2 INNHOLDSFORTEGNELSE Sammendrag og konklusjoner 4 1. Bakgrunn... 7 2. Problemstilling... 8 3. Metode...10 4. Barrierebegrepet... 11 4.1 Passiv brannbeskyttelse som del av barrierebegrepet... 11 4.2 Ulemper med passiv brannbeskyttelse... 15 5. Regelverket... 17 5.1 Krav i Ptil/ODs regelverk... 17 5.2 Tilsyn fra Ptil... 19 6. Publikasjoner og standarder... 20 6.1 DNV regler... 20 6.2 NORSOK Standarder... 20 6.3 Andre standarder... 22 6.4 Selskapsspesifikke prosedyrer og rutiner... 22 6.4.1 STATOIL prosedyrer... 22 6.4.2 Norsk Hydro prosedyrer... 26 6.4.3 Isolasjonshåndboken... 28 6.5 Risikonivå på sokkelen - RNNS... 28 6.6 Oppslagsverk og databaser... 30 7. Tidligere arbeider mht. holdbarhet for pbb-materialer... 31 7.1 Tidligere arbeider ved SINTEF... 31 7.2 The Weathered PFP Project fra Health and Safety Executive HSE... 31 8. Designkriterier... 33 8.1 Spesifikasjoner og prosedyrer... 33 8.2 Funksjonskrav til passiv brannbeskyttelse... 33 8.3 Dimensjonerende brannlaster... 34 8.4 Sertifisering og kvalifisering... 37 8.5 Effekt av nye dimensjonerende laster... 38 8.6 Kriterier og overdesign... 39 8.6.1 Kapasitet over tid... 39 8.6.2 Kapasitet mht. eksponeringstemperatur... 41 8.6.3 Kapasitet mht. eksponeringens varighet... 42 8.7 Akseptkriterier for sikkerhetskritisk utstyr... 42 8.8 Ytterligere behov for pbb?... 43 9. Effekt av skade vurdering og dokumentasjon... 44 9.1 Skadetyper og akseptkriterier... 44 9.1.1 Skadetyper... 44 9.1.2 Akseptkriterier... 46 9.1.3 Barriereanalyse av PBB - eksempel... 47 9.2 Dokumentasjon ved branntesting... 48
3 9.2.1 Metodikk aldring - branntesting... 48 9.2.2 Beregning av konsekvens av mekanisk skade... 49 9.3 Erfaringer... 49 10. Kriterier for vedlikehold, reparasjon og utskifting... 51 11. Metoder for å bestemme levetid... 52 11.1 Faktormetoden... 52 11.2 Indikatorer for pbb... 53 11.3 Innsamling av erfaringer... 53 Referanser... 54 Vedlegg Tittel # sider A Metoder for verifikasjon av brannmotstand for passiv brannbeskyttelse 1 B HSE Research Projects Summaries 12
4 Sammendrag og konklusjoner Sammendrag En rekke installasjoner i Nordsjøen har nå blitt utsatt for aldring og værpåkjenning over en periode av 20 år og mer, og operatørselskapene legger også planer for videre drift ( senfase ) av flere av installasjonene. Modifikasjoner kan også medføre en permanent endring i risikobildet som kan endre forutsetningene for krav til brannbeskyttelsens ytelse. Vurdering av og kontroll med langtids holdbarhet av offshore passiv brannbeskyttelse er en del av den Endringsanalyse som må gjennomføres ved modifikasjonsarbeider. Det er ikke fullt ut kjent i hvilken grad flere års aldring og værpåkjenning påvirker de ulike brannbeskyttelsessystemer (passive), eller om ulik grad av mekanisk ødeleggelse vil påvirke brannbeskyttelsens funksjon i negativ grad over tid. Det er et myndighetskrav at operatørene til enhver tid skal ha kontroll med at barrierene som skal hindre ulykker er intakt og fungerer som forutsatt, og har en ytelse som er tilpasset den aktuelle hendelse. Kontinuerlig kontroll med funksjon og ytelse til passiv brannbeskyttelse forutsetter kunnskap og erfaring med de ulike beskyttelsessystemene, hvordan de påvirkes og endres over tid, konsekvensen av slike endringer og hvordan systemene skal vedlikeholdes. Ved planer om forlenget levetid for en installasjon må en spesielt vurdere tilstanden (pålitelighet, funksjonalitet og robusthet) til de ulike sikkerhetsbarrierene som skal hindre f.eks. ulykker i form av eksplosjon og brann. Det foreligger grundige analyser og pålitelighetsdata for teknisk utstyr, ventiler og aktive sikringssystemer, og slik informasjon benyttes i risikoanalyser. Når det gjelder passiv brannbeskyttelse, den siste barrieren som skal hindre strukturell kollaps og/eller eskapering av et branntilløp når andre barrierer tidligere i hendelsen har sviktet, foreligger det ikke i samme grad informasjon om pålitelighet og tilgjengelighet. SINTEF NBL har utført kvalifiserende brannprøving av en rekke av de materialer som er i bruk på eksisterende installasjoner i dag. SINTEF NBL har også tidligere utført arbeider vedrørende effekten av aldring, værpåkjenning og skader på passiv brannbeskyttelse. I UK er det siden 1987 gjennomført et testprogram for å undersøke effekt av aldring og værpåkjenning på en rekke pbb-materialer. Materialprøver er utsatt for naturlige værpåkjenninger som er relevant for offshore klima. Brannester er gjennomført for å undersøke om brannmotstandsevnen svekkes. Målsetningen med dette arbeidet er å utvikle akseptstandarder for ulike typer nedbrytning og skader som erfaringsmessig oppstår i passiv brannbeskyttelse brukt offshore. Resultatene fra dette programmet er av stor interesse for myndigheter, operatører og materialleverandører.
