Separatore intelligente: significato del codice del separatore modificato

Potrebbe essere necessario modificare il separatore per molte ragioni: eliminazione dei colli di bottiglia, cambiamento delle condizioni di processo dovute a giacimenti maturi, aumento della produzione, collegamento di nuovi pozzi sottomarini, scarse prestazioni del separatore originale, ecc. Il progettista del separatore di solito si concentra inizialmente sul processo aspetto della modificazione. In sostanza, si tratta di avviare la fluidodinamica computazionale (CFD), determinare quali componenti interni devono essere modificati e risolvere gradualmente il problema di come tutti questi nuovi componenti si inseriscono nel contenitore esistente. Tuttavia, per le navi progettate in conformità con l’ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) e registrate presso il National Boiler and Pressure Vessel Inspection Committee, resta ancora molto lavoro da fare.
Ciò che spesso viene lasciato a più tardi sono i commenti sull'impatto della modifica sulla registrazione della nave. La progettazione originale, la produzione e l'ispezione dei recipienti a pressione sono soggetti all'ASME BPVC Sezione VIII, mentre la modifica del recipiente è soggetta al mantenimento e alla modifica del Codice di ispezione del Comitato nazionale (NBIC) NB-23.
In molti casi, i supporti e gli ugelli esistenti possono essere utilizzati per aggiornare gli elementi di separazione. In altri casi sono necessarie saldature sul guscio del contenitore o sul nuovo ugello.
Questo articolo si concentra su alcuni dei problemi di codice e registrazione incontrati dagli ingegneri Savvy Separator durante la modifica delle navi con parti interne, piuttosto che come pratica ingegneristica. Ingegneri qualificati ed esperti dovrebbero essere sempre coinvolti nel lavoro.
La discussione è limitata alle modifiche apportate al vaso separatore che hanno lo scopo di migliorare o ripristinare le prestazioni di processo del separatore. Ciò può significare riconfigurare la struttura interna, sostituire l'attrezzatura di ingresso o di disappannamento, aggiungere deflettori per modificare il modello di flusso interno o persino aggiungere e/o rimuovere ugelli e tipi simili di modifiche. NBIC utilizza un linguaggio specifico, quindi la terminologia potrebbe creare un po' di confusione. In breve, NB-23 si chiama “manutenzione”, che si riferisce a modifiche che riportano la nave a uno stato operativo sicuro e soddisfacente senza discostarsi dal progetto meccanico originale. NB-23 afferma che le “modifiche” sono modifiche a qualsiasi contenuto elencato nel rapporto dati originale della nave.
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Poiché la modifica del separatore è un cambiamento nella tecnologia del separatore, ha lo scopo di ripristinare il separatore in uno stato operativo soddisfacente, quindi anche se non ci sono danni al contenitore, sono spesso considerati lavori di riparazione dal punto di vista NBIC. In fase di ristrutturazione. Solo quando viene influenzata la progettazione meccanica della nave, le modifiche apportate durante la ristrutturazione sono considerate modifiche.
Gli esempi di riparazione sono dettagliati in NB-23 Parte 3 Sezione 3. 3.3.3. Alcuni di questi esempi possono essere considerati come parte della trasformazione del divisore (come elencato nel codice):
Esempi di modifiche sono dettagliati nella Sezione 3 della Parte 3 di NB-23. 3.4.3. Anche se è improbabile che queste situazioni si verifichino durante il retrofit dei separatori, alcuni esempi che potrebbero applicarsi sono:
Il personale responsabile di garantire che i requisiti di NB-23 Parte 3 siano soddisfatti sono gli ispettori NBIC. Si tratta di un individuo che detiene un attuale membro del Comitato del Comitato Nazionale che è valido e ha l'approvazione "AR". L'approvazione "AR" consente l'ispezione di nuovi edifici in conformità con ASME BPVC e l'ispezione di riparazioni e modifiche in conformità con NBIC Parte 3. Si tratta di un'approvazione aggiuntiva che consente l'ispezione di riparazioni e modifiche. La differenza tra i recipienti a pressione distingue l'ispettore che deve modificare il separatore dall'ispettore che ispeziona solo la nuova struttura. In tutto l'articolo, il termine "ispettore" si riferisce a un ispettore incaricato da NBIC con l'approvazione dell'AR.
