Verbesserung des Vertrauens in ILI-Daten durch Überprüfung vor Ort

Die veröffentlichte Leistungsspezifikation eines bestimmten ILI-Systems bietet eine statistische Grundlage für seine Erkennungs-, Klassifizierungs- und Größenleistung. Diese Spezifikationen werden durch umfangreiche Tests repräsentativer Anomalien in kleinem Maßstab (Laborversuche), im Originalmaßstab (Zugversuche) und in realen Pipelines erstellt und verfeinert. Bei Verifizierungstechniken vor Ort wird in der Regel nicht mit der gleichen Genauigkeit auf das Verständnis der Systemleistung geachtet. Die Kompetenz der Benutzer kann einen erheblichen Einfluss auf die Toleranz von Inspektionen vor Ort haben. Da sie von Betreiber zu Betreiber erheblich variieren kann, werden Toleranzen vor Ort in der Branche im Allgemeinen ignoriert. Dies gilt auch für zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP) und zerstörende Verfahren wie das Schleifen und Polieren vor Ort.

Merkmale mit einer hohen Kritikalität aus Integritätssicht, die von ILI identifiziert werden, werden in der Regel zuerst für eine Überprüfung vor Ort ausgewählt. Dadurch soll sichergestellt werden, dass kritische Reparaturen rechtzeitig durchgeführt werden, um den sicheren Betrieb des Assets zu gewährleisten. Es kann ein konservativer Reparaturschwellenwert verwendet werden, um sicherzustellen, dass ein Defekt nicht erneut untersucht werden muss, da die Planung und Ausgrabung von Merkmalen erhebliche Kosten in Bezug auf Zeit und Ressourcen verursachen kann. In diesem Fall ist die Prüftoleranz von geringerer Bedeutung, da der inhärente Konservatismus der Reparatur die Notwendigkeit einer strengen Toleranz vor Ort beseitigt.

Für die Validierung von ILI ist es jedoch von entscheidender Bedeutung, die Toleranz vor Ort zu minimieren. Nur eine geringe Anzahl von Merkmalen vor Ort wird verwendet, um die Akzeptanz von potenziell Tausenden von Merkmalen nachzuweisen. Um die Leistung von ILI zu validieren, ist ein Validierungssystem mit hoher Genauigkeit und einem bekannten Toleranzniveau erforderlich, um Vertrauen in die Leistung der ILI-Spezifikation zu schaffen – und nicht in die viel größere kombinierte Toleranz der beiden Techniken, wie in API 1163 beschrieben.

Das Verständnis der Toleranzen vor Ort hat erhebliche Auswirkungen auf die Validierungskampagne und die zukünftige Integrität der Pipeline.    

Verständnis der Toleranzen vor Ort für die Validierung

Einheitsdiagramme sind ein wichtiges visuelles Tool zur Bestimmung der Leistung von ILI-Tools. Aber werden sie richtig eingesetzt, wenn die Feldtoleranz ignoriert wird? Nur wenn man die Bedeutung der kombinierten Toleranz in Bezug auf die Einheitsdiagramme versteht, wird die wahre Bedeutung der Feldtoleranz deutlich.

Bei externem Metallverlust kann die Toleranz eines Magnetfluss-Leckage-Systems (MFL) durch den Einsatz hochpräziser Feldtechniken wie Mikrometer oder Laserscanner (mit einer typischen Toleranz von ca. ±0,2 mm) leicht um eine Größenordnung verbessert werden. Dies führt zu einem hohen Vertrauen in die ILI-Messung, da die kombinierte Toleranz nur geringfügig erhöht wird. Dies ist in der Regel in einem Einheitsdiagramm zu sehen, in dem die kombinierte Toleranz nur geringfügig oder gar nicht erhöht wird. Alle Punkte, die außerhalb dieses kombinierten Toleranzbereichs liegen, gelten als außerhalb der Spezifikation.

Bei Ultraschall-Risserkennungssystemen (UTCD) oder elektromagnetischen akustischen Wandlern (EMAT) weisen die zu ihrer Validierung verwendeten Technologien eine ähnliche, wenn nicht sogar potenziell niedrigere Genauigkeit und Toleranz auf. Sie werden sehr stark von der gewählten Feldtechnologie, der Benutzererfahrung, der Merkmalsmorphologie und dem implementierten Prozess beeinflusst. Daher ist der Einfluss auf die kombinierte Toleranz größer.

