Séparateur intelligent : signification du code du séparateur modifié

Le séparateur peut devoir être modifié pour de nombreuses raisons : désengorgement, conditions de processus changeantes dues à des champs matures, augmentation de la production, connexion de nouveaux puits sous-marins, mauvaises performances du séparateur d'origine, etc. Le concepteur du séparateur se concentre généralement initialement sur le processus. aspect de la modification. Il s'agit essentiellement de démarrer la dynamique des fluides computationnelle (CFD), de déterminer quels composants internes doivent être modifiés et de résoudre progressivement le problème de la façon dont tous ces nouveaux composants s'intègrent dans le conteneur existant. Cependant, pour les récipients conçus conformément au Code ASME des chaudières et des appareils à pression (BPVC) et enregistrés auprès du Comité national d'inspection des chaudières et des appareils à pression, beaucoup de travail reste à faire.
Ce qui est souvent laissé à plus tard, ce sont les commentaires sur l'impact de votre modification sur l'immatriculation du navire. La conception, la fabrication et l'inspection originales des récipients sous pression sont soumises à la section VIII de l'ASME BPVC, tandis que la modification du récipient est soumise au maintien et à la modification du Code d'inspection du Comité national (NBIC) NB-23.
Dans de nombreux cas, les supports et buses existants peuvent être utilisés pour moderniser les éléments de séparation. Dans d'autres cas, des soudures sont nécessaires sur la coque du conteneur ou sur la nouvelle buse.
Cet article se concentre sur certains des problèmes de code et d'enregistrement rencontrés par les ingénieurs de Savvy Separator lors de la modification de navires avec des pièces internes, plutôt que comme une pratique d'ingénierie. Des ingénieurs qualifiés et expérimentés doivent toujours être impliqués dans les travaux.
La discussion se limite aux modifications apportées au récipient séparateur qui visent à améliorer ou à restaurer les performances du processus du séparateur. Cela peut impliquer de reconfigurer la structure interne, de remplacer l'équipement d'entrée ou de désembuage, d'ajouter des déflecteurs pour modifier le modèle d'écoulement interne, ou même d'ajouter et/ou de supprimer des buses et des types de modifications similaires. NBIC utilise un langage spécifique, la terminologie peut donc prêter à confusion. En bref, le NB-23 est appelé « maintenance », ce qui fait référence aux changements qui rétablissent le navire dans un état de fonctionnement sûr et satisfaisant sans s'écarter de la conception mécanique d'origine. Le NB-23 indique que les « changements » sont des changements apportés à tout contenu répertorié dans le rapport de données original du navire.
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Étant donné que la modification du séparateur est un changement dans la technologie du séparateur, elle vise à restaurer le séparateur dans un état de fonctionnement satisfaisant, de sorte que même si le conteneur n'est pas endommagé, elle est souvent considérée comme un travail de réparation du point de vue du NBIC. En cours de remise à neuf. Ce n'est que lorsque la conception mécanique du navire est affectée que les modifications apportées lors de la rénovation sont considérées comme des modifications.
Des exemples de réparations sont détaillés dans la section 3 de la partie 3 du NB-23. 3.3.3. Certains de ces exemples peuvent être considérés comme faisant partie de la transformation du diviseur (comme indiqué dans le code) :
Des exemples de changements sont détaillés à la section 3 de la partie 3 du NB-23. 3.4.3. Bien qu'il soit peu probable que ces situations se produisent lors de la modernisation des séparateurs, voici quelques exemples qui peuvent s'appliquer :
Le personnel chargé de veiller à ce que les exigences du NB-23 partie 3 soient respectées sont les inspecteurs du NBIC. Il s'agit d'une personne qui détient un titre de membre actuel du Comité national, qui est valide et qui possède une mention « AR ». L'avenant « AR » permet l'inspection des nouveaux bâtiments conformément à l'ASME BPVC et l'inspection des réparations et des modifications conformément à la partie 3 du NBIC. Il s'agit d'un avenant supplémentaire qui permet l'inspection des réparations et des modifications. La différence entre les appareils sous pression distingue l'inspecteur qui doit modifier le séparateur de l'inspecteur qui inspecte uniquement la nouvelle structure. Tout au long de l'article, le terme « inspecteur » fait référence à un inspecteur mandaté par le NBIC avec l'approbation de l'AR.