Quando si tratta di retrofit di separatori, le modifiche solitamente apportate ai separatori rientrano in quattro categorie fondamentali.
La categoria 1 è una modifica minore che supera i requisiti NBIC. Ciò significa che tali modifiche non influenzeranno la registrazione delle navi e non saranno soggette ai requisiti NB-23. Queste modifiche non servono a saldare alcuna parte che mantenga la pressione. Ciò include componenti interni saldati o imbullonati ad alette/anelli di supporto interni esistenti, componenti interni installati utilizzando cinghie di espansione e modifiche simili che non richiedono saldatura ad alcun componente di mantenimento della pressione. Durante la saldatura è necessario tenere presente quanto segue: A volte, altri standard applicabili e molte specifiche del proprietario limitano anche la distanza tra la saldatura e la parte di tenuta della pressione. Questo viene fatto per mantenere la parte che mantiene la pressione al di fuori della zona interessata dal calore della saldatura. Quando si affrontano modifiche di Tipo 1, si consiglia comunque di creare un piano di trasformazione, creare un piano di ispezione e test (ITP), eseguire controlli pre e post e registrare i dettagli della trasformazione. Per questo tipo di modifiche non è richiesto un ispettore e la nave non ha bisogno di compilare un timbro R o un modulo R-1.
La Figura 1 mostra un semplice diagramma schematico degli accessori adatti a questa categoria, mentre la Figura 2 mostra la foto di un separatore che utilizza supporti esistenti che vengono tagliati e utilizzati per fissare diverse parti interne. La Figura 3 mostra che i supporti esistenti possono essere utilizzati per molteplici scopi, non solo all'interno del separatore.
La categoria 2 è una modifica minore che appartiene ai requisiti NBIC. Modifiche minori significano che tali modifiche possono essere considerate come “manutenzione ordinaria” in conformità con NB-23 Parte 3, Sezione 3. 3.3.2. Ciò include modifiche alla saldatura dei componenti di mantenimento della pressione, ma deve soddisfare i requisiti applicabili di NB-23.
La parte più comunemente utilizzata nella sezione 3.3.2 per la modifica del separatore è la sezione e-2: "Aggiungere o riparare accessori non portanti alle parti di tenuta a pressione che non richiedono un trattamento termico post-saldatura". Il vantaggio principale di questo tipo di modifica è che elimina la necessità di ulteriori timbri e/o test del contenitore [NB-23, Parte 3, Sezione 2. [5.7.2b], come determinato dall'ispettore e dall'ispettore competente . Sebbene sia ancora considerata una riparazione da NBIC, è possibile rinunciare allo stampaggio e ad altri test, semplificando notevolmente il processo di trasformazione. Sono richiesti rapporti sui dati R-1 ed eventuali ispezioni non distruttive (NDE) richieste dalle specifiche di progettazione o dagli ispettori. È inoltre buona abitudine creare un piano di ristrutturazione, creare un ITP e registrare i dettagli della ristrutturazione.
La Figura 4 mostra una foto dell'attrezzatura ciclonica d'ingresso dell'officina, che è stata parzialmente installata nel container. Il ciclone di ingresso è imbullonato alla flangia della piastra interna, che è collegata al manicotto e saldata all'ugello di ingresso del serbatoio. In questo caso, è necessario utilizzare sporgenze interne per soddisfare i requisiti di rinforzo dell'ugello, ma le dimensioni e il metodo di saldatura consentono all'ispettore di abbandonare la prova reidraulica del contenitore. Oppure, se sono necessari altri metodi di saldatura, l'ispettore non può rinunciare alle prove reidrauliche. Nel caso di ugelli con sporgenze interne, eventuali sporgenze in eccesso (cioè sporgenze maggiori di quelle necessarie per il rinforzo dell'ugello) possono essere considerate come parti non di tenuta della pressione. Tuttavia, è necessario consultare l'ispettore prima di eseguire saldature su sporgenze interne eccessive dell'ugello. Fichi. 5 e 6 sono foto di piccole staffe simili installate. Queste staffe possono evitare prove di stress e trattamenti termici di ri-saldatura (PWHT).