BS 7910 empfiehlt eine Toleranz von ±3 mm für eine konventionelle Scherwellenprüfung eines Risses, bei der die individuelle Prüfertoleranz unbekannt ist. Für eine sofortige Integritätsbewertung anhand der Messungen vor Ort ist dies ausreichend, wenn auch potenziell ineffizient, wenn es um die Durchführung von Reparaturen geht. Entgegen der logischen Argumentation ist die Anwendung einer großen Toleranz vor Ort nicht konservativ für die Validierung der ILI-Leistung, da das Vertrauen in die Genauigkeit der ILI-Größenbestimmung abnimmt. Mit zunehmender kombinierter Toleranz steigt auch das Potenzial, Merkmale zu akzeptieren, die erheblich von der ILI-Spezifikation abweichen. Dies wird in der folgenden Grafik dargestellt, in der das Akzeptanzfenster mit zunehmender Toleranz bei der Feldverifizierung erheblich zunimmt. Die Variabilität der Rissgrößenbestimmung zwischen Rissgrößensystemen kann zwischen 0,5 mm und 4 mm variieren, wie in einem kürzlich erschienenen PPM-Artikel mit dem Titel „Toleranz von ILI-Validierungsinspektionen, warum sie wichtig ist und wie man sie reduzieren kann“ (Oldfield et al., 2023) erwähnt wird.
 

Das obige Diagramm zeigt, dass die ILI-Spezifikation bei Nichtberücksichtigung der In-Field-Toleranz nicht eingehalten wird, da mehr als 20 % der Merkmale außerhalb der angegebenen ILI-Toleranz liegen. Wenn man einen Beitrag von ±0,7 mm zur In-Field-Toleranz einbezieht, bedeutet dies, dass die Merkmale innerhalb eines 80-prozentigen Vertrauensbereichs der kombinierten Toleranzbegrenzung liegen, was ein hohes Vertrauen in die Ergebnisse der ILI-Spezifikation bedeutet. Bei einer In-Field-Toleranz von ±3,0 mm liegen zwar alle Punkte innerhalb der Akzeptanzkriterien von API 1163, aber es besteht ein niedriges Vertrauen in die Größentoleranz der ILI-Spezifikation, die im Allgemeinen auf alle Integritätsberechnungen angewendet wird.

Aus diesem Grund ist das Verständnis der Feldtoleranz so wichtig: Sie kann die Unsicherheit über die Leistung des ILI-Tools erhöhen, wenn die Feldtoleranzen hoch sind. Ebenso kann sie das Vertrauen in die Ergebnisse deutlich erhöhen, wenn die Feldtoleranzen reduziert werden können.
 

Lösung

Die Angabe einer Toleranz für das Ziel im Feld, die nur geringe bis vernachlässigbare Auswirkungen auf die kombinierte Toleranz hat, sollte die Gewissheit geben, dass hauptsächlich die ILI-Toleranz und nicht eine größere kombinierte Toleranz eingehalten wurde. Die Herausforderung besteht also darin, sicherzustellen, dass der Techniker die Zieltoleranz erreichen kann. Dies lässt sich am besten durch einen Blindversuch mit repräsentativen Defekten an Rohren mit ähnlichen Eigenschaften, einschließlich Durchmesser, Wandstärke und Material, erreichen, um sicherzustellen, dass das verwendete Verfahren und die verwendete Technologie ausreichend sind und, was noch wichtiger ist, dass die Techniker kompetent genug sind, um das Verfahren zu befolgen und die Anforderungen der Zieltoleranz zu erfüllen.

API 1163 definiert den kombinierten Toleranzansatz (siehe untenstehende Gleichung). Daraus kann die gewünschte Ziel-Toleranz vor Ort zurückberechnet werden (wie in der folgenden Grafik für eine feste ILI-Toleranz von 1 mm dargestellt). Hier ergibt eine Toleranz vor Ort von ±0,7 mm eine kombinierte Toleranz von 1,2 mm. Dies ist sowohl ein geringer Einfluss auf die kombinierte Toleranz als auch ein realistisches Ziel, das ein qualifizierter und erfahrener Techniker erreichen kann.
 

Zusammenfassung

Das Verständnis und die Minimierung der Toleranz vor Ort ist eine entscheidende Komponente bei der Validierung der ILI-Leistung. Bei großen Toleranzen vor Ort besteht Unsicherheit darüber, ob das ILI-Tool seine Leistungsspezifikation erfüllen kann. Während kleine Toleranzen bei der Validierung der Rissgrößenbestimmung ein erhöhtes Vertrauen in die ILI-Leistung bieten, besteht ein Kompromiss zwischen dem, was vor Ort realistisch erreichbar ist, und der Minimierung des Beitrags zur kombinierten Toleranz. Das Verständnis der Toleranz der einzelnen Inspektoren vor Ort ist jedoch ein entscheidender Bestandteil dieser Aufgabe.

Hinweise zum Blindversuch und zur Sicherstellung der Kompetenz der Techniker vor Ort, die zur Validierung der ILI-Leistung eingesetzt werden, finden Sie im ROSEN-Dokument „Field Verification Requirements“, das mit jedem Rahmen-Servicevertrag ausgegeben wird. Weitere Hinweise erhalten Sie, wenn Sie mit einem ROSEN-Experten darüber sprechen, wie Sie die Datenqualität vor Ort und letztlich die Entscheidungsfindung zur Integrität der Pipeline verbessern können.
 

Referenzen

Oldfield, T., Fowler, S. and Torres, D. (2023), “Tolerance of ILI Validation Inspections, Why Is It Important, and How to Reduce It,” Pipeline Pigging and Integrity Management Conference (Preprint).