Nový přístup k výsledkům vnitřní inspekce

Projekt roku – Suroviny a Produkty, CEPS a. s.

Nový přístup k výsledkům vnitřní inspekce

Dvěstěpadesát kilometrů odstaveného potrubí ropovodu DN 700 Polock - Ventspils na území Lotyšska bylo vyprázdněno, chemicky vyčištěno a zakonzervováno dusíkem. Následně řešil vlastník potrubí možnost konverze tohoto 45 let starého ropovodu pro přepravu jiného média.

V roce 2013 byla proto provedena revalidace části tohoto potrubí. V rámci této revalidace byla cíleně použita kombinace vnitřní inspekce a následného testu integrity, což umožnilo zásadně odlišný přístup k výsledkům vnitřní inspekce.

CEPS 1

V šedesátých letech minulého století byl na území Sovětského svazu vybudován ropovod DN 700 Polock - Ventspils, který sloužil k přepravě ruské vývozní ropy do terminálu u přístavního města Ventspils na pobřeží Baltického moře - viz obr. 1. Přibližně před 12 lety došlo k zastavení provozu tohoto ropovodu z důvodu přerušení dodávek ropy z Ruska. Nastala tak situace, kdy bylo potrubí ropovodu téměř 10 let v celém objemu zaplněno stojící ropou. Zastavení provozu provozovatele samozřejmě nezbavuje povinností provádět na potrubí pravidelnou údržbu zajišťující bezpečnost a funkčnost ropovodu. Z tohoto důvodu bylo v letech 2010-13 společností CEPS vyprázdněno, chemicky vyčištěno a zakonzervováno 250 km potrubí v úseku od lotyšsko-litevské hranice po Ventspils.
Na podzim 2012 bylo vedením vlastníka potrubí rozhodnuto prověřit možnost revalidace (komplexního ověření integrity) tohoto vysokotlakého potrubí za účelem jeho budoucího využití. K posouzení byl vybrán cca 8 km dlouhý úsek u čerpací stanicí Dzukste. Generálním dodavatelem těchto prací byl pověřen CEPS. Provedená revalidace zahrnovala tyto základní kroky:

  • materiálové zkoušky vzorků z potrubí a modelová zkouška testu integrity trubního tělesa,
  • offline inspekci pomocí TFI ježka,
  • analýzu výsledku vnitřní inspekce a provedení nutných oprav,
  • test integrity, sušení a inertizaci.

Materiálové a modelové zkoušky

Provedené materiálové zkoušky prokázaly vysokou kvalitu ocelového materiálu potrubí ropovodu a po více než čtyřicetileté době provozu nebyly zjištěny žádné známky degradace trubního materiálu. Z výsledků provedených zkoušek a měření vyplynulo, že v průběhu řízeného tlakového přetížení trubního vzorku k hranici mezi kluzu došlo ke snížení vnitřních pnutí a stabilizaci vad v materiálu potrubí. Následně v průběhu cyklických zkoušek nebyl v trubním vzorku akustickou emisí detekován žádný rozvoj nebezpečných vad, a to ani při velmi drastické simulaci dlouhodobého provozu cyklickým zatěžováním vnitřním přetlakem.

Vnitřní inspekce potrubí

Jak je všeobecně známo, na potrubích se téměř vždy vyskytují výrobní vady, které výstupní kontrolou zachyceny nebyly, dále vady z montáže potrubí (svařování, pokládka), vady iniciované provozním zatížením, korozní vady nebo vady způsobené třetí stranou. Z uvedeného důvodu byla na vybraném úseku potrubí provedena vnitřní inspekce, jejímž hlavním cílem bylo detekovat a lokalizovat vady, které by zcela jistě tlak při následném testu integrity nevydržely.
Na potrubí ropovodu DN 700 Polock - Ventspils naposledy proběhla vnitřní inspekce pomocí MFL a UT ježka roce 2000. Jelikož se po zastavení čerpání ropy nepředpokládal další rozvoj únavových vad (především vznik a růst trhlin ve stěně potrubí) způsobený střídáním tlaků v ropovodu, rozhodl vlastník potrubí uskutečnit před provedením testu integrity vnitřní offline inspekci pomocí TFI ježka.
Inspektovaný úsek potrubí nebyl vybaven komorami pro vkládání a přijímání inteligentních ani čisticích ježků. Proto CEPS v předstihu zabezpečil navržení a výrobu dočasných komor pro provedení zatím nepříliš běžné inspekce v režimu offline. Jelikož potrubí ropovodu zůstalo po chemickém vyčištění a následné konzervaci prázdné, bylo nutné zajistit rovnoměrný posun ježka potrubím náhradním médiem. V tomto případě byla jako náhradní médium použita voda. Protlačení TFI ježka potrubím pomocí čerpané vody zajistil CEPS.

