55ru.ru

  

Bästa artiklarna:

  
Main / Vad är nelsonkurvan

Vad är nelsonkurvan

Ladda ner PDF-versionen. Hantera risken för skador på grund av väteangrepp vid hög temperatur HTHA har presenterat ett stort problem för syntesgasindustrin. Anledningarna till detta är till stor del dubbla. Med tanke på potentialen för extrema konsekvenser i händelse av en katastrofal utsläpp av väte, vilket illustreras av Tesoro Anacortes-incidenten 2010 [1], är behovet av en mångfacetterad strategi baserad på en integrerad riskhanteringsplan absolut nödvändig. Risken illustreras i figur 1, som visar hydro-treater-växlaren som misslyckades i Tesoro och resulterade i att sju arbetare förlorade sina liv.

Detta fotografi är mycket reproducerat men är fortfarande en gripande påminnelse om katastrofpotentialen som representeras av okontrollerad HTHA-skada. Den här artikeln beskriver senaste erfarenheter av skador som finns i utrustning som kan ha ansetts säkra med traditionella metoder för att hantera risker, samt de inspektionstekniker som krävs för att upptäcka den skadan.

Processen med HTHA kräver upplösning av atomväte. Detta är normalt, eftersom alla ferritiska stål som arbetar i väte vid förhöjd temperatur och tryck kommer att lösa upp väte. Ju högre temperatur och tryck, desto större mängd löst väte. Det upplösta väte är reaktivt. Det kommer att reagera med vilket som helst fritt kol och med inre karbider, som båda har betydande inverkan på materialstyrkan. Denna reaktion genererar metangas.

Ju mer stabila karbiderna i stålet är, desto mindre sannolikt är reaktionen. På grund av detta är mer legerade kvaliteter mer motståndskraftiga mot HTHA. Metan är inte lösligt och bildas i små fickor och runt inre inneslutningar. Det lokaliserade trycket kan vara extremt högt, och lokaliserade höga spänningsnivåer genereras vilket leder till bildandet av inre sprickor och mikrosprickor.

Nära ytfickor av metan kan leda till blåsor. Bildandet av mikrosprickor och kolförlusten resulterar i allvarliga minskningar av styrka, duktilitet och seghet. Minskningen av dessa materialegenskaper resulterar i slutändan i att komponenten inte kan klara de normala servicebelastningarna och katastrofalt fel uppstår. Figur 2 visar ett exempel på mikrofissurering som orsakas internt av HTHA och som, som diskuterats nedan, måste antingen förhindras eller detekteras genom avancerad inspektion.

Dessa kurvor är baserade på rapporterad prestanda och har genomgått ett antal betydande förändringar när nya upplevelser kommer fram. Denna uppsättning kurvor representerar kärninformationen i API-standarden. Implikationen är att materialets metallurgiska tillstånd, i detta fall karbidernas form och stabilitet, var signifikant. Ett försök att kvantifiera riskfaktorer med hjälp av en parameter Pv beroende på tryck, temperatur och arbetstryck inkluderades i 2008-versionen av API 581 [3], men detta har nu tagits bort från 2016-versionen [4].

Den andra stora förändringen inträffade i kölvattnet av Tesoro-incidenten och den efterföljande Chemical Safety Board-rapporten om den incidenten [1]. Undersökningen drog slutsatsen att fel i växlaren inträffade på grund av HTHA i ett tryckstycke av kolstål som fungerade under Nelson-kurvan.

Det är betydelsefullt att värmeväxlaren inte har värmebehandlats efter svetsning och att alla observerbara skador fanns i den värmepåverkade zonen. 2016-upplagan innehåller det första försöket att kvantifiera detta genom att införa en ny kurva för kolstål som inte har värmebehandlats efter svetsning. Som i fallet med metallurgiskt tillstånd finns det ingen anledning att tro att effekten av stress är unik för en viss stålkvalitet.

Det är dock mycket troligt att mer höglegerade kvaliteter kommer att värmebehandlas efter svetsning. Påverkan av spänning behöver tas med i beräkningen när allvarliga påkänningar som svetsrester, värmepåkänning eller höga rörbelastningar finns.

Att vara medveten om förekomsten av sådana påfrestningar är en viktig del av alla riskhanteringsplaner. Det är ett erfarenhetsbaserat dokument och kontinuerlig modifiering mot bakgrund av ny information kan förväntas.

Som nämnts ovan har API 581 [3] -metoden för att fastställa risknivåer med en enda kvantifierbar parameter Pv tagits bort från rekommenderad praxis. Detta är mycket konservativt i förhållande till API 941 Nelson Curves för både värmebehandlat och icke-svetsat värmebehandlat kolstål.

Det erkänns dock att detta är en mellanliggande åtgärd medan en mer kvantitativ metod är under utveckling. För låglegerade stål har beräkning av riskfaktor också förenklats. Den erkänner att Nelson Curves inte representerar ett absolut mått på risk och tilldelar risknivå baserat på den marginal som någon komponent fungerar under Nelson Curve Figur 4. Figur 4. Denna höga nivå av konservatism å ena sidan och skepsis kring Nelson Curves tillförlitlighet å andra sidan har lett till att vissa ägare utvecklat sina egna metoder.

Ett exempel på en metod sammanfattas nedan. Steg 1. Identifiera utrustning i känslig service. All utrustning i vätgaservice identifieras och kategoriseras som. Steg 2.

Genomför riskbedömning. För all utrustning som identifieras som mottaglig för HTHA utförs en riskbedömning. Med standardriskmetoder kan en riskmatris genereras. De faktorer som ska beaktas för HTHA inkluderar: Hänsyn till dessa faktorer och konsekvenserna av fel resulterar i en riskmatris som liknar den som visas i figur 5. Steg 3.