Lorsqu'il s'agit de rénovations de séparateurs, les modifications généralement apportées aux séparateurs se répartissent en quatre catégories de base.
La catégorie 1 est un changement mineur qui dépasse les exigences du NBIC. Cela signifie que de tels changements n'affecteront pas l'immatriculation des navires et ne seront pas soumis aux exigences NB-23. Ces modifications ne visent pas à souder des pièces sous pression. Cela inclut les composants internes soudés ou boulonnés aux pattes/anneaux de support internes existants, les composants internes installés à l'aide de sangles d'expansion et les modifications similaires qui ne nécessitent pas de soudage à des composants résistant à la pression. Les points suivants doivent être pris en compte lors du soudage : Parfois, d'autres normes applicables et de nombreuses spécifications du propriétaire limitent également la distance entre la soudure et la pièce sous pression. Ceci est fait pour maintenir la partie sous pression en dehors de la zone affectée thermiquement de la soudure. Lorsqu'il s'agit de changements de type 1, il est toujours recommandé de créer un plan de transformation, de créer un plan d'inspection et de test (ITP), d'effectuer des contrôles préalables et postérieurs et d'enregistrer les détails de la transformation. Pour ces types de changements, un inspecteur n'est pas requis et le navire n'a pas besoin de remplir un tampon R ou un formulaire R-1.
La figure 1 montre un schéma simple des accessoires adaptés à cette catégorie, et la figure 2 montre une photo d'un séparateur qui utilise des supports existants qui sont découpés et utilisés pour fixer différentes pièces internes. La figure 3 montre que les supports existants peuvent être utilisés à des fins multiples, pas seulement à l'intérieur du séparateur.
La catégorie 2 est un changement mineur qui appartient aux exigences du NBIC. Des changements mineurs signifient que ces changements peuvent être considérés comme de la « maintenance de routine » conformément au NB-23 Partie 3, Section 3. 3.3.2. Cela inclut les modifications apportées au soudage des composants résistant à la pression, mais doit répondre aux exigences applicables du NB-23.
La pièce la plus couramment utilisée dans la section 3.3.2 pour la modification du séparateur est la section e-2 : « Ajouter ou réparer des accessoires non porteurs aux pièces de maintien sous pression qui ne nécessitent pas de traitement thermique après soudage. » Le principal avantage de ce type de changement est qu'il élimine le besoin d'estampillage et/ou d'essais supplémentaires sur le conteneur [NB-23, partie 3, section 2. [5.7.2b], tel que déterminé par l'inspecteur et l'inspecteur compétent. . Bien que toujours considérée comme une réparation par NBIC, l'estampage et d'autres tests peuvent être supprimés, simplifiant considérablement le processus de transformation. Les rapports de données R-1 et toutes les inspections non destructives (END) requises par les spécifications de conception ou les inspecteurs sont requis. C'est également une bonne habitude de créer un plan de rénovation, de créer un ITP et d'enregistrer les détails de la rénovation.
La figure 4 montre une photo de l'équipement cyclonique d'entrée de l'atelier, qui a été partiellement installé dans le conteneur. Le cyclone d'entrée est boulonné à la bride de la plaque intérieure, qui est reliée au manchon et soudée à la buse d'entrée de la cuve. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser des saillies internes pour répondre aux exigences de renforcement des buses, mais la taille et la méthode de soudage permettent à l'inspecteur d'abandonner l'essai réhydraulique du conteneur. Ou, si d'autres méthodes de soudage sont nécessaires, l'inspecteur ne peut pas renoncer aux essais de réhydraulique. Dans le cas de buses avec des saillies internes, toutes les saillies en excès (c'est-à-dire les saillies plus grandes que celles requises pour le renforcement de la buse) peuvent être considérées comme des pièces ne retenant pas la pression. Cependant, l'inspecteur doit être consulté avant de souder sur des saillies internes excessives de la buse. Figues. 5 et 6 sont des photos de petits supports similaires installés. Ces supports peuvent éviter les tests de recontrainte et le traitement thermique de re-soudage (PWHT).
