopasnost: v 2-kh chastyakh. Ch. 1: Kriterii prochnosti i resursa]. Novosibirsk: Nauka, 2005. (Russ.).

15. MAKHUTOV, N.A., V.S. RACHUK (eds.) Stress-strain states of liquid-fuel rocket engines [Napryazhenno-deformirovannyye sostoyaniya ZhRD]. Moscow: Nauka, 2013. Series: Studying stresses and strength of rocket propulsions [Issledovaniye napryazheniy i prochnosti raketnykh dvigateley]. (Russ.).

16. GADENIN, M.M. Characteristics of mechanical properties of materials within analysis of conditions for reaching marginal states [Kharakteristiki mekhanicheskikh svoystv materialov v analize usloviy dostizheniya predelnykh sostoyaniy]. Zavodskaya Laboratoriya. Diagnostika Materialov. 2012, vol. 78, no. 2, pp. 58-63. ISSN 1028-6861. (Russ.).

17. MAKHUTOV, N.A., M.M. GADENIN, D.A. GOKHFELD et al. Equations of state at low-cycle loading [Uravneniya sostoyaniya pri malotsiklovom nagruzhenii]. Moscow: Nauka, 1981. (Russ.).

18. GADENIN, M.M. Multiparameter analysis of conditions for safe operation and protectability of machines and structures according to criteria of strength, resource and survivability [Mnogoparametricheskiy analiz usloviy bezopasnoy ekspluatatsii i zashchishchennosti mashin i konstruktsiy po kriteriyam prochnosti, resursa i zhivuchesti]. Problemy Bezopasnosti i Chrezvychaynykh Situatsiy. 2012, no. 6, pp. 50-56. ISSN 0869-4176. (Russ.).

19. MAKHUTOV, N.A., M.M. GADENIN. Technical diagnostics of residual life and safety [Tekhnicheskaya diagnostika ostatochnogo resursa i bezopasnosti]. Moscow: Spektr, 2011. Series: Security diagnostics [Diagnostika bezopasnosti]. (Russ.).

20. RADIONOVA, S.G., S.A. ZHULINA,N.A. MAKHUTOV et al. Outlooks for risk analysis studies for perfection of government regulation and safety improvement in respect to petrogaschemical facilities [Perspektivy issledovaniy v oblasti analiza riska dlya sovershenstvovaniya gosudarstvennogo regulirovaniya i povysheniya bezopasnosti obyektov neftegazokhimicheskogo kompleksa]. Bezopasnost Truda v Promyshlennosti. 2017, no. 9, pp. 5-13. ISSN 0409-2961. (Russ.).