Der werkstoffmechanisch basierte Integritätsnachweis ?· ASME B 31G‐1991: Manual for Determiningthe…

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • Der werkstoffmechanisch basierte IntegrittsnachweisIntegrittsnachweis

    B i f i d k h dBasis fr wiederkehrende

    Prfmanahmen

    Eberhard Roos (MPA Universitt Stuttgart)Xaver Schuler (MPA Universitt Stuttgart)

    Hartmut Drosch (Gasversorgung Sddeutschland GmbH)

    25. FDBR Fachtagung Rohrleitungstechnik 23.-24.03.2010

    1

  • Inhalt

    EinleitungEinleitung

    VorgehensweisezurGewhrleistungeineranforderungsgerechten Qualitt im BetriebanforderungsgerechtenQualittimBetrieb

    Integrittsnachweisll d h d l dDarstellungdesvorhandenQualittszustandes

    AnalysemglicherundaktiverSchdigungsmechanismen

    BewertungdervorhandenenRohrleitungsqualitt

    Zusammenfassung

    2 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Einleitung

    Die Integritt einer Rohrleitung wird bestimmt durchDieIntegritteinerRohrleitungwirdbestimmtdurchdieimZugederHerstellungerzeugteQualitt

    Werkstoffe

    Konstruktion

    rechnerischeNachweise

    Fertigung

    Qualittssicherung

    3 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Einleitung

    und durch betriebliche Manahmen, die zum ErhaltunddurchbetrieblicheManahmen,diezumErhalteineranforderungsgerechtenQualittwhrendderweiteren Betriebszeit ergriffen werden.weiterenBetriebszeitergriffenwerden.

    WiederkehrendePrfungen(WKP)

    Instandhaltungsmanahmen

    Betriebsweise

    4 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Einleitung

    E t i kl i

    Schadenseintritt

    Entwicklung einerSchadensbildungkann erkannt werden(Diagnosen)

    Anfang derSchadensbildung

    ualit

    t)

    Zeitintervall zumEinschreiten beizustandsorientierternd

    ene

    Qu

    Instandhaltung

    nd (v

    orha

    n

    Optimierungspotential zur Verlngerung der Instandhaltungszyklen

    Fr Anlagenbetrieb unbedenklich, hohe Kosten

    Fr Anlagenbetrieb unbedenklich, optimale Kosten

    ST-Z

    usta

    n g y

    Fr Anlagenbetrieb evtl. bedenklich, evtl. hohe Kosten (z. B. Ausfall, Schaden) ZeitIS

    5 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Einleitung

    DieAnalyseundBewertungdesRohrleitungszustandesbildety g gdieGrundlagefrdieGewhrleistungderIntegrittunddieFestlegungbetrieblicherManahmenzumErhalteinerf d h l banforderungsgerechtenQualittimBetrieb.

    Hierzu ist eine detaillierte Kenntnis ber mgliche und/oderHierzuisteinedetaillierteKenntnisbermglicheund/oderaktiveSchdigungsmechanismenerforderlich.

    Ursachen

    EinflussgrenaufdieSchdigungsentstehungundentwicklung

    FolgeneinerSchdigung

    DieAnalyseundBewertungdieserSchdigungsmechanismenkannimRahmeneinesIntegrittsnachweiseerfolgen.

    6

    g g

    25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Einleitung

    Durch den Integrittsnachweis ist es mglich zuDurchdenIntegrittsnachweisistesmglichzubewerteninwieweitdurchSchdigungsmechanismen

    die Integritt und damit der sichere Betrieb derdieIntegrittunddamitdersichereBetriebderRohrleitungbeeintrchtigtwird,

    Befundeevtl.inKombinationmitzustzlichenManahmen(WKP,Monitoring,...)belassenwerdenknnen,

    Reparatur oderErsatzmanahmenerforderlichsind.

    7 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Vorgehensweise

    Ausfhrung (spez. / as built) Belastungen Betriebserfahrung, WKP, Sonderprfungen (Molchung)- Werkstoff

    - Konstruktion - Befundeder

    nen

    t

    - Fertigungs- / Fgeverfahren Betrieb StrflleBefunde

    - auffindbare Fehlergre

    Betriebliche Belastungen d d H fi k it

    Umgebung Spezifizierte Belastungen

    Nac

    hwei

    s d

    vorh

    ande

    nQ

    ualit

    t

    Spannungsanalyse

    und deren Hufigkeiten Medium Belastungen

    alys

    em

    en Schdigungsanalysep g y

    z. B. Bestimmung vonErschpfungsgrade

    Befundanalyse(Ermdung)

    ( B ASME B31 dech

    nung

    , Ana

    S.-M

    echa

    nism

    Absicherung der Analysemethoden

    (z. B. Experimente)

    Beurteilung vorhandene Qualitt, Restlebensdauer

    (z. B. ASME B31 oder Bruchmechanik)B

    ere

    der

    Normen und Richtlinien

    Komponentenstatus

    berwachungsmanahmen(Ort, Verfahren, Intervall)B

    ewer

    tung

    ,M

    ana

    hmen

    Modifikation der Fahrweise

    Instandsetzung- Reparatur / Austausch (ggf.

