Fallstudie: FurmaSeal


Fallstudie: FurmaSeal

Neue Technik für einen alles entscheidenden Notfallstock im Fall einer Offshore-Leitungsreparatur

Wie bei OGN gesehen – 18. Oktober 2004

Die FurmaSeal™ Reparaturklammern von Furmanite sorgen für eine schnelle und preiswerte Online-Leckabdichtungsreparatur von Rohrleitungen, Leitungen und Steigleitungen, ohne dass diese dabei kostspielig abgeschaltet werden müssten. Nun bedeutet diese Weiterentwicklung in der Technik, dass die leckdichtenden Klammern so ausgelegt sind, dass sie Abweichungen bei den Rohrdurchmessern ausgleichen können und so anlagenübergreifende Vorteile bieten.

Herkömmlicherweise werden die leckdichtenden Klammern für eine anlagenspezifische Anwendung erst dann bestellt und geliefert, wenn ein Bedarf besteht. Jedoch bietet die neueste Entwicklung in der Technik jetzt wertvolle Zeit- und Kosteneinsparungen, indem man immer eine oder mehrere Klammern für den Notfall gegen Rohrleitungsschäden oder Unfälle auf Lager hat und diese nach Bedarf in eine Reihe von unterschiedlichen Anlagen installieren kann.

Während vorher die Eigenarten bei den Rohrleitungsabmessungen dazu geführt haben, dass eine für eine Rohrleitung entworfene Klammer nicht zwangsläufig auch eine effektive Dichtung auf einer anderen ist, sind die neuesten selbstdichtenden Klammern von Furmanite so konzipiert, dass sie die Abweichungen bei den Rohrauβendurchmessern und Unrundheiten ausgleichen können, was herkömmlicherweise ein Problem darstellen würde, und dabei trotzdem stabile und zuverlässige Hochdruckdichtungen sind. Bekannt als „anlagenübergreifende“ Klammern, wurde diese innovative Entwicklung bei der Leckabdichtungsreparatur erstmalig erfolgreich in der Nordsee eingesetzt und weckt jetzt das Interesse auf der ganzen Welt, selbst im Kaspischen Meer, im Fernen Osten und im Golf von Mexiko.

Online-Reparaturen vermeiden Stillstände
Basierend auf dem FurmaSeal-Konzept – speziell für die schnelle und kostengünstige Online-Leckreparatur mittels Druck und ohne Stillstand entworfen – nutzen die maβgeschneiderten, skalierbaren und anlagenübergreifenden Klammern ein System von auswechselbaren Einsätzen und Dichtungen, mit denen es möglich ist, eine Rohrauβendurchmesserabweichung von über 30 mm auszugleichen.

Der Geschäftsführer von Furmanite Malaysia, Adam Ibrahim, erklärt, dass eine exakte Passung ganz entscheidend für die Vermeidung von Extrusion und die Instandhaltung einer Dichtung ist. „Wenn die Klammer zu groβ ist und sich dadurch ein Hohlraum zwischen Rohr und Klammer bildet, wird die Dichtung einfach unter Druck gepresst,“ erklärte er.

Das Prinzip bei diesen Klammern ist eine Art Rohrsplitthülsen-Armatur, die bei jedem Rohrleitungsabschnitt zur Reparatur oder Verstärkung im laufenden Betrieb eingesetzt werden kann. Dazu wird kein Dichtungsmaterial benötigt – stattdessen werden Fluor-Elastomer-Gummidichtungen verwendet, die verdichtet und mittels Verschraubung um jedes Ende der Klammer sowie auch zwischen den beiden Klammernhälften beaufschlagt werden, was zu einer effektiven, mechanisch betätigten Dichtung führt.

Eine einzige Klammer für unterschiedliche Durchmesser
Das Geheimnis der anlagenübergreifenden Klammer sind die in verschiedenen Gröβen mitgelieferten Einsätze. „Deren Ausgleichen sorgt für die erforderliche Anpassungsfähigkeit, sodass eine einzige Klammer die jeweils nötigen Abweichungen in der Gröβe ausgleichen kann,“ fährt Ibrahim fort. „Das lässt es vom betriebswirtschaftlichen Standpunkt aus durchaus vernünftig erscheinen, dass man sich für kritische Leitungen einen Notfallstock an Klammern anlegt, sodass im Fall einer Reparatur sofort gehandelt werden kann.“