Provedení off-line inspekce

Na základě požadavků dodavatele vnitřní inspekce musel být TFI ježek protlačen potrubím rychlostí alespoň 0,5 m/s - viz obr. 2, což odpovídá rychlosti čerpání minimálně cca 685 m3/h vody do potrubí. Celkem bylo za cca 4,5 hodiny načerpáno 3100 m3 vody. Pro ilustraci - toto množství vody by stačilo napájet všechny fontány v zahradách ve Versailles po dobu celé jedné hodiny.

CEPS 2

Pro zajištění dodávky tohoto obrovského množství vody v průběhu několika hodin byly postaveny 4 vodovody, které propojily mobilní čerpadla s koncem potrubí inspektovaného úseku - viz obr. 3.

CEPS 3

Po vyjmutí inspekčního ježka z přijímacího nástavce byla provedena kontrola naměřených dat. Tato kontrola potvrdila, že TFI ježek byl již při svém prvním běhu protlačen potrubím požadovanou rychlostí a naměřená data jsou použitelná pro další zpracování.

Analýza získaných dat

Při vnitřní inspekci jsou ve stěně potrubí zaznamenány anomálie, které jsou následně zkoumány a hodnoceny. Na základě know-how dodavatele a typu použitého inspekčního ježka jsou detekované anomálie vyhodnocovány jako vady určitého typu a velikosti. Tyto vady jsou následně podle různých analytických metod hodnoceny z pevnostního hlediska. Při těchto výpočtech je často nedostatek informací o skutečném tvaru a rozměru každé vady korigován pomocí mnoha faktorů. Na základě následných pevnostních výpočtů a nastavených kritérií jsou pak doporučeny k opravě vady, které často pouze teoreticky nesplňují nastavené pevnostní požadavky. Množství vad doporučených k opravě vždy závisí na druhu použité hodnotící analytické metody.
Na základě provedené analýzy naměřených dat byly dodavatelem vnitřní inspekce k opravám doporučeny desítky defektů.

Podstata testu integrity

Test integrity je speciálně modifikovaný stresstest dlouhodobě provozovaných ocelových potrubí, který prověří skutečnou integrální mez kluzu potrubí a tedy jeho bezpečnost vůči provoznímu tlaku. Principem tohoto testu je zatížení zkoušeného potrubí vysokým tlakem vody až na úroveň blízkou integrální mezi kluzu, resp. ve stěně trubky je přetlakem vody vyvozeno napětí blížící se mezi kluzu.
Výsledkem provedeného testu integrity se tak kromě ověření současného technického stavu potrubí vytvoří především podmínky pro jeho další bezpečný provoz odstraněním zjevných závad na potrubí a dlouhodobým zablokováním (stabilizací) dalšího rozvoje ostatních vad ve stěně potrubí únavovými procesy.

Přehodnocení vad - nový přístup k výsledkům vnitřní inspekce

V rámci revalidace potrubí byla cíleně použita kombinace vnitřní inspekce a následného testu integrity tlakovým přetížením. To umožňuje zásadně odlišný přístup k výsledkům vnitřní inspekce. Vady z inspekce se rozdělí do dvou základních skupin:

  • vady velké (nadkritické), které by se při testu integrity zcela jistě otevřely. Tyto vady se opraví výřezem.
  • vady menší (podkritické), které by sice při samotné vnitřní inspekci musely být opraveny, ale při tlakovém přetížení v rámci testu integrity budou stabilizovány, takže jejich oprava není nutná.

