CSA ، مخفف ( به انگلیسی: Canadian Standards Association _ به فارسی: انجمن استانداردهای کانادایی) زیر مجموعه ای از CSA GROUP می باشد. موسسه CSA ، علاوه بر فعالیت های متفاوت آموزشی ومشاوره ای، عهده دار نشر یکی از مهمترین استانداردها در کانادا و همچنین در سطح بین الملل است.
انجمن CSA یک سازمان استاندارد است که استانداردها را در 57 زمینه توسعه می دهد. CSA استانداردها را به صورت چاپی و الکترونیکی منتشر می کند و خدمات آموزشی و مشاوره ای ارائه می دهد. CSA از نمایندگانی از صنعت، دولت و گروه های مصرف کننده تشکیل شده است.
کمیته های فنی CSA _ کمیته های تخصصی موضوعی
استاندارد CSA ، کمیته های بسیاری را شامل می شود که در حوزه های موضوعی متفاوتی ، اقدام به تدوین و انتشار استانداردهای CSA میکنند.این موضوعات به شرح زیر است:
لیست کمیته های CSA
Construction & Infrastructure : کمیته ساخت و ساز حوزه سیویل
Electrical : کمیته برق و ابزاردقیق
Environment & Natural Resources : کمیته محیط زیست و منابع طبیعی
با توجه به وسعت کاربرد و آیتمهای استانداردهای مختلف، ممکن است بسیاری از مدارک در وبسایت بارگزاری نشده باشند. در صورتی که استاندارد مورد نظر خود را در آرشیو استانداردهای CSA پیدا نکردید، و یا به تعدادی بالاتر از 20 آیتم نیاز دارید، می توانید درخواست خود را مبنی بر شماره استاندارد و سال ویرایش مورد نظر، برای ما ارسال کنید . در اسرع وقت کارشناسان ما راهنمایی های لازم در خصوص تهیه و خرید استانداردهای CSA ، را در اختیار شما خواهند گذاشت.
مخازن تحت فشار (به انگلیسی: Pressure Vessel ) مخازن فلزی معمولاً استوانه‌ای یا کروی برای نگه داری و یا انجام فرایند های شیمیایی مایعات و یا گازها می‌باشند به عبارتی دیگر، این نوع مخازن، عبارتند از محفظه های بسته که جهت نگهداری سیال در فشاری بیشتر از فشار 15 psi یا 1 atm، طراحی شده اند.
این فشار می تواند فشار داخلی ناشی از سیال باشد و یا فشار خارجی ناشی از گرم شدن مستقیم یا غیرمستقیم مخازن باشد. این مخازن باید توانایی مقاومت در برابر بارگذاری‌های مختلف (فشار داخلی، و یا فشار خارجی و خلا در داخل) را دارا باشند.
استاندارد اصلی برای طراحی این مخازن ASME Section VIII میباشد که توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا تدوین شده و هر چهار سال یکبار مورد بازنگری قرار میگیرد. کاربرد عمده این مخازن در صنایع نفت و گاز میباشد.
ایمنی مخازن تحت فشار :
اختلاف فشار خطرناک است و حوادث زیادی منجر به مرگ افراد در تاریخ توسعه و بهره‌برداری این نوع مخازن شده است. به همین سبب مقررات طراحی، ساخت و بهره‌برداری توسط مقامات مهندسی مورد حمایت قانون تنظیم میشود. به این دلایل، تعریف یک مخزن تحت فشار از کشوری تا کشور دیگر متفاوت است اما شامل پارامترهایی مانند حداکثر فشار و دمای عملیاتی ایمن میشود.
انواع و کاربردهای مخازن تحت فشار :
دسته بندی انواع این مخازن طبق پارامترهای زیر انجام می پذیرد:
1- چیدمان: افقی یا عمودی
2- نوع سیال نگهداری شونده: گاز یا مایع
3- ضخامت جداره: مخازن با دیواره نازک یا ضخیم
4- هندسه مخزن: کروی، استوانه ای و یا مخروطی
مخازن تحت فشار کاربردهای مختلفی در صنعت و بخش خصوصی دارند. مخازن تحت فشار در این بخش‌ها به عنوان گیرنده‌های هوای فشرده (compressed air ) ،مخازن ذخیره آب گرم خانگی (domestic hot water storage tanks) ،سیلندر غواصی، محفظه‌های تراکم مجدد (recompression chambers)، برج‌های تقطیر (distillation towers)، رآکتورهای تحت فشار (pressure reactors)، اتوکلاو (autoclaves) و مخزن‌های دیگر در عملیات معدن‌کاری،پالایشگاه‌های نفت و پلانت‌های پتروشیمی، مخازن رآکتور هسته‌ای، زیردریایی و سفینه‌های فضایی، مخازن پنوماتیکی (pneumatic reservoirs)، مخازن هیدرولیک تحت فشار، مخازن ترمز هوایی قطار، مخازن ترمز هوایی خودرو و مخازن ذخیره‌سازی گاز مایع مانند آمونیاک، کلر، پروپان، بوتان و LPG و … کاربرد دارند.
