För- och eftervärmning

In Salah Gas (ISG)-projektet är ett joint venture mellan Statoil, BP och Sonatrach. Projektet är för närvarande Algeriets tredje största gasutveckling med en årlig produktionskapacitet på cirka 9 miljarder kubikmeter. Den senaste fasen av ISG – kallad In Salah Southern Fields-projektet (ISSF) – innebär konstruktionen av världens längsta landbaserade pipeline i 13% Cr-stål. Bonatti, de internationella specialistföretagen inom pipelinekonstruktion, valdes för att bygga det korrosionsbeständiga nätverket av pipelines som behövs för ISSF. ”Detta är ett betydande projekt av flera skäl,” säger Stefano Migliavacca från ENRX. ”Att bli utvald av ett så prestigefyllt företag som Bonatti bekräftar vår förmåga att uppfylla de mest krävande kriterierna. Projektet understryker också den branschomfattande acceptansen av vår PWHT-lösning för korrosionsbeständiga legeringar.”

Beställningen från Bonatti omfattar två kompletta post-weld heat treatment (PWHT)-system för drift på plats i Saharaöknen. Varje system är monterat på lastbil och består av en ENRX Minac 70/100 kraftkälla, specialdesignade induktionsspolar för 8”-12” och 16”-rör, kylsystem och släckningsenheter. De två PWHT-systemen kommer att användas för stumsvetsning av 13% Cr och av 13% Cr till duplex-stål. ”Att svetsa dessa heterogena material är en tekniskt avancerad uppgift,” säger Migliavacca. ”Men när det används tillsammans med PWHT erbjuder sådan svetsning enorma fördelar. 13% Cr-rör, till exempel, är mycket kostnadseffektivt eftersom dess styrka innebär att tunnare väggtjocklekar kan användas. Duplex, å andra sidan, är extremt korrosionsbeständigt.”

PWHT av 13% Cr- och duplex-flödesledningar är nödvändigt för att minimera risken för väteinducerad spänningssprickbildning. Sådana sprickor orsakas av närvaro av väte i rörens värmepåverkade zon. Även om försiktighetsåtgärder vidtas under tillverkning och svetsning för att minimera väteinnehållet, anses PWHT fortfarande vara det bästa sättet att uppnå säkra nivåer. ”En viktig faktor bakom Bonattis beslut är vår beprövade erfarenhet inom detta specialiserade PWHT-område,” tillägger Migliavacca. ”Våra kollegor på ENRX i Storbritannien, särskilt Jon Philpott, hade tidigare utvecklat en PWHT-lösning för en annan In Salah-entreprenör. Den omfattade leverans av tre lastbilsmonterade PWHT-enheter, som nu har varit i drift i den krävande miljön i Algeriet i flera månader. Philpotts expertis bidrog starkt till Bonatti-lösningen och hjälpte dem att övertyga sig om att ENRX var rätt partner.”

Anslutningen innebar att en 12”-grenledning skulle kopplas in i en aktiv, högtrycksförande 20”-huvudgasledning på ett djup av 145 m. Att sammanfoga de två rören – samtidigt som högtrycksgas fortsatte flöda i huvudledningen – krävde användning av så kallad “hot tapping”. Enkelt uttryckt innebär hot tapping att en blindgren svetsas på huvudledningen. En kulventil monteras på blindgrenen och en specialmaskin för hot tapping kopplas därefter till ventilmonteringen. Denna maskin fungerar i princip som en stor borr som skär ett hål genom huvudledningen. Det utskurna metallen (kallad “coupon”) tas bort, ventilen stängs och borren tas bort.

Hot tapping är en utmanande operation. Ett av de största problemen för ingenjörer är den så kallade värmesänkeffekten, som orsakas av högtrycksflödet av gas i huvudledningen. All värme som tillförs huvudledningen avleds omedelbart av den snabbt flödande, kallare gasen. Värmesänkan är särskilt problematisk eftersom det första steget i hot tapping är applicering av ett “butter layer” eller “butter weld” på utsidan av huvudledningen. Grenledningen svetsas sedan på butter-lagret, som fungerar som en övergångszon och ger önskade metallurgiska egenskaper. Appliceringen av butter-lagret, liksom den efterföljande svetsningen, kräver förvärmning. Det är denna förvärmning som är svår att uppnå på grund av värmesänkan.

Det traditionella sättet att förvärma ett aktivt rör inför applicering av butter-lagret är att linda det med värmemattor. Den stora diametern på huvudledningen i Tampen-projektet (20”) och den massiva kylningseffekten från den pressade gasen (ca 150 bar / 2175 psi) gjorde dock att sådana mattor inte kunde användas, eftersom strålningsvärmen skulle göra arbetsförhållandena outhärdliga för dykarsvetsarna. Induktionsvärme producerar däremot värme direkt i arbetsstycket, i detta fall rörytan. Profilade induktionsspolar säkerställer också att värmen genereras endast på mycket precist definierade platser och till exakta djup. Dessa egenskaper innebär att intensiv och kontrollerbar värme induceras i röret, men med försumbara ökningar av omgivningstemperaturen.

Minimal dykarinsats

Förvärmningslösningen med induktion för Tampen-projektet omfattade tre induktionsspolar, två formade för huvudledningen och en för att värma grenledningen. Lösningen inkluderade även 16 termoelement placerade i värmezoner och svetsområden. Eftersom ett nyckelmål var att minimera dykarnas manuella insatser, var de flesta styrfunktioner antingen automatiserade eller hanterades av teamet på däck. Endast induktionsspolarna och termoelementen togs ner i svets-habitatet.

Matningsspänningen på däck var standard fartygs-spänning på 440 V vid 60 Hz. Den stegades upp till 1 200 V för att minimera huvudkabelns storlek. En undervattenstransformator sänkte sedan spänningen tillbaka till 440 V vid 60 Hz. ENRX-omvandlarna stegade sedan upp spänningen över 700 V och ökade frekvensen till mycket höga kHz. Kablarna till spolarna slutade i kompakta handhållna transformatorer som omvandlade spänningen till under 28 V. Detta resulterade i att induktionsspolarna arbetade med låg spänning men mycket hög frekvens. Perry Slingsby Systems Ltd. (PSSL) paketerade systemet för undervattensoperationer och levererade all ström, instrumentering, styrning och operativt stöd.

Nedsänkt i fem dagar

Förvärmnings- och svetsoperationerna testades noggrant vid Storbritanniens National Hyperbaric Centre i Aberdeen. Testerna bekräftade att induktion hade den precision och kraft som krävdes för att motverka värmesänkan i svetsområdena. Testerna gav även ingenjörerna möjlighet att koppla en strömbortfallsalarm till varje termoelement – en viktig säkerhetsåtgärd för att förhindra överhettning och potentiellt kollaps av huvudledningen. Larmen försågs därefter med fördröjningar för att undvika falska varningar när svetsstaven passerade ett termoelement, vilket kunde ge ett kortvarigt temperaturspik.

Undervattensfasen av operationen utfördes från CSO Wellservicer, ett dykstödsskepp från Technip. Technip tillhandahöll även undervattenssvetshabitatet. Förvärmningsskid för undervattensbruk stöddes av en kabelupprullare på fartyget. En enda container på fartygsdäcket tillhandahöll all ström och många av de styrfunktioner som behövdes för hela förvärmningsoperationen.