La terza categoria è il repricing. Si tratta di cambiamenti non fisici nelle condizioni di progettazione del recipiente, come la pressione di progetto, la temperatura di progetto, inclusa la temperatura minima di progetto del metallo, la tolleranza alla corrosione o il carico esterno. La rivalutazione può essere effettuata insieme ad altre modifiche, ma NBIC la tratterà come una modifica e non ha nulla a che fare con altre modifiche alla nave. La rivalutazione richiede nuovi calcoli del codice, nuove targhette e rapporti sui dati R-2. Inoltre, a seconda delle nuove condizioni di progettazione, potrebbe essere necessario testare reidrostaticamente il contenitore.
La categoria 4 è la modifica fisica principale, o sostanzialmente qualsiasi modifica che non rientra nella categoria 1 o 2. Queste modifiche includono l'aggiunta di ugelli di grandi dimensioni, sezioni trasversali dell'alloggiamento, accessori portanti o qualsiasi modifica che richieda saldature estese. Possono trattarsi di riparazioni o modifiche, a seconda del tipo di modifica. Non possono rinunciare a punzonature o test aggiuntivi. Sono richiesti rapporti sui dati R-1 o R-2, nonché piani di ristrutturazione, ITP, targhette contrassegnate con R e potrebbero anche richiedere nuovi calcoli di codice e NDE richiesti dal codice di progettazione e dal verificatore.
La tabella 1 mostra i requisiti per ciascuna categoria di modifica sopra elencata. Ove opportuno, fare riferimento alla sezione NB-23 di NBIC.
Abbreviazione: ispettore ispettore; Titolare del certificato CH; Ispettore giudiziario JA; Targhetta NP; Proprietario/utente dell'unità organizzativa
Per utilizzare la versione più recente delle specifiche di progettazione, attenersi alle disposizioni di NB-23 Parte 3 Sezione 2. 3.4.2 Deve essere soddisfatto. Questi includono:
La posizione della trasformazione è un altro fattore che deve essere determinato. Anche se estremamente raro, in alcuni casi è necessario scaricare la nave e restituirla al negozio per la ristrutturazione. L'officina fornisce una posizione più comoda per apportare le modifiche necessarie al contenitore quando necessario, eseguire tutte le NDE necessarie, riempire il contenitore e/o ri-PWHT. La capacità di gestire e manovrare facilmente la nave elimina sostanzialmente la maggior parte delle sfide affrontate dalla modifica del sito. Se riesci a rispedire il separatore al negozio per la ristrutturazione, ti senti fortunato. Potresti anche voler fermarti e ritirare un biglietto della lotteria mentre torni a casa dal lavoro, perché questo è il tuo giorno fortunato!
Quando sei costretto ad apportare modifiche sul posto, le cose diventano più impegnative. Una pratica facile da portare a termine in un negozio è quasi impossibile in loco. Prestare particolare attenzione alla sicurezza durante l'esecuzione del lavoro in cantiere per garantire che tutti i requisiti di sicurezza siano soddisfatti. Inoltre, gli stress test e il PWHT possono essere molto impegnativi in ​​questo ambito. L'articolo 5.2 dell'ASME PCC-2 descrive le modifiche che normalmente non richiedono prove di stress; descrive anche l'uso di determinati metodi NDE invece degli stress test. Allo stesso modo, NB-23, Parte 3, Sezione 16. 4.4.1 Test di pressione discussi e altri metodi NDE per recipienti a pressione.
Sebbene NB-23 consenta agli ispettori di rinunciare ai test di pressione su componenti nuovi o migliorati che mantengono la pressione, credo che la maggior parte degli ispettori vorrebbe sottoporre a test di pressione i componenti interessati quando possibile. Questo può essere difficile sul campo.
