Przykłady zastosowań

Ekstremalne spawanie w Andach
 

Analitycy przewidują potrojenie globalnego popytu na gaz ziemny w ciągu najbliższych 20 lat. Przewidywanie takiego wzrostu stanowiło bodziec do nowych poszukiwań pól gazowych, które wcześniej nie były eksploatowane ze względu na ich oddalone położenie. Obszary takie stanowią wyzwanie dla zespołów wykonujących rurociągi – oraz dla materiałów – na skutek narażenia na trudne i wymagające warunki.

W Peru znajduje się pole o potencjale wysunięcia tego kraju na znaczącą pozycję w czołówce rozwijającego się przemysłu gazu ziemnego w Ameryce Łacińskiej. Można to jednak osiągnąć tylko przez poprowadzenie rurociągu o długości 408 kilometrów z Andów do wybrzeża Oceanu Spokojnego. Po ustaleniu, że rezultaty takiego projektu przeważają nad wyzwaniami utworzony został projekt PERU LNG.

W październiku 2007 roku PERU LNG zawarł umowę na rurociąg z międzynarodową firmą inżynieryjno – budowlaną Techint. Firma ta szybko stanęła przed szeregiem wyzwań konstrukcyjnych, włącznie z obszarami roboczymi na dużych wysokościach (powyżej 4000 m), silnymi wiatrami, niskimi temperaturami, silnymi deszczami i stromymi stokami. Oddalone położenie rurociągu utrudniało też transport materiałów i siły roboczej na miejsce.

Ze względu na ekstremalne warunki regionu spawanie szybko stało się jednym z najtrudniejszych aspektów pracy. Tak jak w każdym projekcie związanym z rurociągami, każde połączenie w rurociągu PERU LNG jest spawane. Fakt ten w połączeniu z trudnymi czynnikami środowiskowymi w Andach wymaga stosowania urządzeń i materiałów spawalniczych, które sprawdzają się w efektywny sposób w takich warunkach i na dużych wysokościach. Ekstremalne wysokości projektu PERU LNG postawiły szczególne wyzwanie dla pierwotnie specyfikowanego drutu spawalniczego. Podczas prób materiałów odkryto, że spoiny wykonywane powyżej 3000 m n.p.m. wykazywały oznaki porowatości, co może bezpośrednio wpływać na ogólną jakość spoin. Techint zwrócił się do swego wieloletniego partnera, Lincoln Electric – światowego lidera w branży spawalniczej – o pomoc w rozwiązaniu tego problemu.

Ponowna analiza drutu spawalniczego

W wielu miejscach na świecie spawanie elektrodą (SMAW lub MMAW) pozostaje popularną metodą wykonywania rurociągów przesyłowych. Techint jednak odkrył zalety procesu spawania drutami samoosłonowymi do spawania łukowego z rdzeniem topnikowym (FCAW-S), który uzyskuje wyższe prędkości ruchu i wymaga mniej szlifowania i czyszczenia niż SMAW – co w sumie przyczynia się do szybszego wykonania projektu. Proces ten wykorzystuje drut spawalniczy, zawierający materiały osłonowe, odazotowujące i odtleniające w swym rdzeniu, eliminując konieczność stosowania zewnętrznych butli z gazem. Tworzony jest żużel, który pomaga w ochronie jeziorka spawalniczego przed atmosferą otoczenia.

Od ponad 20 lat Techint używa samoosłonowego drutu z rdzeniem topnikowym z linii Lincoln Electric Innershield®. W tym projekcie zespoły Techint rozpoczęły używanie innego drutu Lincoln Electric –Pipeliner® NR-208XP – a rury są wykonane ze stali API 5L X70 i mają średnicę 863 mm oraz grubość ścianki 17,5 mm, 19 mm, 22 mm i 28,6 mm.

Jednak gdy wysokość położenia w Andach rosła, a ciśnienie atmosferyczne i zawartość tlenu malały, badania Techint wykazały, że spoiny wykonywane na dużych wysokościach były bardziej podatne na porowatość i uwięzienie żużlu wewnątrz. Oba te czynniki mogą powodować niedopuszczalne skutki.

Członkowie zespołu Lincoln Electric – włącznie z lokalnym wsparciem technicznym i przedstawicielami z siedziby firmy w Cleveland w stanie Ohio – spędzili dużo czasu na budowie, badając inne materiały spawalnicze. W siedzibie w USA zespoły badań i rozwoju materiałów oraz inżynierii zastosowań & opracowały unikalną komorę barometryczną do symulacji środowiska górskiego. Dla porównania inżynierowie ustawili komorę na badanie spoin w pozycji pionowej w dół na poziomie morza. Następnie wypompowali z niej powietrze w celu odtworzenia większej wysokości i powtórzyli badanie.

Możliwość odtworzenia warunków na odpowiedniej wysokości umożliwiła inżynierom Techint i Lincoln Electric opracować rozwiązanie spawalnicze przy użyciu drutu Lincoln Electric Innershield® NR-207+, który może zapewnić korzyści uzyskiwane dzięki NR-208XP przy jednoczesnej eliminacji problemów z porowatością i zatrzymywaniem żużlu. Wymagało to dokładnego dopasowania drutu oraz opracowania i kontroli procedury spawalniczej dla zapewnienia jakości i wydajności.

Badania ultradźwiękowe spoin obwodowych na miejscu, wykonywane dla każdej spoiny, potwierdziły dobrą wydajność NR-207+ w każdym miejscu wokół rury. Tak jak drut NR-208XP stosowany na mniejszych wysokościach, NR-207+ również radził sobie dobrze na większych.

