Ny Norsok standard N-006 Bakgrunn og innhold i forslag til ny Norsok standard for levetidsforlengelse av bærende konstruksjoner

Transkript

1 Ny rsok standard N-006 Bakgrunn og innhold i forslag til ny rsok standard for levetidsforlengelse av bærende konstruksjoner Konstruksjonsseminar, Petroleumstilsynet 27 august Gunnar Solland, Det rske Veritas

2 Bakgrunn for en ny standard Plattformene på norsk sokkel blir eldre. Stadig flere plattformer må få sin konstruksjon gjennomgått på nytt av en eller flere av følgende grunner: - opprinnelig planlagt levetid er oppbrukt - oppfyller ikke lenger de opprinnelige dimensjoneringskriteriene (eks. redusert fribord pga. reservoar innsynkning) - større ombygginger eller endret bruk - ny kunnskap (for eksempel oppdaterte miljødata) - skader. Vurderinger av eksisterende plattformer krever behandling av andre problemstillinger enn hva som tradisjonelle dimensjoneringsstandarder dekker. Det vil være tilfeller hvor verken opprinnelig eller dagens regelverk er oppfylt uten at plattformen er uegnet for videre drift. Petroleumstilsynet tok i brev til industrien (OLF) i juli 2006 initiativ til å få laget en standard.

3 Organisering av arbeidet Oljeindustriens landsforening (OLF) har påtatt seg å få utarbeidet standarder for levetidsforlengelse. Det er nedsatt en arbeidsgruppe når det gjelder konstruksjoner med følgende medlemmer: - Lars Bjørheim, StatoilHydro (formann) - Gerhard Ersdal, Petroleumstilsynet, - Vidar-André, Gjerstad ConocoPhillips - Erik Hörnlund, Petroleumstilsynet - Terje Malvik, Talisman - Philip Smedley, BP - Lars Tømmervåg, A.S rske Shell. OLF har engasjert DNV til å utarbeide forslag til standard. Arbeidet startet April Det er foreslått at standarden utgis som en rsok standard.

4 Krav til eksisterende konstruksjoner API RP-2A har formulert mildere krav til eksisterende konstruksjoner enn til nybygg. Sammenligning av sannsynlighet for brudd mellom API RP-2A og rsok: Det er i forslaget til N-006 ikke lagt opp til å redusere sikkerhetskravene til eksisterende plattformer sammenlignet med minimumskravene til nye plattformer.

5 Drift med forutsatt evakuering Plattformer som ikke lenger oppfyller opprinnelige krav for eksempel til fribord kan fortsette å operere hvis: - de evakueres under dårlig vær - tilfredsstiller rsok krav til ubemannede plattformer. I forslaget til N-006 er det derfor gitt veiledning i hvordan evakueringskriterier kan etableres. I kommentardelen er det vist eksempler på hva disse kriteriene vil innebære.

6 Evakueringskriterier, søndre del av rdsjøen Ved å beregne den maksimale bølgen som plattformen kan tåle (her uttrykt med bølgekamhøyde (C LAT )) kan man finne den sjøtilstanden hvor man må evakuere plattformen.

7 Evakueringshyppighet, søndre del av rdsjøen Return Period Threshold Hs (years) Capacity Crest (LAT) (m) Ut fra plattformens kapasitet kan man i kommentardelen også finne figur som viser evakuerings hyppighet.

8 Levetidsforlengelse utmatting For å kunne vise at plattformene skal ha sikker drift må vi ha trygghet for at vi ikke har for stor fare for utmattingsbrudd. Hvis plattformen skal brukes lengre enn hva som kan dokumenteres på vanlig måte, må det tas i bruk alternative fremgangsmåter. Fremgangsmåten vil være ulik om man står over for detaljer som kan inspiseres eller ikke. I begge tilfeller vil man søke å utnytte erfaringene fra plattformens oppførsel. Disse prosedyrene er presentert som flytskjemaer.

9 Fatigue analysis triggered Assess platform data and required analysis model(s) Forlenget utmattingslevetid for detaljer som kan inspiseres. Compare calculated action effects with measured (if available) Perform fatigue analysis Are calculated fatigue lives shorter than total design life including DFFs? Canrequired structural reliability be documentedbased on in-service inspection? Calculated and measuredaction effects in agreement? Perform measurementsof action effects Performcalibration of action effects Performrevised fatigueanalysis Compare calculated lives with inspection history Cracks detected in primary joints? Assess calculatedhot spot stress (FE -analysis) and S-N data Perform calibration of action effects, hot spot stress and S-N data Perform revised fatigueanalysis Compare calculatedlives with inspection history Plan inspection for the life extension periodthat fulfills the target safety level for the structure