مخازن تحت فشار می‌توانند تقریبا هر شکلی داشته باشند اما معمولا از شکل‌هایی مانند کره، استوانه و مخروط استفاده می‌شوند. معمول ترین طراحی این مخازن به صورت یک استوانه با سرپوش‌هایی به نام کلاهک میباشد. شکل کلاهک‌ها اغلب به صورت نیم‌کره یا بشقابی است.
در مصارف غیر صنعتی به عنوان مخازن ذخیره آبگرم خانگی، مخازن اکسیژن و غیره …استفاده می شوند. بیشترین کاربرد مخازن تحت فشار در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی می باشد.
استانداردهای طراحی و ساخت Pressure Vessel :
استاندارد اصلی برای طراحی این مخازن در پروژه های نفت و گاز ، ASME section8) ASME Section VIII) میباشد . دیگر استانداردهای مربوطه به قرار زیر میباشد:
1- ASME I – Construction of Power Boilers
2- ASME II – Materials
3- ASME section VIII – Construction of Pressure Vessels
4- ISO 11439 : Gas cylinders — High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas
5- BS EN 13445 : unfired pressure vessels
6- BS PD 5500 : Fusion Weld Pressure Vessels
کد ها و استاندارد هایی برای طراحی این مخازن مانند ASME section II وجود دارد که حاوی لیست های طولانی از یک سری مواد به همراه محدودیت های دمایی آنها می باشد. متریال اصلی ساخت بیشتر مخازن تحت فشار فولاد است. برای تولید یک مخزن استوانه ای یا کروی، قسمت های نورد شده فولاد، باید به یکدیگر جوش داده شوند.
بعضی از مشخصات فیزیکی فولاد، که بر اثر نورد کردن به وجود می آید، می تواند به دلیل فرآیند جوشکاری تحت تاثیر قرار بگیرد، مگر اینکه اقدامات خاصی جهت جلوگیری از این صدمات انجام شود. از این رو، در ساخت مخازن تحت فشار، یکی از حساسترین و چالش برانگیزترین مسایل، مبحث بازرسی و کنترل کیفیت جوش میباشد.
همچنین در جایی که کربن استیل دچار خوردگی می شود از موادی که مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند باید استفاده شود.
بعضی از مخازن از مواد کامپوزیتی ساخته شده اند که در آنها رشته های کامپوزیتی به وسیله الیاف کربن و نوعی پلیمر مهار شده است. به دلیل مقاومت کششی بسیار بالای الیاف کربن، این مخازن می توانند بسیار سبک باشند، اما در نهایت ساخت این مخازن بسیار مشکل است.
مطالعه بیشتر ، مقالات و استانداردهای مخازن :
برای اطلاعات بیشتر و دانلود منابع و استانداردها ، به مطالب زیر مراجعه نمایید:
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.
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.
RBI مخفف شده اصطلاح Risk Based Inspection به معنای بازرسی بر مبنای ریسک ، یک روش نوين (از دهه نود میلادی) در بازرسی فنی است.
بازرسی مبتنی بر ریسک (RBI) یک روش و فرآیند تحلیل است که بر خلاف بازرسی سنتی که بازرسی مبتنی بر شرایط (condition-based inspection) است ، نیاز به ارزیابی کیفی یا کمی از احتمال خرابی (probability of failure_PoF) و پیامد عدم موفقیت (consequence of failure_CoF) مرتبط با هر تجهیز و مدارهای پایپینگ آن ، در یک واحد فرآیندی خاص دارد .