    O ti i d K t kti )

    RichtlinienForschung

    8 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

    fr Ursachen und/oder Folgen von Schdigungsmechanismen

    B M Modifikation der Fahrweise Optimierung der Konstruktion)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualitt

    AnwendungsbeispielAnwendungsbeispielErdverlegteGashochdruckleitungenausStahl(Errichtungszeit teilweise in den 1960er Jahren DN 300 700)(Errichtungszeitteilweiseinden1960erJahren,DN300...700)

    9 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittWerkstoff

    VerfgbareWerkstoffangaben: Baujahr Werkstoff DN

    WerkstoffanforderungenausderErrichtungszeit

    1962 X46 4001965 St52.7 5001962 X46 400

    1962/64 X46 3001975 St53 7 400

    AktuelleWerkstoffanforderungen(z.B.DIN17100,WerkstoffSt423)

    Abnahmewerte fr Grundwerkstoff und Schweigut

    1975 St53.7 4001963/1986 MRSt37.2 200/2501963/1991 X52/StE385.7 600/5001962/64/69 X42/St43.7/St35 300

    AbnahmewertefrGrundwerkstoffundSchweigut(anderMPAliegenfrGashochdruckleitungenausStahlnochumfangreichePrfprotokollevor)

    k ll k ffd b k AktuelleDatenausMPAWerkstoffdatenbankergnztdurchaktuelleWerkstoffprfungen Flachzugprobengp Integralproben Kerbschlagbiegeproben Bruchmechanikproben

    10 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittWerkstoff

    ErgebnisaktuellerWerkstoffprfungen:

    Zugprfungbei0C,(Intergralproben GWWEZSG):BruchimGW

    Kerbschlagbiegeprfung (ISO V Proben aus Mitte SG)

    St42-3 (X42) MPA 2008 DIN 17100 Anford. 1965

    Kerbschlagbiegeprfung(ISOVProbenausMitteSG)

    Bruchmechanikprfung (statischundzyklisch)ausMitteSG

    St42 3 (X42) MPA 2008 DIN 17100 Anford. 1965

    Re / MPa 402 255 270Rm / MPa 529 412 412mBruchdehnung / % 29 26 22Kerbschlagarbeit (0C) / J 40 (ISO-V) 28 (ISO-V) 28 (DVM)Bruchmechanik (0C)Ji / N/mmKIJ / MPam

    3080

    - -

    KIJ / MPam 80da/dN C = 7,5E-10

    n = 3,9

    11 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittSchweinhte

    Werksnhte:automatisierteSpiralnahtschweiungmitQualittskontrolle,v=1

    BeiBaustellennhten:durchSchweiermitgltigemSchweierzeugnis.

    l bl h h h f kHierliegenblicheSchweinahtImperfektionen inFormvonz.B.Kantenversatz,Lunker,Bindefehlervor(Schweiqualittbeider Rohrverlegung EHandschweiungen mit v=0 85)derRohrverlegungEHandschweiungenmitv=0,85)

    Schweikantenversatz

    12 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittBelastungen

    BelastungBetriebsdruck statisch 50 bar,Betriebsdruck statisch 50bar,

    Hauptdruckversuche 54 58bar.

    Druckschwankungen p = 35 bar (berwiegend < 10 bar)Druckschwankungen pmax =35bar(berwiegend

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittBeispielefrmglicheBefundzustnde

    DefiziteausderHerstellungberwalzungen(Doppelungen)

    Kratzer,Eindellung

    EinwalzungenvonFremdkrpern

    BeulenundDellen(Feldbgen)

    Ri f K tRiefen,Kratzer

    DoppelungenAufdachung beiBaustellenbiegung

    14 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittBeispielefrmglicheBefundzustnde

    SchdigungenwhrendderBetriebszeit

    FlchigeKorrosion(auen)

    Lochfrakorrosion

    vereinzeltmikrobiologischeKorrosion(auen)

    InderRegelkeinerissbildendeKorrosion

    Beulen und Dellen Riefen Kratzer durch uere mechanischeBeulenundDellen,Riefen,KratzerdurchueremechanischeBeschdigungen(z.B.beiStraenbaueingebracht)

    vereinzeltDelaminationenundAbplatzungenvonberwalzungen

    Anmerkung: KorrosionsbefundestammenhufigausderAnfangszeitdesLeitungsbetriebsundsindzwischenzeitlichdurcheinenaktivenKorrosionschutzzumStilltandgekommen.

    15 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittBeispielefrmglicheBefundzustnde

    berwiegendFlchigeKorrosion(auen)

    VereinzeltAbplatzungen(Dopplungen)

    VereinzeltmikrobiologischeKorrosion(auen)

    16 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittBefundzustand Prfmglichkeiten

    Molchung mitMagnetstreuflussmolch

    17 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittBefundzustand Prfmglichkeiten

    Ein sehr starker Permanentmagnet magnetisiert

    DasPrinzipderMagnetstreuflusstechnikEinsehrstarkerPermanentmagnetmagnetisiertzuerstdieStahlleitung.DieunmittelbardanachangeordnetenFhlerregistrierenAbweichungenderinderRohrwandeingebrachtenMagnetflusslinien.DieseimZugedesInspektionslaufesaufgenommenenSignalewerdenmitR f i l li h d d i d diReferenzsignalenverglichenunddarauswirddiewahrscheinlichsteDefektgeometrieabgeleitet.DieErfassungsgenauigkeitvonDefektenliegtbeiMagnetstreuflussmolchen im Bereich von einemMagnetstreuflussmolchenimBereichvoneinembiszweiProzentderNennwanddicke.KleinereFehlerwerdenauchregistriert,jedochsteigt dabei die Ungenauigkeit der AuswertungsteigtdabeidieUngenauigkeitderAuswertung(Lnge,Breite,TiefedesFehlers).

    18 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis VorhandeneQualittBefundzustand Prfmglichkeiten

    19 25.FDBR FachtagungRohrleitungstechnik(23.24.03.2010)

  • Integrittsnachweis AnalyseBewertungsgrundlage