10 Performan assesment of the in-service history of the structureto check control of corrosionprotectionsystems like potential readingsincluding check of consumedanodes and condition of coatingin and abovethesplashzonearea Based on status assess likely conditionof corrosion protection in areas that can not be inspected Forlenget utmattingslevetid for konstruksjoner med detaljer som ikke lar seg inspisere. Corrosion condition likely acceptable? Performa consistent fatigue analysis of as is structure and loads based on design standards of today Calculated fatigue damage larger than 1/DFF? Measureaction effects close to details that can not be inspectedfor calibrationwith analysis model Performa consistent fatigueanalysis of the structure Calculated fatiguedamage larger than 1/DFF? Assess fatiguelives of areas that can not be inspectedversus areas that can be inspected Check if details withthe shortestcalculatedfatiguelivese have beeninspected Compare calculatedfatiguelives with those areas that can not be inspected Fatiguecracks found in areas that can be inspected and that are considered to show a correlated loading? Calculated fatigue life of details that cannot be inspected3 times longer than at details that can be inspected? Assessment concludedto be positive. Reliability to be controlled by inspectionof details with theshortest calculated fatiguelives Assessment concludedto be negative and mitigation to be considered

11 Beregningsutfordringer eksempler Det er ofte god økonomi i å regne mer nøyaktig for en eksisterende plattform enn for et nybygg. Det er derfor naturlig at man benytter beregningsmetoder som tar i bruk alle kapasitetsreserver hvor det er mulig. Dette innebærer bruk av ikke-lineære beregninger. Bruk av ikke-lineære beregningsmetoder er ikke en standard dimensjoneringsmetode og noe veiledning om dette er gitt i standarden. Blant annet må faren for gjentatt flytning kontrolleres for konstruksjoner som utnytter kapasitet utover hva som kan oppnås med lineære analyser og som forutsettes å bære dynamiske laster.

12 Krav til kapasitet mot gjentatt flyting Sprekker kan vokse raskt hvis konstruksjonen utsettes for store vekslende belastninger (lavsyklusutmatting). Denne har utviklet seg løpet av dager.

13 Kontroll mot syklisk last Standarden gir en metode for å bestemme en lasthistorie for en bruddgrenselast. Her er vist høydene av de nest høyeste bølgene i en storm. Det er forutsatt at plattformen må kunne motstå hele den dimensjonerende stormen. Impact height (m) Wave impacts for subsequent waves Freeboard 14 m Impact height= 0.5 Impact height= 1 Impact height= 1.5 Impact height= 2 Impact height= 2.5 Impact height= 3 Impact height= Wave number

14 Kapasitet mot gjentatt flytning Standarden gir en metode for å fastlegge kapasiteten mot sykliske laster som innebærer flyting. (lavsyklusutmatting) Kontrollen gjøres på samme måte som ordinære utmattingskontroller. Hot spot stress range (MPa) Number of cycles

15 Innhold Foreword 4 Introduction 4 1 Scope 5 2 rmative and informative references General rmative references Informative references 5 3 Terms, definitions, abbreviations and symbols Terms and definitions Abbreviations Symbols 7 4 Assessment Process General Structural assessment initiators 9 5 Data collection General Collection of data Requirements to in-service inspection to assess as-is condition 10 6 Assessment principles for existing structures General Assessment of maritime systems Shut-down and unmanning criteria related to structural integrity Shut-down and unmanning criteria related to Main Safety Functions Structural requirements due to pollution risk Determination of directional wave criteria 12 7 Check of Fatigue Limit States General Fatigue analysis procedure Assessment of details that can not be inspected Specific issues for fatigue assessment Acceptance criteria for fatigue crack growth Improvement methods Mitigations for fatigue 20 8 Check of Ultimate- and Accidental Limit States General Action and material factors for assessment of existing structures Requirements to assessment based on analysis with non-linear methods Resistance to cyclic storm actions Wave-in-deck actions Effect of corrosion and wear Suggested mitigation possibilities 25 9 Requirements to in-service inspection after assessment General Risk based inspection Effect of different crack growth characteristics on inspection interval Documentation of structural reassessment 28 Annex A Commentary (informative) 29

16 Fremdriftstatus OLF komiteen har godkjent utkastet til standard for oversendelse til rsok sekretariatet. Forslaget til standard er under kvalitetskontroll hos rsok sekretariatet hos Standard rge. Det forventes at forslaget vil bli sendt ut på industrihøring i månedsskiftet august-september. Etter en høringstid på 1 måned vil det være hvor lang tid som kreves for å avklare og innarbeide kommentarene som avgjør utgivelsen. vember?