5 Konklusjoner Eldre generasjoner av sementbasert passiv brannbeskyttelse har erfaringsmessig hatt dårlig holdbarhet i offshore utendørs klima. Skader i topcoat kan føre til vanninntrenging og korrosjon i armering og stålstruktur, og forringet fastholding av brannbeskyttelsen. Epoksybaserte materialer har vist bedre værbestandighet og robusthet mot mekanisk påvirkning. I dag forutsettes pre-kvalifisering iht. Norsok M501 av alle sprøytede brannbeskyttelsessystemer. Like viktig er oppfølging og kontroll av påføring. Feilaktig påføring eller uriktige forutsetninger er ofte årsak til at gode nok materialer likevel ikke blir gode nok. Branntester har vist at sementbaserte materialer tåler relativt store sprekker (opp til 10mm, avhengig av tykkelse på pbb) uten at dette ga merkbar effekt på brannmotstandsevnen. Epoksy-materialer er generelt meget robuste og tåler store mekaniske påkjenninger før skade oppstår men gjennomgående sprekker har større innvirking på epoksymaterialer enn for de sementbaserte materialene. Det er ikke lett å definere indikatorer for passiv brannbeskyttelse. Skadetyper og akseptkriterier vil kunne variere for ulike materialer. Det bør derfor fokuseres på å definere akseptkriterier for skade som er lett å måle opp mot. Slike skader kan beskrives med tekst og bilder, og må være materialspesifikke (ulike kriterier for ulike materialer). Det er alltid behov for å gjøre periodiske tilstandsvurderinger for å fastslå om den installerte brannbeskyttelsen er intakt. Dette vil spesielt være aktuelt om forutsetningene for materialenes funksjon endres (andre brannlaster og varigheter). Operatørene har utviklet egne prosedyrer for periodisk kontroll av passiv brannbeskyttelse. Selskapene har også definert egne grenseverdier for skadeomfang. Bedømming går i hovedsak på å vurdere synlige mekaniske skader. Det foreligger i mindre grad felles prosedyrer og metodikk for vurdering av holdbarhet. Det er et behov for å etablere felles bedømmingsregler for vurdering av og holdbarhet og akseptkriterier for skade for i passiv brannbeskyttelse. Installert passiv brannbeskyttelse kan ikke testes for å se om den virker. En forutsetning for å kunne foreta et hensiktsmessig forebyggende og korrektivt vedlikehold er da å ha kunnskap om brannbeskyttelsens virkemåte, effekt i forhold til dimensjonerende ulykkeslast, dagens tilstand og eventuell kvantifisert negativ innvirkning fra skader og aldring. Skade på pbb skyldes vanligvis påvirkning fra omgivelsene, enten i form av værpåkjenning, som er en funksjon av både tid, geografisk posisjon og graden av innelukkethet, eller mekanisk påvirkning (slag, støt, slitasje) som både er en funksjon av operasjonsbetingelser men også av personell i området. Det er derfor neppe hensiktsmessig å innføre probabilistisk tankegang i vurdering av skadeomfang og effekt av skade i pbb-materialer.
6 Vurdering av skade må derfor knyttes opp mot periodisk inspeksjon. For å unngå alt for stor grad av subjektive vurderinger må det etableres entydige grenseverdier. For å sikre skånsom behandling av passiv brannbeskyttelse er det viktig at driftspersonell kjenner til om hva som er installert av brannbeskyttelse, hvorfor den er der og hvordan den må behandles for at beskyttelsen til enhver tid skal være intakt. Skader som følge av unødig hardhendt behandling fra driftspersonell bør ikke forekomme. Det bør vurderes å innføre normallevetid for ulike passive beskyttelsessystemer, samt en beskrivelse av de viktigste påvirkningsfaktorene med tilhørende anslag på hhv reduksjon eller økning av normallevetiden. Evaluering og erfaringsinnhenting av slike data bør utarbeides av et bredt team av eksperter.
