ĐƯỜNG ỐNG BỂ CHỨA, SỬA CHỮA TUYẾN ỐNG

Dựa vào nguyên nhân và đặc trưng bên ngoài, người ta chia khuyết tật thành các loại như sau: - Khuyết tật do máy cán ống; - Khuyết tật của mối hàn tròn; - Bong tróc; - Tia hồ quang; - Kh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA -VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN ĐƯỜNG ỐNG BỂ CHỨA

CHỦ ĐỀ: SỬA CHỮA TUYẾN ỐNG

Danh sách thành viên nhóm :

Vũng Tàu, tháng 11 năm 2013.

MỤC LỤC

1 Khuyết tật đường ống

1.1 Khái niệm

Khuyết tật đường ống được xem là một thiếu sót, sai lệch có thể tác động không tốt đến tính toàn vẹn cấu trúc của đường ống

Khuyết tật có hại là những khuyết tật cần được loại bỏ, sửa chữa hay giảm tải cho đường ống

1.2 Phân loại khuyết tật

Trong thực tế, có nhiều loại khuyết tật khác nhau Để áp dụng đúng phương pháp đánh giá khuyết tật và các phương pháp sửa chữa, mức độ sửa chữa,… ta phải xác định được loại khuyết tật đó

Dựa vào nguyên nhân và đặc trưng bên ngoài, người ta chia khuyết tật thành các loại như sau:

- Khuyết tật do máy cán ống;

- Khuyết tật của mối hàn tròn;

- Bong tróc;

- Tia hồ quang;

- Khe rãnh;

- Dập lõm;

- Đứt gãy;

- Hao mòn kim loại do ăn mòn bên ngoài hay bên trong

Bảng 1 Tóm tắt các loại khuyết tật phổ biến ở đường ống đang vận hành

1

Lỗi do

máy cán

ống

Khuyết tật trên than ống hay đường hàn xuất hiện trong quá trình chế tạo ống

Lỗi kiểm soát chất lượng trong quá trình chế tao.

2 Khuyết tật của mối

hàn tròn

Khuyết tật ở mối hàn tròn hay vùng nhiệt xuất hiện trong quá trình hàn ống

Khuyết tật mối hàn tròn không thường gặp

ở các đường ống đang hoạt động nếu đã hàn phù hợp với các yêu cầu của API 1104.

3 Bong tróc

Sự hao mòn của bề mặt ống tạo ra các nếp nhăn nông trên

bề mặt và và có thể làm cứng vật liệu bên dưới

Sự bào mòn do tiếp xúc kim loại như từ bánh xích xuyên qua lớp bọc và bào mòn mặt ống.

Ghi chú: sự bong tróc được nhận rado mặt thô của nó tương tự như cá dấu vết tạo ra trên một mẫu vật liệu do sự tích tụ của vật liệu trên mép cắt của một dụng cụ tiện.

4 Khuyết tật do cháy

hồ quang

Một số điểm cục bộ trên bề mặt nóng chảy do hồ quang điện gây ra

- Que hàn;

- Tia chớp;

- Sự đánh lửa trong quá trình tách dời các ống khi chưa lắp đặt cáp dẫn điện.

5 Khe rãnh

Các đường khe rãnh kéo dài hay các lỗ hỏng gây ra do sự duy chyển cơ học của vật liệu

- Sự quản lí quá trình xây lắp;

- Sự can thiệp của bên thứ 3.

6 Dập lõm Thay đổi cục bộ trên đường - Tải trọng thi công;

viền bề mặt đường ống nhưng không kèm theo sự hao mòn kim loại

- Tải trọng vận hành quá mức;

- Tải trọng của bên thứ 3;

- Lực địa kĩ thuật.

7 Nứt gãy

Sự tách rời do lực cảm ứng của kim loại của ống mà nếu không có bất kì tác động nào khác thì không đủ gây đứt gãy hoàn toàn vật liệu

- Sự kéo dãn quá mức trong quá trình biến dạng cơ học của ống;

- Xuất hiện do độ nhạy vi cấu trúc đối với môi trường nhất định, thường là môi trường có nồng độ hydro và sulphua cao, kết hợp với lực kéo Có thể là do ứng suất kéo tác dụng hay tồn tại áp suất dư.

8 Hao mòn kim loại

Sự rỗ mòn rải rác, rõ mòn liên tục hay ăn mòn tổng thể tai mặt trong hay mặt ngoài thành ống bị mỏng cục bộ hay

rả rác

- Chất lỏng ăn mòn;

- Hư hại hay phá vỡ lớp bao không được bảo vệ cathode đây đủ.