Basera på risknivån, utveckla en utrustningsinriktad riskhanteringsplan. Ett centralt och primärt mål är typiskt att minska risken för de tillgångar där risken bedöms ligga inom det höga riskområdet i riskbedömningsmatrisen. Figur 5. Detta kan uppnås på kort sikt för att möjliggöra drift till nästa planerade avbrott genom att minska driftsförhållandena, vanligtvis genom att justera temperaturen. Långsiktiga lösningar innefattar: Steg 4.

Integrera med Asset Integrity Management Plan. Det är avgörande för den pågående riskhanteringen att kunskap och operativa gränser förstås och ageras med den bredare organisationen. Viktiga frågor som måste tas upp är: Riskhanteringsplanen för varje utrustning som bedöms mottaglig för HTHA kräver oundvikligen inspektion för att bestämma förekomsten och omfattningen av HTHA.

Den ultimata kontrollen av HTHA är att byta ut riskutrustning. Detta är vanligtvis en kostsam lösning och motiveringen skulle normalt kräva bevis för att HTHA-skada verkligen hade inträffat. API 941 [2] innehåller kommentarer om de olika kandidatinspektionsteknikerna och drar slutsatsen att ingen enskild inspektionsteknik är idealisk för att detektera HTHA-skador, särskilt i dess embryonala skede när mikrosprickning precis börjar bildas. Fyra generiska typer har använts och illustreras schematiskt i figur 6: Backscatter-ultraljudstestning innebär bestrålning av testmaterialet med måttligt högfrekvent ultraljud och mätning av backscatter-brus som reflekteras tillbaka från HTHA.

Detta kan användas för att detektera HTHA och också för att ge en uppskattning av koncentrationen och genom tjockleken på skadan. Hastighetsmetoder använder det faktum att den förändrade mikrostrukturen från HTHA producerar material med annan skjuvvågs ultraljudshastighet än det opåverkade materialet, medan ultraljudshastigheten för kompressionsvåg är relativt opåverkad. Bakväggens reflektion är i huvudsak ett väggtjocklekstest. En förlängning av denna teknik är spektralanalys där dämpningens beroende på ultraljudssignalens frekvens analyseras.

Det högre frekvensspektrumet från den reflekterade bakväggen i en bredbands-ultraljudssignal dämpas mer omfattande. Sådan analys kan hjälpa till att skilja mellan HTHA och andra uppenbara skador, såsom inbäddade defekter. Framgången för detta tillvägagångssätt är beroende av provtagningstekniken som kan försämras av bland annat: Ingen av dessa tekniker är idealiska och en inspektionsmetodik har utvecklats som använder alla fyra.

I denna metod används backcatter-metoder som screeningverktyg för att lokalisera skadade områden, och baserat på det observerade backcatter-mönstret används en eller flera av de andra UT-teknikerna för att kvalificera närvaron av HTHA-skada.

Ett styvt tillvägagångssätt för karakteriseringen av skadan från ultraljudsmetoderna, i alla situationer, kommer inte att ge ett framgångsrikt resultat. Resultaten sammanfattas i tabell 1 nedan. AUBT-inspektioner som har kontrakterats utan att först kvalificera inspektionspersonalen har i stort sett inte lyckats. De inspektioner som utförts av inspektörer där ägaren hade förtroende har dock visat sig vara mycket framgångsrika. Det betyder inte att inspektören har ett intyg om att han har gått på en HTHA-utbildning.

Med tanke på avsaknaden av en enda och pålitlig UT-teknik för att upptäcka HTHA har resultaten på IPL varit att inspektörens erfarenhet och kunskap är avgörande för inspektionsprogrammets framgång. Vikten av ett robust program för förvaltning av tillgångsintegritet noterades tidigare och ett antal av de aktiviteter som görs för att göra ett sådant program lyfts fram.

När det gäller HTHA rekommenderas det starkt att anläggningsägare utvecklar inspektionsprogram för HTHA i samarbete med sin utvalda inspektionsleverantör och att dessa relationer upprätthålls på lång sikt för att optimera anläggningstillgångarna.

HTHA kan inte hanteras effektivt isolerat genom enkel inspektion, och ett antal faktorer måste övervägas noggrant för att maximera sannolikheten för att upptäcka och kontrollera risken som denna skademekanism medför. Att driva ett sådant program är en kontinuerlig aktivitet. Det är viktigt att överväga kopplingen mellan risknivå och beslutsfattande, särskilt när det gäller investeringar.

Det är också viktigt att se till att all personal uppskattar risken och att kontrollerna måste vara på plats. Inspektion för HTHA är en viktig del av programmet för förvaltning av tillgångsintegritet och det har visat sig att sådan inspektion är en särskilt svår uppgift som kräver betydande expertis. Framgångsrik detektering och kvantifiering av HTHA kräver förmågan att välja den lämpligaste tekniken för en given inspektionsutmaning och optimera den tekniken.

Inspektionspersonalens skicklighet och erfarenhet är avgörande för att inspektionen ska lyckas och måste visas för standarder som är inbäddade i företagets rutiner och praxis. Tryckt från: Figur 1. Skadad värmeväxlare vid Tesoro 1. Figur 2. Exempel på intern sprickbildning orsakad av HTHA. Figur 3. Driftsgränser för stål i vätgas för att undvika HTHA.

All utrustning i vätgaservice identifieras och kategoriseras som hög känslighet - fungerar på eller ovanför Nelson Curve. Figur 5.

(с) 2019 55ru.ru