rissbehafteten FLG-Lagerbehälter

Transkript

1 S RIA SE ERVICE Schallemissionsprüfung an einem rissbehafteten FLG-Lagerbehälter Ergebnisse zum Nachweis der Verfahrenseignung AUST Ing. G. Schauritsch

2 Historie der Verfahrensanwendung im Rahmen der Hauptuntersuchung an Flüssiggas-Lagerbehältern - erdgedeckt (UF) und nicht erdgedeckt (OF) durchgeführte Schallemissionsprüfungen (AT) in Österreich AUST RIA SE ERVICE S geprüfter Behälter Anzahl gepr. Behälter jährliche Prüfungen Jahr 2

3 Vorgeschichte Unfall Sept Explosionsartige Abtrennung des vorderen Bodens an einem 1to (2800 L) FLG-Behälter. Unfall trat kurz nach der begonnenen Befüllung (~5%) ein Wie durch ein Wunder kein Personen- und wenig Sachschaden ERVICE RIA SE AUST S Tanklager Straße ~ 10 m ~100 m 3

4 Vorgeschichte Unfall Sept S AUSTRIA SE ERVICE Weit fortgeschrittener Riss (102 cm Länge) in der 6-Uhr- Position des Behälters Gut erkennbarer Übergang zwischen Dauer- und Gewaltbruch Bruchform und Lage weist Ähnlichkeiten mit den Schadensmustern aus 1995/97 an Krämer -Behältern (Spannungs-Riss-Korrosion) auf 4

5 Nachweis der Verfahrenseigung; über Intervention des Bundesministeriums für Wirtschaft, Familie und Jugend (BMWFJ), Abteilung Maschinenbau und Kesselwesen Schadensuntersuchung ergab in der 2ten Bodenrundnaht einen ca. 1m langen Riss in der 6-Uhr Position Am abgetrennten Behälterende wurde ein neuer Boden angeschweißt Überwachung einer Wasserdruckprobe/Berstversuches mittels Schallemission (AT) zum Nachweis der Verfahrenseignung g (Feststellung des vorhandenen Risses) Parallele AT-Überwachung durch 2 Prüfstellen ( AUSTRIA und KKS) ERVICE AUSTRIA SE S 5

6 Grundlagen der Schallemissionsprüfung AUST RIA SE ERVICE S (Druck-) Belastung des Bauteils Aktivierung von vorhandenen Fehlstellen im Werkstoff Physikalische Vorgänge an der Fehlstelle setzen Energie frei Ausbreitung transienter elastischer Wellen (Schallwellen) mit der spez. Schallgeschwindigkeit h it im Werkstoff Detektion der eintreffenden Schallwellen an entfernt applizierten piezoelektrischen Sensoren Aufnahme und Auswertung der detektierten Nutzsignale 6

7 Grundlagen der Schallemissionsprüfung AUST RIA SE ERVICE S Die Anwendung parallel arbeitender Sensorik erlaubt die Messung von Ankunftszeitunterschieden und somit die Rückrechnung auf den Ursprungsort (Ortung) mögliche Ortungsalgorythmen - lineare Ortung (1-dimensional) - planare Ortung (2-dimensional) - volumetrisch (3-dimensional) i - Zonenortung 7

8 Arbeitsweise und Auswertung mit den Standardverfahren entsprechend EN Sensorapplikation bei oberirdisch (OF) aufgestellten bzw. unterirdisch (UF) verlegten Flüssiggaslagerbehältern Anwendung linearer Ortungsalgorithmen und Clusterberwertung t (CEF) S RIA SE ERVICE xd1 xd2 s s 1 2 xd1 xd2 s s 1 2 AUST s xd2 2 xd1 s 1 8

9 Arbeitsweise und Auswertung mit den Standardverfahren entsprechend EN Cluster Evaluation Faktor CEF Normierter Zahlenwert durch Mittelwertbildung von Bewertungsfaktoren (fpn) einzelner Signalparameter Vereinfachte Überwachung ermöglicht eine schnelle Reaktion des Prüfers auf eintretende Ereignisse S AE-data-record AUST RIA SE ERVICE sed calculation (on-line) computer bas amplitude Level 1 Level 2 Level.. Level n energy Para 1 f 1 hit-rate... Evaluation - matrix Para 2 f 2 Para 3 f CEF - Calculation Para n f n further AE-parameter Evaluated Database (Prototyp) CEF 1 z n z n 1 f Pn CEF Alarm - Level 2 (Stop-Level) Alarm - Level 1 p/t 9

10 Applikation der Messtechnik Standardverfahren entsprechend EN Pos 1 Sensor 1, 2 für nicht erdgedeckte Flüssiggasbehälter (OF) Pos 2 Sensor 3,4 für erdgedeckte Flüssiggasbehälter (UF) Pos 3 Sensor 5,6,7,8 zur Rissüberwachung Pos Planares Ortungsset t zur Quellenidentifizierung i ERVICE AUSTRIA SE S 10

11 Kalibrierung der Messtechnik HSU Nielsen Source (Bleistiftminenbruch 0,5 mm, 2H, 2-3 mm) S AUSTRIA SE ERVICE Sensitivitätsmessung der applizierten Sensoren Bestimmung der Schallschwächung Bestimmung der Schallgeschwindigkeit Probeortung 11

