2. 6. 2014
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.
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.
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.
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.
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
Autor: Aleš Brynych, Filip Tesař, Alexandrs Jelinskis, Zdroj: PETROLmedia