配管振動

リストを保存して読む 発行者: Callum O'Reilly、炭化水素工学上級編集者、2023 年 8 月 28 日月曜日 14:00

配管の振動は、石油、ガス、石油化学、肥料の分野における封じ込めの損失やダウンタイムの主な原因です。 環境や人員の安全に加えて、配管の振動は流量を制限することで収益性に影響を及ぼすことがよくあります。

精製および石油化学施設におけるプロセス配管設計の大部分は、ASME B31 コードの熱規定準拠規則によって管理されます。 ほとんどの設計コードは、特定の方法なしで振動疲労に対する設計の重要性に関する定性的なガイダンスを提供します。 ベスト プラクティスを行わずにコード設計ルールに従うと、設計者は振動の影響を受けやすさを犠牲にして柔軟性に重点を置くことになる可能性があります。 LNG やパイプライン施設などのよりクリーンな低温サービスでは、配管の振動が最も永続的な損傷メカニズムとなる可能性があります。 最も困難なのは、一度検出されると、API/ASME の現在の本体と国際規格が、使用中の配管振動の評価アプローチに一貫性がないことです。 従来の評価方法は通常保守的であるため、特定されると、評価には対象分野の専門知識が関与する必要があります。1、2、3、4

図 1 は、一般的に使用される振動評価のスクリーニング基準の集合を示しています。 すべての曲線は比較のために RMS 速度単位に変換されています。 配管振動の現在の評価方法には限界があることが実証されています。

図 1. 一般的に使用される振動評価のスクリーニング基準。

機械の振動試験は、4 つのレベルの ANST および ISO 認証 (ISO 18436-2) を備えた、よく開発された予知保全戦略です。 高品質のトレーニングは専門のコンサルティング会社 (E2G を含む) によって提供されていますが、驚くべきことに、ほとんどの機械振動認定プログラムでは、このトピックに関する適切な技術的範囲が提供されていません。 たとえば、機械アナリストは、特に 2 ～ 10 Hz の範囲の主周波数を持つランダムな振動の場合、重大度を測定して配管振動信号の特徴を評価するのに十分なデータを収集していないことがよくあります。 これは、正式なトレーニングと手順上の指導が必要な理由の一例にすぎません。

API 579-1/ASME FFS-1 (API 579) 規格は、使用中のさまざまな損傷メカニズムの影響を受ける圧力を含む機器の使用適合性を評価するための 14 部構成の国際規格です。

最新のパートであるパー​​ト 15 – 配管振動は 10 年以上にわたって開発が進められており、振動データの品質を確保するためのガイダンスを含めながら、既存のアプローチを体系的な手順と統合することを目的としています。 現在、この方法は最終草案の段階にあり、今秋に投票に提出される予定です。 草案の以前のバージョンは委員会および業界の外部の振動専門家によって検討されており、一般に好評です。

パート 15 は現在のパート 14 と比べてどうですか? パート 14 は一般的な疲労方法論であり、通常、低サイクルから中サイクル領域 (< 107 サイクル) で見られる熱疲労または機械疲労の評価に適用されます。 1 Hz の振動が 1 年間蓄積されると、1.35 x 107 サイクルが蓄積され、配管の振動の問題のほとんどは 10 Hz より高い周波数で発生します。 これを複雑にしているのは、非常に高いサイクルまたはギガサイクルの疲労領域 (サイクル > 107) における SN 疲労モデル (許容交番応力 [S] 対許容応力サイクル [N]) には実験的根拠がほとんど存在しないことです。 利用可能なテストデータには統計的なばらつきと不確実性が大きく、十分な保守性を提供しない限り、SN ベースのモデルを使用した余寿命予測は非実用的ではないにしても困難になります。