La troisième catégorie est la retarification. Il s'agit de changements non physiques dans les conditions de conception du récipient, telles que la pression de conception, la température de conception, y compris la température minimale de conception du métal, la tolérance de corrosion ou la charge externe. La réévaluation peut être effectuée conjointement avec d'autres modifications, mais NBIC la traitera comme un changement et n'a rien à voir avec d'autres modifications apportées au navire. La retarification nécessite de nouveaux calculs de code, de nouvelles plaques signalétiques et des rapports de données R-2. De plus, en fonction des nouvelles conditions de conception, il peut être nécessaire de procéder à un nouvel essai hydrostatique du conteneur.
La catégorie 4 est le principal changement physique, ou essentiellement tout changement qui n'entre pas dans la catégorie 1 ou 2. Ces changements incluent l'ajout de grandes buses, de sections transversales de boîtier, d'accessoires porteurs ou tout changement nécessitant un soudage approfondi. Il peut s'agir de réparations ou de modifications, selon le type de modification. Ils ne peuvent pas renoncer à des contrôles ou à des tests supplémentaires. Des rapports de données R-1 ou R-2 sont requis, ainsi que des plans de remise à neuf, des ITP, des plaques signalétiques marquées d'un R, et peuvent également nécessiter de nouveaux calculs de code et des NDE requis par le code de conception et le vérificateur.
Le tableau 1 montre les exigences pour chaque catégorie de modification énumérée ci-dessus. Le cas échéant, veuillez vous référer à la section NB-23 du NBIC.
Abréviation : Insp-inspecteur ; Titulaire d'un certificat CH; JA inspecteur judiciaire ; Plaque signalétique NP ; Propriétaire/utilisateur de l'UO
Afin d'utiliser la dernière version des spécifications de conception, veuillez vous conformer aux dispositions du NB-23 Partie 3 Section 2. 3.4.2 Doit être respecté. Ceux-ci inclus:
L'emplacement de la transformation est un autre facteur qui doit être déterminé. Bien que ce soit extrêmement rare, il est parfois nécessaire de décharger le navire et de le rapporter au magasin pour remise à neuf. L'atelier offre un emplacement plus pratique pour apporter les modifications requises au conteneur en cas de besoin, effectuer toutes les END nécessaires, remplir le conteneur et/ou re-PWHT. La capacité de manipuler et de manœuvrer facilement le navire élimine fondamentalement la plupart des défis rencontrés lors de la modification du site. Si vous pouvez renvoyer le séparateur au magasin pour le remettre à neuf, vous vous sentez chanceux. Vous voudrez peut-être également vous arrêter et récupérer un billet de loterie en rentrant du travail, car c'est votre jour de chance !
Lorsque vous êtes obligé d’apporter des modifications sur place, les choses deviennent plus difficiles. Une pratique facile à réaliser en magasin est quasiment impossible sur place. Portez une attention particulière à la sécurité lorsque vous effectuez des travaux sur site pour vous assurer que toutes les exigences de sécurité sont respectées. De plus, les tests de résistance et les PWHT peuvent s’avérer très difficiles dans ce domaine. L'article 5.2 de l'ASME PCC-2 décrit les changements qui ne nécessitent normalement pas de tests de résistance ; il décrit également l'utilisation de certaines méthodes NDE au lieu des tests de résistance. De même, NB-23, partie 3, section 16. 4.4.1 Discussion sur les tests de pression et d'autres méthodes NDE pour les récipients sous pression.
Bien que le NB-23 permette aux inspecteurs de renoncer aux tests de pression sur les composants nouveaux ou améliorés qui maintiennent la pression, je crois que la plupart des inspecteurs aimeraient tester la pression des composants concernés lorsque cela est possible. Cela peut être difficile sur le terrain.
