مقاله آشنایی با ارزیابی مناسب بودن برای سرویس دهی (Fitness For Service _ FFS) و کاربردها و استانداردها در صنایع سنگین ، نفت ، گاز و پتروشیمی
1. FFS چیست ؟
مناسب بودن برای سرویس دهی ،یا “صلاحیت برای ادامه سرویس” یا Fitness For Service _FFS یک روش مطمئن و تایید شده برای تصمیم گیری در مورد ادامه سرویس دهی یک قطعه یا یک تجهیز می باشد.
این ارزیابی ها یک روش چند شاخه ای برای بررسی این نکته هستند که آیا قطعه مورد نظر توانایی ادامه دادن به سرویس دهی در یک واحد فرآیندی را دارد یا خیر.
اجرا و استقرار سیستم FSS در نفت و گاز و پتروشیمی و همه صنایع سنگین، می تواند باعث افزایش عمر مفید و کاهش هزینه های تعمیر و تعویض تجهیزات کارکرده و عدم تعویض زودهنگام تجهیز کارآمد می شود . ارزیابی مناسب بودن برای سرویس دهی (FFS) ابزاری مناسب جهت یکپارچگی ساختاری و امکان افزایش عمر تجهیزات، همراستا با در نظر گرفتن ایمنی و کاهش هزینه است.
دلایل استفاده از FSS
تعیین عمر باقیمانده تجهیزات آسیب دیده
اطمینان از ایمنی تجهیزات پس از عمر طراحی آنها
اثبات استحکام کافی نمونه با وجود نقص .
افزایش فاصله های زمانی بازرسی .
کاهش زمان از کارافتادگی و خاموشی تجهیزات .
رفع نواقص و معایب جزئی قبل از نیاز به تعمیرات کلی.
جلوگیری از افزایش اثرات عیوب و نواقص و توسعه آن در کل مجموعه.
افزایش راندمان و بازده متخصصین قسمت نصب و تعمیرات.
کاهش تعمیرات غیر ضروری و صرفه جویی در نیروی کار .
کاربردهای FSS
مخازن ذخیره ، مخازن تحت فشار
لوله ها و سیستم پایپینگ و ایستگاه های فشار و شیرهای اطمینان
مبدل های گرمایی و برج های تقطیر
دیگ های بخار و لوله ی متصل به دیگ های بخار
پمپ ها ، کمپرسور و توربین ها
مهمترین نواقصی که می تواند تجهیزات و سازه را تحت تاثیر قرار دهد:
شکست ترد (Brittle Fracture)
خوردگی عمومی (General Metal Loss)
خوردگی موضعی (Local Metal Loss)
خوردگی حفره ای (Pitting Corrosion)
تاول هیدروژنی
رشد ترک
خستگی
خزش
ترک ناشی از خوردگی تنشی (SCC)
تردی هیدروژنی
حملات هیدروژنی در دمای بالا
خرابی ناشی از آتش سوزی
ترک خوردگی هیدروژنی
2. استانداردهای ارزیابی مناسب بودن برای سرویس
- استاندارد API 579-1/ASME FFS-1 اصلی ترین و مهمترین استاندارد بین المللی در زمینه FSS است که دستورالعمل هایی را برای ارزیابی مناسب بودن برای سرویس دهی (FSS) تجهیزات صنعتی ، پالایشگاه و پتروشیمی و صنایع نفت و گاز ارائه می دهد.
API 579 در سال 2000 توسط انستیتو نفت آمریکا برای انجام ارزیابی های مناسب بودن برای سرویس دهی منتشر شد. اگرچه این استاندارد مخصوص صنایع پالایش و پتروشیمی تدوین شده بود اما کاربردی گسترده در سایر صنایع در مورد ارزیابی مخازن تحت فشار، مخازن ذخیره و سیستم لوله کشی نیز پیدا کرد.
در سال 2007 در نتیجه همکاری انستیتو نفت آمریکا (API) با انجمن مهندسان مکانیک امریکا (ASME) استانداردی اشتراکی تحت عنوان API 579 / ASME FFS منتشر شد. که آخرین آپدیت آن در حال حاضر (هنگام تالیف این مقاله) نسخه ای است که سال 2016 انتشار یافته است. ⇐(صفحه API 579 در دانلودشاپ پارس اکتان را ببینید)
از این دستورالعمل ها میتوان برای تصمیم گیری در مورد امکان ادامه فعالیت، و یا لزوم تعمیر و جایگزینی تجهیزات استفاده نمود تا از ادامه ی فعالیت ایمن تجهیزات تحت فشار اطمینان حاصل کرد.
این استاندارد شامل 12 قسمت و در بیش از 1300 صفحه تنظیم گردیده است است که 11 مکانیزم تخریب را به شکل بسیار جامعی مورد بررسی قرار میدهد.