7 1. Bakgrunn En rekke installasjoner i Nordsjøen har nå blitt utsatt for aldring og værpåkjenning over en periode av 20 år og mer, og operatørselskapene legger også planer for videre drift ( senfase ) av flere av installasjonene. En del av en slik planlegging vil være å vurdere nåværende og fremtidig kapasitet for brannbeskyttelse mht. aldring eventuelt skadeomfang, men også mht. endret risiko i senfase f.eks. ved overgang fra olje- til gassproduksjon. Det blir i Stortingsmelding nr. 7 Om helse, miljø og sikkerhet i petroleumsvirksomheten, kap. 4.12.3 pekt på økende tekniske problemer og vedlikeholdsproblemer som følge av aldring av eksisterende installasjoner. Det er ikke fullt ut kjent i hvilken grad flere års aldring og værpåkjenning påvirker de ulike brannbeskyttelsessystemer (passive), eller om ulik grad av mekanisk ødeleggelse vil påvirke brannbeskyttelsens funksjon i negativ grad over tid. Det har derfor vært et ønske fra myndighetene å kartlegge denne problemstillingen nærmere. Innenfor byggevareindustrien har det i de senere år vært et sterkt fokus på levetidsvurderinger for materialer og konstruksjoner. Da har også økologiske aspekter (ressursbruk og bærekraftig utvikling), i tillegg til økonomiske og sikkerhetsmessige aspekter, vært sentralt i vurderingene. Dette gjenspeiles i både internasjonalt og nasjonalt regelverk som regulerer oppføring og drift av byggverk. Levetidsbegrepet for bygg og bygningsdeler for bruk på land er beskrevet i Byggforskserien /3/. Her presiseres det at levetid er knyttet til ytelse og krav til minste ytelsesnivå. Dette er helt parallelt med hvilke krav som må stilles til passiv brannbeskyttelse (pbb) offshore. Holdbarhetsvurderinger for pbb-materialer vil primært være motivert ut fra økonomiske og sikkerhetsmessige aspekter: Økonomiske, ut fra det faktum at unødvendig vedlikehold og eventuell utskifting koster og virker forstyrrende inn på den daglige drift, og sikkerhetsmessig ut fra et ønske og krav om at barrierer skal være intakte og fungere som forutsatt, samt beskytte investeringene mot økonomisk tap. Det er et myndighetskrav at operatørene til enhver tid skal ha kontroll med at barrierene som skal hindre ulykker er intakt og fungerer som forutsatt, og har en ytelse som er tilpasset den aktuelle hendelse. Kontinuerlig kontroll med funksjon og ytelse til passiv brannbeskyttelse forutsetter kunnskap og erfaring med de ulike beskyttelsessystemene, hvordan de påvirkes og endres over tid, konsekvensen av slike endringer og hvordan systemene skal vedlikeholdes. Modifikasjoner på installasjonene kan også medføre en endring i risikobildet som kan påvirke forutsetningene for krav til brannbeskyttelsens ytelse. Vurdering av og kontroll med langtids holdbarhet av offshore passiv brannbeskyttelse er derfor en del av den Endringsanalyse som må gjennomføres ved modifikasjonsarbeider. I denne rapporten henvises både til dokumenter/rapporter/arbeider utført i regi av Oljedirektoratet og Petroleumstilsynet (Ptil). Petroleumstilsynet ble etablert 1. januar 2004, og har myndighetsansvar for sikkerhet, beredskap og arbeidsmiljø i petroleumsvirksomheten. For arbeider som ble utført før 2004 henvises til Oljedirektoratet. For arbeider som ble utført etter 2004 henvises til Petroleumstilsynet.
8 2. Problemstilling Det er operatørens ansvar å sikre at alle barrierer til enhver tid av installasjonens levetid er intakt. Dette gjelder også passiv brannsikring. Dette er hjemlet i felles forskrifter fra Ptil/OD. Ved planer om forlenget levetid for en installasjon må en spesielt vurdere tilstanden (pålitelighet, funksjonalitet og robusthet) til de ulike sikkerhetsbarrierene som skal hindre f.eks. ulykker i form av eksplosjon og brann. Det foreligger grundige analyser og pålitelighetsdata for teknisk utstyr, ventiler og aktive sikringssystemer, og slik informasjon benyttes i risikoanalyser. Fra Risikonivå på norsk sokkel-2001: s79 /15/: I de siste årene er det spesielt lagt stor vekt på å oppnå en bedre kontroll på tennkilder. En betydelig medvirkende årsak til at ingen av gasslekkasjene har blitt antent, må derfor tillegges at kontrollen med tennkildene er gode. Når det gjelder passiv brannbeskyttelse, den siste barrieren som skal hindre strukturell kollaps og/eller eskapering av et branntilløp, foreligger det ikke i samme grad informasjon om evne til å fungere som forutsatt når de gjennom lang tid (flere år) er blitt utsatt for aldring, slagskader og slitasje, vær, vind og miljøpåkjenninger. En annen problemstilling er vurdering av gamle materialers evne til å motstå nye ulykkeslaster, f.eks. eksplosjoner, jetbrann og eventuelle ekstreme varmelaster og temperaturer. På de første installasjonene i Nordsjøen ble brannskiller (skott og dekk) og lastbærende stålstruktur brannbeskyttet med sementbaserte sprøytematerialer. Det viste seg etter kort tid at materialene, som tidligere hadde fungert i tørt og varmt klima, ikke nødvendigvis tålte værpåkjenningen i Nordsjøen. Utvendig topcoat sprakk, vann trengte inn i materialet, armeringsnett korroderte slik at forankring til underlaget ble brutt eller kritisk redusert, og selve den beskyttede strukturen korroderte. Det ble forsøkt gjort forbedringer i isolasjonssystemene med nye topcoat-systemer, korrosjonsbestandig armeringsnett og innfesting etc. På grunn av det observerte skadeomfanget, og de dårlige erfaringene, er sementbasere isolasjonssystemer i dag mer eller mindre utelukket som passiv brannbeskyttelse for utendørs bruk i nyinstallasjoner offshore. I tørre områder (lukkede moduler) er eksisterende sementbaserte systemer fortsatt intakt. På mange eldre installasjoner er skadet sementbasert brannbeskyttelse helt eller delvis erstattet av ny og antatt bedre brannbeskyttelse. I dag er sprøytebasert passiv brannbeskyttelse for struktur og brannskiller nesten utelukkende av typen epoksybaserte materialer eller tilsvarende. Den første epoksybaserte intumescerende brannbeskyttelsen (Chartek 59) ble benyttet på en plattform i Nordsjøen allerede i 1976, på installasjoner i norsk sektor fra 1986. Etter dette har flere produsenter utviklet slike materialer, og pr. i dag er det i hovedsak fire leverandører som i konkurranse om oppdrag utvikler nye materialkvaliteter. Når stadig nye varianter av materialene introduseres, sier det seg selv at hvert material har begrenset erfaringsgrunnlag i naturlig bruk. En klar forbedring ved prekvalifisering av nye materialer er at det i dag kreves dokumentasjon, ikke bare av branntekniske egenskaper, men også av beskyttelsessystemenes aldringsegenskaper og evne til å motstå vær- og miljøpåkjenninger. Likevel vil det i mange tilfeller være behov for å gjøre periodiske tilstandsvurderinger for å fastslå om den installerte brann-
9 beskyttelsen fortsatt er intakt. Dette vil spesielt være aktuelt om forutsetningene for materialenes funksjon endres (andre brannlaster og varigheter). Målet med dette prosjektet er at myndighetene, overfor selskaper og operatører som planlegger forlenget levetid for sine installasjoner, skal kunne påpeke og begrunne nødvendigheten av å gjøre undersøkelser av passive brannbarrierers fortsatte funksjon over i en forlenget driftsfase. Uten slike undersøkelser vil ikke operatørene være i stand til å dokumentere ivaretakelse av regelverket.