Cependant, un fait important qui ne peut être ignoré est que les composants doivent être testés hydrostatiquement, ce qui ne signifie pas que l'ensemble du conteneur doit être testé à nouveau. Par exemple, si une nouvelle buse est ajoutée au conteneur, seule la buse et le cordon de soudure de la buse à la coque doivent être testés. Il existe peut-être un moyen simple d’y parvenir. Si les spécifications de conception le permettent, la buse (en particulier le raccord) peut être installée comme une buse de type « installation ». La buse sur le fixe ou bossage est en fait une buse fixée à l'extérieur du boîtier et soudée en place. Dans cette application, il est possible d'installer et de tester avant de percer le trou dans le boîtier. Dans certains cas, des tests supplémentaires du boîtier peuvent être nécessaires avant de pouvoir utiliser la buse d'installation. Pour les buses plus grandes, il est possible de recouvrir la buse d'une tête temporaire, ce qui permet de tester le soudage de la buse au boîtier sans tester l'ensemble du conteneur (Figure 7). Bien entendu, si nécessaire, les deux méthodes doivent être approuvées par l'inspecteur et l'inspecteur judiciaire. Après avoir testé la buse, découpez le trou ou retirez la tête temporaire, nettoyez la zone et effectuez toutes les END nécessaires pour vous assurer que le boîtier n'est pas affecté.
De même, lorsque vous serez obligé de souder sur un conteneur qui a été PWHT, vous serez confronté à d'autres défis. Le PWHT du conteneur peut être très difficile sur place. Il est souvent avantageux de trouver un remplacement pour le PWHT complet lorsque cela est nécessaire lors d'une modification sur le terrain. NB-23, partie 3, partie. 2.5.3 et l'article 2.9 de l'ASME PCC-2 proposent tous deux des méthodes alternatives pour le traitement thermique après soudage des cuves modifiées. Ces méthodes incluent des méthodes de soudage spécifiques qui permettent de souder le conteneur sans affecter négativement le cycle PWHT d'origine. De plus, lorsqu’une méthode de soudage spéciale n’est pas acceptable, un PWHT partiel peut être réalisé. Le cas échéant, tout cela dépend de l'approbation de l'inspecteur et de l'inspecteur judiciaire.
Les essais hydrauliques et le traitement thermique ne sont généralement pas réalisables dans ce domaine et, dans certains cas, peuvent endommager le conteneur, les tuyaux ou supports associés et les structures environnantes. Dans ces demandes, l'inspecteur doit être autorisé à superviser la transformation le plus tôt possible dans la phase de planification.
Un autre domaine qui peut apparaître lors du reformage du séparateur est la modification des canalisations d'entrée ou de sortie du séparateur. Parfois, la tuyauterie doit être modifiée pour garantir que les objectifs de performance du séparateur soient atteints. Les modifications apportées au pipeline dépassent les exigences de NBIC. Cependant, ces modifications devraient au moins répondre aux exigences de la version du code du bâtiment construite à partir des composants d'origine. [Voir NB-23, Partie 3, Section. 1.2.6].
Bien que cela n'entre pas dans le cadre de cet article, il convient de noter que bien que le NB-23 ne soit pas applicable en plus de ce qui précède, d'autres codes peuvent également être applicables, tels que l'API 570 ou d'autres codes similaires. Les ingénieurs doivent également examiner attentivement les modifications apportées à la tuyauterie et aux accessoires de la cuve, car ces modifications externes peuvent affecter les charges des buses de la cuve. L'impact des changements de charge des buses sur la conception mécanique du conteneur doit être évalué.
Inspector implique presque tous les types de modifications du séparateur. Ils jouent un rôle important dans la détermination de ce qui peut et ne peut pas être fait. Cela est particulièrement vrai lorsqu'il s'agit de définir ce qui peut être utilisé comme réparation régulière, l'estampage et l'inspection peuvent être évités, quand l'END peut être utilisée au lieu du réarrosage, et quand des méthodes de soudage alternatives peuvent-elles être utilisées au lieu du réarrosage. PWHT, etc. Il est donc essentiel d’impliquer des inspecteurs dès les premières étapes de la plupart des rénovations.