برخلاف روشهای سنتی بازرسی، فاصله زمانی ثابت برای بازرسی بر مبنای ریسک تعريف نمی گردد. در برنامه RBI ، قطعات جداگانه از تجهیزات را با میزان ریسک آنها طبقه بندی می کند و تلاش های بازرسی را بر اساس این طبقه بندی در اولویت قرار می دهد.
با استفاده از بازرسي بر مبناي ريسك، ضمن اجتناب از بازرسيهای مكرر، ميتوان امكانات و توانمنديهای بازرسی را بر روي دستگاههای با ريسک بالاتر متمركز كرد.
در واقع هدف اصلی بازرسی بر مبنای ریسک ،به حداقل رساندن خطرات براي انسان و محيط ، به واسطه خرابی (یا دقیقتر بگوییم : تخریب و خوردگی) يك تجهيز است. که به موازات آن، استراتژی بکار رفته بايد از نظر هزينه هم مؤثر و مفيد باشد. افزایش عمر و کیفیت سیستم ، همیشه رابطه مستقیم با هزینه های بازرسی دارد. RBI این بهینه سازی را برای ما فراهم میکند.RBI به ما این امکان را میدهد که نقطه بهینه بین هزینه اقتصادی و خطر زایی تجهیز ناکارآمد را پیدا کنیم و دقیقا به موقع، نسبت به رفع نقایص اقدام کنیم، نه زودتر (که باعث ازدیاد و هدر رفتن هزینه ها شود) و نه دیرتر (که باعث خطر آفرینی گردد) RBI یعنی کاهش ریسک ،افزایش قابلیت اطمینان و بهینه سازی برنامه های بازرسی فنی .
تجربه موفق اجرای بازرسی مبتنی بر ریسک در صنعت نفت، گاز، پالایشگاه و پتروشیمی جهان نشانگر اهمیت این مقوله در حوزه مدیریت هزینه های نگهداری و تعمیرات است.
2. فرایند بازرسی برمبنای ریسک (RBI Process)
RBI را می توان برای اولویت بندی فعالیت های مرتبط با بازرسی ، معمولاً با استفاده از آزمایش غیر مخرب (NDT) ، به منظور کاهش عدم قطعیت در مورد وضعیت صدمه واقعی تجهیزات استفاده کرد.
علاوه بر NDE ، فعالیتهای کاهش ریسک اضافی که توسط یک ارزیابی RBI مشخص شده اند ، ممکن است شامل تغییر در ساخت و ساز ، نصب آسترهای مقاوم در برابر خوردگی، عایق کاری ، تغییرات شرایط کار ، تزریق مواد شیمیایی مهار خوردگی ، رنگ و پوشش ضد خوردگی و غیره باشد.
مراحل مدیریت خوردگی براساس بازرسی مبتنی بر ریسک را می توان به ترتیب زیر بیان کرد : در این فرآیند در مرحله اول ریسک هر یک از تجهیزات بطور مجزا محاسبه می گردد، در مرحله دوم تجهیزات بر اساس میزان ریسک رتبه بندی و مرتب می شوند. در مرحله سوم برنامه بازرسی فنی بر اساس میزان ریسک تجهیزات تدوین می گردد. در مرحله چهارم تصمیمات لازم جهت مدیریت و کاهش خوردگی ارائه می گردد.و در نهایت در مرحله پنجم با انجام ارزیابی مجدد، اقدامات صورت گرفته جهت مدیریت خوردگی، سنجش و اندازه گیری می شود.
تعیین و تحليل ريسك، تلاش مي كند به سوالات زير پاسخ دهد: – بروز چه اشكالاتی منجر به خرابی سيستم مى شود؟ – اين اشكال چگونه به وجود مي آيد؟ – رخداد آن چه احتمالی دارد؟ – نتيجه و پيامد آن واقعه چه خواهد بود؟
برنامه ریزی بازرسی (Inspection Planning)
RBI شرایط تصمیم گیری آگاهانه در خصوص فرکانس بازرسی و سطح اثر بخشی انواع روش های NDE را به ازای هر یک از تجهیزات در کارخانه را فراهم می کند. RBI با کاهش فرکانس بازرسی تجهیزات با ریسک پایین و تمرکز بر روی تجهیزات با ریسک بالاتر شرایط مدیریت بهینه هزینه ها در حوزه بازرسی فنی را امکان پذیرمی کند.