10 3. Metode Dette prosjektet er ment å være en kartlegging av kunnskap og erfaring som kan belyse problemstillingen og betydningen av aldring og værpåkjenning av ulike passive brannbeskyttelsessystemer. Andre forhold som kan ha betydning for passiv brannbeskyttelse i senfase vil også bli belyst. Det har ikke vært intensjonen å foreta noen form for sammenliknende brannprøvinger innenfor dette prosjektarbeidet. Tilgjengelig dokumentasjon fra leverandører/produsenter av aktuell passiv brannbeskyttelse er vurdert, og det er innhentet selskapenes erfaringer fra eldre offshoreinstallasjoner. Et større testprogram for undersøkelse av aldring/værpåkjenning av offshore passiv brannbeskyttelse er ferdigstilt fra HSE (Health and Safety Executive). Informasjon fra dette arbeidet vil være av stor verdi for både myndighetene og operatørselskapene. Resultatene fra dette arbeidet ble presentert i et seminar i Aberdeen 28.12.2006. Rapporter skal være offentlig tilgjengelig innen våren 2007. I tillegg til vurdering av de ulike materialenes aldrings- og miljøbestandighet har vi også sett på mulige negative effekter av mekaniske skader. SINTEF NBL har tidligere utført arbeider med å beregne effekt av mekanisk skade i passiv brannbeskyttelse, og det er foreslått akseptkriterier for slike skadetyper /6,7/. Resultatene fra disse arbeidene er referert og delvis tatt inn her. Ved all evaluering av skader i passiv brannbeskyttelse er det viktig å ta hensyn til type skade, omfanget av skaden og hvor skaden er lokalisert ift. beskyttet konstruksjon/utstyr og nærliggende sikkerhetskritisk utstyr.
11 4. Barrierebegrepet Barrierer er et sentralt tema i sikkerhetstankegangen offshore. Barrierebegrepet handler om risikoreduksjon. Risiko kan reduseres ved reduksjon av sannsynlighet for en uønsket hendelse og/eller reduksjon av konsekvensen av hendelsen. Det dreier seg om å stoppe hendelser i en hendelseskjede. F.eks. hendelseskjeden lekkasje av olje/gass antennelse eksplosjon/brann: Jo tidligere en slik hendelseskjede blir stoppet jo bedre. Det legges derfor stor innsats i å hindre lekkasje, detektere lekkasje og hindre antennelse. Ved vurdering av passiv brannbeskyttelse er prosessulykker mest relevant. Tekniske barrierer for å redusere sannsynlighet for, og begrense konsekvensene av, slike hendelser er i stor grad identifisert og beskrevet gjennom Ptils regelverk og i prosjektet "Risikonivå på norsk sokkel" - RNNS. Barrierebegrepet er videre beskrevet og omtalt i en rekke rapporter fra SINTEF Sikkerhet og pålitelighet. 4.1 Passiv brannbeskyttelse som del av barrierebegrepet Figur 4.1 (hentet fra SINTEF-rapporten Morgendagens HMS-analyser, /10/) beskriver sentrale elementer (barrierer) mot en prosessulykke. Figur 4.1 Sentrale barriereelementer mot en prosessulykke /10/. Her inngår passiv brannbeskyttelse og brannvegger som barriereelementer innenfor tiltak som skal hindre eskalering av brann. Dette er barrierer som skal tre i funksjon dersom barrierene for å hindre lekkasje, hindre antennelse og brannslokkefunksjoner alle har sviktet eller ikke fungert tilfredsstillende.
