Поддержание трубопроводов и систем поддержки
При надлежащей конструкции опорной трубы, монтаж и техническое обслуживание, трубы ущерба, как правило, не развиваются на протяжении десятилетий.
Трубы и поддерживает легко воспринимаем как должное. Они не имеют движущихся частей и, кажется, навсегда. Однако, они могут потерпеть неудачу, и когда они делают, они могут вызвать чрезвычайные завода остановка, побочный ущерб, вред персоналу и экологический ущерб. Неправильно разработаны, скорректированы или сохранить трубопровода, может создать трубы высокого напряжения, в результате преждевременного повреждения. Это может отрицательно сказаться на растительном безопасности, надежности и финансовой статья описывает performance.This промышленных трубопроводов проблемы, методы, используемые для оценки трубопроводов и систем поддержки и методологий, используемых для максимального трубы жизни и свести к минимуму риск неудачи.
целей инспекции трубопроводов
Когда речь идет о системе трубопроводов обслуживание, каждому предприятию необходимо определить свои собственные цели и риск-критериям приемлемости. Ведущий инженер, необходимо определить, какие системы трубопроводов для включения в техническое обслуживание и проверка программ. Факторы рассмотреть в ходе этого процесса включают жидкости опасностей и критичности системы производственной безопасности и надежности.
В соответствии с рекомендацией API 570 и API 574, многие растения имеют 5-10-летних программ контроля труб, что необходимо:
* Знание общего состояния всех важнейших систем трубопроводов
* Исходные данные всех систем, чтобы тенденция долгосрочного ухудшения симптомов, таких, как коррозия, эрозия и токарно-ускоренной коррозии, а также усталость и металлургической деградации (например, ползучести и хрупкости), которые обусловлены трубы напряжения, температуры и жидкости металла взаимодействия
* Исходные данные быстро оценить любой краткосрочной перспективе ущерб от динамических событий, таких как вода молоток, паровой молот, сейсмической активности, замораживание ущерба, пожара или внешнее воздействие, которое может вызвать мгновенную неспособность или значительный ущерб
* Механизм сосредоточиться неразрушающего экзаменов (НРП) (например, ультразвуком или магнитных частиц инспекции) и металлургического репликации оценки (например, для изучения структуры зерна) на трубопроводных систем и структур с наибольшим потенциалом для провала.
Первоначальные проблемы при установке труб поддержки
Типичный завод использует жестких стержней, гиды, упоров, анкеры, амортизаторы (или движение заслонки), и вешалки для укрепления и удержания трубопроводных систем. Подвеска состоит из: хомут; весной канистру, которая соединяет хомут с жестким стержнем и стальной пластиной, которая проставляется как на стержень и стационарной структуры (например, на потолке или стене). Каждая из них должна быть направлена на обеспечение трубы напряжения менее ASME-код-допустимых напряжений и оборудования связи, не перегружены (1, 2).
Правильно спроектированные и сохранить поддерживает весной играют ключевую роль в минимизации трубы стресса и нагрузки на навесного оборудования. Два вида источников, как правило, используется - переменной поддержки источников (VSS; Рисунок 1) и постоянной поддержки пружин (CSS; рис. 2). Обе модели винтовой пружины (заключенные в "канистра"), который удлиняет и убирается с трубкой движения. Разница заключается в способе нагрузке, движущихся трубы на весну можно обрабатывается.
В конфигурации VSS, нагрузка варьируется в зависимости от длины весной. Как правило, VSS предназначены для выставки изменения нагрузки менее 25% от окружающей среды и условий эксплуатации. В конфигурации, CSS, весной подключен к трубе с рычагов, чтобы обеспечить почти ту же нагрузку поддержку на протяжении всего путешествия спектр труб. CSS устанавливаются при движении трубы слишком велик, чтобы позволить использование вешалка переменной весной.
Оба вида источников следует заводе надежность для поддержки расчетных нагрузок. Тем не менее, ряд факторов установки причиной расхождений между дизайном и фактической нагрузки с течением времени, таких как:
* Труб толщиной стенки, которые больше или меньше, чем их расчетные значения
* Диаметры труб, которые больше или меньше, чем их расчетные значения
* Постоянной подвеска нагрузки, которые варьируются в пределах ± 6%, а по-прежнему удовлетворять стандартные требования (3)
* Переменной весной путешествия / загрузки масштабах, которые размещены неправильно, а значит, не указывают на правильные нагрузки
* Изоляция толщины и плотности, которые отличаются от расчетных значений
* Жесткий стержень поддерживает установлены предоставить слишком много или слишком мало поддержки, что приводит к неправильной сбалансированной системы.
