Integritetsevaluering av Ring Joint flensforbindelse

Abstract

Med stadig høyere krav til redusert utslipp i olje- og gassindustrien er flensforbindelser en viktig komponent å sette fokus på. Flensforbindelser er blant annet brukt i subsea omgivelser til å skjøte sammen rørsystemer og komponenter. Ettersom forbindelsene eksisterer i et stort antall, og transporterer hydrokarboner under høye trykk og temperaturer er det viktig at integriteten er i behold. Standarden ASTM A182/A182M setter krav til at stålflenser skal være smidd så nært som praktisk mulig til angitt størrelse og form. Kravet eliminerer dermed muligheten for produksjon av flenshalvdelene ved andre tilvirkningsmetoder. De kan potensielt bli maskinert direkte fra smidd bar av stål. Hydrostatiske trykktester av flensforbindelser brukes til å evaluere dens integritet. Det er ikke påsatt krav til hydrostatisk trykktesting av flensforbindelser generelt, men rørsystemer er påsatt krav til å gjennomgå trykktester med dets komponenter før det er satt i driftstilstand og etter gjennomført vedlikehold. En prosedyre for trykktesting har blitt funnet i standarden ISO 10423 under litteraturstudium. Evaluering av integriteten til en Ring Joint flensforbindelse med materialegenskaper fra maskinerte flenshalvdeler av smidd bar (UNS S31803) har blitt utført med elementmetodeprogrammet Abaqus. En aksesymmetrisk elastisk-plastisk elementmetodemodell har blitt benyttet hvor en analyse med trykktestprosedyre har blitt gjennomført. Von Mises-spenningsforholdene har blitt kartlagt under påføringen av boltlasten i forbindelsen, og under resterende steg av den simulerte trykktestingen. De maksimale spenningsforholdene har blitt funnet til å ligge i ringsporet av flenshalvdelene. Plastisk tøyning har også blitt kartlagt, og maksimale verdier befinner seg i pakningen under påføring av boltlast. Kontakttrykket i flensforbindelsen mellom pakning og ringspor er av betydning for integriteten til flensforbindelsen. Kontakttrykkene har blitt kartlagt og viser seg og ligge ved verdier som ikke resulterer i svikt av integriteten.Flensforbindelsen er utsatt for flere degraderingsmekanismer. En av dem, siging, forekommer som regel etter at flensforbindelsen har gjennomgått en hydrostatisk trykktest. Det har blitt funnet at degraderingsmekanismen siging ikke er av risiko for flensforbindelsen som oppgaven omhandler. Den kritiske sigingstemperaturen vil ikke nås ved de forholdene og materialene som er betraktet i oppgaven.