12 En annen og viktig funksjon for passiv brannbeskyttelse vil være sikring av rømningsveier. På lik linje som for andre barriereelementer er det viktig at passiv brannbeskyttelse vil fungere som forutsatt når det er behov for denne. Dette er den siste barrieren som skal kjøpe tid i forbindelse med en rømnings- og redningssituasjon, og hindre at en brann kommer ut av kontroll, dvs. gjøre det mulig å stenge lekkasje og hindre brannspredning. Den primære barrierefunksjonen er å forhindre eskalering av brann som realiseres både ved å installere aktive systemer for bekjemping av brann og ved hjelp av passiv brannbeskyttelse og passive brannvegger. Det er viktig å forhindre at disse primære barrierefunksjonene feiler ved behov for aktivering. Dette kan vi kalle sekundære barrierefunksjoner Eksempler på sekundære barrierefunksjoner for den primære barrierefunksjonen forhindre spredning av hydrokarboner er testing av gassdetektorer, testing av ESD-ventiler og korrektivt vedlikehold ved behov. Dette er arbeidsprosesser som, hvis de ikke gjennomføres som planlagt, kan medvirke til at det initierende hendelsesforløpet eskalerer på en uønsket måte. Sekundær barrierefunksjon for passiv brannbeskyttelse blir da korrektivt vedlikehold. En annen og viktig sekundær barrierefunksjon er å behandle beskyttelsen på en slik måte at skader og slitasje ikke inntreffer. Dette kan ses som et forebyggende vedlikehold. Installert passiv brannbeskyttelse kan ikke testes for å se om den virker. En forutsetning for å kunne foreta et hensiktsmessig forebyggende og korrektivt vedlikehold er da å ha kunnskap om brannbeskyttelsen; - virkemåte, - effekt i forhold til dimensjonerende ulykkeslast, - dagens tilstand og - eventuell kvantifisert negativ innvirkning fra skader og aldring. Sekundær barrierefunksjon for passiv brannbeskyttelse kan da bli langt mer omfattende enn en funksjonstest av teknisk utstyr og aktive tiltak som ventiler og slokkeanlegg. Det har ikke vært praktisk mulig å gradere påliteligheten til passiv brannbeskyttelse i form av f.eks. prosentvis effekt av dimensjonerende installert brannbeskyttelse. Effekten av et gitt skadeomfang vil kunne variere avhengig av hvilket utstyr som har skadet pbb eller hvor på utstyret/konstruksjonen skaden foreligger, og også hvor skaden er i forhold til potensielle lekkasjekilder. Det er derfor et meget omfattende arbeid om en til enhver tid skal ha kontroll på alle skader og effekten av disse. Det har derfor vært gjort forsøk på å definere akseptkriterier for ulike skader, og definere en passiv barriere som 100% intakt om skadeomfanget er lavere enn grenseverdien og 0% intakt om skadeomfanget er større enn grenseverdien. Dette vil i mange tilfeller være en grov forenkling. Selv med skade vil en brannbeskyttelse virke bedre enn ingen beskyttelse.
13 Det at passiv brannbeskyttelse også omfatter bruk av ulike materialer og materialtyper vanskeliggjør generelle metoder for korrektivt vedlikehold ytterligere. Skadetyper og akseptkriterier vil kunne variere for de ulike materialene. Det er dermed ikke lett å definere indikatorer for passiv brannbeskyttelse. I Norsok Z-016 defineres korrektivt vedlikehold (corrective maintenance) som: vedlikehold som gjennomføres etter en feilidentifisering og med den hensikt å tilbakeføre barriereelementet til en tilstand der det kan utøve sin tiltenkte funksjon. En forutsetning for å kunne gjennomføre en slik feilidentifisering er at en har entydige akseptkriterier å måle eventuelle skader og avvik opp imot. I Figur 4.2 (fra /7/) er primærbarrieren å forhindre eskalering delt inn etter system-nivå, barriereelement og hvilke faktorer som influerer på funksjonen. Det påpekes i figuren hvor der er nødvendig å introdusere pålitelighet, funksjonalitet og robusthet. Denne figuren gjengis også i flere av RNNS-rapportene /16/. Delbarrieren passiv brannsikring får imidlertid en meget begrenset omtale. Barrier Detection P F R P F R System level Automatic fire detection Manual fire detection P F R P F R P F R Barrier element Detectors F&G logic Personnel Push buttons etc. F&G logic P F R P F R P F R P F R Influencing factors - Voting logic - Prevalence of detectors - Defered/delayed preventive maintenance - Testprocedures/interval -Procedures - Attention in control room - Presence of personnel - Manning level - Type of detector Automatic ESD P F R Isolation Manual initiation P F R Reduce the cloud/release Prevent escalation Exhaust/ diverter P F R Automatic Blowdown Manual Blowdown P F R P F R Reduce the cloud/release P Fire fighting P F R Active fire fighting Manual fire fighting P F R P F R Supply (pumps) Deluge panel and valves Nozzles and sprinkler heads Fire water lines Foam facilities Fire fighter company Hose reels Hydrants Water cannon F R P F R P F R P F R P F R - Capacity - Defered/delayed preventive and corrective maintenance - Testprocedures/interval - Emergency shutdown hierarchy -Practice - Training/skills -Emergencyplans - Maintenance of equipment - Experience in copying with emergency events. - Defered/delayed corrective maintenance Arrangement/ design Passive fire protection Fire walls PFP on support structure PFP on process equipment, pipes and vessels P F R P F R P F R Drain system P F R Rating: Reliability (P), Functionality (F), Robustness (R) Figur 4.2 Oversikt over barrieren forhindre eskalering (/7/).