* Неправильно разработана поддержка интерфейсов, которые устанавливаются между компонентами различных поставщиков оборудования.
Причины труб поддержки деградации
История поведения труб поддержка может быть использована для прогнозирования типов задач, которые могут возникнуть по линии. Например, если трубы ботинок снял ее стали поддерживать, труба может провисать, что ограничивает его теплового расширения и создает напряжение. В зависимости от технологической жидкости и эксплуатационных характеристик растений, поврежденных труб поддержки может испытывать целый ряд долгосрочных механизмов повреждения (табл. 1).
Краткосрочные динамических событий увеличить потенциальный ущерб для поддержки, поддержки сварку, фланцы, металлоконструкций, трубопроводов компонентов и навесного оборудования. Другие распространенные проблемы труб включить поддержку дном из-VSS или CSS вешалка или сильно проржавели вешалка с поврежденных весной, как показано на рисунке 3. ,
После нескольких лет работы, труба и поддерживает системы, которые изначально были хорошо сбалансированы может стать нестабильным из-за следующих факторов:
* Износа подшипников скольжения увеличивает и уменьшает свободу передвижения, иногда замок вешалка в одном положении
* Посторонних веществ в ловушке весной или ношение и увеличивает их прочность
* Весна усталость и изменения скорости движения
* Коррозии трения возрастает и снижает скорость передвижения в подшипниках и пружины
* Вмешательство труб или трубок поддерживает с соседними переводы оборудования нагрузки неожиданным образом
* Компоненты подвески повреждены динамических перегрузок или других внешних факторов
* Пружины не получается.
Гидравлический удар является одним механизмом разрушения вызваны непосредственно поддерживает поврежденных труб. Если вешалки не работают должным образом, часть трубы может не сливается. Если эта труба обычно содержит пара, то по завершении работы завода, вода будет накапливаться в сечениях трубы. В зависимости от того, как предприятие работает при повторном запуске, некоторые паровые системы может открыть вдруг, наводнения труб с перегретым паром. Когда пар показов воды, воды мигает и создает очень большие волны давления (4). случаях были обнаружены, где практически каждая труба поддержку система дала сбой из-за гидравлического удара события. Каждый инспекции программа должна включать данные, которые будут определены "несливаемый" низкой точки в трубах.
Весна в целом поддерживает деградируют со временем, за счет сгибания в весенний и носить в постоянной поддержке подшипников. Это не является необычным для сопротивления постоянной поддержки вешалки отличаться на 25-50% по сравнению с расчетной нагрузкой. Это приводит к чрезмерной устойчивого стресса, труба провисать (или подъем), а в высокой температурой, ускоренной ползучести ущерб (5). Поддерживает также не может двигаться из условий остановки в полном объеме, что создает чрезмерную нагрузку усталости, не вешалка компонентов, а также других трубопроводов механизмов повреждению системы.
Первоначальные оценки и тестирования
Неразрушающего контроля и оценки металлургических репликации часто используются, чтобы выявить активной поверхности и подземных указания провал. Однако, эти методы являются дорогостоящими, особенно, когда они требуют леса и удаления изоляции. Более экономически эффективным способом является выполнение первоначального визуального осмотра труб и опор трубопроводов, чтобы определить неправильно сбалансированной системы (Box, стр. 29). В зависимости от состояния системы и возможных механизмов отказа, неразрушающего контроля и металлургической оценки могут быть проведены на тех местах, где ущерб является наиболее вероятным.
Визуальные осмотры через 1-3 ч для большинства трубопроводных систем. Системы, которая испытала значительное динамическое событие должно быть немедленно произвести визуальный осмотр для оценки любых изменений, которые могут иметь место в трубопроводе условиях.
Другой метод оценки, называется на месте нагрузочного тестирования труб поддержки, позволяет измерить нагрузку на вешалки, не снимая их (рис. 4). Корректировки производятся на основе знания инженера и опыт.
В на месте испытаний, гидравлических баранов крепятся к хомут на позиции нагрузки засов и приложить подъемную силу, тем самым способствуя передачи части нагрузки на вешалке в баранов. Зная давление барана и поперечного сечения, тем фактическая нагрузка может быть вычислена. Важно, чтобы записать гидравлическое давление, как только груз был передан. Если труба поднимается в ходе этого процесса, неправильное нагрузки будут оцениваться.
