| Case Study

Reparatur einer kritischen Pipeline

Auswirkungen eines „atmosphärischen Flusses“ auf die kritische Pipeline eines Betreibers und die Maßnahmen zur Wiederherstellung des Betriebs

Am 14. November 2021 brachte ein gewaltiger Sturm – ein sogenannter atmosphärischer Fluss – Rekordniederschläge über weite Teile von British Columbia, Kanada. Tausende Menschen waren gezwungen, ihre Häuser zu verlassen; andere saßen auf abgeschnittenen Straßen fest, und mehrere Städte waren völlig isoliert. Die National Oceanic and Atmospheric Administration definiert einen atmosphärischen Fluss als

... relativ lange, schmale Regionen in der Atmosphäre – wie Flüsse am Himmel –, die den Großteil des Wasserdampfs außerhalb der Tropen transportieren. Diese Dampfsäulen bewegen sich mit dem Wetter und transportieren eine Wasserdampfmenge, die in etwa dem durchschnittlichen Wasserfluss an der Mündung des Mississippi entspricht. Wenn die atmosphärischen Flüsse auf Land treffen, geben sie diesen Wasserdampf oft in Form von Regen oder Schnee ab.

Als dieser spezielle atmosphärische Fluss auf Land traf, führte dies zu katastrophalen Schäden. In dieser Case Study konzentrieren wir uns auf die Auswirkungen auf das kritische Pipeline-System eines Betreibers und die anschließenden Maßnahmen zur Wiederherstellung des Betriebs.

Hintergrund

ROSEN Canada arbeitet seit 2009 mit Trans Mountain, ehemals Kinder Morgan Canada, zusammen. In dieser Zeit bestand der Großteil unserer Arbeit in der Nutzung unserer Diagnosedienste für die Inspektion ihrer Pipeline- und Anlagen-Assets, einschließlich der meisten unserer Technologien zur Erkennung von Rissen und Korrosion, sowie in Kartierungs- und Routing-Diensten. Dies hat dazu geführt, dass in diesem Zeitraum über 10.000 km Pipeline inspiziert wurden. ROSEN und Trans Mountain haben im Laufe der Jahre eine starke Beziehung aufgebaut, die auf außergewöhnlichen Serviceleistungen, gegenseitigem Vertrauen und dem Streben nach Zielen beruht, die für beide Seiten von Vorteil sind. Ein bedeutendes Beispiel für das Vertrauen, das Trans Mountain in ROSEN gesetzt hat, ist die erfolgreiche Inspektion des äußerst anspruchsvollen NPS 30 Hinton-to-Hargreaves-Segments während der Reaktivierungsarbeiten. Dieses Projekt umfasste eine vollständige Palette von ROSEN Dienstleistungen in den Bereichen Risse, Korrosion und Geometrie, die mit Stickstoff durchgeführt wurden und bei denen detaillierte Machbarkeitsstudien und Simulationsmodelle erforderlich waren, um den vorgeschlagenen Betriebsplan und die ausgewählten Tools zu validieren. Zuletzt wurde die Partnerschaft durch die Bereitstellung einer Reihe zeitkritischer Integritätsbewertungen als Reaktion auf ein schweres Wetterereignis, das Trans Mountain vor erhebliche Herausforderungen bei der Sanierung stellte, um die Integrität seiner Pipelines zu gewährleisten, erheblich erweitert und gestärkt.

In diesem Fall geht es um die von ROSEN durchgeführten Integritätsbewertungen im Bereich Engineering, um den Kunden bei der Sanierung des Pipelinesystems nach dem Sturm zu unterstützen. Darüber hinaus war ein enormer Arbeitsaufwand erforderlich – einschließlich, aber nicht beschränkt auf Vermessungen, Arbeiten im Graben und zerstörungsfreie Prüfungen –, um die Schäden zu reparieren und die Pipeline wieder in Betrieb zu nehmen.

Was ist passiert?