14 Basiskomponenter i barrierefunksjonen passiv brannbeskyttelse vil være: - Skillende konstruksjoner: - hindre spredning av røyk, flammer og gasser - redusere strålingspåkjenning mot bakenforliggende kritisk utstyr - sikre bærende og avstivende funksjon (dekk med tungt utstyr) - gjennomføringer/dører/vinduer/luker med brannmotstand - Strukturell brannbeskyttelse: - ivareta stabilitet for bærende konstruksjoner - ivareta stabilitet for understøttelse av tungt utstyr (hydrokarbonførende) - Brannbeskyttelse av utstyr (rør, ventiler, flenser, sikkerhetskritisk ustyr) En sentral problemstilling ved vurdering av barrierefunksjonen er å definere akseptkriterier, og hvor kritisk opprettholdelse av barrierefunksjonen er. Det er åpenbart at noen enkeltinstallasjoner av passiv brannbeskyttelse er viktigere enn andre. For å kunne holde kontroll på tilstanden til barriereelementene er det definert overordnede risikoindikatorer - såkalte DFUer (Definert fare og ulykkessituasjon) med tilhørende konsekvenser. I RNNS - Risikonivå på norsk sokkel -2001 er det definert 21 DFUer, hvorav - DFU 1 Ikke antent HC lekkasje - DFU 2 Antent HC lekkasje - DFU 4 Andre branner er relevant for passiv brannbeskyttelse /15/. Petroleumstilsynet legger opp til en årviss aktivitet for å følge opp utviklingen i risikonivå over tid. Dette innebærer at en skal ha kontroll på utvikling innenfor hver DFU. Innen hver DFU er det etablert barrierer. Det er utarbeidet en metodikk med tanke på å måle ytelsen av barrierer. Metoden er beskrevet i dokumentet Krav til selskapenes rapportering av ytelse av barrierer gitt som Vedlegg B til RNNS Fase 2-2001 /15/. I denne metodikken er det imidlertid ingen prosedyre for å vurdere ytelsen til passiv brannbeskyttelse. Risikonivå på Norsk sokkel -2001 angir at det har vært få antente HC-lekkasjer (DFU2): Fra side 132: DFU2 i relasjon til DFU1 avspeiler den meget viktige barrieren som hindrer antennelse. Med null antente lekkasjer siden 1992, indikerer dette en effektiv barriere... Velfungerende barrierer mellom DFU1 og DFU2 viser imidlertid ikke om de passive brannbarrierene ville fungert om HC hadde blitt antent. Det var antennelsesbarrierene som fungerte.
15 Relevante spørsmål kan da være: Hvor er risiko for antennelse størst gitt at lekkasje inntreffer? Bør kontroll/vedlikehold av pbb intensiveres/konsentreres til disse områdene? Fra s 137: I perioden 1996 til 2001 er det ikke registrert antente hydrokarbonlekkasjer på norsk sokkel. Å unngå at en HC-lekkasje tennes er den viktigste, og mest effektive, barrieren mellom DFUen lekkasje og konsekvensen tap av liv. Innsats rettet mot tennkilder har derfor et betydelig risikoreduserende potensial. Det gjøres i denne sammenheng ingen vurdering av passiv brannbeskyttelse, hvorvidt denne vil kunne fungere etter hensikten dersom barrierene mellom DFU1 og DFU2 svikter. Den optimale passive barriere er den som ikke påvirkes av miljølaster og aldring, er mekanisk robust og vil fungere for alle tenkelige brannpåkjenninger. De mindre gode er de som er spesiallaget for å tåle en gitt brannpåkjenning ( bestå branntesten ), krever omfattende og komplisert vedlikehold og ettersyn, er lite robuste og tåler lite juling og vær. 4.2 Ulemper med passiv brannbeskyttelse Brannbeskyttelse som åpenbart ikke vil fungere, og som er mer til plunder og heft i den daglige drift på en installasjon, har etter hvert fått et dårlig rykte blant driftspersonell. Dersom brannbeskyttelsen er lite robust og lett blir ødelagt, ytres snart ønsker om å fjerne beskyttelsen. Det er viktig å se passiv brannbeskyttelse i sammenheng med andre barrierer som skal hindre en uønsket hendelseskjede. Det kan derfor i noen sammenhenger være grunnlag for en kritisk gjennomgang. Noen steder er det kanskje for mye beskyttelse, andre stede mangler nødvendig brannbeskyttelse helt. Dette gjør seg ofte gjeldende der nytt og gammelt prosessutstyr møtes designet og utført iht. ulike standarder og spesifikasjoner. Eksempler på uheldige bivirkninger av passiv brannbeskyttelse er /22/: uheldig materialvalg og utførelse av brannbeskyttelse kan føre til øket risiko for korrosjon og skader på utstyret som beskyttes, med øket risiko for lekkasje som resultat. brannbeskyttelse kan medføre problemer med inspeksjon pga. demontering/reinstallering av brannjakker/bokser/rørisolasjon. En har da øket risikoen tidligere i hendelseskjeden. passiv brannbeskyttelse på rør og utstyr øker pakningsgraden (redusert avstand mellom rør og utstyrsenheter) i en modul. Dette vil øke eksplosjonstrykket. økt utstyrstetthet fører til redusert ventilasjon og dermed større gasskyer for en gitt lekkasje. motstandskreftene på rør og utstyr fra en eksplosjonslast er direkte proporsjonal med diameter. Diameter blir større med pbb enn uten. ved inspeksjon og vedlikehold kreves avmontering/remontering av eventuell brannbeskyttelse. Ofte må spesialpersonell forestå dette arbeidet. Dette medfører mer ar-
