Technická inšpekcia podzemných nádrží pomocou najnovších NDT prístupov a posúdenie rizika ich prevádzkovania metódou RBI

• Foto

Metodika RBI
RBI (Risk Based Inspection) je nástroj práve na určenie koľko úsilia je nevyhnutné venovať inšpekcii. Vo všeobecnosti RBI pracuje s troma základnými parametrami, a to: pravdepodobnosť porušenia integrity (P), dôsledok porušenia (D)(dôsledok pre zamestnancov priamo na mieste, dôsledok pre komunitu, dôsledok prerušenia výroby, dôsledok poškodenia životného prostredia) – a rizikom (R) ako kombináciou pravdepodobnosti a dôsledku. Je dôležité podotknúť, že strata integrity zariadenia môže mať dve základné príčiny: predvídateľné - v dôsledku degradácie materiálu, kde inšpekcia je veľmi hodnotným nástrojom a druhým je zlyhanie obsluhy, prírodná katastrofa, vonkajšie vplyvy (padajúce objekty, terorizmus) a pod., kde inšpekcia nemôže byť nápomocná.

Prístupy RBI
RBI môže byť aplikované kvalitatívne, kvantitatívne alebo kombinovane. Oba prístupy poskytujú systematickú analýzu rizika spojeného s prevádzkou zariadení, identifikujú potenciálne nebezpečenstvo vyplývajúce z ich prevádzky a poskytujú prioritne zoradený zoznam pre následnú inšpekciu, alebo analýzu. Prvotným rozdielom medzi oboma prístupmi je rozlíšenie, s ktorým pracujú.

Kvalitatívna analýza
Kvalitatívna analýza vyžaduje oveľa menej informácií ako kvantitatívna a preto je aj jej rozlišovacia schopnosť limitovaná. Kvalitatívna analýza sa vo väčšine prípadov používa na zaradenie jednotiek, alebo ich častí až jednotlivých zariadení do matrice rizika pre hĺbkovú kvantitatívnu analýzu. Základom analýzy je určenie kategórie pravdepodobnosti a dôsledku.

Určenie kategórie pravdepodobnosti je dané 6. Faktormi (časť A v pracovnom hárku):

• počet zariadení (equipment factor, EF),
• mechanizmus porušenia (damage factor, DF),
• inšpekcia (inspection factor, IF),
• súčasný stav zariadení, (condition factor, CCF),
• výrobný proces (process factor, PF),
• dizajn (mechanical design factor, MDF).

Určenie kategórie dôsledku je dané 7. Faktormi v kategórii poškodenia (časť B v pracovnom hárku) a 4. Faktormi v kategórii zdravotných následkov (časť C v pracovnom hárku):

• nebezpečenstvo vznietenia (chemical factor, CF),
• uvoľnené množstvo (quantity factor, QF),
• schopnosť vyparovania (state factor, SF),
• schopnosť samovznietenia (auto-ignition factor, AF),
• prevádzkový tlak (pressure factor, PRF),
• zabudovaný bezpečnostný mechanizmus (credit factor, CRF),
• stupeň vystavenia nebezpečenstvu (damage potential factor, DPF).

Výsledkom je matrica rizika, v ktorej sú umiestnené jednotlivé zariadenia podľa dosiahnutého skóre v kategórii pravdepodobnosti a podľa vyššieho skóre v kategórii poškodenia.

Kvantitatívna analýza
Kvantitatívna analýza na druhej strane poskytuje hodnotenie rizika pre každé zariadenie alebo sekciu potrubia. S takouto podrobnou informačnou databázou je možné vytvoriť podrobný inšpekčný plán pre celú výrobnú jednotku. Kvantitatívna analýza rozpoznáva 4. Základné kategórie rizika a to:

• Požiar.
• Toxický únik (z pohľadu ohrozenia personálu akútne, nie dlhodobo).
• Zamorenie životného prostredia (z pohľadu akútneho zamorenia, nie dlhodobej expozície).
• Prerušenie výroby, prevádzkovania zariadenia.