نرم افزارهای بازرسی مبتنی بر ریسک
با توجه به پیچیدگی و حجم زیاد محاسبات موجود در بازرسی مبتنی بر ریسک اساساً پیاده سازی RBI به صورت دستی و غیر ممکن است. نرم افزارهایی وجود دارند که RBI را مبتنی بر استاندارد API 580 – 581 ارائه می دهند.
یک نرم افزار خوب باید قادر باشد اطلاعات و دیتای خام را گرفته و مراحل ارزیابی ریسک برای تجهیزات تجت فشار مانند کمپرسور، پمپ ،لوله ، مبدل های حراتی، مخازن تحت فشار، و شیرهای اطمینان را محاسبه کند. جهت حمایت از کارآفرینان برجسته ایرانی، نرم افزارها و شرکتهای انجام بازرسی بر مبنای ریسک را برای هر شهر معرفی خواهیم کرد. دوستانی که تمایل دارند نام آنها بررسی و ذکر گردد در کامنت یا خصوصی به ما پیام دهند.
3. استانداردهای بازرسی بر مبنای ریسک
استانداردهای بازرسی بر مبنای ریسک ممکن است طیف وسیعی از مدارک بین المللی را دربر گیرد ولی در اینجا قصد داریم مهمترین استانداردهایی را که در صنایع سنگین و علی الخصوص در نفت و گاز و پتروشیمی و صنایع پالایش کاربرد فراوان دارند را به شما معرفی کنیم.
استاندارد API 580
استاندارد API 581
استاندارد API 571
استاندارد API 572
استاندارد API 579 (ASME FFS)
استاندارد ASME PCC3
API RP-580
دانلود استاندارد API 580
API RP-581
دانلود استاندارد API 581
استاندارد API RP 580 (ارزیابی ریسک به صورت کیفی) حداقل دستورالعمل ها را برای اجرای یک برنامه مؤثر و معتبر RBI تعیین می کند.
استاندارد API RP 581 ( ارزیابی ریسک به صورت کمی مبتنی بر محاسبات دقیق آماری) جزئیات مراحل و اجرای بازرسی RBI برای تجهیزات تحت فشار را نشان می دهد.
API 571(تعیین مکانیزم های تخریب برای تجهیزات تحت فشار)
API 572 (تدوین برنامه های بازرسی برای تجهیزات تحت فشار)
API 579 / ASME FFS-1 Fitness for Service: یکی دیگر از استانداردهای موسسه API که در دو استاندارد بالا نیز به آن رفرنس فراوانی داده شده ، استاندارد API 579 / ASME FFS-1 می باشد. API 579-1 به بررسی مناسب بودن برای سرویس دهی میپردازد که در مطلبی جداگانه مورد بحث قرار دادیم.
ASME PCC-3 با عنوان ” برنامه ریزی بازرسی با استفاده از روشهای مبتنی بر ریسک “
BS DIN EN 16991 : که البته نسبت به استانداردهای بالا کاربرد کمتری دارد.BS EN 16991 چارچوب بازرسی مبتنی بر ریسک (RBIF) را مشخص می کند و دستورالعمل های بازرسی و نگهداری مبتنی بر ریسک (RBIM) را در صنایع هیدروکربن و فرآیندهای شیمیایی ، تولید برق و سایر صنایع که RBI کاربرد دارد ارائه می دهد.
امروزه شركت های بزرگ نفتی از روش هاي كيفی بازرسی بر مبنای براي ريسك مطابق با استاندارد API 580 برای ارزيابي اوليه ريسك و شناسايي تجهيزات با ريسك بالا استفاده کرده و سپس، به كمك روش های بازرسی بر مبنای ریسک كمّی مطابق با استاندارد API 581 ،تجهيزات شناسايی شده با ريسك بالا را مورد ارزیابی قرار می دهند.
4. نگاهی دقیقتر به جزییات و اصطلاحات فنی
4.1 اصلا تعریف ریسک چیست؟ و چگونه محاسبه میشود ؟ بر اساس تعريف ارائه شده در استاندارد API 580 و API 581 ، ريسک ، به صورت زير قابل محاسبه است: احتمال خرابی x پیامد حاصل از خرابی = ریسک
محاسبه ریسک در روش بازرسی مبتنی بر ریسک شامل تعیین احتمال خرابی همراه با ارزیابی پیامد از کارافتادگی تجهیز به واسطه خرابی ایجاد شده است. Risk(t) = Probability of Failure(t) × Consequence of Failure در رابطه فوق (Risk(t ریسک محاسبه شده برای یک تجهیز خاص است. (Probability of Failure(t ، احتمال خرابی یک تجهیز است. از آنجایی که احتمال خرابی تجهیز با گذشت زمان تغییر می کند لذا ریسک تجهیز نیز تابعی از زمان است.