Dans certains cas, les inspecteurs judiciaires doivent être réformés. Au Texas, aucune autre règle juridictionnelle ne s’applique lors de l’installation de séparateurs, mais ce n’est pas le cas partout. En plus des codes de conception applicables et des exigences NBIC, certains États des États-Unis et des provinces canadiennes ont d'autres exigences. Cela est également vrai dans certains pays internationaux. Dans ces cas, l'intervention d'inspecteurs judiciaires sera requise.
Pour les installations offshore, la situation peut être un peu confuse. Si le séparateur est situé dans les eaux de l'État (s'étendant généralement sur 3 milles marins à partir du niveau de basse mer du littoral, mais au Texas et dans l'ouest de la Floride, la distance est de 3 unions maritimes ou 8,7 milles marins), alors l'État a compétence. Cependant, dans l'un des États des États-Unis (la Californie est une exception), l'État est soumis à l'inspection et à l'application des lois par les agences de réglementation fédérales. Dans les eaux territoriales américaines (à 12 milles marins de la laisse de basse mer), la responsabilité de l'inspection et de l'application des lois incombe aux autorités fédérales américaines. En dehors des limites régionales, mais à l’intérieur de la zone économique exclusive (ZEE) (s’étendant de la frontière régionale jusqu’à 200 milles marins au-delà de la laisse des basses eaux), la responsabilité incombe au pays/à la région qui autorise l’utilisation de l’installation. L'autorité fédérale chargée de superviser les appareils sous pression sur les plates-formes offshore semble être l'Agence américaine pour la sécurité et l'environnement, et la Garde côtière américaine peut avoir compétence dans certains cas.
Une idée courante dans les relations avec le pouvoir judiciaire est que les titulaires de certificat et les inspecteurs peuvent donner des conseils sur les mesures à prendre et sur le personnel impliqué dans tous les projets de rénovation de séparateurs.
Certains propriétaires/utilisateurs ont également formulé d'autres demandes. Bien que pour de nombreuses applications, celles-ci soient couvertes par la réglementation de l'entreprise, d'autres exigences doivent être respectées lorsque le gouvernement américain en est le propriétaire, telles que 10 CFR 851, Worker Safety and Health Program, Part 851, Annexe A de la Section 4. . De même, le cas échéant, les titulaires de certificat peuvent être familiers avec ces exigences.
La sécurité est la préoccupation principale de toutes les activités, notamment la modification des séparateurs. Le séparateur utilisé peut être rempli de résidus du processus. Dans ce cas, il est non seulement nécessaire de respecter les règles de sécurité du site, y compris tous les équipements de protection individuelle appropriés et les règles de travail, mais également de nettoyer soigneusement le navire avant d'effectuer toute activité de modification. Une autre chose à considérer est d’éliminer correctement et en toute sécurité les déchets et les déchets séparés de la machine remise à neuf.
La figure 8 est un exemple d'un séparateur typique au début d'un projet de rénovation. Si du soudage est nécessaire, non seulement les cloisons doivent être nettoyées pour offrir un environnement sûr aux travailleurs, mais également la surface doit être nettoyée pour le soudage.
De plus, lors de l’estimation de la durée du projet de rénovation, certaines activités secondaires peuvent être ignorées. N'oubliez pas de nettoyer les cloisons avant les travaux ; ériger des échafaudages à l'intérieur du navire ; temps de séchage/durcissement de la peinture intérieure ; retirer l'échafaudage ; nettoyer les cloisons une fois les travaux terminés. Lors de la création d’un calendrier de projet, ces activités et d’autres activités similaires sont souvent ignorées, entraînant des retards inattendus et coûteux. En bref, le moyen le plus simple de mettre en œuvre un plan de modernisation avec peu ou pas de problèmes est de bien planifier, d'inviter les titulaires de certificat à participer ainsi que les inspecteurs dès le début du processus, et d'élaborer conjointement un plan pour atteindre l'objectif du processus ayant le moins d'impact sur le navire. inscription.