2 Kiểm tra và phát hiện khuyết tật

Sau khi có báo cáo về một khuyết tật (có thể có), cần phải nhận biết, xem xét tất

cả các thông số và yếu tố thiết yếu, để đưa ra các khuyến cáo giải quyết và lựa chọn phương pháp sửa chữa thích hợp

2.1 Kiểm tra

Trước khi kiểm tra cần phải giảm áp suất trong các đường ống nghi ngờ có khuyết tật xuống mức phù hợp với các yêu cầu Các khuyết tật có thể dẫn đến mức áp suất thấp hơn và tại áp suất này đường ống có thể ngừng hoạt động Do vậy cần thận trọng khi hạ áp suất để đạt được ngưỡng an toàn tối thiểu

Việc kiểm tra và sửa chữa các đường ống có áp suất phải do người có đủ năng lực thực hiện theo các quy trình đã được phê duyệt Công việc kiểm tra và sữa chữa phải được giám sát bởi người có kinh nghiệm và là người đã được huấn luyện để đối phó với các tình huống khẩn cấp

2.2 Số liệu cần thu thập

Việc kiểm tra là để đánh giá và nhận dạng được loại khuyết tật Khi kiểm tra, ta cần thu thập được các nhóm số liệu:

- Vật liệu ống;

- Các thông số vận hành đường ống;

- Cấu hình đường ống;

- Vị trí đường ống;

- Bản chất và quy mô khuyết tật

Bảng 2 Danh mục các dữ kiện thiết yếu để quyết định việc sửa chữa đường ống

STT Nhóm dữ kiện Thông số / yếu tố

1 Vật liệu ống - Đường kính ống và độ dày thành ống;

- Cấp vật liệu ống;

- Thành phần hóa học;

- Loại mối hàn;

- Nhiệt độ chuyển tiếp lan truyền đứt gãy;

- Charpy V-notch upper-shelf impact energy;

- Năng lương va đap Charpy V;

- Dữ kiện từ những lần sửa chữa trước đó

2 Các thông số vận hành đương ống

- Áp suất vận hành tối đa;

- Nhiệt độ vận hành tới hạn;

- Biên độ áp suất và / hoặc nhiệt độ thường gặp hay biên độ rộng;

- Loại chất lỏng hiện diện trong đường ống tại thời điểm tiến hành sửa chữa;

- Tốc độ dòng chẩy tại thời điểm tiến hành sửa chữa;

3 Cấu hình đường ống

- Bán kính uốn và sự bầu dục hóa của ống nếu ống không thẳng tại vị trí khuyết tật;

- Sự hiện diện của các phụ kiện, vật liệu gia cố mối hàn tròn hay hàn lăn lân cân nơi sửa chữa;

- Sự hiện diện của các đầu nối (cơ học) với khuyến cáo đặc biệt liên quan đến việc đào ống

và dung sai chuyển động cho phép của ống

4 Vị trí đường ống

- Trên bờ / ngoài khơi;

- Trên mặt đất / chôn ngầm;

- Địa hình;

- Khả năng tiếp cận;

- Lân cận khu vục dân cư hay nhạy cảm về môi trường

5 Bản chất và phạm vi của khuyết tật

- Rò rỉ hay không;

- Sự hiện diện có thể có cảu các vết nứt;

- Hao mòn kim loại do an mòn bên trong hay bên ngoài;

- Mối hàn tròn hay mối hàn lăn co bị ảnh hưởng không?

2.3 Kỉ thuật kiểm tra trực tiếp các khuyết tật

2.3.1 Sự bong tróc

Các chỗ bong tróc phải được mài nhẵn Phải đo độ sâu và phạm vi hao mòn kim nếu sự hao mòn không chỉ xảy ra ở mặt ngoài Phải kiểm tra sự hiện diện của các vết rạn nứt và các điểm chai cứng ở khu vực bị mài nhẵn

Năng lượng sử dụng để gây ra sự bong tróc có thể đủ lớn để làm cứng lớp vật liệu bên dưới chỗ bong tróc vốn dễ rạn nứt khi ở trạng thái rắn và có thể không được phát hiện cho đến khi các chỗ bong tróc bị loại bỏ

2.3.2 Chảy hồ quang

Kích thước của các điểm chai cứng có thể có (gây ra do sự nóng chảy bề mặt) phải được xác định và độ sâu của chúng phải được ước lượng

Đồ sâu của một điểm chai cứng, thường từ 1-3mm nếu gây ra do hồ quang của que hàn điện, không thể đo được Độ sâu ước tính phải được chứng thực trong quá trình sữa chữa