Хотя на месте тестирования труб поддержки предоставляет необходимые данные для оценки реального состояния трубопровода, один также необходимо проверить стенки трубы и толщины изоляции, а также от диаметра трубы. Анализ трубы напряжения, то с целью определения влияния любых недостатков и выработки рекомендаций. Вешалка нагрузки и путешествия вносятся коррективы оптимизировать состояние системы поддержки (рис. 5), после чего испытание с целью обеспечить опор трубопроводов устанавливаются в рекомендуемых нагрузок.
Проблемы, которые могут препятствовать получению оптимальной нагрузки и путешествия настройки включают в себя:
* Недостаточная регулировка подвески
* Недоступных болты нагрузки перестройки
* Болты нагрузки не оборачиваясь
* Носить подшипники шарнира и других компонентов, причиной непоследовательной и ненадежных перестройки
* Длины стержня слишком коротка, чтобы позволить путешествовать быть адаптированы к рекомендуемое значение
* Стержень темы повреждены и не получится.
Когда один или более из этих ситуаций возникают дополнительные случаях стресс трубы анализа запускать многократно, чтобы определить, другой набор настроек могут быть сделаны, который достигает самого низкого напряжения практических трубы, и наиболее хорошо сбалансированной системе труб возможно без замены опор трубопроводов. Вешалка замены производятся в качестве последнего средства, и с глубоким пониманием потребностей и ожидаемых выгод.
Тематические исследования
Два тематических исследований, представленных для описания методологий, используемых для устранения проблем трубы поддержки.
Пример 1. Рисунок 6 является изометрическим эскиз системе трубопроводов. Трубы типа A335 P22 с 5-в. силиката кальция в изоляции ASME B31.1 (1). Он предназначен для выдержать температуру 1015 ° F, давление 725 фунтов на квадратный дюйм, максимально допустимый устойчивый стресс 7200 фунтов на квадратный дюйм, и максимально допустимое тепловое напряжение 20550 фунтов на квадратный дюйм. Труба имеет внешний диаметр. от 39,00 мм и толщиной стенки 2,125 дюйма
Тяжелый ущерб был ползучести найдены в нескольких кольцевых швов, в первую очередь у WYE установки (нижняя часть рис 6), что побудило первопричин расследования. Некоторые из сварных швов были настолько сильно повреждены, они должны были быть полностью обрабатывается, и заново заварены. Первопричин анализ включены Design Review, стресс анализа и тестирования подвески. Девятнадцать постоянной поддержки вешалки были оценены. Их вариации нагрузки приведены в таблице 2.
Кроме того, инженеры нашли два жестких стержней, которые оказывают поддержку по меньшей мере 80% больше, нагрузка в каждом месте, чем на проектирование. Этот груз был частично объясняется неправильной нагрузки на другие поддерживает и тепловых нагрузок, сдержанность превысили расчетные значения. На основе измеренных нагрузки поддержки, максимально устойчивый стресс был рассчитан 9150 фунтов на квадратный дюйм - более чем на 25% больше, чем допустимые напряжения (по коду ASME). Высоких напряжений совпало с расположением поврежденных швов. Использование Ларсон-Миллер параметрических кривых, команда расчет минимального времени до отказа ползучести на 65000 часов работы (7). Значительные повреждения сварных было обнаружено примерно в 100 000 часов работы.
С корректирующие меры, инженеры сократили максимального расчетного напряжения в системе поддержки трубы до 4300 фунтов на кв. На основании ползучести ущерб, ожидаемый срок трубы оценивается в более чем 50 лет. Логично предположить, что если вешалки были проверены и поддерживается должным образом, практически не ущерб был бы найден в сварных швах труб обхват на 100000 часов работы.
Пример 2. В этой системе трубопроводов, все проектные условия и трубопроводов характеристики идентичны тем, которые описаны в примере 1, за исключением наружного диаметра трубы, которая является 32,25 дюйма ОД и толщиной стенки, которая 1,93 дюйма
Команда дизайнеров оценили системе трубопроводов сразу после установки. Они обнаружили, что вес трубы значительно выше, чем расчетное значение. Они внесли изменения в поддержке болт "более оптимальной" установлено путем деления фактического веса трубы на фут длины по дизайн-Предполагается, вес одного фута в длину и затем повернуть болт нагрузки корректировка рассчитывается процентное изменение. Тем не менее, они не выполняют анализ напряжений и они не проводить испытания для подтверждения фактического перестройки нагрузки вешалки было правильным.