Tuttavia, un fatto importante che non può essere ignorato è che i componenti devono essere testati idrostaticamente, il che non significa che l’intero contenitore debba essere nuovamente testato. Ad esempio, se al contenitore viene aggiunto un nuovo ugello, è necessario testare solo l'ugello e il cordone di saldatura dell'ugello al guscio. Potrebbe esserci un modo semplice per raggiungere questo obiettivo. Se le specifiche di progettazione lo consentono, l'ugello (in particolare il raccordo) può essere installato come ugello di tipo "installazione". L'ugello fisso o sporgente è in realtà un ugello fissato all'esterno dell'alloggiamento e saldato in posizione. In questa applicazione è possibile installare e testare prima di praticare il foro nell'alloggiamento. In alcuni casi, potrebbe essere necessario eseguire ulteriori test sull'alloggiamento prima di poter utilizzare l'ugello di installazione. Per gli ugelli più grandi, è possibile coprire l'ugello con una testa temporanea, che consente di testare la saldatura dell'ugello all'alloggiamento senza testare l'intero contenitore (Figura 7). Naturalmente, se necessario, entrambi i metodi devono essere approvati dall'ispettore e dall'ispettore giudiziario. Dopo aver testato l'ugello, tagliare il foro o rimuovere la testina temporanea, pulire l'area ed eseguire tutte le NDE necessarie per garantire che l'alloggiamento non venga danneggiato.
Allo stesso modo, quando sei costretto a saldare un contenitore che è stato PWHT, dovrai affrontare altre sfide. Il PWHT del contenitore può essere molto difficile in loco. Spesso è utile trovare un sostituto per il PWHT completo quando necessario nella modifica sul campo. NB-23, Parte 3, Parte. 2.5.3 e ASME PCC-2 Articolo 2.9 propongono entrambi metodi alternativi per il trattamento termico post-saldatura dei recipienti modificati. Questi metodi includono metodi di saldatura specifici in grado di saldare il contenitore senza influenzare negativamente il ciclo PWHT originale. Inoltre, quando un metodo di saldatura speciale non è accettabile, è possibile eseguire una PWHT parziale. Se necessario, tutto dipende dall'approvazione dell'ispettore e dell'ispettore giudiziario.
Le prove idrauliche e il trattamento termico solitamente non sono realizzabili in questo campo e in alcuni casi possono danneggiare il contenitore, i relativi tubi o supporti e le strutture circostanti. In queste applicazioni, l'ispettore deve poter supervisionare la trasformazione il più presto possibile nella fase di pianificazione.
Un'altra area che può verificarsi durante la riforma del separatore è la modifica dei tubi di ingresso o di uscita del separatore. A volte è necessario modificare le tubazioni per garantire il raggiungimento degli obiettivi prestazionali del separatore. Le modifiche al gasdotto superano i requisiti di NBIC. Tuttavia, queste modifiche dovrebbero almeno soddisfare i requisiti della versione del regolamento edilizio realizzata con i componenti originali. [Fare riferimento a NB-23, Parte 3, Sezione. 1.2.6].
Sebbene non rientri nell'ambito di questo articolo, va notato che sebbene NB-23 non sia applicabile in aggiunta a quanto sopra, potrebbero essere applicabili anche altri codici, come API 570 o altri codici simili. Gli ingegneri dovrebbero inoltre considerare attentamente le modifiche alle tubazioni e agli accessori del serbatoio, poiché queste modifiche esterne potrebbero influire sui carichi degli ugelli del serbatoio. È necessario valutare l'impatto delle variazioni del carico dell'ugello sulla progettazione meccanica del contenitore.
Inspector coinvolge quasi tutti i tipi di modifiche al separatore. Svolgono un ruolo importante nel determinare cosa si può e cosa non si può fare. Ciò è particolarmente vero quando si definisce cosa può essere utilizzato come riparazione regolare, si può evitare la timbratura e l'ispezione, quando si può utilizzare la NDE invece della reidratazione e quando si possono utilizzare metodi di saldatura alternativi invece della reidratazione. PWHT, ecc. Pertanto, è essenziale coinvolgere gli ispettori nelle prime fasi della maggior parte delle ristrutturazioni.