2.3.4 Khe kẽ

Phải xác định phạm vi và chiều sâu của khe kẽ Các gờ sắc trên bề mặt và các cản trở cho việc đo lường phải được gọt dũa sạch sẽ trước tiến hàng đo chiều sâu của khe kẽ Phạm vi có thể của lớp biến cứng bề mặt phải được xác định và ước lượng chiều sâu của nó

2.3.5 Dập lõm

Biến dạng của vết dập lõm biểu hiện cho sự hư hỏng liên đới được xác định bởi khoảng cách hướng kính giữa biến dạng ống nguyên thủy và vết lõm sâu nhất Vết dập lõm phải được kiểm tra tương tự như sự xuất hiện khe kẽ

Phạm vi có thể của lớp biến cứng bề mặt phải được xác định và ước lượng chiều sâu của nó

2.3.6 Rạn nứt

Độ sâu và chiều dài của vết rạn nứt phải được xác định Trong trường hợp rạn nứt do môi trường, có thể còn xuất hiện rạn nứt tại các vị trí khác Rạn nứt gây ra do sự nhạy cảm với chất lỏng hay môi trường bên ngoài được gọi là rạn nứt do môi trường Cần tham vấn các kỹ sư ăn mòn về mức độ của các biện pháp cần thiết để kết luận được hiện tượng rạn nứt do môi trường còn hiện diện ở các vị trí khác hay không

2.3.7 Các khyết tật ăn mòn gây hao mòn kim loại

Độ sâu và kích trước của các khuyết tật ăn mòn gây hao mòn kim loại bên trong và bên ngoài phải được xác định

Các khu vực có khuyết tật ăn mòn bên ngoài phải được phun sạch trước khi kiểm tra

Bảng 3 Tóm tắt các kỹ thuật đánh giá khuyết tật

STT Loại khuyết tật Mục đích đánh giá Kỹ thuật kiểm tra trên bờ

1 Tất cả

Xác nhân loại khuyết tật Ngoại dạng Kiểm tra sự hiện diện của các

bất thường trên bề mặt Ngoại dạng

Đo độ dày thành ống UT Kiểm tra sự hiện diện của các vết rạn nứt MPI

2 Bong tróc

Kiểm tra kích thước và độ sâu hao mòn kim loại Thước/băng và thước đo độ sâu Kiểm tra sự hiện diện của các

chỗ chai cứng có thể có Ăn mòn

3 Tia hồ quang Xác định kích thước của các chỗ

chai cứng có thể có Ăn mòn

4 Khe kẽ

Đo kích thước và độ sâu hao mòn kim loại

Thước/băng và thước đo độ sâu, hoặc dưỡng

Kiểm tra sự hiện diện của các chổ chai cứng có thể có Ăn mòn

5 Dập lõm Đo kích thước và độ sâu Thước/băng và thước đo độ sâu, hoặc dưỡng

6 Rạn nứt Chiều dài, độ sâu và vị trí MPI và UT

7 Ăn mòn hao mòn kim loại Kích thước và độ sâu

UT, tốt nhất là sử dụng thiết bị Scan tự động để đo độ hao mòn kim loại bên trong và bên ngoài hoặc sử dụng kích thước, thiết bị đo độ sâu để đo độ ăn mòn bên ngoài nếu phương pháp UT không khả thi

2.4 Kỉ thuật kiểm tra gián tiếp thông qua áp suất và lưu lượng

2.4.1 Tổng quan

Hoạt động của một đường ống có thể được mô tả bởi dòng chảy của chất lỏng và độ chênh lệch áp suất dọc theo đường ống Độ chênh lệch áp suất và dòng chảy có áp lực dọc theo đường ống liên quan đến lực cản dòng chảy của đường ống Một sự rò rỉ sẽ làm thay đổi đồ thị thể hiện sự chênh lệch áp của đường ống và do đó tác động lên mối tương quan áp suất và dòng chảy “bình thường” Việc phát hiện được những thay đổi như vậy có thể được sử dụng để chỉ thị sự xuất hiện của một rò rỉ

2.4.2 Giám sát hiện tượng hạ áp

Nếu xuất hiện rò rĩ lớn, đặc biệt tại phần ống đầu nguồn, áp suất đầu vào sẽ giảm Sự sụt giảm xuống dưới mức áp suất đầu vào dự kiến cho biết sự hiện diện rò rỉ Việc phát hiện ra sự giảm áp có thể được kết nối với hệ thống ngừng làm việc tự động

