בדיקת מכלי נפט וצנרת באמצעות הפליטה האקוסטית
מכלי נפט משמשים לאחסון נפט גולמי, דלק מטוסים, בנזין, דיזל ומוצרים אחרים מעל ומתחת לפני הקרקע. מכלים דולפים עלולים לגרום לנזק סביבתי ולהוות סכנה בטיחותית. זיהום הקרקע והמים עלול להיות עצום ולא מאובחן במשך שנים. דליפת דלק בשיעור של 45 ליטרים, מכילה כ-230 גרם בנזן, כמות המספקת לזיהום של 46 מיליון ליטרים של מים. לפי הסטטיסטיקה של המדינות המפותחות, כשליש מכלי אחסון הנפט התת-קרקעיים שהוטמנו לפי שנות התשעים של המאה הקודמת, דולפים או ידלפו עד מועד הוצאתם.
בעשורים האחרונים פותחו ויושמו שיטות שונות עבור בדיקות לא הורסות של מכלים. בין שיטות אלו, טכנולוגיית הפליטה האקוסטית (Acoustic Emission) היא ייחודית כיוון שהיא לא רק מגלה פגמים אלא גם מנטרת בזמן אמת אחר שלמות מבנית ללא הפרעה לפעילות, ללא צורך בניקוי או פינוי המוצר.
מאז שנות השבעים, טכנולוגיית הפליטה האקוסטית מיושמת בהרחבה עבור בדיקות מבנים בתעשיית נפט מסביב לעולם והוכיחה את עצמה בבדיקות:
- מכלי אחסון עליים.
- מכלי אחסון תת-קרקעיים, העשויים פלדה וחומרים מרוכבים.
- צנרת נפט ודלק (עילית ותת קרקעית).
- מכליות לתובלת מוצרי נפט.
- מכלי דלק של מטוסים וספינות.
בחינת תחתיות ותקרות מכלים עיליים:
- הבדיקות מתבצעות על מנת לגלות ולאמוד פגמים במבנה המכל, כדוגמת סדקים מסוגים שונים בריתוכים, נזקי קורוזיה ועוד. הבדיקות מתבצעות במכלים חדשים ובמכלים בשימוש.
- במהלך הבדיקה, סט של חיישני פליטה אקוסטית בעלי רגישות בטווח של 100-200 kHz מותקנים לאורך היקף המיכל בגבהים שונים, מרוחקים מספר מטרים אחד מהשני.
- לאחר בדיקת המערכת, מתבצע ניטור הפליטה האקוסטית תחת רמות מילוי שונות במשך מספר שעות.
- ניתן לבצע בחינות נוספות עבור התקרה במידה וקיים לחץ מעל פני הנוזל.
בחינת תחתית המכל:
- בחינת תחתית חשובה במיוחד לגילוי נזקי קורוזיה משמעותיים ואיתור דליפות.
- במהלך הבדיקה, סט חיישני פליטה אקוסטית מותקנים בהיקף תחתית המכל. למשל, עבור תחתית בקוטר 25 מטרים מומלץ להתקין 6 חיישנים ואילו עבור תחתית בקוטר 100 מטרים מומלץ להתקין 24 חיישנים.
- על מפלס הנוזל במיכל להיות רב ככל האפשר אך לא פחות מ-50% מכלל גובה המיכל.
- לאחר זמן המתנה מוגדר, שהוא 24 שעות עבור נפט גולמי ו-12 שעות עבור מוצרי נפט, מתחיל ניטור הפליטה האקוסטית. בדרך כלל, ניטור מתבצע במשך לפחות שעה אחת, עם זאת ניטור לאורך יממה לפחות מומלץ במיוחד עבור בדיקות בסביבה רועשת עקב רוח, גשם, תנודות קרקע וכד’.
מכלים תת-קרקעיים:
- בדיקות מכלים תת-קרקעיים בטכנולוגיית פליטה אקוסטית מתבצעות בצורה נרחבת לגילוי דליפות, פגמים מבניים ונזקי קורוזיה.
- במהלך הבדיקה, מותקנים שני חיישנים על פיתחו של המכל התת-קרקעי.
- כאשר ניתן מעלים לחץ קטן של 5 PSI להגברת הדליפה ו/או התפתחות הפגם.
- ניטור הפליטה האקוסטית מתבצע במשך שעה אחת תוך כדי דגימת ערכי לחץ.
