Stal w konstrukcjach offshore

© BP

Udostępnij:

Sól, falowanie wody, promieniowanie UV, silny wiatr, deszcz i mróz – trudne warunki eksploatacyjne wymagają specjalnych rozwiązań. Dotyczy to szczególnie stali wykorzystanej do konstrukcji offshore, która musi spełnić wiele wymagań, aby wykonane z niej instalacje zapewniały bezpieczeństwo ludziom i wydobycia surowców.

Terminem „offshore" określa się instalacje poszukiwawcze, wydobywcze i przetwórcze pracujące w środowisku morskim (ang. off shore – poza lądem) i służące do poszukiwań i eksploatacji złóż ropy oraz gazu na morzu. Jednostki typu offshore różnią się w zależności od przeprowadzanych operacji, warunków hydrometeorologicznych akwenu i typu wydobywanych surowców. Dzielą się na platformy, statki wiertnicze oraz pływające punkty produkcji, przechowywania i załadunku.



Jeden cel, różne możliwości
Platformy to konstrukcje stalowe lub żelbetonowe wyposażone w urządzenia do poszukiwania, wydobywania, przetwarzania i magazynowania minerałów spod dna morza. Wyróżnia się kilka rodzajów platform wiertniczych, ale zasadniczo ze względu na konstrukcję oraz miejsce pracy platformy można podzielić je na stałe, czyli posadowione na dnie morskim, oraz takie, które można przemieszczać z miejsca na miejsce.

Statek wiertniczy to statek morski zaprojektowany do wiercenia w głębokich wodach, wyposażony w odpowiedni do tego sprzęt. W żądanej pozycji w trakcie wydobycia ropy może być utrzymywany za pomocą układu kotwic lub przez system dynamicznego pozycjonowania. Statki wiertnicze są generalnie przeznaczone do wiercenia na głębokich wodach w odległych lokalizacjach, na obszarach o umiarkowanej pogodzie, ze względu na ich mobilność i dużą zdolność załadowczą. Z powodu konwencjonalnego kształtu kadłuba statku jest on bardzo podatny na ruchy morza, bardziej niż platformy połzanurzone.

Pływający punkt produkcji przechowywania i załadunku (ang. FPSO – Floating Production, Storage and Offloading) jest zbliżony do tankowca, który oprócz zbiorników do magazynowania ropy i gazu ma oprzyrządowanie do wstępnej obróbki minerałów wydobywanych spod dna morskiego. Odbiera nieprzerobioną ropę naftową z głębin i magazynuje ją w zbiornikach do czasu, kiedy zostanie ona wypompowana do wahadłowego tankowca lub na barkę morską, ktore przetransportują ładunek na brzeg.



Wymagające normy
Pierwsza platforma wydobywcza powstała w 1933 r. w USA na wodach śródlądowych. Wzmożone zainteresowanie poszukiwaniem ropy naftowej na morzu pojawiło się po II wojnie światowej i wynikało ze wzrostu popytu na ten surowiec. W 1947 r. zainstalowano pierwszą stalową platformę wiertniczą na polu Louisiana State Tease w Zatoce Meksykańskiej. Została ona zbudowana przez firmę Kerr-Mc Gee Corp i była czynna do 1983 r. Pierwszą platformę połzanurzeniową zaczęło wykorzystywać w roku 1954, także w USA. Jednak krajem, który najbardziej rozwinął się gospodarczo dzięki poszukiwaniom ropy naftowej i gazu pod dnem morskim jest Norwegia. Stała konieczność podnoszenia ekonomiczności i bezpieczeństwa wydobycia doprowadziła w tym kraju do powstania zbioru 29 norm o wspólnej nazwie NORSOK (Norsk Sokkels Konkurranseposisjon). Określa je organizacja Standards Norway i rozwija sam sektor offshore. Standards Norway ściśle współpracuje z norweskim przemysłem wydobywczym, aby zapewnić aktualność norm i ich ciągłą zgodność z rosnącymi wymaganiami w branży. Są to najbardziej restrykcyjne normy tego rodzaju na świecie, a do ich spełnienia dążą wszyscy producenci stali do konstrukcji offshore i budowniczowie platform. Oprócz tego na tym rynku korzysta się z norm opracowanych przez norweskie towarzystwo klasyfikacyjne Det Norske Veritas (DNV), stosownych norm spawania, odbioru konstrukcji i poźniejszych napraw.

Wytrzymałość materiału i wysoka jakość połączeń
Rodzaj jednostki determinuje jej budowę. Inną konstrukcją jest np. platforma pływająca (połzanurzalna) zbalastowana wodą morską i zakotwiczona do dna na elastycznych holach, inną stojąca na posadowionym w podłożu fundamencie w postaci kilku lub kilkunastu pali. Jednak każda z nich zbudowana jest ze stali, ktora musi cechować się wysoką jakością, dokładnością wymiarową, wyjątkową odpornością antykorozyjną i wysoką udarnością. Konstrukcje offshore muszą być niezawodne podczas ich eksploatacji, ktora może wynosić nawet ok. 20-30 lat (przeważnie do wyczerpania się złoża). Awaria platformy najczęściej kończy się katastrofą ekologiczną i śmiercią całej załogi. Większość dotychczasowych awarii miała wpływ na zaostrzenie przepisów w celu wyeliminowania takich zdarzeń w przyszłości.

Towarzystwo DNV dzieli materiały na konstrukcje pełnomorskie (według OS-B101) na trzy grupy wytrzymałościowe: NS (ang. Normal Strength) – stale zwykłej jakości, HS (ang. High Strength) – stale o wysokiej wytrzymałości, EHS (ang. Extra High Strength) – stale o bardzo wysokiej wytrzymałości. Dodatkowo każda z tych grup może charakteryzować się zwykłą spawalnością (NV xy) lub podwyższoną (NV xWy).

Norma NORSOK M-101 opisuje szczegółowo proces przygotowania produkcji konstrukcji stalowych oraz wymagania odnośnie wykonania i kontroli wyrobów. Materiały na konstrukcje stalowe pełnomorskie offshore zestawiono w normie NORSOK M-120. Oznaczenie tych materiałów oraz ich właściwości odpowiadają normom europejskim (EN). W zależności od rodzaju produktu i miejsca jego wykorzystania stal musi spełniać wymagania czterech poziomów jakości. Oprocz tego niezwykle istotne są normy dotyczące spawania i łączy spawanych. Materiały użyte do tworzenia łączy powinny cechować się niską zawartością wodoru dyfundującego (HDM ≤ 5 ml/100 g) w spawanym metalu. Dla drutów samoosłonowych akceptowalny jest poziom HDM ≤ 8 ml/100 g, jeżeli stosuje się podgrzewanie wstępne i zapobiega szybkiemu ochłodzeniu materiału (w celu wyeliminowania pęknięć wodorowych). Trwałość łączy oceniana jest w trakcie szeregu badań nieniszczących (NDT) wykonywanych przez wysoko wykwalifikowanych specjalistów. NORSOK definiuje pięć kategorii inspekcji NDT: A, B, C, D i E, gdzie A jest najwyższa (największy procent badań nieniszczących).

Również od wszelkich napraw wykonywanych w konstrukcji platformy i jej elementach wymaga się zachowania szczególnych wytycznych. Spoina nie może być naprawiana bez ustalenia przyczyny jej uszkodzenia, a do takiej naprawy w jednym miejscu może dojść tylko dwukrotnie, oczywiście zgodnie z procedurami i instrukcjami technologicznymi.

Udostępnij:

Drukuj



Agata Pinkas




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również