Entwicklung einer maßgeschneiderten Integritätsmanagementstrategie für intern korrodierte Rohrschellen

Die Strategie ermöglicht es Kunden, die Akzeptanz von Metallverlusten in den Rohrschellen effektiv zu überprüfen, zu messen, zu quantifizieren und zu bewerten, um die Austauschplanung zu erleichtern.

1 Projektübersicht

Oceaneering wurde beauftragt, eine geeignete Integritätsmanagementstrategie für eine alternde Offshore-Anlage in der Nordsee zu entwickeln. Der Arbeitsumfang konzentrierte sich auf Hochdruck-Rohrverbinder in der Xmas-Tree-Konfiguration an den Bohrlochköpfen der Anlage.

Diese Arbeit umfasste die Entwicklung einer Strategie zur Identifizierung von Rohrschellenverbindern mit vermutetem Metallverlust, die In-situ-Quantifizierung des Metallverlusts und die Entwicklung von Akzeptanzkriterien. Obwohl alle betroffenen Systeme für den Betrieb bei demselben maximalen Druck ausgelegt waren, konnten einzelne Systeme unterschiedlichen Rohrbelastungen und strukturellen Belastungen ausgesetzt werden, wobei die entwickelten Akzeptanzkriterien generischer Natur sein sollten, um eine detaillierte Bewertung jeder einzelnen betroffenen Klemme zu vermeiden.

2 Probleme

Obwohl die Verwendung von Klemmverbindungen anstelle herkömmlicher Flanschverbindungen viele Vorteile bietet, wird ihrer Integrität nicht viel Beachtung geschenkt. 

Die anfällige Verschlechterung ist typischerweise auf atmosphärische Korrosion beschränkt, wobei das Integritätsmanagement normalerweise aus visueller Inspektion, regelmäßiger Gewebewartung und Austausch auf der Grundlage einer subjektiven Bewertung ohne erkennbare Anleitung oder klar definierte Akzeptanzkriterien besteht. 

Das Entfernen einer Klemmverbindung während der routinemäßigen Wartung an einem alternden Objekt ergab einen erheblichen Metallverlust auf der inneren zylindrischen Oberfläche der Klemme, obwohl die äußere Klemmfläche in einem offensichtlich guten Zustand war. Eine Sichtprüfung der korrodierten Klemme ergab verstopfte Entlastungsrillen, die das freie Abfließen von Feuchtigkeit von der unbeschichteten inneren zylindrischen Klemmenoberfläche verhinderten. Die Untersuchung einer Stichprobe ähnlicher Schellen ergab bei einer großen Anzahl von Schellen in kritischen Hochdruckanwendungen das Verstopfen von Entlastungslöchern und eine abgewinkelte Installation, die das Auslaufen verhinderte. 

Fig 3 From Inspection Report B 21 035 CVI UT Signed (CAN) (1) |  | Fig 3 From Inspection Report B 21 035 CVI UT Signed (CAN) (1)
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Fig 8 Original (2) |  | Fig 8 Original (2)

3 Unsere Lösung

Nach Code-Entwurfsverfahren und zweidimensionaler, linear-elastischer Finite-Elemente-Spannungsanalyse wurden die maximal zulässigen Axialkräfte und Biegemomente für die Klemmenkonfiguration bei maximalem Auslegungsdruck berechnet.

Die maximal zulässige Axialkraft, die Biegemomente und der Druck wurden anschließend auf ein dreidimensionales elasto-plastisches Spannungsanalysemodell angewendet, während der Metallverlust schrittweise erhöht wurde, um die Grenzen des zulässigen Metallverlusts zu bestimmen, während die damit verbundene lokalisierte plastische Verformung beibehalten wurde, um akzeptable Werte zu kodieren .

Nach der Bestimmung des maximal zulässigen Metallverlusts für die Worst-Case-Auslegungsbedingungen wurde eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um die Toleranz für weiteren Metallverlust im Fall einer verringerten Rohrspannung und strukturellen Belastungen zu bestimmen. Eine Tabelle des maximal zulässigen Metallverlusts und des entsprechenden Niveaus der maximal zulässigen strukturellen Belastung, ausgedrückt als Gewichtskraft oder „hängende Last“, wurde entwickelt, um eine einfache Referenz und eine zweckmäßige Integritätsbewertung des Klemmenzustands ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen rechnerischen Bewertung zu ermöglichen.