4.1.1 احتمال خرابی (Probability of Failure) و محاسبه POF (POF) احتمال اینکه قطعه ای از تجهیزات در زمان معین خراب شود که بخش مهمی از آنالیز ریسك است. POF نیمی از معادله در هنگام تعیین خطر به عنوان بخشی از روش بازرسی مبتنی بر ریسک (RBI) است.
POF برای قطعات جداگانه تجهیزات با مراجعه به مکانیسم های تخریب احتمالی ،محاسبه می شود. جزئیات بیشتر در مورد POF در استاندارد API 580 ارائه شده است .
معمولاً در تجهیزات مختلف صنعتی، خوردگی ها به عوامل متفاوت وابسته هستند. این عوامل می تواند خوردگی ساده یکنواخت ،خوردگی های حفره ای، سایشی، گالوانیک، شیاری، خوردگی در زیر عایق، حملات هیدورژنی ، SCC ، خزش و خستگی در دما و فشار بالا، خوردگی اتمسفری و غیره باشد. وقوع انواع خوردگی ها مستقیماً بستگی به نوع مواد انتخاب شده و شرایط کاری فرآیندی و شرایط محیطی تجهیزات خواهد داشت.
احتمال تخریب از سه پارامتر بدست می آید: فرکانس عمومی از کارافتادگی (GFF) ، عامل یا عوامل خرابی (DF) و فاکتور سیستم مدیریت (FMS) POF = GFF × DF × FMS
فرکانس عمومی از کارافتادگی (GFF – General Failure Frequency) فرکانس عمومی از کار افتادگی نشان دهنده میزان خرابی است و برای تجهیزات مختلف متفاوت است. مقدار GFF براساس اندازه سوراخ (سوراخ ایجاد شده در اثر تخریب) برای هریک از انواع تجهیزات تعیین می گردد. اندازه سوراخ ها در RBI ، به صورت Small ، Medium ، Large و Rupture نامگذاری می شوند.
فاکتورهای خرابی (Damage Factors) فاکتور خرابی بر اساس مکانیزم های قابل اجرای خرابی تعیین می شود. تعیین مکانیزم های تخریب برای هریک از تجهیزات تحت فشار بر اساس استاندارد API 579-1 / ASME FFS-1 مشخص می شود. مکانیزم های تخریب طبق استاندارد API 581 عبارتند از: نازک شدن Thinning ترک خوردگی ناشی از استرس Stress Corrosion Cracking _SCC تخریب خارجی تجهیز External Damage تخریب هیدروژنی در دمای بالا High Temperature Hydrogen Attack _HTHA فرسودگی مکانیکی سیستم پایپینگ Mechanical Fatigue شکستگی و از هم گسیختگی Brittle Fracture فرمول های دقیق تعیین فاکتورهای تخریب را میتوان در API 581 و API 579 پیدا کرد.
فاکتور سیستم مدیریت (Management System Factor) فاکتور تنظیم سیستم های مدیریت، FMS کیفیت برنامه مدیریت سازمان و مدیریت خوردگی بر تجهیزات مکانیکی را مشخص می کند. تعیین مقدار این فاکتوررا میتوان با ارجاع بخش ANNEX 2.A از PART 2 استاندارد API 581 تعیین کرد.
4.1.2 پیامد خرابی (Consequence of Failure) و محاسبه COF COF بخش دوم از معادله تعیین ریسک به عنوان بخشی از روش بازرسی مبتنی بر خطر (RBI) است. COF با بررسی و رتبه بندی پیامدهای احتمالی تجهیزات ، پرسنل ، محیط زیست و غیره در صورت خرابی تجهیزات محاسبه می شود. جزئیات بیشتر در مورد COF در API 580 آورده شده است. مکانیزم ارزیابی پیامد تخریب در بخش سوم از دستورالعمل API 581 ارائه شده است که اثرات و پیامدهای ناشی از خرابی ایجاد شده را در دو حوزه محیطی(Area) و مالی(Financial) محاسبه می کند و نتایج خرابی مانند آتش، انفجار، ابر بخار، حوضچه آتش، جت آتش، پیامدهای ناشی از انتشار گازهای سمی، گازهای آتش زا، گازهای غیر سمی و غیر آتش زا مانند بخار و اسید و فشار زائد بر تجهیزات و پرسنل اطراف به صورت کمی محاسبه می شود.