2.4.3 Giám sát áp suất dòng chảy

Rò rỉ sẽ làm tăng lưu lượng đầu dòng và giảm lưu lượng cuối dòng của tuyến bị rò rỉ Do đó, độ chênh lệch áp suất sẽ tăng ở đầu dòng và giảm ở cuối dòng tính từ vị trí rò rỉ Sự xuất hiện điểm gián đoạn của độ lệch áp vốn được tính toán từ các chỉ số

đo áp suất dọc theo đường ống là dấu hiệu của một rò rỉ lớn Tốc độ thay đổi của các chỉ số đo áp suất và lưu lượng cũng có thể được theo dõi và sử dụng để phát hiện các thay đổi đột ngột báo hiệu sự xuất hiện rò rỉ

Phương pháp kết hợp giảm áp suất/tăng lưu lượng thường được xem như là phép phân tích điểm áp suất, dựa trên thực tế là rò rỉ trong đường ống vận hành sẽ làm tăng lưu lượng và giảm áp suất đầu dòng của vị trí rò rỉ Sự xuất hiện đồng thời của cả hai yếu tố này là dấu hiện của sự rò rỉ Đây là một giải pháp tương đồi rẻ tiền và không dựa trên mô hình Tuy nhiên, sự giảm áp không phải chỉ là do sự rò rỉ và việc báo động nhầm có thể là thông thường trên các đường ống chuyển tiếp

2.5 Kỉ thuật xác định vị trí khuyết tật

2.5.1 Xác định bằng sóng

Một rò rỉ xuất hiện đột ngột sẽ gây ra sự giảm áp đột ngột tại vị trí rò rỉ trong đường ống Sự giảm áp đột ngột này sẽ tạo ra một dạng sóng nén di chuyển với vận tốc âm tại cả đầu dòng và cuối dòng tính từ điểm rò rỉ Sóng áp suất này là dấu hiệu xuất hiện rò rỉ Thời gian đáp ứng của kỹ thuật sóng áp suất âm rất ngắn ví nó đáp ứng với những làn sóng đi chuyển với tốc độ âm (đối với dầu thô khoảng 1000 m/s khi sóng được phát hiện ở cả đầu dòng và cuối dòng của điểm rò rỉ Vị trí rò rỉ có thể được tính thông qua thời gian chênh lệch mà các đầu dò gần nhất tại một trong hai mặt của vị trí rò rỉ phát hiện được sóng Hệ thống sẽ chỉ đáp ứng lại với rò rỉ có kích thước có thể đo được ngay khi rò rỉ xuất hiện

Việc phát hiện rò rỉ dựa trên kỹ thuật sóng áp suất âm sẽ chỉ phát hiện được sự khởi phát một rò rỉ chứ không phát hiện được sự hiện diện của nó Nếu sóng áp suất tạo ra tại thời điểm khởi phát rò rỉ mà không bị phát hiện thì rò rỉ đó sẽ không được nhận biết

2.5.2 Các kỹ thuật sử dụng âm thanh

Các bộ phát và thu âm thanh được lắp trên đường ống vận chuyển chất lỏng tại những khoảng các nhất định Sự tương quan giữa các tín hiệu phát và thu được tính toán để xác định có tồn tại rò rỉ hay không và vị trí có thể của nó Phương pháp này được dựa trên thức tế là các đặc tính của âm thanh sẽ thay đổi do sự hiện diện của một lỗ hổng trong đường ống Khoảng cách giữa các bộ phát và thu rất ngắn, thường chỉ một vài trăm mét

2.5.3 Các đường cáp dò hydrocarbon

Các đường cáp nhạy hydrocarbon có thể được dẫn dọc theo đường ống Tính chất điện của sợi cáp thay đổi khi các hydrocarbon tiếp xúc với nó Việc tiếp xúc với nước không làm thay đổi các tính chất của sợi cáp

3 Các tiêu chí, tiêu chuẩn đánh giá khuyết tật

3.1 Tiêu chuẩn đường ống ANSI/ASME B31.4

Tất cả các rò rỉ đều được xem là khuyết tật có hại

Điều (a) Các Giới Hạn Và Sự Bố Trí Của Các Khuyết Tật của tiêu chuẩn ANSI/ASME B31.4 par 451.6.2 về các khuyết tật có hại không liên quan đến rò rỉ sẽ được thay thế bằng các nội dụng sau:

- Các khuyết tật do máy cán ống vượt quá các tiêu chí khuyết tật của tiêu chuẩn kỹ thuật của ống gốc, nếu không rõ tiêu chuẩn kỹ thuật này tham khảo B31.4 para 451.6.2;

- Các khuyết tật của mối hàn tròn vượt quá các tiêu chí khuyết tật được nêu ở API 1104 hay nếu có ở các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho mối hàn tròn;

