Wykorzystując szerokie spektrum dostępnych metod badawczych do diagnostyki urządzeń w Zakładzie Produkcyjnym w Płocku, ORLEN dąży do doskonałości operacyjnej. Dzięki takiemu podejściu w koncernie realizowane są filary strategii utrzymania ruchu w zakresie bezpieczeństwa, niezawodności i dostępności operacyjnej oraz rozwoju i innowacji.

W ramach realizacji strategii rozwijane są stosowane metody badań i inspekcji, diagnostyki predykcyjnej i inżynierii odwrotnej. Takie działania przekładają się na zwiększenie efektywności i przynoszą wymierne korzyści ekonomiczne dla ORLENU.

Badania nieniszczące urządzeń i konstrukcji stanowią grupę metod badawczych, które dostarczają informacji o własnościach materiału obiektu. Zastosowanie tego typu badań uzasadniają głównie względy bezpieczeństwa oraz aspekt ekonomiczny wystąpienia nieprzewidzianej awarii. Im bardziej krytyczny jest obiekt, tym bardziej dotkliwe mogą być ewentualne skutki jego nagłego uszkodzenia.

Badania miejsc trudno dostępnych

Ograniczeniem większości metod badawczych stosowanych do oceny stanu materiału rurociągów i aparatów jest fakt, że analizie podlega jedynie obszar bezpośrednio pod czujnikiem lub głowicą pomiarową. Uniemożliwia to ich stosowanie w miejscach, w których nie jesteśmy w stanie zapewnić kontaktu czujnika pomiarowego z powierzchnią badaną (np. przepusty pod drogami, rurociągi podziemne, konstrukcje typu „rura w rurze”) oraz przy utrudnionym bezpośrednim dostępie do powierzchni badanej (np. powierzchnie izolowane).

Jedną z metod NDT (Non Destructive Test), mogących umożliwić nam ocenę stanu miejsc, do których nie mamy bezpośredniego dostępu, jest metoda dalekozasięgowej defektoskopii ultradźwiękowej (LRUT – ang. Long Range Ultrasonic Testing), nazywaną również metodą fal kierowanych (GWT – ang. Guided Waves Testing). Wykorzystuje ona fale ultradźwiękowe o różnej częstotliwości rozchodzące się wzdłuż falowodu, którym może być ścianka rurociągu lub zbiornika ciśnieniowego.

System do badań składa się z opaski, na której montuje się przetworniki piezoelektryczne generujące fale ultradźwiękowe, moduł zasilający i jednostkę sterującą (komputer z oprogramowaniem). Ilość przetworników piezoelektrycznych montowanych na opasce zależy od obwodu obszaru badanego.

Wygenerowane przez przetworniki piezoelektryczne fale ultradźwiękowe rozchodzą się w całym przekroju ścianki rurociągu. Napotykając na przeszkodę (nieciągłość w materiale lub wżery korozyjne), fala ulega odbiciu, wraca i zostaje zarejestrowana przez głowicę, a następnie w postaci impulsu elektrycznego przesłana jest do aparatury rejestrującej. Zapis w układzie wysokość amplitudy – czas przejścia fali – pozwala określić odległość od głowicy i wielkość nieciągłości, od której nastąpiło odbicie.

Metoda GWT pozwala na wykrycie wad materiału, pęknięć i pocienień zarówno na powierzchni zewnętrznej, jak i wewnętrznej. Wykrywa ubytki materiału na poziomie 5% powierzchni przekroju.

Zasięg jest uzależniony od stanu powierzchni rurociągu, obecności systemów powłok malarskich, obecności przeszkód konstrukcyjnych, takich jak kształtki lub kołnierze oraz lepkości płynącego przez rurociąg medium. Przeciętnie wynosi ok. 50 metrów. Najlepsze wyniki uzyskuje się na długich prostych nieizolowanych odcinkach rurociągów z medium gazowym, osiągając nawet 175 metrów.

Na obecnym etapie metodę GWT wykorzystuje się do badania den zbiorników, lin stalowych, szyn i rurociągów.

Zaletami metody jest możliwość przeprowadzania badań „na ruchu” instalacji, szeroki wachlarz możliwych do wykrycia uszkodzeń oraz mały zakres i koszt przygotowań potrzebnych do przeprowadzenia badań – należy odsłonić i oczyścić zaledwie odcinek rurociągu o długości ok. 1 metra. Jednocześnie GWT ma ograniczony zakres stosowania ze względu na niejednoznaczne wskazania w obecności króćców, kształtek lub rozgałęzień rurociągu na badanym odcinku, a także niewykrywanie małych wżerów.

Prowadzone dotychczas testy wykazały znaczne ograniczenia metody spowodowane z jednej strony tłumieniem energii fali biegnącej w przekroju rury przez przylegającą izolację oraz „lepkie” media płynące w rurociągu, a z drugiej – przez rozproszenie na spoinach, podporach i nierównościach powierzchni spowodowanych np. przez rdzę. W drastycznych przypadkach może spowodować to ograniczenie zasięgu badania do kilku metrów. Jednak znaczące potencjalne zalety metody, takie jak badania na długich odcinkach całego przekroju ścianek rur i w miejscach niedostępnych (np. przepusty w ścianach, pod drogami, układów „rura w rurze”, pod izolacją bez konieczności opróżniania rurociągów) skłoniły nas do monitorowania rozwoju tej metody oraz prowadzenia dalszych testów.

W najbliższym czasie planowane są, wraz z przedstawicielami ośrodków naukowych, dalsze testy w celu określenia poziomu wykrywalności ubytków i nieciągłości w warunkach przemysłowych przy tradycyjnym wykorzystaniu metody LRUT/GWT do badania stanu materiału rurociągów. W następnej kolejności planujemy przetestować możliwości tej metody do badania ścianek dużych powierzchni, jak np. płaszcze krystalizatorów na instalacji PTA, dla których użycie emisji akustycznej ze względu na duże szumy jest niemożliwe.

Testujemy nowe metody

Jednym z problemów diagnostycznych na instalacjach produkcyjnych jest możliwość oceny stanu materiału i spoin urządzeń pod izolacją.

Dotychczas stosowane metody badawcze mają ograniczone zastosowanie lub wręcz nie pozwalają na badanie urządzeń o wysokiej lub niskiej (ujemnej) temperaturze. Dodatkowo urządzenia te są izolowane. Zdjęcie izolacji to dodatkowe koszty, a odkryte powierzchnie o bardzo wysokiej lub niskiej temperaturze stanowią znaczne zagrożenie dla personelu. Dlatego też intensywnie poszukujemy metod badawczych pozwalających analizować materiał urządzeń przez izolację, bo przecież nie zawsze konieczny jest demontaż izolacji, aby ocenić co się pod nią dzieje.

Jako najbardziej perspektywiczne specjaliści PKN ORLEN S.A. wytypowali dwie metody: Radiografię Cyfrową (CR) oraz Impulsowe Prądy Wirowe (Pulsed Eddy Current – PEC). W związku z dużymi potencjalnymi możliwościami diagnostycznymi oraz brakiem praktycznych doświadczeń w kraju z zastosowaniem tych metod rozpoczęliśmy testy przydatność obu metod w warunkach przemysłowych.
 

Cały artykuł został opublikowany w nr 3-4/2018 magazynu "Chemia Przemysłowa".