Prípadová štúdia FFS

Prípadová štúdia FFS – Tlakové zariadenie s trhlinou pri pozdĺžnom zvare

Normovaný postup

Normovaný postup API/ASME FFS definuje 3 vyhodnocovacie úrovne:

  • Úroveň 1 (Level 1): to je najjednoduchší, tzv. základný vyhodnocovací postup, ktorý môže realizovať aj skúsený inšpektor, alebo prevádzkový inžinier.
    • V rámci procesu je možné realizovať jednoduché (ručne realizované) výpočty
    • nevyhnutne najkonzervatívnejšia úroveň ohodnotenia (niekedy Level 2,3 sú vyhovujúce, ale Level 1 nie)
    • V niektorých prípadoch Level 1 nie je dovolená (napr. Seizmické zaťaženie, zaťaženie od vetra, atď.)
    • V prípade Level 1 postupy určené v FFS je nutné presne dodržiavať, nezávislý alebo individuálny výklad nie je prípustný!
  • Úroveň 2 (Level 2): komplexnejší vyhodnocovací princíp, ako je Level 1, ktorý môže vykonávať inžinier so skúsenosťami FFS. Väčšina výpočtov Level 2 je realizovaných na vopred definovaných pracovných listoch.
    • Postupy a formy výpočtov realizovaných v rámci procesu podľa FFS sú vopred definované
    • Pri aplikácii Level 2 je dovolený väčší inžiniersky priestor pri prijímaní technických rozhodnutí
    • Inžinier realizujúce vyhodnocovanie musí mať skúsenosti s procesmi FFS
  • Úroveň 3 (Level 3) : to je najpokročilejšia úroveň, ktorý môže realizovať len vysoko kvalifikovaný a skúsený odborný inžinier. Táto úroveň FFS pre potrebné napäťové- a iné inžinierske analýzy môže vyžadovať počítačové simulácie (CAE, CFD, NVH).
    • Počas procesu Level 3 norma FFS predpisuje niekoľko návrhových koncepcií, ale detailné vyhodnotenie necháva na odborného inžiniera
    • Nakoľko každá technická situácia je odlišná, zložité inžiniErkse postupy a výpočty len ťažko je možné skupiť do systému pozostávajúcej zo za sebou idúcich krokov, preto zodpovednosť odborného inžiniera je veľmi vysoká
    • Vyhodnotenie Level 3 je najnákladnejší postup FFS, ale ak vďaka výsledku komplexnej inžinierskej analýzy je možné zamedziť vzniku vážnych poškodení a neplánovaných odstávok, potom asi právom môžeme hovoriť o dobrej investícii
Popis prípadovej štúdie

INŠPEKCIA:

V dôsledku pravidelnej kontroly rozpoznaná prasklina pozdĺž pozdĺžneho zvaru na vnútornej strane nádrže

ÚLOHA:

Pomocou normovaného postupu FFS (API 579/ASME, PD7910, FITNET) je nutné posúdiť, či je dané zariadenie schopné ďalšej prevádzky s pozdĺžnou prasklinou, ktorá bola rozpoznaná NDE skúškou pozdĺž vnútornej časti pozdĺžneho zvaru.

Normovaný postup API/ASME FFS ponúka 3 vyhodnocovacie úrovne:

  • Úroveň 1 (Level 1) : to je najjednoduchší, tzv. základný vyhodnocovací postup, ktorý môže realizovať aj skúsený inšpektor, alebo prevádzkový inžinier.

  • Úroveň 2

    (Level 2) : komplexnejší vyhodnocovací princíp, ako je Level 1, ktorý môže vykonávať inžinier so skúsenosťami
    FFS
    . Väčšina výpočtov Level 2 je realizovaných na vopred definovaných pracovných listoch.

  • Úroveň 3

    (Level 3) : to je najpokročilejšia úroveň, ktorý môže realizovať len vysoko kvalifikovaný a skúsený odborný inžinier. Táto úroveň
    FFS
    pre potrebné napäťové- a iné inžinierske analýzy môže vyžadovať počítačové simulácie (CAE, CFD, NVH).

KROKY VYHODNOTENIA:

  • 1. Hľadanie príčiny poruchy
    • DÁTOVÝ LIST
      odhaľujúci mechanizmus poškodenia
    • Poruchy vzniknuté pred normálnou prevádzkou
    • Poruchy vzniknuté počas bežnej prevádzky
  • 2. Potrebné údaje (určenie technických údajov a mechanických vlastností)
    • DÁTOVÝ LIST
      pre vyhodnocovanie poškodení typu trhlina
    • Pôvodné
      konštrukčné parametre
      zariadenia
    • Údržbárske
      a
      prevádzkové parametre
      zariadenia
    • Zaťaženie
      zariadenia a
      rozloženie napätí
      v ňom
    • Materiálové vlastnosti
      (Rp02 ; Rm ; KIC ) zariadenia
    • Charakteristiky
      poškodenia
      typu trhlina
  • 3. API 579/ASME vyhodnocovacie úrovne
    • 1. Vyhodnocovacia úroveň (Level 1) : to je najjednoduchší, tzv. základný vyhodnocovací postup, ktorý môže realizovať aj skúsený inšpektor, alebo prevádzkový inžinier
    • 2. Vyhodnocovacia úroveň (Level 2) : komplexný vyhodnocovací postup, môže vykonávať inžinier so skúsenosťami s
      FFS
    • 3. Vyhodnocovacia úroveň (Level 3) : najvyššia vyhodnocovacia úroveň, môže vykonávať iba vysoko kvalifikovaný a skúsený inžinier