16. November 2021: Als Reaktion auf die prognostizierten starken Regenfälle und extremen Wetterbedingungen hat Trans Mountain die Pipeline vorsorglich und sicher abgeschaltet. Die betreffende Pipeline ist ein wichtiger Teil der Infrastruktur für British Columbia und den Bundesstaat Washington, der sowohl raffinierte Produkte als auch Rohöl liefert. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, die Sicherheit als oberste Priorität beizubehalten und gleichzeitig die Leitung so schnell wie möglich wieder in Betrieb zu nehmen, um diese Lebensader für die betroffenen Regionen aufrechtzuerhalten. Die Abschaltung führte zu einer Energiekrise in British Columbia und leitete die längste Abschaltdauer seit dem Bau der Pipeline im Jahr 1953 ein.

17. & 18. November 2021: Der Geschäftsbereich „Education Systems and Services“ von ROSEN veranstaltete einen zweitägigen Online-Kurs mit dem Titel „Grundlagen der Fehlerbewertung“. Der Kurs behandelte eine Reihe von Risiken für die Integrität und die entsprechenden Bewertungsverfahren. Ein Thema war die Biegung von Bögen. Ein Kollege von Trans Mountain nahm an dem Kurs teil, was sein Bewusstsein für die Fähigkeit von ROSEN, in der daraus resultierenden Situation Unterstützung zu bieten, positiv beeinflusste.

21. - 26. November 2021: Die Pipeline blieb außer Betrieb, bis detaillierte Bewertungen des Engineerings durchgeführt, erforderlichenfalls Sanierungsmaßnahmen ergriffen und die Genehmigung der kanadischen Energieregulierungsbehörde (CER) erteilt wurden. Während des gesamten Stillstands befand sich die Pipeline in einem sicheren statischen Zustand, und es gab keine Anzeichen für eine Produktfreisetzung oder eine ernsthafte Beschädigung des Rohrs.

Das Pipeline Integrity Team von Trans Mountain arbeitete mit ROSEN zusammen, um Desktop-Bewertungen durchzuführen. ROSEN unterstützte bei den technischen Bewertungen und leistete den Außendienstteams Unterstützung und Anleitung. Die Engineering-Abteilung und der Geschäftsbereich Integrity Services von ROSEN unterstützten Trans Mountain nicht nur bei den Bewertungen selbst, sondern auch bei der Präsentation der Bewertungen vor der CER. Zwischen ROSEN Canada und ROSEN Großbritannien wurde Trans Mountain 24/7 rund um die Uhr unterstützt.

Während der schweren Überschwemmungen wurden einige Hauptverkehrsstraßen vollständig weggespült, und der Boden um die Pipeline herum hatte vollständig nachgegeben. Infolgedessen gab es Abschnitte mit freier Spannweite, einen unbeabsichtigt freiliegenden Abschnitt der Pipeline, der nicht mehr vom umgebenden Boden gestützt wird. ROSEN unterstützte Trans Mountain mit detaillierten Bewertungen der Unversehrtheit der Pipeline auf der Grundlage von Felduntersuchungen. Gleichzeitig stützte ein Team vor Ort die Pipeline mit seitlichen Auslegern, und es begannen die Arbeiten an dem monumentalen Unterfangen, den Flusslauf umzuleiten und Schutzwälle zu errichten, um die Pipeline im Falle einer weiteren Überschwemmung zu schützen.

Was können wir ohne eine Inspektion tun?

Es war notwendig, die Versagensarten von Freispannrohren zu berücksichtigen und die Glaubwürdigkeit und Folgepriorität jeder Bedrohung zu bestimmen. Risiken wie Knicken, Zugbruch von Umfangsfehlern in der Rundnaht und wirbelinduzierte Schwingungen wurden in Betracht gezogen und mit Trans Mountain besprochen. Knicken und Zugbruch wurden als die glaubwürdigsten Risiken eingestuft, und Trans Mountain begann eine Kampagne zur visuellen Inspektion aller Freispannstellen auf Anzeichen von Knicken, während ROSEN mit der Bewertung von Umfangsfehlern begann.