4.2 آنالیز ریسک(Risk Analysis) محاسبه ریسک در دو حوزه مالی و محیطی بصورت تابعی از زمان به ترتیب زیر محاسبه می شود. همان گونه که در شکل زیر مشاهده می شود تاثیر مکانیزم های خرابی مختلف بر میزان ریسک یک تجهیز تقریباً به صورت خطی می باشد
ماتریس ریسک (Risk matrix) برای نمایش کیفی میزان ریسک برای هریک از تجهیزات و واحدهای فرآیندی از ماتریس ریسک استفاده می شود.ماتریس ریسک ابزاری برای غربالگری تجهیزات جهت اولویت بندی بازرسی است. این ماتریس بدون در نظر گرفتن میزان عددی ریسک، وضعیت تجهیز را براساس گروه بندی های انجام شده، در دو حوزه محیطی و مالی مشخص می کند. جزییات کامل درباره ماتریس ریسک در استاندارد API RP-581 قید شده است . بر اساس استاندارد API 581 ماتریس ریسک به دو شکل متقارن و نامتقارن تعریف می شود.
ماتریس نامتقارن
ماتریس متقارن
بر اساس ماتریس ریسک، تجهیزاتی که در گوشه سمت راست و بالای ماتریس هستند. به احتمال زیاد برای برنامه ریزی بازرسی در اولویت قرار دارند زیرا دارای بالاترین ریسک می باشند. به همین ترتیب تجهیزاتی که در گوشه چپ و پایین ماتریس هستند کمترین ریسک را دارند.
در API 581 گروه بندی ریسک در دو حوزه محیطی و مالی جهت تعیین مکان تجهیزات در ماتریس ریسک بر اساس جداول زیر انجام می شود:
5. رفرنس و لینک های مفید برای مطالعه و دانلود
6. سوالات متداول (FAQ)
+ RBI مخفف چیست؟
RBI مخفف عبارت Risk Based Inspection و به معنای بازرسی بر مبنای ریسک است و به روشی نوین در بازرسی فنی تاسیسات صنعتی اشاره دارد.
+ مهمترین استاندارد برای بازرسی بر مبنای ریسک چیست؟
مهمترین استاندارد RBI ، استاندارد API RP 580 (مفاهیم بازرسی برمبنای ریسک ) برای الزامات عمومی و استاندارد API RP 581 ( روشها و متدلوژی RBI) برای جزئیات مراحل و اجرای بازرسی RBI برای تجهیزات می باشند.
+ ماتریس ریسک چیست؟
ماتریس ریسک ابزاری گرافیکی برای نمایش و غربالگری تجهیزات جهت اولویت بندی بازرسی است. برای نمایش کیفی میزان ریسک تجهیزات و واحدهای فرآیند، از مفهومی بنام ماتریس ریسک استفاده می شود. جزییات کامل درباره ماتریس ریسک در استاندارد API 581 قید شده است .
+ POF در بازرسی بر مبنای ریسک چیست؟
POF مخفف عبارت Probability of Failure یا به فارسی : احتمال خرابی تجهیز ، بیان کننده احتمال اینکه قطعه ای از تجهیزات در زمان معین خراب شود است که بخش مهمی از آنالیز ریسك می باشد.
آشنایی با مهمترین استاندارد های کاربردی در صنایع نفت و گاز ،پتروشیمی ، نیروگاهی و صنایع سنگین
استاندارد چیست ؟ مجموعه مدارکی که عموماَ تحت عنوان استاندارد شناخته می شوند از لحاظ فنی به سه دسته تقسیم میگردند که عبارتند از: استاندارد ، کد ها ، و اسپک . ابتدا با هرکدام از این مدارک آشنا شویم: (تفاوت استاندارد ، کد و اسپک)
استاندارد (standard) مجموعه‌ای از تعاریف فنی و راهنمایی هایی است که “چگونگی” انجام یک سری اعمال خاص را تعریف می کند. عمل به استانداردها به شکل اختیاری تلقی میشود زیرا به صورت پیشنهاد ارائه شده‌اند و دارای قدرت اجرایی قانونی نیستند.
