Materialprüfung und Einhalten von Vorschriften bei Anlagen und Pipelines mit Analysegeräten

Die Wahl des richtigen Analysegeräts ist sowohl Voraussetzung für den Erfolg von Materialverifizierungsprogrammen (MVPs) bei Anlagen und Rohrleiten als auch für die Einhaltung von PHMSA- und API-Richtlinien. Viele Analysetechnologien, für die früher große, stationäre Geräte erforderlich waren, sind inzwischen auch für den mobilen Einsatz weiterentwickelt worden. So bleibt nur noch die Wahl des jeweils passenden Geräts.

Ursprünglich war OES (optische Emissionsspektrometrie) die einzige Technologie, die die richtigen Ergebnisse lieferte. Mit der Einführung von LIBS (Laserinduzierte Plasmaspektroskopie) Handgeräten zum Nachweis von Kohlenstoff wurde die Auswahl erweitert. Wir haben bereits LIBS und mobile OES verglichen. Dieser Beitrag beleuchtet beide Technologien, insbesondere mit Hinblick auf die Analyseanforderungen von Anlagen und Rohrleitungen in der Öl- und Gasindustrie.

How to choose the right analyzer for plant and pipeline MVPs and regulatory compliance

 

Welche Kriterien sollten berücksichtigt werden?

Die Wahl eines Analysators hängt in erster Linie davon ab, was gemessen werden muss. Für große Industrieanlagen kann dies grob in drei Kategorien aufgeteilt werden:

  • Materialprüfung
    Bei der Bestimmung der Materialqualität kommt es in erster Linie auf Präzision an. Wenn die Ergebnisse für ein bestimmtes Element zu sehr vom tatsächlichen Wert abweichen, kann das Material leicht falsch zugeordnet werden. In unseren hauseigenen Tests haben wir festgestellt, dass LIBS für viele Elemente ein hohes Maß an Variation aufweist. Wir sind daher der Ansicht, dass OES die weitaus risikoärmere Option für Materialverifizierungsprogramme darstellt.
  • Ermittlung des Kohlenstoffäquivalents
    Kohlenstoffäquivalenzmessungen sind Voraussetzung für verlässliche Ergebnisse. Bei Rohrleitungen ist die PCM-Kohlenstoffäquivalent-Gleichung am gebräuchlichsten. Das bedeutet, dass viele Elemente - nicht nur Kohlenstoff - bis zu niedrigen Nachweisgrenzen gemessen werden müssen. LIBS-Handgeräte können Elemente wie z. B. Bor nicht messen, eine genaue Berechnung der Standard-PCM-CE-Formel einzig auf LIBS-Basis ist daher nicht möglich.
  • Einhaltung gesetzlicher Vorschriften
    Viele überregionale Richtlinien, wie z. B. API 5L, verlangen die routinemäßige Überprüfung von bestimmten Elementen. Elemente wie Phosphor und Schwefel, die für die Einhaltung von Vorschriften gemessen werden müssen, können nach wie vor nur anhand von OES nachgewiesen werden.

Bei der Sicherstellung von korrekten Messwerten geht es nicht nur um das Einhalten von Vorschriften oder interne Qualitätskontrolle. Das falsche Material an der falschen Stelle kann katastrophale Folgen für Hochrisikokomponenten haben, z. B. für eine Pipeline, die Erdgas leitet. Es ist daher von höchster Wichtigkeit, dass Ihr Analysegerät die richtigen Leistungen erbringt.

Bei der Bestimmung von Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Bor, Arsen und Zinn in niedrig legierten und rostfreien Stählen, sowie Stickstoff in Duplexstählen ist OES-Technologie die richtige Wahl

Bedienbarkeit und Durchsatz

Nach Leistungsfähigkeit steht die Benutzerfreundlichkeit an zweiter Stelle. In einer ausgelasteten Produktionsumgebung oder während eines Anlagenstillstands ist es wichtig, dass Messungen schnell, effizient und ohne Leistungsverluste durchgeführt werden können. Bei OES ist lediglich eine schnelle Argonspülung notwendig, bevor mit der Messung begonnen werden kann. LIBS Handgeräte und Kohlenstoffmessungen benötigen dagegen oft eine Aufwärmzeit bevor die optimale Temperatur erreicht ist und die Analyse durchgeführt werden kann.

Wenn zwischen unterschiedlichen Probentypen gewechselt werden muss, z. B. niedrig legiertem Stahl und Edelstahl, muss bei mobilen LIBS-Analysen oft eine zusätzliche Typstandardisierung durchgeführt werden, um die richtigen Ergebnisse zu erhalten, was einen geschulten oder erfahrenen Anwender voraussetzt.

Ein letzter Punkt ist die Temperaturabhängigkeit. Wenn LIBS Handgeräte überhitzen, kann es zu einer Beeinträchtigung der Ergebnisse kommen. Das bedeutet, dass die Analyse unterbrochen werden muss, bis die Geräte wieder abgekühlt sind. Diese Unterbrechungen können beträchtlich sein, was sich ebenfalls negativ auf die Kosten auswirkt, da ein Gerät möglicherweise 30-40 % des Tages nicht genutzt werden kann.


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Datum: 19 July 2021

Autor: Michael Molderings, Product Manager OES

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