Oprócz drutu spawalniczego Innershield® Techint w projekcie PERU LNG stosuje do wykonania rurociągu źródła zasilania Lincoln Electric IdealArc® DC-400, uchwyty K345-10 Innershield® i podajniki drutu LN-23P, a rury wymagają pojedynczych lub złożonych spoin czołowych jednoskosowych w celu skrócenia czasu spawania.

Inne wyzwania

W projekcie PERU LNG pracują równocześnie dwa zespoły spawalnicze Techint. Każdy z nich obejmuje około 130 osób, włącznie z 50 spawaczami oraz nadzorcami, szlifierzami, instalatorami rur, pomocnikami, operatorami ciężkiego sprzętu i technikami.

Gdy projekt został zakończony pod koniec roku 2009, zespoły te, które mieszkały i pracowały na budowie, wykonały ponad 33 tysiące spoin. Cele produkcyjne zmieniają się w zależności od terenu i warunków atmosferycznych, lecz w niektórych odcinkach przybrzeżnych zespoły spawalnicze były w stanie wykonać do 90 spoin –dziennie – ze 130 na każdą milę.

Duża liczba spoin obwodowych spowodowała powstanie problemu zgodności i powtarzalności spoin. Bob Dissauer, starszy technolog spawalnictwa, pracujący przy badaniach w siedzibie Lincoln Electric, spędził dużo czasu na miejscu w Peru, pomagając firmie Techint w kwalifikacji procedur spawalniczych, co umożliwiło powstanie wytycznych niezbędnych do zapewnienia ciągłej zgodności między różnymi spawaczami i na całej rozpiętości projektu.

Według Techint, w połączeniu z wyjątkowymi warunkami pracy zwiększyło to znaczenie odpowiednio wykwalifikowanych spawaczy. Jednak tak jak w wielu innych dziedzinach przemysłu znalezienie takich pracowników było dla Techint wyzwaniem. Chociaż wielu z nich pochodziło z Peru, firma zatrudniała także osoby z sąsiednich krajów, włącznie z Kolumbią, Argentyną, Brazylią, Chile i Boliwią.

Wszyscy spawacze i członkowie zespołu pomocniczego zostali objęci wszechstronnym programem szkoleniowym. Przykładowo przed rozpoczęciem pracy wszyscy spawacze byli szkoleni i kwalifikowani przy użyciu takich samych materiałów, pozycji i urządzeń jak stosowane na miejscu.

Poza tym rodzaj wykonywanego spawania w powiązaniu z ekstremalnymi warunkami zewnętrznymi nadawał w projekcie PERU LNG niezwykłe znaczenie bezpieczeństwu. Techint stworzył formalny plan bezpieczeństwa dla każdego obszaru projektu. W części spawalniczej obejmował on osobiste wyposażenie ochronne, specjalne kursy i codzienne rozmowy.

Alpaki i rośliny

Wiele prac budowlanych przy rurociągu PERU LNG miało miejsce w obszarach wrażliwych środowiskowo. Wiele terenów przylegających do rurociągu jest domem dla rzadkich gatunków roślin i zwierząt, włącznie z dzikimi alpagami i wigoniami. Od samego początku wszyscy uczestnicy projektu PERU LNG postawili sobie za cel minimalizację skutków budowy rurociągu i strefy robót w celu zachowania integralności tych krytycznych obszarów. Znaki ustawione w strategicznych odległościach przypominały pracownikom o zwracaniu uwagi na granice strefy robót i respektowanie przez cały czas otaczającego ich środowiska.

Przy zmiennych wysokościach kolejnym wyzwaniem środowiskowym była erozja. Aby sobie z nią poradzić, firma przeprowadziła kontrolowane prace erozyjne przed rozpoczęciem czynności oczyszczania i poziomowania w kluczowych miejscach budowy. Obejmowały one stałe skalne szańce – duże, prostokątne, wzmocnione ocynkowaną siatką kosze, wypełnione skałami, połączone w celu utworzenia podstawy konstrukcyjnej ściany bocznej. Szańce te pomagają w kontroli erozji i służą do chwytania i przechowywania materiału usuwanego podczas budowy. Oprócz nich w tym samym celu użyto ogrodzeń z mułu i drewna

Rurociąg PERU LNG przecina poza tym liczne rzeki i obszary podmokłe. Techint opracował specjalne procedury budowlane do przekraczania tych wrażliwych środowiskowo obszarów w celu ochrony rodzimych roślin i zwierząt.

Wniosek

Przy ciągłym wzroście światowego popytu na gaz ziemny coraz więcej rurociągów jest umieszczanych we wcześniej nienaruszonych obszarach, aby wydobywać gaz do przetwórstwa i użycia na globalnym rynku. Niektóre z tych projektów przecinają wiele terenów i wysokości i stykają się z barierami środowiskowymi, stwarzając bogaty zakres wyzwań dla zespołów budowlanych i spawalniczych.

Projekt PERU LNG, który obejmuje także zakład produkcyjny i instalację morską na wybrzeżu, jest jednym z najnowszych i najbardziej prominentnych przykładów na to, jak zespoły te przezwyciężają rozmaite przeszkody techniczne i środowiskowe, stające przed krajami i firmami budowlanymi, tworzącymi rurociągi w niezamieszkałych obszarach.

W przypadku Techint górskie wysokości i ich wpływ na drut spawalniczy były największą próbą dla ekip budowlanych projektu PERU LNG. Lecz dzięki ścisłej współpracy z Lincoln Electric jako partnerem firma była w stanie dotrzymać harmonogramu rurociągu PERU LNG.

ZOBACZ WIĘCEJ