In alcuni casi, gli ispettori giudiziari necessitano di una riforma. In Texas non esistono altre norme giurisdizionali applicabili all'installazione dei separatori, ma non è così ovunque. Oltre ai codici di progettazione applicabili e ai requisiti NBIC, alcuni stati degli Stati Uniti e le province canadesi hanno altri requisiti. Questo è vero anche in alcune località internazionali. In questi casi sarà necessario il coinvolgimento degli ispettori giudiziari.
Per gli impianti offshore la situazione potrebbe essere un po’ confusa. Se il separatore si trova all'interno delle acque statali (di solito si estende per 3 miglia nautiche dal basso livello dell'acqua della costa, ma in Texas e nella Florida occidentale la distanza è di 3 unioni marittime o 8,7 miglia nautiche), allora lo stato ha giurisdizione. Tuttavia, in uno degli stati della maggior parte degli Stati Uniti (la California è un'eccezione), lo stato è soggetto a ispezione e applicazione da parte delle agenzie di regolamentazione federali. Nelle acque territoriali statunitensi (a 12 miglia nautiche dalla linea di bassa marea), la responsabilità dell'ispezione e dell'applicazione spetta alle autorità federali statunitensi. Al di fuori del confine regionale, ma all'interno della Zona Economica Esclusiva (ZEE) (che si estende dal confine regionale fino a 200 miglia nautiche oltre la soglia della bassa marea), la responsabilità spetta al Paese/regione che consente l'utilizzo della struttura. L'autorità federale che supervisiona le navi a pressione sulle piattaforme offshore sembra essere l'Agenzia statunitense per la sicurezza e l'applicazione dell'ambiente, e in alcuni casi la Guardia costiera degli Stati Uniti potrebbe avere giurisdizione.
Un'idea comune nei rapporti con la magistratura è che i titolari dei certificati e gli ispettori possano fornire consulenza sulle misure da adottare e sul personale coinvolto in tutti i progetti di ristrutturazione dei separatori.
Alcuni proprietari/utenti hanno avanzato anche altre richieste. Sebbene molte applicazioni siano coperte dalle normative aziendali, esistono altri requisiti che devono essere soddisfatti quando il proprietario è il governo degli Stati Uniti, come 10 CFR 851, Programma per la sicurezza e la salute dei lavoratori, Parte 851 Appendice A della Sezione 4. soddisfare . Allo stesso modo, se applicabile, i titolari del certificato potrebbero avere familiarità con questi requisiti.
La sicurezza è la preoccupazione principale di tutte le attività, in particolare della modifica dei separatori. Il separatore in uso può essere riempito con i residui del processo. In questo caso è necessario non solo rispettare le norme di sicurezza del cantiere, compresi tutti gli opportuni dispositivi di protezione individuale e le norme di lavoro, ma anche pulire accuratamente la nave prima di eseguire qualsiasi attività di modifica. Un'altra cosa da considerare è smaltire in modo sicuro e corretto i rifiuti e i rifiuti separati dalla macchina rinnovata.
La Figura 8 è un esempio di un tipico separatore all'inizio di un progetto di retrofit. Se è necessaria la saldatura, non solo è necessario pulire le partizioni per fornire un ambiente sicuro ai lavoratori, ma è necessario pulire anche la superficie per la saldatura.
Inoltre, quando si stima il tempo del progetto di ristrutturazione, alcune attività secondarie possono essere ignorate. Non dimenticare di pulire le partizioni prima del lavoro; erigere impalcature all'interno della nave; tempo di asciugatura/maturazione della vernice interna; rimuovere le impalcature; pulire le partizioni dopo aver terminato il lavoro. Quando si crea una pianificazione di progetto, queste attività e altre attività simili vengono spesso ignorate, portando a ritardi imprevisti e costosi. In breve, il modo più semplice per implementare un piano di retrofit con pochi o nessun problema è pianificare bene, invitare i titolari del certificato a partecipare e gli ispettori nelle prime fasi del processo e sviluppare congiuntamente un piano per raggiungere l’obiettivo del processo che ha il minor impatto sulla nave. registrazione.