سازمان وضع کننده استاندارد توانایی این را ندارد که تولید کننده، بازرس و نصب کننده اجرایی را مجبور کند که از استاندارد پیروی کنند.
استانداردها تنها به عنوان زبان مشترکی به کار می‌روند که کیفیت را تعریف و معیاری برای ایمنی ایجاد میکنند. در صورتی که سازندگان از استاندارد پیروی کنند هزینه‌ها کاهش می‌یابد، آموزش راحت‌تر انجام خواهد شد و مشتری نیز زمانی که معیاری برای قضاوت داشته باشد، محصولات را راحت‌تر قبول میکند.
کد (code) مدرک استانداردی است که به وسیله چند مرجع مورد قبول واقع گردیده و دارای قدرت قانونی است و یا این که در یک قرارداد تجاری مورد توافق قرار گرفته باشد.
به عنوان مثال، کدهای پایپینگ الزاماتی برای طراحی ، ساخت ، تست و بازرسی لوله‌ها ، فیتینگ ها و سیستم‌های پایپینگ تعریف میکنند.
اسپک (specification ) یا به اختصار “SPEC” ، خلاصه‌ای است از استانداردهای مربوطه به همراه تجربه یک شرکت که برای استفاده در پروژه‌های همان شرکت و یا شرکتهای همکار آن مورد استفاده قرار میگیرد.
سازمانهای تدوین کننده استانداردهای صنعتی
امروزه در سراسر دنیا سازمانهای زیادی به تدوین استاندارد مشغول هستند. به طور کلی، استانداردهای آمریکایی نسبت به همتایان اروپایی خود دارای ضریب اطمینان بالاتر و کاربردهای بین المللی بیشتری هستند.
از استانداردهای بسیار معروف آمریکایی میتوان به استاندارد ASTM , ANSI/ASME , API , و NFPA نام برد که با آنها بیشتر آشنا خواهیم شد. استانداردهای اروپایی نیز برای مثال استانداردهای BSI , ISO , DIN و چند استاندارد دیگر را در بر میگیرد.
ASME/ANSI : انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (American Society of Mechanical Engineers, ASME) و موسسه ملی استاندارد آمریکا (American National Standard Institute, ANSI) دوتا از مهمترین مراجع نفت و گاز هستند که به صورت مشترک تولید استاندارد می‌نمایند.
NFPA : انجمن ملی حفاظت از آتش (National Fire Protection Association) . نفپا به صورت تخصصی ، بیشتر با تکیه بر ایمنی و حفاظت در برابر آتش و آتشسوزی، استانداردهایی را تنظیم و منتشر می کند.
CSA انجمن استاندارد کانادا (Canadian Standard Association)
API : سازمان نفت آمریکا (American Petroleum Institute)؛ استانداردهای API بر روی تولید، پالایش و توزیع محصولات نفت خام تمرکز دارند.
قسمتهایی که به صنعت پایپینگ در API اختصاص یافته، از مهمترین و پرکاربردترین استانداردهای پایپینگ به شمار می روند.
ASTM : تعداد زیادی از استانداردهای تست و متریال آمریکا (American Society of Testing and Materials) مربوط به تعیین مواد خام، فورجینگ (forging) و ریخته‌گری (casting) برای صفحات و پلیت ها، اتصالات (fitting)، لوله (pipe) و ولو (valve) میباشد.
ASTM به صورت استانداردهای ابعادی (dimensional)، متریالی (material) و مقاومتی در نظر گرفته میشود. که مهمترین مرجع برای اندازه فیتینگ ها و لوله های پایپینگ همین ASTM است.
اسپک پروژه : سند راهبردی تا پایان پروژه
همانطور که اشاره کردیم، علاوه برای سازمانهای غیر انتفاعی برای تولید کد و استاندارد، یک پروژه نیز برای خود اسنادی دارد که تحت عنوان اسپک پروژه ، تعریف می گردد.