16 beid, mer personell, økt sannsynlighet for feil, økt eksponering dvs. flere mennesker i faresonen ved en ulykke. Dette påpekes også i Kap. 4.3 i Guidelines for the Protection of Pressurised Systems Exposed to Fire /2/ (sitat): In general the use of PFP should be avoided if possible...the main concerns relating to the use of PFP are - increased corrosion of materials covered by PFP - reduced possibilities for inspection and maintenance of equipment covered with PFP - increased weight - increased need for space - increased need for maintenance of PFP - increased cost This means that PFP may lead to increased leak frequency and increased congestion. These factors do also lead to higher explosion risk, and it also means more personnel in the area, which again can be exposed to accidents. Med dette som bakteppe er det en mulighet for at ukritisk bruk av pbb som barriere kan medføre økt risiko for brann og eksplosjon. Det er derfor viktig med en grundig gjennomgang av pbb på rør og utstyr. I noen tilfeller er imidlertid prosessen slik at beskyttelse mot eskalering av en antent lekkasje kun kan sikres med passiv brannbeskyttelse. En prosedyre for en slik gjennomgang er gitt i /2/. Det kan likevel bli for mye fokus på problemer med barrieresystemer i stedet for nytten av dem. Før eller siden kan det bli bruk for pbb på prosessutstyr, og da er det bra om installert pbb er intakt og gjør jobben den er tiltenkt. Det er imidlertid slik at (sitat) overordnede prinsipper for prioritering av risikoreduserende tiltak tilsier at reduksjon av sannsynlighet for ulykker bør prioriteres fremfor reduksjon av konsekvens (Norsok Z-013 pkt. A.3.5). Dette innebærer at konsekvensreduserende tiltak, som f.eks. passiv brannbeskyttelse, kommer et stykke ned på bevissthetsskalaen for personell som i utgangspunktet ikke er faglig opptatt av nettopp slike tiltak.
17 5. Regelverket 5.1 Krav i Ptil/ODs regelverk Følgende felles forskrifter fra Petroleumstilsynet (Ptil) og Oljedirektoratet (OD) omfatter bruk av brannbarrierer på offshore installasjoner (fra www.ptil.no /Regelverket): Forskrift om utføring av aktiviteter i petroleumsvirksomheten (Aktivitetsforskriften), 1. januar 2002. Forskrift om styring i petroleumsvirksomheten (Styringsforskriften) 1. januar 2002. Forskrift om utforming og utrusting av innretninger med mer i petroleumsvirksomheten (Innretningsforskriften) 1. januar 2002 Sammendrag av relevant informasjon (sitater fra forskriftene): Operatøren eller den som står for driften av en innretning, skal fastsette de strategiene og prinsippene som skal legges til grunn for utforming, bruk og vedlikehold av barrierer, slik at barrierenes funksjon blir ivaretatt gjennom hele innretningens levetid. Det skal være kjent hvilke barrierer som er etablert og hvilken funksjon de skal ivareta. Det skal være kjent hvilke barrierer som er ute av funksjon eller er svekket. Der det brukes passiv brannbeskyttelse, skal denne utformes slik at den gir aktuelle konstruksjoner og utstyr tilstrekkelig brannmotstand med hensyn til bæreevne, integritet og isolasjonsevne under en dimensjonerende brann. Ved utforming av passiv brannbeskyttelse skal det ikke tas hensyn til kjøleeffekten fra brannbekjempelsesutstyr. For å bestemme passiv brannbeskyttelsesmaterialers evne til å motstå jetbranner, bør prøvemetoden "Jet-fire resistance test of passive fire protection materials", gitt ut av Health and Safety Executive og Oljedirektoratet brukes. Følgende deler av disse forskriftene er relevante: Fra Aktivitetsforskriften: 42 Vedlikehold Den ansvarlige skal sikre at innretninger eller deler av disse holdes ved like, slik at de er i stand til å utføre sine tiltenkte funksjoner i alle faser av levetiden.
18 Med vedlikehold menes kombinasjonen av alle tekniske, administrative og styremessige tiltak som i løpet av levetiden til en enhet har til hensikt å holde enheten i eller føre den tilbake til en tilstand der den kan oppfylle sine tiltenkte funksjoner. Vedlikeholdet omfatter blant annet aktiviteter som overvåking, inspeksjon, prøving og reparasjon, og det å holde orden. Med funksjoner menes også sikkerhetsfunksjonene. Fra Styringsforskriften: 1 Risikoreduksjon Ved reduksjon av risiko som nevnt i rammeforskriften 9 om prinsipper for risikoreduksjon, skal den ansvarlige velge tekniske, operasjonelle og organisatoriske løsninger som reduserer sannsynligheten for at det oppstår feil og fare- og ulykkessituasjoner. I tillegg skal det etableres barrierer som a) reduserer sannsynligheten for at slike feil og fare- og ulykkessituasjoner utvikler seg, b) begrenser mulige skader og ulemper.. 2 Barrierer Operatøren eller den som står for driften av en innretning, skal fastsette de strategiene og prinsippene som skal legges til grunn for utforming, bruk og vedlikehold av barrierer, slik at barrierenes funksjon blir ivaretatt gjennom hele innretningens levetid. Det skal være kjent hvilke barrierer som er etablert og hvilken funksjon de skal ivareta,, samt hvilke krav til ytelse som er satt til de tekniske, operasjonelle eller organisatoriske elementene som er nødvendige for at den enkelte barrieren skal være effektiv. Det skal være kjent hvilke barrierer som er ute av funksjon eller er svekket... 7 Måleparametere og indikatorer Den ansvarlige skal etablere måleparametere innenfor sine aktivitetsområder for å overvåke forhold som er av betydning for helse, miljø og sikkerhet... Operatøren eller den som står for driften av en innretning, skal etablere indikatorer for å overvåke endringer og trender i storulykkerisikoen. Krav til ytelse vil her innebære at dimensjonerende brannvarighet er definert, samt at en vet hvilke akseptkriterier som gjelder.