Kvantitatívna analýza začína extrakciou požadovaných dát z databázy RBI. Následne sa pre každé zariadenie vyvinú scenáre straty integrity a jej postupu až do neželateľných rozmerov. Keďže strata integrity je úzko spojená z vytvorením netesnosti (perforácie), a jej rozmeru. Nasleduje kalkulácia možného rizika pre všetky scenáre, rozmery netesností (perforácií) pre všetky kategórie rizika. Výsledkom je sumár jednotlivých rizík.

Dlhodobý inšpekčný plán, výsledky inšpekcií a implementácia výsledkov
Efektivita inšpekcie alebo monitorovania je dôležitým vstupom v procese RBIM (Risk Based Inspection and Maintenance). Hoci samotná inšpekcia neovplyvní dôsledok porušenia integrity, výrazne ovplyvní poznanie pravdepodobnosti takejto udalosti. Je dôležité si uvedomiť že aj keď inšpekcia ovplyvní poznanie pravdepodobnosti porušenia, neovplyvní samotnú pravdepodobnosť, pokiaľ po nej nenasleduje opravná akcia v mieste neakceptovateľnej degradácie. Je preto nesmierne dôležité, aby prvotná analýza priniesla inšpekčný plán, ktorý je založený na nízkej úrovni poznania skutočného stavu zariadenia. Následne po prvej inšpekcii, dôjde k prehodnoteniu analýzy a k tvorbe nového inšpekčného plánu, na základe zvýšeného poznania skutočného stavu. Týmto sa môže pozícia daného zariadenia v matrici meniť. Proces implementácie výsledkov spätne do procesu evaluácie zariadení sa nazýva „evergreening“. Poznanie výsledkov predošlých inšpekcií a ich implementácia zabezpečí zvyšovanie účinnosti inšpekcie a redukciu jej nákladov.

Plánovanie inšpekcie veľkokapacitného zásobníka
Inšpekčné práce sa dajú rozdeliť medzi dve hlavné kategórie a to povinné, vyplývajúce zo zákona rsp. nariadenia tretej strany na základe zmluvných podmienok prevádzkovania a inšpekčné práce vykonávané z vlastnej iniciatívy prevádzkovateľa za účelom zvýšenia životnosti prevádzkovaných zariadení. Priestorom pre inováciu je práve druhá kategória kde je možné sa inšpirovať inšpekčnými postupmi v globálnom merítku a aplikovať nové inšpekčné postupy. Americká API 653 (API – American Petrouleum Institute)rsp. britská norma EEMUA 159 sú normy poskytujúce komplexný checklist a metódy posúdenia pre atmosférické zásobníky na kvapalné ropné produkty, nezaoberajú sa avšak zásobníkmi umiestnenými pod zemou, respektívne zásobníkmi s murovanou izoláciou a pod. Z uvedených dôvodov je potrebné dané checklisty upraviť pre potreby konkrétnej inšpekcie. Pri postupe podľa API 653 sú práce vykonané na zásobníku dobrým podkladom pre vstupné dáta pre analýzu RBI, pretože metodika RBI vychádza z príbuznej normy API 580/581. Nevýhodou je že normy sú prispôsobené pre využívanie Imperiálneho systému a nie metrického SI.

