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.
اين ارزيابي ها يك روش چند شاخه اي براي بررسي اين نكته هستند كه آيا قطعه مورد نظر توانايی ادامه دادن به سرويس دهی در یک واحد فرآیندی را دارد يا خير.
اجرا و استقرار سیستم FFS 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 FFS
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 معايب جزئي قبل از نياز به تعميرات كلي.
جلوگيری از افزايش اثرات عيوب و نواقص و توسعه آن در کل مجموعه.
افزايش راندمان و بازده متخصصين قسمت نصب و تعميرات.
كاهش تعميرات غير ضروری و صرفه جويي در نيروی کار .
کاربردهای FFS
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 FFS است که دستورالعمل هایی را برای ارزیابی مناسب بودن برای سرویس دهی (FFS) تجهیزات صنعتی ، پالایشگاه و پتروشیمی و صنایع نفت و گاز ارائه می دهد.
API 579 در سال 2000 توسط انستيتو نفت آمريكا براي انجام ارزيابي هاي مناسب بودن براي سرويس دهي منتشر شد. اگرچه اين استاندارد مخصوص صنايع پالايش و پتروشيمی تدوين شده بود اما كاربردی گسترده در ساير صنايع در مورد ارزيابی مخازن تحت فشار، مخازن ذخيره و سیستم لوله كشی نيز پيدا كرد.
در سال 2007 در نتيجه همكاری انستيتو نفت آمريكا (API) با انجمن مهندسان مكانيك امريكا (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
ارزيابی FFS شامل هماهنگی بین چندين بخش مهندسی یک واحد است:
آناليز تنش: اين بخش عبارتست از يك تخمين مناسب از تنش وارد شده به قطعه یا سازه ، برای ارزيابی يكپارچگی مكانيكی تجهیز و عمر باقيمانده آن.
مهندسی مواد : اين بخش مستلزم درك از عملكرد متريال های مختلف تحت محيط های متفاوت، دما و سطح تنش تجهیز، براي اطمينان از عملكرد مطمئن و قابل اطمينان است.
آزمون هاي غيرمخرب : پيش از ارزيابی نياز است تا عيوب تشخيص داده شده و از نظر ابعادی اندازه گيری شوند.
خوردگي: داشتن درك درست و تخصص کافی از مكانيزم های تخريب كه مي تواند منجر به تخريب شوند، برای ارزیابی FFS ضروری است.
شرايط سرويس دهي : مشورت و هماهنگی با پرسنل عملياتی يكی از الزامات تشخيص پارامترهای تاثيرگذار (مانند دما و فشار) در ارزيابي های FFS مي باشد .
مكانيك شكستگی : از اين حوزه براي بررسي و ارزيابي ترك و عيوب صفحه اي استفاده مي شود.
آمار و احتمال : ازاين مورد براي آناليز اطلاعات و ارزيابي ريسك هاي احتمالي استفاده مي شود.
ازنقطه نظر پيچيدگي، دستورالعمل هاي ارزيابي مناسب بودن براي سرويس دهي مي توانند در محدوده اي از ارزيابي هاي ساده تا مدلسازی هاي سطح بالاي كامپيوتري و آناليز المان محدود و ديناميك سيالات محاسباتی (CFD) را در بر گيرند.
سطوح ارزیابی FFS شامل سه سطح است :
سطح 1 : سطح ارزيابی پايه است كه شامل محاسبات دستی است .
سطح 2 : اين سطح از ارزيابی پيچيده تر از سطح 1 است و بايد فقط توسط مهندسين مسلط به استاندارد API/ASME انجام شود. بسیاری از محاسبات سطح دو ميتوانند همراه با محاسبات كامپيوتری باشند. این سطح نيازمند اطلاعات دقيق تر و جزئی تر است .
سطح 3 : اين سطح پيچيده ترين سطح ارزيابی است. ارزيابي سطح سه شامل شبيه سازی كامپيوتری و آناليز المان محدود (FEA) يا دايناميك كامپيوتری سيال (CFD) مي 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.
4. رفرنس ها ، مقالات و دانلودهای بیشتر