19 Fra Innretningsforskriften: 28 Passiv brannbeskyttelse Der det brukes passiv brannbeskyttelse, skal denne utformes slik at den gir aktuelle konstruksjoner og utstyr tilstrekkelig brannmotstand med hensyn til bæreevne, integritet og isolasjonsevne under en dimensjonerende brann. Ved utforming av passiv brannbeskyttelse skal det ikke tas hensyn til kjøleeffekten fra brannbekjempelsesutstyr. Fra veiledningsteksten til 28: For å bestemme passiv brannbeskyttelsesmaterialers evne til å motstå jetbranner, bør prøvemetoden "Jet-fire resistance test of passive fire protection materials", gitt ut av Health and Safety Executive (HSE) og Petroleumstilsynet (Ptil) brukes. Denne prøvingsmetoden (OTI 95 634) ligger for øvrig som et pdf-dokument linket fra veiledningsteksten til Innretningsforskriften 28 på Ptils hjemmeside (www.ptil.no). Fra veiledningen til Opplysningspliktforskriften 6: c) Bekreftelse av at det er fysisk samsvar mellom innretningen og "as built" dokumentasjonen slik at senere modifikasjoner eller endret bruksmåte er tatt hensyn til i analyser og beregninger 5.2 Tilsyn fra Ptil Oljedirektoratet sendte i juli 2002 et likelydende brev til samtlige operatører på norsk sokkel der de etterspurte oversikt over hvordan operatørselskapene ivaretok kravene i Styringsforskriften til å etablere og vedlikeholde en oversikt over den tekniske tilstanden (sikkerhetsnivået) på innretningene. I brevet blir det uttalt at en av de viktige elementene i et slikt arbeid kan være å - gjennomføre måling av innretningenes fysiske barrierer mot de definerte ytelseskravene. I etterkant av dette brevet har Petroleumstilsynet gjennomført en rekke tilsyn. Formålet med tilsyn med tekniske barrierer og teknisk tilstandvar er å verifisere at operatøren - planlegger, gjennomfører og følger opp virksomheten i henhold til krav i regelverket. - har nødvendige systemer som gir oversikt og status for tekniske barrierer. - gjennom systemene identifiserer avvik, og at påfølgende korrigeringer og tiltak iverksettes og har ønsket effekt. Kortfattede rapporter fra utførte tilsyn ligger tilgjengelige på www.ptil.no.
20 6. Publikasjoner og standarder 6.1 DNV regler DNV Offshore Publikasjoner er delt inn i et tredelt hierarkisk system med Offshore Service Specifications (OSS) på øverste nivå, dernest Offshore Standards (OS) og nederst Recommended Practices (RP). Fra DNV OSS 101 Ch. 1 Sect. 2 The Classification Concept /28/: Classification implies an activity, in which an offshore unit is surveyed during construction on the basis of design approval, tested before being taken into service, and surveyed regularly during its whole operational life. The aim is to verify that the required safety standard is built in, observed and maintained. Klassifisering gis for en varighet av 5 år. Fra Appendix A til /28/: B103: Classification is not performed as a substitute for the client s own quality and safety control...classification implies that rule requirements are verified at regular intervals. It is the owner s responsibility to maintain the unit so as to comply with the rules at all times. Kontroll er i stor grad konsentrert om strukturell kapasitet og utmatting. Når det gjelder passiv brannbeskyttelse henvises til DNV-OS-D301 /27/. Kontroll av installert passiv beskyttelse omtales ikke spesielt. 6.2 NORSOK Standarder Relevante standarder i Norsok når det gjelder passiv brannbeskyttelse er: S-001N Teknisk sikkerhet (Rev. 3, Jan. 2000) M-501 Surface preparation and protective coating (Rev. 5, June 2004) R-004 Piping and equipment insulation (Edition 3, August 2006) Norsok S-001 angir i kap. 10.5 at Brannbeskyttelsesmaterialer til bruk i uteområder, skal være i samsvar med NORSOK M-501 Surface Preparation and Protective Coating. Norsok M501 spesifiserer en metodikk for akselerert aldring og miljøpåkjenning for epoksy intumescerende brannbeskyttelse (system 5A) og sementbasert brannbeskyttelse (system 5B). For system 5A kreves i tillegg at det gjennomføres brannprøving i etterkant av de utførte miljøtestene. Fra Section 10.1: Fire testing after ageing shall be performed for epoxy based sprayed on passive fire protection systems. Materialparametrene som skal prøves i forbindelse med pre-kvalifisering er (fra Tabell 1 i M-501 rev. 5):