- Bong tróc, rãnh máng và rãnh khía trong vật liệu ống với độ sâu lớn hơn 12,5% độ dày danh nghĩa của thành ống và tất cả các khe kẽ và nếp gấp ở các mối hàn tròn và hàn lăn cũng như vùng bị tác động nhiệt của chúng;

- Dập lõm đáp ứng bất kỳ điều kiện nào sau đây: các vết dập lõm ảnh hưởng đến độ cong của ống tại các mối hàn tròn và mối hàn lăn theo chiều dọc; tất cả các vêt dập lõm có khe kẽ, nếp gấp hay vết cháy do hồ quang; tất cả các vết dập lõm có độ sâu vượt quá 6mm đối với ống NPS 4 và ống nhỏ hơn, hay 6% đường kính định danh của ống có kích thước lớn hơn ống NPS 4;

- Tất cả vết cháy do hồ quang;

- Tất cả các vết rạn nứt;

- Ăn mòn gây hao mòn kim loại tổng thể nếu độ dày thành ống giảm xuống dưới mức độ dày yêu cầu theo tiêu chuẩn ANSI/ASME B31.4 par 404.1.2, giảm đi một lượng tương đượn với dung sai chế tạo áp dụng cho ống hay bộ phận cấu thành;

- Ăn mòn gây hao mòn kim loại cục bộ nếu vật liệu của thân ống ít hơn 80% độ dày thành ống tại các mối hàn tròn và mối hàn lăn theo chiều dọc hoặc các vùng chịu tác động nhiệt liên quan

3.2 Tiêu chuẩn đường ống ANSI/ASME B31.8

Tất cả các khuyết tật rò rỉ đều dược xem là khuyết tật có hại

Các tiêu chí đối với các khuyết tật có hại không rò rỉ ở tiêu chuẩn ANSI/ASME B31.4 par.851.4 dành cho các đường ống đang hoạt động sẽ được thay thế bằng các nội dụng được trình bày dưới đây

Các khuyết tật không rò rỉ sau được xem là có hại:

- Các khuyết tật do máy cán ống vượt quá các tiêu chí khuyết tật của tiêu chuẩn kỹ thuật của ống gốc, nếu không rõ tiêu chuẩn kỹ thuật này tham khảo B31.8 para 817.13;

- Các khuyết tật của mối hàn tròn vượt quá các tiêu chí khuyết tật được nêu ở API 1104 hay nếu có ở các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho mối hàn tròn;

- Bong tróc, rãnh máng và rãnh khía trong vật liệu ống với độ sâu lớn hơn 10% độ dày danh nghĩa của thành ống và tất cả các khe kẽ và nếp gấp ở các mối hàn tròn và hàn lăn cũng như vùng bị tác động nhiệt;

- Dập lõm đáp ứng bất kỳ điều kiện nào sau đây: các vết dập lõm ảnh hưởng đến độ cong của ống tại các mối hàn tròn và mối hàn lăn theo chiều dọc; tất cả các vêt dập lõm có khe kẽ, nếp gấp hay vết cháy do hồ quang; tất cả các vết dập lõm có độ sâu vượt quá 6mm đối với ống NPS 12 và ống nhỏ hơn, hay 2% đường kính định danh của ống có kích thước lớn hơn ống NPS 12;

- Tất cả vết cháy do hồ quang;

- Tất cả các vết rạn nứt;

- Ăn mòn gây hao mòn kim loại tổng thể nếu độ dày thành ống giảm xuống dưới mức độ dày yêu cầu theo tiêu chuẩn ANSI/ASME B31.8 par 841.11, giảm đi một lượng tương đượn với dung sai chế tạo áp dụng cho ống hay bộ phận cấu thành;

- Ăn mòn gây hao mòn kim loại cục bộ trong vật liệu thân ống không đáp ứng các tiêu chí và tất cả các điểm ăn mòn cục bộ ở mối hàn tròn và mối hàn lăn theo chiều dọc hoặc các vùng chiu tác động nhiệt liên quan

4 Sửa chữa đường ống

4.1 Các phương pháp sữa chữa

4.1.2 Thay thế bộ phận bị khuyết tật

Sau khi dừng hoạt động, giảm áp và cách ly chất lỏng khỏi khu vực bi khuyết tật, phần khuyết tật bị tháo dỡ như một đoạn ống được thay thế

Việc thay thế các đoạn ống có thế mạnh là ít ra thì đoạn ống thay thế se phù hợp vói các tiêu chuẩn kỹ thuật của ống gốc đoạn ống thay thế sẽ được thử thủy lực trước khi được đấu nối với đường ống, tuân thủ theo B31.4 para 437.4.1