Tento přístup významným způsobem snižuje potřebný počet oprav potrubí po jejich inspekci a přináší podstatně vyšší výslednou spolehlivost potrubí, protože při testu integrity se stabilizují i další vady, které nebyly v rámci inspekce doporučeny k opravě, nebo dokonce nebyly detekovány vůbec. Takové nedostatečně detekované nebo ohodnocené vady se dokonce při testu integrity mohou projevit jako nadkritické a otevřít se.
Při přehodnocení vad detekovaných a standardně vyhodnocených dodavatelem TFI zvolil CEPS následující přístup:

  • vady typu promáčklin, laminací a svarových defektů nebyly opravovány - pevnost potrubí byla v tomto místě prověřena při testu integrity
  • vady typu úbytku materiálu byly přepočítány podle analytických metod:
    • B31.G modifikované (ASME) a RSTRENG
    • DNV - Code

Hodnotícím kritériem pro každou vadu tohoto typu bylo, zda vyhovuje z pevnostního hlediska zatížení při předpokládaném max. tlaku při testu integrity. Všechny vady, u kterých by bylo při testu integrity dosaženo teoretického (výpočtového) maximálního zatížení, resp. destrukce, byly určeny k opravě výřezem.

Destrukce v průběhu testu integrity

V průběhu řízeného zvyšování tlaku došlo při tlaku 70,5 bar k destrukci potrubí. Při této destrukci poklesl tlak v potrubí během 1 sekundy na 0 bar, což odpovídalo úniku cca 10 m3 vody. Příčinou destrukce byla podélná trhlina uprostřed továrního svaru na vnější straně potrubí. U porušeného svaru byla při vnějším povrchu lomová plocha pokryta černým povlakem - viz obr. 4. Tento povlak v nejhlubším místě zasahoval až do hloubky 7 mm, přičemž celková tloušťka podélného svaru byla cca 11 mm. Tato oblast při vnějším povrchu s nesouvisle černým povlakem byla cca 150 mm dlouhá, avšak celková délka trhliny dosahovala délky až 250 mm.

CEPS 4

Šetřením se zjistilo, že černým povlakem na stěně lomové plochy byl standardně používaný asfaltový izolační primer. Při nanášení tovární izolace pravděpodobně pronikla použitá rozehřátá asfaltová hmota částečně do povrchové trhliny podélného svaru. Z uvedeného zjištění jasně vyplynulo, že tato podélná trhlina musela vzniknout již v procesu výroby, existovala v potrubí více než 40 let a zůstala skryta všem běžně dostupným metodám vnitřní inspekce, které byly v průběhu posledních 13 let nasazeny.

Zde je důležité poukázat i na skutečnost, že defekty, které byly po standardním vyhodnocení vnitřní inspekce doporučeny k opravám, ale po provedených pevnostních výpočtech opravovány nebyly, vydržely dvojnásobný tlak, než na který provedl pevnostní výpočet dodavatel TFI. Naopak k destrukci podélného svaru došlo v místě, kde ani TFI, ale ani Ultrasonic a MFL nic významného nedetekovaly, ačkoliv trhlina uvedené velikosti ve svaru při inspekcích již prokazatelně existovala.

Zkušenosti CEPS

V průběhu posledních 10 let provedl CEPS v ČR a Polsku testy integrity po vnitřních inspekcích pomocí MFL ježků na více než 250 km vysokotlakých potrubí. Při těchto zkouškách bylo detekováno více než 20 vad, které byly průchozí již v průběhu provádění vnitřní inspekce nebo byly příčinou destrukce potrubí v průběhu hydraulických zkoušek. Ve všech těchto případech nejenže nebyly tyto kritické vady doporučeny k opravě, ale dosti často nebyly inteligentním ježkem ani detekovány.

Závěr

Revalidace části ropovodu DN 700 v úseku Džukste - Peteri prověřila aplikací všech v současné době komerčně dostupných metod skutečnou míru bezpečnosti a spolehlivosti potrubí. Současně zvýšila aktuální hodnotu těchto parametrů minimálně na úroveň, kterou mělo potrubí po výstavbě. Zároveň byla při prováděné revalidaci demonstrována bezpečnost potrubí veřejnosti a orgánům státního odborného dohledu.


CEPS a. s.

252 42 Jesenice, Belnická 628

Czech Republic

e-mail: ceps@ceps-as.cz

www.ceps-as.cz


SIA "LatRosTrans"

"LRDS Ilukste", Sederes pagasts, Ilukstes novads

Latvija

e-mail: lrt@lrt.lv

www. latrostrans.lv

Petrol Magazín

Aktuální vydání2024/01 Téma číslaDistribuce pohonných hmot
Aktuální číslo

Přihlašte se k odběru novinek