12 Applikation, Kalibrierung der Messtechnik Standardverfahren entsprechend EN S AUSTRIA SE ERVICE Sensoren Pos 1 Vallen VS 150-RIC Sensoren Pos 2 Vallen VS 75-RIC Sensoren Pos 3 Vallen VS 150-RIC Schallgeschwindigkeit c = 4,8 bis 5,0 m/msec Fernfeldschwächung = 3,6 db/m Probeortungen mittels HSU-Nielsen-Quelle entlang der Längsnaht und der Risslage in der Bodenrundnaht 12

13 Alarm- und Abbruchkriterien Gemäß der Q-Verfahrensbeschreibung des AUSTRIA AUST RIA SE ERVICE S Warnung 1 Ereignisse mit erhöhter Aktivität und mittlerer Intensität Warnung 2 Clusterbezogene Ereignisse 2,2 < CEF 2,8 Alarm 1 Ereignisse mit hoher Intensität (Big Bang) Alarm 2 Clusterbezogene Ereignisse CEF > 2,8 Klasse Warnung Alarm Weiterführende Maßnahmen A Behälter für den weiteren Betrieb geeignet B C Belastungsstop; Überwachung der Haltephase Weiterführung der Prüfung möglich; Nachuntersuchung des Behälters vor der nächsten Befüllung erforderlich Abbruch der Prüfung und Druckentlastung; Nachuntersuchung umgehend erforderlich. 13

14 Prüfdurchführung und Ergebnisse; Datum: Kontinuierlich geführte Drucksteigerung (~0,3 bar/min) AT-Überwachung bis zum Prüfdruck (24 bar) mit Haltephase Q1 - RN-Überschweißung (Endkrater?) AUST RIA SE ERVICE S Q2 - Armaturenfeld Q3 - Hebeösen Q4 - Risslage 14

15 Prüfdurchführung und Ergebnisse; Datum: Standardverfahren OF-Behälter Pos1 Warnung [bar] Alarm [bar] Kl 10,9 10 B AUST RIA SE ERVICE S 10,2 C Standardverfahren UF-Behälter Pos2 Warnung [bar] Alarm [bar] Kl 2,9 B 68 6,8 C 15

16 Nachweis Rissaktivierung (ab 15,5 bar); Standardverfahren für OF-Behälter (Pos 1) ERVICES RIA SE AUST Warnung [bar] Alarm [bar] Kl 17,4 B 21,5 21,5 C 16

17 Nachweis Rissaktivierung (ab 9,8 bar); Standardverfahren für UF-Behälter (Pos 2) ERVICES RIA SE AUST Warnung [bar] Alarm [bar] Kl 12,1 B 23,4 C 17

18 Bestimmung des Berstduckes; ohne AT-Überwachung ohne AT Überwachung Berstdruck > 45 bar ERVICES AUSTRIA SE 18

19 Zusammenfassung; Verfahrensvergleich AT/WDP AT WDP bar %PB% PBerst Nachweis Q1, Q2, Q3 29 2,9 10, AUST RIA SE ERVICE S Rissaktivierung Q4 12,11 17, Risswachstum (Abbruch DP) 21,5 23, Zustand bei Probedruck PT Berstdruck PBerst >

20 Auszug aus dem Bericht zum Schadensfall (Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend - BMWFJ) AUST RIA SE ERVICE S Dass bei Durchführung einer üblichen Wasserdruckprüfung der Behälter trotz des vorhandenen Risses als in Ordnung und damit als sicher beurteilt worden wäre, ist auf die Mittragewirkung der Sickennaht und die Steifheit des Behälterbodens zurückzuführen. Bei Behältern mit großen vorhandenen Fehlern, die jedoch zyklisch beansprucht werden, würde eine solche Aussage ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen. Da durch die Schallemissionsprüfung derartige Fehler rechtzeitig erkannt werden können, sollte die Anwendung der Schallemissionsprüfung, insbesondere bei zyklisch beanspruchten Behältern, ausgedehnt werden. 20

21 Danke für die Aufmerksamkeit! S AUSTRIA SE ERVICE Abschließend kann zur Schallemissionsprüfung (AT) festgehalten werden: Bessere Zustandsfeststellung als bei der Wasserdruckprobe. Verstärkte Anwendung bei der Erstdruckprüfung sinnvoll. AT kann Risikoabschätzungen unterstützen RBI Überarbeitung der Vorschriftenlage zu Gunsten der AT kann empfohlen werden. 21

22 Normen und Vorschriften (Auszug der wichtigsten Regulative Deutschland / Österreich) Deutschland Österreich 17 BetrSichV, Anhang 5, Nr.11, Abs.4 Kesselgesetz BGBl.Nr.211/1992 i.g.f. Vd Druckbehälter 373 Druckgeräteüberwachungsverordnung, Sonderbestimmungen Anlage 3, Abs.3 AUST RIA SE ERVICE S Schallemissionsprüfung als Ersatz der inneren Prüfung gemäß DIN EN 12817, Anhang C (bis 3 to Fassungsvermögen) Schallemissionsprüfung als Ersatz der Festigkeitsprüfung (Wasserdruckprobe) und inneren Untersuchung gemäß ÖNORM EN 12817, Anhang C (bis 13 m³ Inhalt) ÖNORM EN 12819, Anhang C (größer als 13 m³ Inhalt) 22