Zistenie dôvodu poškodenia

Poruchy zariadenia zistené počas prevádzkovej inšpekcie môžu prameniť z niektorých materiálových, resp. výrobných vád, a/alebo aj z porúch indukovaných z prevádzkovania:

  • Poruchy získané pred normálnou prevádzkou zariadenia
    • Materiálové chyby
    • Chyby súvisiace s procesom zvárania (porozita, praskliny zvarov, nedokonalá výplň, atď.)
    • Chyby súvisiace s obrábaním (obrobenie koreňa, praskliny po brúsení, preliačiny, zárezy, atď.)
    • Chyby súvisiace s PWHT (PWHT praskliny, krehnutie, atď.)
    • Nesprávna voľba materiálu
  • Poruchy vyskytujúce sa počas bežnej prevádzky zariadenia

a – pozdĺžna trhlina
b – priečna trhlina
c – porozita
d – pórovitosť
e – lokálna porozita
f – lineárna porozita
g – zmršťovacia dutina
h – troskové inklúzie
i – nedokonalá výplň
j – vnútorná chyba zmrštenia
k – bočná chyba zmrštenia
l – zárez v koreni
m – výška zvaru
n – výplň zvaru
o – plniaca dutina
p – prekrývka
q – chyba licovania

Poruchy zistené pri kontrole zariadenia počas prevádzky môžu byť spôsobené
materiálovou-, výrobnou chybou, a/alebo chybami spôsobenými počas prevádzky:

  • Poruchy vzniknuté pred normálnou prevádzkou zariadenia
  • Poruchy, ktoré vznikli počas bežnej prevádzky zariadenia
    • Komplexný a lokálny nedostatok materiálu v dôsledku korózie a/alebo iných príčin erózie
    • Povrchové praskliny
    • Vnútromateriálové praskliny
    • Mikrotrhliny indikované v materiáli (vodíková choroba, creep)
    • Fázové transformácie v materiáli
      • Krehnutie, granulácia a precipitácia grafitu v uhlíkových oceliach
      • Precipitáty tzv. s-fázy spôsobujúce krehnutie pri feritických a austenitických oceliach
      • Krehnutie feritických a duplexných nerezových ocelí pozorovateľných pri teplotách nad 475oC
      • Popúšťacie krehnutie pozorovateľné pri oceliach 2.25Cr-1Mo
Vstupné údaje

POTREBNÉ DÁTA (Formulár pre vyhodnotenie poškodení typu trhlina):



POTREBNÉ VSTUPNÉ DÁTA:

  • Pôvodné konštrukčné parametre zariadenia
    • Hlavné rozmerové parametre zariadenia (priemer, hrúbka steny, atď.)
    • Modelové (CAD/CAE) a výpočtové (napätia, intenzita napätí, atď.) údaje
    • Rozmery, hrúbky a prípojky prírub, viek, rúrok atď.
  • Prevádzkové a údržbové parametre zariadenia
    • Najpravdepodobnejší mechanizmus vzniku poruchy
    • Či trhlina narastá, alebo nie
    • Odhad tvarom a rozmerov trhliny
    • Možné opravné alebo nápravné opatrenia
  • Zaťaženie zariadenia a rozloženie napätí v ňom
    • Určenie relevantných zaťažovacích prípadov (tlak, teplota, iné mechanické zaťaženia, atď.)
    • Výpočet napätí (analytické formuly podľa NORMY, numerické metódy – MKP (FEA))
    • Triedenie komponentov napätí (prvotné, druhotné, trvalé)
  • Materiálové vlastnosti zariadenia (Rp02 ; Rm ; KIC)
    • Mechanické a tepelnotechnické konštanty (E, n, a, atď.)
    • Hodnoty medze klzu a pevnosti v ťahu (Rp02 ; Rm ; skutočná krivka s-e - Ramberg-Osgood)
    • Hodnoty intenzity napätí (KIC)
    • Model rastu trhliny (model+konštanty k určeniu zostatkovej životnosti)
  • Charakteristika porúchy typu prasklina
    • Určenie dĺžky trhliny
    • Určenie hĺbky trhliny
    • Charakterizácia rozvetvených trhlín
    • Charakterizácia viacnásobných trhlín
    • Inšpekčné techniky
    • Zvolenie vhodnej metódy NDE
      • Z pohľadu umiestnenia trhliny (povrchové, uzavreté)
      • dĺžka, hĺbka, orientácia (uhol) a z pohľadu správneho určenia pozície
Spôsoby vyhodnocovania API 579/ASME

Spôsoby vyhodnocovania API 579/ASME (Level 1. Assessment):

  • Krok 1

    • Zaťaženie zariadenia

  • Krok 2

    • Prevádzková teplota zariadenia

    • Krok 3

      • Výber API Diagramu podľa typu nádrže a polohy poškodenia zvaru

      Diagram pre vyhodnotenie max. dovolenej dĺžky trhliny: valcová nádrž, trhlina v pozdĺžnom zvare

    • Krok 4

      • Určenie krivky dovolenej dĺžky trhliny

      Diagram pre vyhodnotenie max. dovolenej dĺžky trhliny: valcová nádrž, trhlina v pozdĺžnom zvare

    • Krok 5

      • Určenie referenčnej teploty (Tref) SA-516 pre prípad materiálu akosti Gr. 70

    • Krok 6

      • Určenie maximálnej dovolenej dĺžky trhliny (2c)

    • Krok 7

      • Vyhodnotenie