این مکانیزمهای تخریب شامل: شکست ترد، خوردگی یکنواخت و موضعی،خوردگی حفره ای، تخریب هیدروژنی، ترک، ناپیوستگی جوش و پیچش پوسته، خزش، تورق (ورقه ورقه شدن) و آتش سوزی است.
یکی از مهمترین مکانیسم های تخریب حمله هیدروژنی است که ارزیابی مناسب بودن برای سرویس دهی فولادهای کم استحکام و تحت فشار ترکهای ناشی از حمله هیدروژن (HIC) و شکافهایی که منشأ آن تنش است، در قسمت 7 استاندارد API 579 بررسی شده است.
از دیگر استانداردهایی که جزیی یا غیر مستقیم به FFS پرداخته اند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- UK nuclear industry standard for fracture assessment R6 : این استاندارد بیشتر در حوزه صنایع هسته ای کاربرد دارد .
- BS 7910 : این استاندارد نیز تکیه بیشتری بر مکانیسم های تخریب و ارزیابی FFS در استراکچر فلزی دارد.
- API 580 & API 581 : روشهای بازرسی برمبنای ریسک در نفت و گاز
- API 571 : مکانیسم های تخریب تجهیزات ثابت در پالایشگاه
3. فرآیند ارزیابی FFS
ارزیابی FFS شامل هماهنگی بین چندین بخش مهندسی یک واحد است:
آنالیز تنش: این بخش عبارتست از یک تخمین مناسب از تنش وارد شده به قطعه یا سازه ، برای ارزیابی یکپارچگی مکانیکی تجهیز و عمر باقیمانده آن.
مهندسی مواد : این بخش مستلزم درک از عملکرد متریال های مختلف تحت محیط های متفاوت، دما و سطح تنش تجهیز، برای اطمینان از عملکرد مطمئن و قابل اطمینان است.
آزمون های غیرمخرب : پیش از ارزیابی نیاز است تا عیوب تشخیص داده شده و از نظر ابعادی اندازه گیری شوند.
خوردگی: داشتن درک درست و تخصص کافی از مکانیزم های تخریب که می تواند منجر به تخریب شوند، برای ارزیابی FFS ضروری است.
شرایط سرویس دهی : مشورت و هماهنگی با پرسنل عملیاتی یکی از الزامات تشخیص پارامترهای تاثیرگذار (مانند دما و فشار) در ارزیابی های FFS می باشد .
مکانیک شکستگی : از این حوزه برای بررسی و ارزیابی ترک و عیوب صفحه ای استفاده می شود.
آمار و احتمال : ازاین مورد برای آنالیز اطلاعات و ارزیابی ریسک های احتمالی استفاده می شود.
ازنقطه نظر پیچیدگی، دستورالعمل های ارزیابی مناسب بودن برای سرویس دهی می توانند در محدوده ای از ارزیابی های ساده تا مدلسازی های سطح بالای کامپیوتری و آنالیز المان محدود و دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) را در بر گیرند.
سطوح ارزیابی FFS شامل سه سطح است :
سطح 1 : سطح ارزیابی پایه است که شامل محاسبات دستی است .
سطح 2 : این سطح از ارزیابی پیچیده تر از سطح 1 است و باید فقط توسط مهندسین مسلط به استاندارد API/ASME انجام شود. بسیاری از محاسبات سطح دو میتوانند همراه با محاسبات کامپیوتری باشند. این سطح نیازمند اطلاعات دقیق تر و جزئی تر است .
سطح 3 : این سطح پیچیده ترین سطح ارزیابی است. ارزیابی سطح سه شامل شبیه سازی کامپیوتری و آنالیز المان محدود (FEA) یا داینامیک کامپیوتری سیال (CFD) می باشد.
دستورالعمل کلی FFS برای انواع نقص ها شامل 8 مرحله است:
مرحله 1: مشخص کردن نقص و مکانیسم تخریب
مرحله 2: جمع آوری دیتا
مرحله 3:کاربردها و محدودیتهای دستورالعملهای ارزیابی FFS
مرحله 4: تکنیکهای ارزیابی و معیارهای پذیرش (ارزیابی سطح 1و 3و 2)
مرحله 5: تعیین عمر باقیمانده
مرحله 6: اقدامات اصلاحی
مرحله 7 پایش و مانیتورینگ حین سرویس
مرحله 8:بایگانی
اگر نتایج ارزیابی مناسب بودن برای سرویس دهی ، نشان دهد که یک قطعه برای شرایط عملیاتی فعلی مناسب میباشد ،آن قطعه میتواند با چنین شرایطی به سرویس دهی خود ادامه دهد.