Trasformazione. Le modifiche agli elementi descritti nel rapporto dati del produttore originale influenzeranno la tolleranza allo stress dell'elemento di ritenzione dello stress. (Fare riferimento a NB-23 Parte 3, Sezione 3.4.3, esempio di modifica) Modifiche non fisiche, come l'aumento della pressione di esercizio massima consentita (interna o esterna), l'aumento della temperatura di progettazione o la diminuzione degli elementi di mantenimento della temperatura minima della pressione dovrebbero essere considerato per il cambiamento.
b) Un'entità riconosciuta da un'agenzia di ispezione autorizzata a svolgere attività di ispezione in servizio approvate dalla riunione del Comitato nazionale NB-369; NB-371, una certificazione dell'organizzazione di ispezione proprietario-utente (OUIO); o NB-390, un'entità che svolge attività di ispezione in servizio. Qualifiche e responsabilità dell'Agenzia federale di ispezione (FIA).
Titolare del certificato. Un'organizzazione con un certificato di autorizzazione "R" valido rilasciato dal Comitato Nazionale.
campo. Luogo temporaneo sotto il controllo del titolare del certificato, utilizzato per riparare e/o modificare elementi di tenuta a pressione, e il suo indirizzo è diverso dall'indirizzo indicato sul certificato di autorizzazione del titolare del certificato.
un'esaminazione. Il processo di revisione per garantire che i requisiti di progettazione tecnica, materiali, assemblaggio, ispezione e test siano soddisfatti e conformi alle specifiche.
Giurisdizione. Un ente governativo che ha il potere di interpretare e far rispettare leggi, regolamenti o regolamenti relativi a caldaie, recipienti a pressione o altri articoli di mantenimento della pressione. Comprende le giurisdizioni dei membri del comitato nazionale definite “giurisdizioni”.
Giudiziario. Membro del Comitato Nazionale come definito dallo Statuto del Comitato Nazionale.
Ispettore giudiziario. Ispettori certificati dalla magistratura per verificare il rispetto dei requisiti di tutte le giurisdizioni.
Targhetta. Targhetta identificativa installata sul contenitore. Ciò può includere targhette di design originali, riparazioni, targhette "R" rivalutate o modificate.
NBIC. Norme di ispezione del Comitato nazionale emesse dal Comitato nazionale degli ispettori delle caldaie e dei recipienti a pressione.
Proprietario/utente. Le lettere minuscole si riferiscono a qualsiasi individuo, azienda o persona giuridica che è legalmente responsabile del funzionamento sicuro di qualsiasi articolo a pressione.
riparazione. Il lavoro necessario per ripristinare l'articolo che mantiene la pressione in una condizione di funzionamento sicura e soddisfacente.
negozio. Luogo permanente, ovvero l'indirizzo riportato sul certificato di autorizzazione, dal quale il titolare del certificato può controllare la riparazione e/o la modifica degli articoli a pressione.
L'autore desidera ringraziare Russ Scinta, capo ingegnere meccanico di Schultz Process Services, e Keith Gilmore, ispettore autorizzato di TÜVRheinland, per il loro prezioso aiuto in questo articolo.
Grazie ai funzionari e ai direttori attuali e passati della Sezione Tecnologia di Separazione per i loro contributi. L'elenco dei membri attuali può essere trovato qui.
Jay Stell è il vicepresidente dell'ingegneria presso Schultz Process Services, Inc. (SPS). Ha conseguito una laurea e un master in ingegneria meccanica presso l'Università del Texas ad Arlington e un dottorato di ricerca in ingegneria meccanica presso la Purdue University. Stell opera nel settore della separazione dall'inizio degli anni '90, a Burgess-Manning, Peerless Mfg. Co. e SPS hanno più di 25 anni di esperienza. Ha dedicato gran parte della sua carriera allo sviluppo del prodotto, alla progettazione dei separatori, ai test di laboratorio e sul campo e alla risoluzione dei problemi. Puoi contattarlo a jay@spshouston.com.
"Petroleum Technology Magazine" è la rivista di punta della Society of Petroleum Engineers. Presenta abstract autorevoli e argomenti relativi al progresso tecnologico nell'esplorazione e produzione, questioni relative all'industria del petrolio e del gas e notizie sulla SPE e sui suoi membri.

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