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