Im Rahmen des Prozesses zur sicheren Wiederinbetriebnahme der Pipeline mussten sichere freie Spannweiten berechnet werden. Darüber hinaus war es jedoch auch sehr wahrscheinlich, dass diese Pipeline aus dem Jahr 1953 bereits vorhandene Fehler in den Rundschweißnähten aufwies. Diese Fehler hätten sich vergrößern können, während sich darüber hinaus aufgrund der axialen Spannungen durch Bögen und das Eigengewicht des Rohrs bei der Bildung der freien Spannweiten neue Fehler hätten bilden können. Um die Unversehrtheit der Rundschweißnähte an den überspannten Abschnitten sicherzustellen, schlug die CER eine zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) aller Rundschweißnähte an den überspannten Abschnitten vor.

Es wurde als sehr wahrscheinlich erachtet, dass die zerstörungsfreie Prüfung Fehler in den Umfangsschweißnähten aufdecken würde. Daher führte ROSEN eine kritische Beurteilung des Engineerings (Engineering Critical Assessment, ECA) unter Verwendung der EPRG-Tier-2- und BS-7910-Methoden durch, die die Ergebnisse der Berechnungen der freien Spannweiten berücksichtigen, um die Abmessungen der Anomalien zu bestimmen, die ohne weitere Maßnahmen sicher in der Pipeline verbleiben könnten. Die Größe der Anomalie aus der zerstörungsfreien Prüfung im Feld wurde dann mit den von der ECA berechneten akzeptablen Abmessungen verglichen und in Echtzeit eine Entscheidung über „Reparatur“ oder „keine Reparatur“ getroffen.

Zwischen Trans Mountain und der CER fanden regelmäßige Gespräche über die sichere Wiederaufnahme des Betriebs der Pipeline statt. Mitarbeiter von ROSEN wurden von Trans Mountain eingeladen, als Experten für die Integrität von Pipelines an einem dieser Treffen teilzunehmen, um die Grundlagen der von uns durchgeführten Bewertungen und Berechnungen zu erläutern. Trans Mountain erhielt von der CER die Genehmigung, die Pipeline mit einem reduzierten Betriebsdruck wieder in Betrieb zu nehmen, basierend auf der technischen Bewertung von Trans Mountain, in die die Unterstützung von ROSEN einfloss. In einem von Trans Mountain auf der International Pipeline Conference (IPC) 2022 vorgestellten Dokument wurde ROSEN als Dienstleister anerkannt, der zum erfolgreichen Neustart der Pipeline beigetragen hat: „Der Erfolg der sicheren Wiederinbetriebnahme der Trans Mountain-Pipeline nach einer 21-tägigen Abschaltung war nur durch die erheblichen und anhaltenden Bemühungen der Trans Mountain Corporation und einer Vielzahl von Dienstleistungs- und Technologieanbietern möglich. Zu den wichtigsten Dienstleistern, die an den Inhalten dieses Papers beteiligt waren, gehören ROSEN Integrity Services, T.D. Williamson, NDT Global und BGC Engineering.“

Wieder in Betrieb

Die Wiederinbetriebnahme wurde am 5. Dezember erfolgreich durchgeführt, nachdem 21 Tage lang kein Durchfluss stattgefunden hatte und alle erforderlichen Bewertungen, Reparaturen und Bauarbeiten an den Schutzerdarbeiten abgeschlossen waren, die für die Wiederinbetriebnahme der Pipeline erforderlich waren.

Obwohl es sich bei diesem Projekt um ein kleines Projekt handelte, das sich hauptsächlich auf etwa 500 m freie Spannweiten konzentrierte, im Vergleich zu den massiven Sanierungsarbeiten und anderen Arbeiten, die im Rahmen des Wiederanlaufprozesses erforderlich waren, ist davon auszugehen, dass die Ergebnisse der von ROSEN durchgeführten ECA es Trans Mountain ermöglichten, die Zeit bis zur Wiederinbetriebnahme der Pipeline um 3 Tage zu verkürzen.

Die technische Glaubwürdigkeit und die Fähigkeit von ROSEN, innerhalb kürzester Zeit zu reagieren, um eine der wichtigsten und bekanntesten Pipelines in Kanada zu unterstützen, führten zu einer ausdrücklichen Anfrage des Vizepräsidenten für Engineering und des Direktors für Pipeline-Integrität von Trans Mountain, eine systemweite ECA der Schweißnähte der gesamten 1.150 km langen Pipeline durchzuführen.