Transformation. Les modifications apportées aux éléments décrits dans le rapport de données d'origine du fabricant affecteront la tolérance aux contraintes de l'élément de rétention des contraintes. (Voir NB-23 Partie 3, Section 3.4.3, exemple de changement) Les changements non physiques, tels que l'augmentation de la pression de service maximale autorisée (interne ou externe), l'augmentation de la température de conception ou la diminution de la pression, les éléments de rétention de température minimale doivent être considéré pour le changement.
b) Une entité reconnue par une agence d'inspection autorisée pour effectuer des activités d'inspection en service approuvées par la réunion du Comité national NB-369 ; NB-371, une certification d'organisme d'inspection propriétaire-utilisateur (OUIO) ; ou NB-390, une entité qui effectue des activités d'inspection en service. Qualifications et responsabilités de l'Agence fédérale d'inspection (FIA).
Titulaire du certificat. Un organisme disposant d'un certificat d'autorisation « R » valide délivré par le Comité National.
champ. Lieu temporaire sous le contrôle du titulaire du certificat, utilisé pour la réparation et/ou le changement d'éléments sous pression, et dont l'adresse est différente de celle indiquée sur le certificat d'autorisation du titulaire du certificat.
un examen. Le processus d'examen visant à garantir que les exigences en matière de conception technique, de matériaux, d'assemblage, d'inspection et d'essai sont respectées et conformes aux spécifications.
juridiction. Entité gouvernementale qui a le pouvoir d'interpréter et d'appliquer les lois, réglementations ou réglementations relatives aux chaudières, aux appareils sous pression ou à d'autres articles de maintien sous pression. Il comprend les juridictions membres des comités nationaux définies comme des « juridictions ».
Judiciaire. Membre du Comité national tel que défini par la Constitution du Comité national.
Inspecteur judiciaire. Inspecteurs certifiés par le pouvoir judiciaire pour vérifier le respect des exigences de toutes les juridictions.
Plaque signalétique. Plaque d'identification installée sur le conteneur. Cela peut inclure des plaques signalétiques de conception originale, des réparations, des plaques signalétiques « R » réévaluées ou modifiées.
NBIC. Règles d'inspection du Comité national émises par le Comité national des inspecteurs des chaudières et des appareils à pression.
Propriétaire/utilisateur. Les lettres minuscules font référence à toute personne physique, entreprise ou personne morale qui est légalement responsable du fonctionnement sûr de tout article sous pression.
réparation. Travaux requis pour remettre l'article sous pression dans un état de fonctionnement sûr et satisfaisant.
boutique. Lieu permanent, c'est-à-dire l'adresse indiquée sur le certificat d'autorisation, à partir duquel le titulaire du certificat peut contrôler la réparation et/ou la modification des articles sous pression.
L'auteur tient à remercier Russ Scinta, ingénieur mécanique en chef de Schultz Process Services, et Keith Gilmore, inspecteur agréé du TÜVRheinland, pour leur aide précieuse dans cet article.
Merci aux fonctionnaires et directeurs actuels et passés de la Section des technologies de séparation pour leurs contributions. La liste des membres actuels peut être consultée ici.
Jay Stell est vice-président de l'ingénierie chez Schultz Process Services, Inc. (SPS). Il est titulaire d'un baccalauréat et d'une maîtrise en génie mécanique de l'Université du Texas à Arlington, ainsi que d'un doctorat en génie mécanique de l'Université Purdue. Stell est présent dans l'industrie de la séparation depuis le début des années 1990. À Burgess-Manning, Peerless Mfg. Co. et SPS ont plus de 25 ans d'expérience. La majeure partie de sa carrière a été consacrée au développement de produits, à la conception de séparateurs, aux tests en laboratoire et sur le terrain et au dépannage. Vous pouvez le contacter à jay@spshouston.com.
« Petroleum Technology Magazine » est le magazine phare de la Society of Petroleum Engineers. Il présente des résumés et des sujets faisant autorité liés au progrès technologique dans l'exploration et la production, aux questions de l'industrie pétrolière et gazière et aux actualités de la SPE et de ses membres.

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