An der korrodierten Ex-Service-Klemme wurden verschiedene Ultraschall-Dickenmesstechniken getestet, um die Effektivität der Erkennung und Genauigkeit bei der Quantifizierung des Metallverlusts zu verifizieren. Es wurde eine geeignete Inspektionstechnik für das Massenscreening und die Erkennung von Klemmen mit Metallverlust zusammen mit einer spezialisierteren Technik zur genauen Quantifizierung des Metallverlusts in einzelnen Klemmen identifiziert. Für die ausgewählten Prüftechniken wurden geeignete, anwendungsspezifische Prüfverfahren entwickelt.

4 Herausforderungen

Zu Beginn des Projekts wurden potenzielle Herausforderungen identifiziert. Das Team wusste zum Beispiel, dass verschiedene Schellen unterschiedlichen Rohrbelastungen ausgesetzt sein könnten, z. B. wenn ein Bohrlochkopf mit zusätzlichen Rohrleitungen verbunden ist, was eine weitere Belastung durch eine Schelle mit nicht ähnlichem Aufbau hinzufügt.

Eine Schwierigkeit für das Team bestand darin, generische Kriterien zu entwickeln, die von der Rohrbelastung unabhängig sind. Wir haben dies erreicht, indem wir uns die Daten für die „Worst-Case“-Rohrbelastungsniveaus angesehen und eine Tabelle mit Akzeptanzkriterien entwickelt haben, die den spezifischen Rohrbelastungsniveaus entsprechen.

Eine weitere Herausforderung wäre die Messung des Metallverlusts auf der Innenseite der Klemme aufgrund schwieriger Klemmenkonfigurationen. Einige Klemmen hatten eine Oberflächenveredelung mit geprägtem Schriftzug und abgerundeten Ecken. Das Team führte Probe-Ultraschallmessungen durch den Klemmenkörper unter Verwendung verschiedener zerstörungsfreier Prüftechniken (NDT) und Verifizierung durch. Dies ermöglichte es dem Team, NDT-Techniken für ein schnelles Screening zu identifizieren und die Menge des Metallverlusts genau zu messen, um die Akzeptanz der Klemme zu bestimmen.

5 Ergebnisse

Die Ergebnisse der technischen Studie ermöglichen es dem Kunden, eine Strategie zur schnellen Überprüfung aller verdächtigen Klemmen mithilfe des Kerninspektionsteams an Bord umzusetzen. Betroffene Klammern, die isoliert werden können, können entweder für einen dringenden Austausch oder eine weitere Quantifizierung des Metallverlusts identifiziert werden.

Anschließend kann ein spezialisiertes Inspektionsteam mobilisiert werden, um den Metallverlust in identifizierten, noch in Betrieb befindlichen Klemmen zu quantifizieren. Die gemessenen Mindestdickenwerte können mit Akzeptanzkriterien für „Worst-Case“-Belastungsbedingungen verglichen werden. Schellen mit einem nicht akzeptablen Dickenniveau können unter Berücksichtigung der äußeren Belastung und der Rohrspannung weiter untersucht werden, wobei die entwickelten Akzeptanzkriterien auf der Grundlage reduzierter Axialkraftniveaus verwendet werden.

Unsere Gruppe für Integritätsmanagement und digitale Lösungen nutzte die umfassende Expertise von Oceaneering in den Bereichen Integritätsbewertung und zerstörungsfreie Prüfung, um unserem Kunden eine Lösung zur schnellen Bewertung der Integrität und Quantifizierung des Risikos bereitzustellen, das mit einer zuvor unbekannten Integritätsbedrohung verbunden ist, die eine große Anzahl kritischer Komponenten betrifft.