Через 8 лет работы, было отмечено, что эта труба была не меняется от температуры окружающей среды до рабочей температуры, как ожидалось. Кроме того, трубы появились оседать в том же районе, что основные корректировки подвески были сделаны. Инженеры выполняются расчеты нагрузки (с использованием Caesar II стресс-анализ программы) на основании изменений, внесенных 8 лет назад. Использование результатов вычислений, компьютерной модели рассчитали максимально устойчивый стресс 6550 фунтов на квадратный дюйм и максимальной трубы провеса 4,7 дюйма программы стресс-анализ затем был использован для размера вешалки (на основе макета системы трубопроводов и структурной информации), на котором максимальное напряжение, трубы и прогибаться оказались 3800 фунтов на квадратный дюйм и 0,3 дюйма, соответственно.
Инженеров, осуществляется в местах тестирования на вешалке и обнаружила, что пять грузов вешалки 'отличается от ожидаемой нагрузки на 10-20%. Один вешалка изменялась более чем на 50%.
После тщательного расследования было установлено, что в передаче исходных данных, проектирование, один инженер ошибается "O" на "9" на вешалке подробно, в результате использования установленной поддержкой 29 600 фунтов вместо 20 600 фунтов. Использование новых измеряемых нагрузок, инженеры установили, что труба проработала на максимальной устойчивого стресса 8030 фунтов на квадратный дюйм - 10% больше, чем допустимое напряжение. Вешалки затем были скорректированы и повторное тестирование, чтобы сбалансировать систему и уменьшить нагрузку на канал.
Авторы
Автор выражает глубокую благодарность Богатые Поттер из Fastorq, Inc, которая разработала методы и инструменты, описанные в этой статье, в местах тестирования труб поддержку опор трубопроводов. Кроме того, автор отмечает помощь Ланге Кимбал КБР который провел один из примеров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Американский Soc. инженеров-механиков,''державу трубопроводов кодекс ", ASME B31.1, ASME, Нью-Йорк (2003).
2. Американский Soc. инженеров-механиков ", НПЗ трубопроводов кодекс", ASME B31.3, ASME, Нью-Йорк (2003).
3. Производители стандартизации Soc. клапана и фурнитура промышленности, "труба Вешалки для одежды и поддержка - Выбор и применение", MSS SP-69, ПСС, Vienna, VA (2003).
4. Джефарт, J., и Л. Кимболл, "Case Study: Критические трубопроводов Паровая постоянной поддержки Вешалка Тестирование программ", сосудов высокого давления и трубопроводы Conference Proceedings, 236, ASME, Нью-Йорк (1992).
5. Хэнкок, К., и др.. ", Статистического анализа наблюдаемых повреждений высоких энергий Piping Systems," Power-Gen Труды, 14-15, Пеннуэлл издательство "Publishing Co, Хьюстон, штат Техас, с. 121-138 (1993) .
6. Май, Г. и А. Srubar, "Развитие 20 пятилетки для осмотра и обслуживания оборудования высокого температуры", PowerGen, сессия D.2.C, эксплуатации оборудования и стратегий технического обслуживания, Co Пеннуэлл Издательское дело, Хьюстон, штат Техас ( 2000).
7. Вишванатан Р., ущерб жизни и механизмы оценки высокотемпературных компонентов, ASM International, материалы Парк, OH, ISBN 0-87170-358-0 (1989).
GERRY МАЯ
КБР, INC
GERRY МАЯ имеет менеджер Продукция Услуги КБР механическую целостность группы (4100 Клинтон Drive, Houston, TX 77020, телефон: (713) 753-3636, факс: (713) 753-5003, E-почта: <A HREF = "mailto: gerry.may @ halliburton.com "> gerry.may @ <halliburton.com />). На протяжении более 30 лет, может специализируется на разработке и оценке трубы, емкостей и резервуаров на действующих заводах. Если проблемы наблюдаются сбои или Ss имели место, он принял участие в полный анализ отказа, повторное проектирование и монтаж нового оборудования. Он также консультирует по новой дизайн-проекты, чтобы включить обслуживания и проверок. Май написал более 10 документов по различным аспектам диагностики и технического обслуживания. Он получил степень бакалавра в авиакосмической и М.С. в машиностроении, как из Univ. Канзас, и является зарегистрированным профессионального инженера в Техасе, и три других государств.