Inovatívne inšpekčné metódy zvyšujúce presnosť odhadu rizika podľa kvantitatívnej analýzy RBI
So zvyšujúcimi sa nárokmi na nižšie prevádzkové a inšpekčné náklady sa aj v NDT (nondestructive testing) oblasti neustále inovuje. Veľké ťažkosti pri inšpekciách mnohých zariadení je prístupnosť niektorých miest inšpekčným personálom a preto sa hľadajú nové riešenia s cieľom úspory finančných nákladov a zvýšenia efektívnosti inšpekcií pomocou časových a personálnych úspor. Inovatívne ROV (remotely operated vehicle) robotické zariadenia, pomocou ktorých je možná inšpektovateľnosť aj ťažko prístupných miest sa pomalým trendom dostávajú aj do našich končín. VÚZ – PI SR vyvíja vlastné zariadenie s názvom Corrobot, určeného na vizuálnu a UTT (ultrasonic thickness testing) inšpekciu rozsiahlych oceľových plôch. Zariadenie Corrobot je možné vidieť na obr. 3. Aktuálne VÚZ – PI SR vyvíja zariadenie Corrobot 2., novší a parametrovo odladený variant prvej verzie zariadenia. 

Princíp MFL (magnetic flux leakage) je používaný pri inšpekciách na rozsiahlych oceľových plochách a so zariadením využívajúcim tento prinpíp je možné vykonať takmer 100% inšpekciu koróznych napadnutí. Zariadenie využívané VÚZ – PI SR pre inšpekcie dna nádrží je vybavené súborom 256 Hallových sond s celkovou šírkou záberu 300mm a rýchlosťou pohybu 0.5m/s. Výsledkom inšpekcie je korózna mapa Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.., reprezentujúca percentuálne úbytky na hrúbke steny. Zariadenie využíva patentovanú technológiu STARS, pomocou ktorej je možné určiť z či je poškodenie z vrchu alebo zospodu (pri bežnom MFL to nie je možné). Výsledky inšpekcie dna pomocou metódy MFL za asistencie technológie STARS sa dajú zapísať do databázy udržbového software ako zostatkové hrúbky steny. Následne sú dané dáta využiteľné pre analýzu zariadenia pomocou kvantitatívnej RBI analýzy, kde sa predpokladá vzájomná kompatibilita RBI systému a systému využívaného na údržbu (napr. XMatik a pod.). V súčasnosti pre inšpekciu zásobníkov je možné využívať technológiu MFL iba pre inšpekciu dna a miest prístupných personálom.

Záver
Efektivita inšpekcie a monitorovania je dôležitým vstupom pre metodiku RBIM (Risk Based Inspection and Maintenance). Hoci samotná inšpekcia neovplyvní pravdepodobnosť ani dôsledok porušenia integrity, výrazne ovplyvní poznanie pravdepodobnosti takejto udalosti. Posúdenie rizikovosti podľa API 580/581 znamená spracovanie množstva informácií o technológii, príčinách poškodení a následkov poškodení. Je to prepracovaný dotazníkový systém s kvalitatívnym alebo kvantitatívnym posúdením. Hodnoty pravdepodobnosti a následkov sú spracované do matrice rizikovosti. Hodnota rizikovosti rozdelí hodnotené zariadenia na kvalitatívne s malou rizikovosťou a na zariadenia so strednou a vysokou rizikovosťou, ktoré sú v diferencovanom rozsahu podrobené expertíznej analýze. Expertízna analýza znamená podrobný zber informácií o podrobných detailných konštrukčných prvkoch zariadení, ako podklad pre výkon matematického spracovania podľa softwéru API s výsledkom stanovenia hodnoty rizika. Veľkosť takto získanej hodnoty rizika diferencuje jednotlivé zariadenia a je kritériom pre stanovenie minimálnych potrieb kontrolných inšpekcií po ich vyhodnotení.

Technical inspection of underground tanks using the latest NDT approaches and a risk assessment of their operation using RBI
The aim of the presentation is to introduce the use of the RBI (Risk Based Inspection) methodology and innovative inspection methods as a tool to make maintenance and inspection of equipment (for storing liquids in the petrochemical industry) more efficient in order to increase their operational reliability. The presentation consists of a brief description of RBI, the necessary support activities for the application of this methodology, and the various types of approaches to the issue. The end of the presentation will offer examples of the practical use of the method, as well as innovative inspection methods.

Autoři

• Ing. Brziak Peter Ph.D., EWE
• Bc. Babal Cyril
• Ing. Pastier Peter