Die umlaufenden Dichtungen werden in axialer Richtung beaufschlagt und über einen separaten Flansch oder einer Kabelverschraubung an jedes Ende der Klammer aktiviert, was zu der radialen Ausdehnung und Kompression gegen die Rohroberfläche führt. Die Einsätze oder Segmente erzeugen ein Anti-Extrusionssystem, um so ein Herausdrücken der Dichtungen aus der Klammer unter Druck zu verhindern. Diese bewegen sich auf Kegeln, um einen Kranz zwischen der Auβenseite des Rohres und der Innenseite der Klammer zu spannen. Da sie sich nach innen bewegen, sind sie in der Lage, die verschiedenen Bereiche von zulässigen Rohrdurchmessern auszugleichen. Die fast tangentiale Verschraubung wird gespannt bzw. angezogen, um die Dichtung zu beaufschlagen und macht so ein Krümmen und Verziehen nahezu unmöglich, damit gewährleistet ist, dass die Dichtung auch gehalten wird. Für den Unterwassereinsatz verfügen die Klammern über besondere Eigenschaften wie hydraulische Anschraubscharniere für eine taucherfreundliche Bedienung.

Wichtig dabei ist, dass immer zwei Dichtungssätze verwendet werden. Dies ermöglicht eine nachgewiesene erfolgreiche Installierung, bevor das Rohr mittels Druckbeaufschlagung des Zwischenraums zwischen den beiden Dichtungen erneut unter Druck gesetzt wird, ohne dass sich dabei das Rohr selbst einer zusätzlichen Beaufschlagung oder Druck ausgesetzt werden müsste.

Dank dieser Doppeldichtung können auch regelmäβige Nachprüfungen durchgeführt werden, um so die Intaktheit der Dichtung während ihrer 25-jährigen Lebensdauer, für die diese Dichtungen ausgelegt sind, immer wieder mal zu überprüfen. Daneben sind Besonderheiten wie Opferanoden eingebaut, um für diesen Zeitraum einen kathodischen Schutz zu bieten.

Eine weitere wertvolle Eigenschaft ist, dass die Klammern für eine dauerhafte Reparatur ausgelegt sind, d.h. sie können nach einem zeitlich begrenzten Einsatz durchaus wieder verwendet werden; dafür müssen nur neue Dichtungen eingebaut werden.

Es sind beträchtliche Summen an Investitionen in die Entwicklung und Prüfung der anlagenübergreifenden Klammern geflossen. Der Einsatz der Finite-Element-Analyse (FEA) und die Verwendung von Stahlgusskörpern haben den Materialgebrauch optimiert und das Gesamtgewicht minimiert, während die Dicke der Ummantelung und die zur Verschraubung erforderlichen Anforderungen beibehalten wurden, um so hohe Drücke ausgleichen zu können. Die Gestaltung der Dichtung nutzt ein innovatives Design, um die Kosten und Materialanforderungen angesichts der Unterwasserbedingungen und Tiefseeumgebung zu reduzieren.

Zudem wurde die FEA-Software verwendet, um das Design in strikter Übereinstimmung mit den API 6H-Spezifikationen zu validieren, wobei diese Validierung zusätzlich auch einer Überprüfung durch eine unabhängige dritte Stelle unterzogen worden ist.

BP als Erste

Die erste dieser anlagenübergreifenden Klammern wurde für BP entwickelt und gebaut, für den Einsatz in der Nordsee. Inzwischen wurden bereits Klammern in Gröβen von 8, 14, 16 und 24 Zoll für den Hochdruckeinsatz geliefert. Die 24-Zoll Klammer beispielsweise bedeckt mehr als zwölf Rohrleitungen mit unterschiedlichen Toleranzen und Durchmesserbereichen, die Gas, Gaskondensat, normales und schwefelarmes Rohöl fördern.

Die anspruchsvollen Voraussetzungen an die Strukturleistung der Klammern wurden durch die hohen Ausführungs- und Prüfdruckleistungsanforderungen erfolgreich eingehalten. Geprüft beim 1,5-fachen des Auslegungsdruckes, haben sie Prüfdrucke von bis zu 408 bar erreicht.

Bislang sind anlagenübergreifende Klammern in Gröβen von 8 bis 36 Zoll für Druckprüfungen von über 400 bar bis 180 bar entwickelt worden, es können aber auch sowohl deutlich gröβere als auch kleinere geliefert werden, um die jeweiligen Anforderungen zu erfüllen.

Das Bereithalten eines Notfallstocks von selbstdichtenden Reparaturklammern für die verschiedenen Anlagen eines Betreibers wäre vorher absolut undenkbar gewesen, dank diesen neuen anlagenübergreifenden Klammern ist dies nun aber ohne Weiteres möglich. Furmanite betont, dass ein für den sofortigen Einsatz verfügbarer Notfallstock zum Vermeiden eines Stillstands im Bedarfsfall massive Einsparungen bedeuten kann – vor allem bei kritischen Leitungen. Deshalb sind diese Klammern von unschätzbaren Wert im Kampf um das Erzielen einer maximalen Anlagenbetriebszeit.


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