Case Study Oceaneering Develops Bespoke Integrity Management Strategy For Internally Corroded Pipe Clamps (1) 9 |  | Case Study Oceaneering Develops Bespoke Integrity Management Strategy For Internally Corroded Pipe Clamps (1) 9

6 Projekt-Highlights

  • Ein Kunde kam mit einem spezifischen Bedarf an einer Strategie zu uns, um intern korrodierte Rohrschellen an einer Tannenbaumkonfiguration am Bohrlochkopf einer Nordseeanlage zu bewerten. Wir haben geeignete Inspektionspläne und Akzeptanzkriterien entwickelt, um die Akzeptanz von Metallverlusten an den Klemmen zu bestimmen.
  • Die Lösung ist nicht theoretisch, sondern ein vollständig umsetzbarer Plan, der es dem Kunden ermöglicht, Strategien zu entwickeln, zu inspizieren und zu bewerten, um sicherheitskritische Entscheidungen über den Weiterbetrieb oder den Austausch zu erleichtern.

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Unternehmensseite Seit unserer Gründung in den frühen 1960er Jahren ist Oceaneering weltweit expandiert und gewachsen, um verschiedene Branchen wie die Offshore-Energieindustrie, Verteidigung, Unterhaltung, Materialhandhabung, Luft- und Raumfahrt, Wissenschaft und erneuerbare Energien zu beliefern. 1964 gründeten Mike Hughes und Johnny Johnson ein Tauchunternehmen im Golf von Mexiko namens World Wide Divers. Das Unternehmen wuchs als Reaktion auf die steigende Nachfrage nach seinen Dienstleistungen und fusionierte 1969 mit zwei anderen Tauchunternehmen zu Oceaneering International, Inc. Um die schwierigsten Herausforderungen zu meistern, gehen wir anders, kreativer und intelligenter vor. Als Ihr vertrauenswürdiger Partner geben uns unsere unübertroffene Erfahrung und unser wirklich innovatives Portfolio an Technologien und Lösungen die Flexibilität, uns unabhängig von den Marktbedingungen anzupassen und weiterzuentwickeln. Unsere Mission ist es, das Unlösbare zu lösen. Wir entwickeln branchenverändernde, technisch kreative Lösungen für die komplexesten betrieblichen Herausforderungen unter Wasser, an Land und im Weltraum. Unsere fünf Kernwerte schaffen eine gemeinsame Kultur und zeigen, was uns als Unternehmen am wichtigsten ist. Von Anfang an hat sich das Unternehmen von einem kleinen regionalen Tauchunternehmen zu einem globalen Anbieter von technischen Produkten und Dienstleistungen entwickelt. Heute entwickeln wir Produkte und Dienstleistungen für den gesamten Lebenszyklus eines Offshore-Ölfelds, von der Bohrung bis zur Stilllegung. Wir betreiben die weltweit führende Flotte von ROVs der Arbeitsklasse. Darüber hinaus sind wir führend bei Wartungsdiensten für Offshore-Ölfelder, Versorgungsleitungen, Unterwasserhardware und Werkzeugen. Wir beliefern auch die Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Freizeitparkindustrie. Sicherheit untermauert alles, was wir tun, und ist nicht nur die Grundlage unserer Kernwerte, sondern auch für unsere unübertroffene Leistungsbilanz und Unternehmenskultur von entscheidender Bedeutung. Die Branchen, die wir bedienen, sind so vielfältig wie komplex. Ob wir Tiefsee-Versorgungsleitungen konstruieren oder Robotik für Luft- und Raumfahrtanwendungen entwickeln, die Sicherheit und Gesundheit unserer Mitarbeiter, Lieferanten und Kunden ist ein wesentlicher Bestandteil unseres täglichen Geschäfts. Wenn wir arbeiten, dann liegt es in unserer Verantwortung, sicher zu arbeiten. Seit unserer Gründung im Jahr 1964 legen wir großen Wert auf die Sicherheit der Mitarbeiter – von Tauchdiensten und Unterwasserinspektionen bis hin zu schiffsbasierten Installationsarbeiten. Wir entwickeln nicht nur unsere Prozesse für Gesundheit, Sicherheit und Umweltschutz (HSE), sondern auch die der Branchen, in denen wir tätig sind, und werden dies auch weiterhin tun. Obwohl wir seit 1999 ohne Todesfälle sind, geht unsere HSE-Reise über Statistiken hinaus. Da unser Dienstleistungsportfolio gewachsen ist, haben wir unseren HSE-Ansatz weiter priorisiert und weiterentwickelt.