اسپک پروژه معمولاً شامل موارد زیر است:
اهداف پروژه
دامنه پروژه
الزامات پروژه
برنامه زمانی (Time Schedual)
بودجه مالی پروژه
مسئولیت ها
کنترل کیفی و معیار
خطرات و چالش
اهداف پروژه، شرح واضح از اهداف پروژه و آنچه که باید حاصل شود. دامنه پروژه، تعریف محدوده پروژه است ، شامل کارهایی که باید انجام شود و کارهایی که خارج از محدوده پروژه هستند. برنامه زمانی: برنامه زمانی پروژه، شامل تاریخ شروع و پایان پروژه، مراحل، مهلت ها و توافقهای بین طرفین. بودجه پروژه ، منابع مالی را تعریف می کند. نقش‌ها و مسئولیت‌های تیم پروژه و ذینفعان باید به صورت دقیق مشخص باشد تا از سردرگمی ها جلوگیری شود. معیارهای کیفیت برای ارزیابی پیشرفت پروژه استفاده می‌شوند. شناسایی خطرات و چالش‌های احتمالی پروژه برای جلوگیری از هدر رفت منابع ضروری است.
تمیز کردن ته چاه و انتقال کنده های حفاری به سطح زمین
گل وقتی از نازل های مته بیرون می آید بواسطه ی فوران شدیدی که دارد ،سبب تمیزی کف چاه و به این ترتیب هم طول عمر مته را بیشتر می کند و هم سرعت حفاری را افزایش می دهد.
خنک کردن مته و لوله های حفاری
در محل مته و جایی که با سازند تلاقی دارد گرمای شدیدی به وجود می آید ،که این گرما بوسیله ی سیال حفاری به سطح منتقل می شود.
روان کردن مته و لوله های حفاری
رسی که در بیشتر گل های حفاری پایه آبی مصرف می شود به عنوان یک روان کننده (lubricant)نیز عمل می کند.
اندود کردن دیواره ی چاه و جلوگیری از ریزش آن
یک گل حفاری خوب باید بتواند دیواره ی چاه را حتی اگر بافتی سست و نا منسجم داشته باشد بوسیله یک لایه نازک و غیر قابل نفوذ طوری اندود کند که هم جلو هرز رفتن گل و صافاب آن به داخل سازند به داخل سازند ها را بگیرد و هم به پایداری و تحکیم سنگ های سازنده دیواره چاه کمک کند و مانع ریزش آنها به داخل چاه شود.
کنترل فشار های زیر زمینی
در حین حفاری ممکن است به لایه آبده و یاpayzone برخورد کنیم که فشار بالایی دارند. گل به واسطه ی وزن خود ناشی از ستون سیال می تواند جلوی این فشار ها را بگیرد.
معلق نگه داشتن کنده ها و مواد وزن افزای گل به هنگام خاموشی پمپ ها
ترخیص شن و کنده های حفاری روی الک لرزان
یک گل حفاری خوب باید به گونه ای باشد که وقتی از چاه بیرون می آید و روی توری الک لرزان ریخته می شود ،کنده های حفاری و مواد وزن افزا بتوانند به راحتی از آن جدا شوند.
تحمل بخشی از وزن لوله های حفاری و لوله های جداری
از آنجایی که لوله ها در چاه ناچاراً در گل قرار خواهند گرفت پس تحت تأثیر effect buoyancy گل قرار گرفتند و به اندازه ی گل هم حجم شان از وزن آنها کاسته خواهد شد.
به حداقل رسانیدن ضایعات وارد بر سازنده های مجاور و ارائه حداکثر اطلاعات پیرامون آنها
انتقال توان هایدرولیک پمپ ها به مته
گل حفاری ،محیط پیوسته ای است که توان تولید شده در پمپ ها را به نوک مته متصل می کند.
توانایی یک گل برای معلق نگه داشتن کنده در طی زمان non_circalation بستگی به gel_strength گل حفاری دارد.gel strength نشان دهنده ی خاصیتthixotropy است. همچنین این خاصیت باید برگشت پذیر باشد ،یعنی بایستی gel بر اثر هم زدن به مایع تبدیل شود.
معلق نگه داشتن کنده ها در طی زمانshut down پمپ ها باعث می شود تا کنده ها به ته چاه سقوط نکرده و باعث چسبیدن و سفت شدن مته نشود.
ته نشین شدن کنده ها در بالای D.C ها باعث گیر کردن لوله حفاری(stockpipe) می شود که در این چنین مواقعی نیاز به عملیاتfishing خواهیم داشت که عملیاتی بسیار گران است.
ماتریس ریسک ابزاری گرافیکی برای نمایش و غربالگری تجهیزات جهت اولویت بندی بازرسی است. برای نمایش کیفی میزان ریسک تجهیزات و واحدهای فرآیند، از مفهومی بنام ماتریس ریسک استفاده می شود.