צנרת נפט תת-קרקעית:
- טכנולוגית פליטה אקוסטית משמשת לגילוי דליפות, סדקים מסוגים שונים ונזקי קורוזיה בצנרת נפט תת-קרקעית.
- במהלך הבדיקה, יוצרים חורים כל כמה מטרים (מספר מטרים לגילוי סדק או קורוזיה ועד 25 מטרים לגילוי דליפות).
- הצנרת מנוטרת במשך שעה לפחות לגילוי התפתחות פגמים ודליפות.
מחקר מיוחד שנערך באירופה, כלל מעל 150 מכלים של חברותShell, Dow, Exxon, ICI, DSM, Q8 וTotal אשר עברו בדיקות פנימיות, לאחר שמבדקי הפליטה האקוסטית הראו התאמה טובה בין חומרת הממצאים של בדיקת הפליטה האקוסטית לבין היקף התיקונים שבוצעו בהמשך.
במאי 2005, המכון ללחץ גבוה של יפן (HPIJ) פרסם המלצה לביצוע בדיקות פליטה אקוסטית לקורוזיה עבור תחתיות המכלים העיליים. נהל בדיקה זה פותח במסגרת פרויקט מחקרי שנערך על ידHPIJ ומומן על ידי תאגיד השמן, הגז והמתכות היפני הלאומי. מאז חשיפת נוהל הבדיקה, יותר מ-160 מכלים נבדקו בשיטת הפליטה האקוסטית. התוצאות הראו התאמה טובה בין הפליטה האקוסטית לבין פרמטרים המתארים את חומרת הקורוזיה והדגימו את יתרונות הפליטה האקוסטית לבדיקת היקף נזקי הקורוזיה.
הפליטה האקוסטית הינה אחת משיטות בדיקה לא-הורסות התקניות בעלת עשרות תקנים, נהלים ושיטות בדיקה אשר פורסמו על ידי ארגונים בינלאומיים שונים כגון ASTM, ASME, EN וכד’.
להלן רשימת חלק מהתקנים והמסמכים הרלוונטיים:
- ASTM E 1930 Standard Practice for Examination of Liquid-Filled Atmospheric and Low-Pressure Metal Storage Tanks Using Acoustic Emission.
- ASTM E 1211 Standard Practice for Leak Detection and Location Using Surface-Mounted Acoustic Emission Sensors.
- BS EN 15856 Non-Destructive Testing. Acoustic Emission. General Principles of AE Testing For the Detection of Corrosion within Metallic Surrounding Filled With Liquid.
- HPIJ, A Recommended Practice for Acoustic Emission Testing For Corrosion in the Bottom Plate of Aboveground Tanks, 2005.
- BS EN 14584 Non-Destructive Testing. Acoustic Emission. Examination of Metallic Pressure Equipment during Proof Testing. Planar Location of AE Sources.
- BS EN 15495 2007 Non-Destructive Testing. Acoustic Emission. Examination of Metallic Pressure Equipment during Proof Testing. Zone Location of AE Sources.
- ASTM E 569 Standard Practice for Acoustic Emission Monitoring Of Structures during Controlled Stimulation.
- ASTM E 650 Guide for Mounting Piezoelectric Acoustic Emission Sensors.
- ASTM E 750 Standard Practice for Characterizing AE Instrumentation.
- ASTM E 976 Guide for Determining the Reproducibility of Acoustic Emission Sensor Response.
- ASTM E 1316 Terminology for Nondestructive Examinations.
- ASTM E 2374 Guide for Acoustic Emission System Performance Verification.
- ASME Standard: Section V, Article 12, Boiler & Pressure Vessel Code, Acoustic Emission Examination of Metallic Vessels during Pressure Testing.
- ASME Standard: Section V, Article 13, Boiler & Pressure Vessel Code, Continuous Acoustic Emission Monitoring.
- בדיקת המבנה בשלמותו.
- אין צורך בפינוי המוצר, ניקוי, בניית פיגומים.
- גילוי אמין של פגמים ודליפות.
- אומדן שיעור התפשטות הפגמים.
- הבדלה בין פגמים מתפתחים ולא מתפתחים.
- ניטור כמותי ארוך טווח של הפגמים.
- קביעת סדרי עדיפויות לתחזוקה ותיקון המכלים.