Marin begroing i brannvannsystemer Presentasjon på seminar om brann- og eksplosjonssikring i petroleumsvirksomheten 1 - Classification: Internal 2011-05-20
Introduksjon På flere offshoreinstallasjoner har det vært avdekket problem ifm. marin begroing i brannvann-/sjøvann systemene Det ble opprettet en prosjektgruppe bestående av personer med bakgrunn fra sikkerhetsteknologi, mikrobiologi, korrosjonsteknologi, materialteknologi, ytre miljø, mekanisk/rør, produksjonskjemikalier og inspeksjon for å forsøke å finne årsaker og tiltak 2 - Classification: Internal 2011-05-20
Arbeidsmetodikk Det ble innhentet informasjon fra hver enkelt installasjon og satt inn i regneark for å systematisere sammenhenger Pga komplekse årsaksforhold var det svært vanskelig å finne klare trender Hvorfor enkelte installasjoner hatt store problemer med marin begroing, mens andre ikke har hatt nevneverdige problemer var lenge et stort spørsmål Det ble kjørt en mønsteranalyse (multivariat analyse) av innsamlede data for å løse problemet med å ikke se klare trender 3 - Classification: Internal 2011-05-20
Fenomenet marin begroing Kan deles i to klasser, mikrobegroing og makrobegroing Mikrobegroing: Mikroorganismer som for eksempel bakterier finner sted på alle overflater hvor ubehandlet sjøvann kommer inn mikroorgansimer i sjøvannet koloniserer overflatene i systemet og danner en biofilm ( slim ) og danner grunnlag for makrobegroing kontinuerlig klorering eller annet tiltak i et sjøvann/brannvannsystem er nødvendig for å unngå dannelse av biofilm Dannelse av biofilm og oppbygging av mikrobegroing varierer forholdsvis lite med dybde på vanninntak, men lysinnstrømningen som varierer over året vil påvirke vekstforholdene 4 - Classification: Internal 2011-05-20
Fenomenet marin begroing, forts. Makrobegroing: Makrobegroing er store organsimer som skjell, anemoner, div. alger o.l. kommer inn i rørsystemet som løsrevne dyr i ulike størrelser eller som larver som fester seg på alt tilgjengelig materiale og de vil vokse som funksjon av næringstilførsel vekstraten er avhengig av flere årsaker, men oksygen, næring og eventuelle antibegroingsmidler er de som påvirker mest f.eks blåskjell filtrerer planteplankton som føde og planteplankton lever kun i dybder til at de har nok lys for fotosyntesen, dvs. vanninntak som ligger dypt vil være mindre utsatt enn inntak som ligger grunnere klor, kobber m.m. er ikke så potent på allerede etablerte makroorganismer men vil nok hemme veksten med mindre det benyttes konsentrasjoner som er miljøskadelige Flere av organisme-gruppene er meget robuste (f.eks så kan blåskjell lukke skallet hermetisk og gå over til anaerob metabolisme i opptil flere dager) 5 - Classification: Internal 2011-05-20
Materialkvalitet og inhibering som beskyttelse Materialkvalitet vil påvirke marin begroing, og for materialer i sjøvann har det vist seg at omfanget øker for disse utvalgte kvalitetene (fra lite til stort) (Bardal, 1994): Kobber og 90/10 kobber/nikkel messing og bronse 70/30 kobbernikkel, aluminiumbronse og sink nikkelkobber karbonstål, lavlegerte stål, rustfrie stål, nikkellegeringer og titan. Forsøk utført i havnen på Langstone. Materialprøver eksponert i 55 uker. Materialprøver fra venstre mot høyre: stål, kobbernikkel belegg (cladding) på stål, kobber-nikkel prøve med aluminium anoder og helt til høyre kobber-nikkel prøve 6 - Classification: Internal 2011-05-20
Materialkvalitet og inhibering som beskyttelse, forts. En god inhiberingsstrategi er viktig for å forhindre marin begroing og derfor behandles vannsystemene med biocider Biocidet tilsettes vanligvis på sugesiden av sjøvannspumpene Klor i form av natrium hypokloritt (NaOCl) er et mye brukt biocid. Hypokloritt kan enten tilsettes i form av kjemikalium eller produseres ved hjelp av elektrolyse av sjøvann, og er veldig effektivt mot bakterier og andre mikroorganismer Klor er godt egnet til forebygging av marin begroing, men lite effektivt mot organismer og begroing som allerede har fått etablert seg (systemene bør være rene ) For å sikre en god beskyttelse er det viktig med god driftsstabilitet av inhiberingssystemet Det er viktig å kontrollere restverdien av klor i dumpelinjen og i tillegg andre strategiske steder for å forsikre seg om at en har fritt klor i hele systemet Eksempel på skjematisk oversikt over brannvannsringledning på en installasjon 7 - Classification: Internal 2011-05-20
Bakgrunnsinfo, mønsteranalyse Data fra 36 installasjoner er analysert vha mønsteranalyse (multivariat dataanalyse) Undersøkelsen prøver å kartlegge hvilke faktorer (forklaringsvariabler) som har betydning for forekomsten av marin groe (responsvariabel). For å kunne lage en matematisk modell har variablene blitt kodet i numerisk form. Matematisk behandling er gjort vha lineær algebra, dvs matrise- og vektorregning. Arbeidet er utført av professor Olav Kvalheim ved Universitetet i Bergen. I første omgang ble det laget en modell basert på våre rådata og deretter foretatt en pilotkjøring av modellen. Det var behov for å finjustere modellen ved å kjøre flere simuleringer med justerte inngangsdata for å få frem tydeligere resultater. 8 - Classification: Internal 2011-05-20
Resultater Krysseffekten av dyp for inntak og driftsstabilitet på biocidanlegget er meget viktig og slår ut som den viktigste parameteren i den justerte analysen. Med inntak på stort dyp (gjerne > 60m) kan groeproblemet være fraværende selv om driftsstabiliteten ikke er god Groeproblemer pga. grunnere brannvannsinntak kan kompenseres med god drift av biocidanlegg Dårlig drift av biocidanlegg i kombinasjon med grunne inntaksdybder gir derimot opphav til groeproblemer Material brukt i innløpsdelen av brannvannsystemet er den nest sterkeste forklaringsvariabelen og har stor betydning. Bruk av miljøfiendtlige legeringer (Cu/Ni/Al/etc.) i innløpsdel reduserer Groe-problemet. 9 - Classification: Internal 2011-05-20
Regresjonskoeffisienter (med usikkerhet) som mål på variablenes bidrag til modellen 10 - Classification: Internal 2011-05-20
Anbefalinger for drift -forebygging Minimumsgrenser for innhold av klor (>0.2 ppm) i systemet Tett oppfølging av kloreringsutstyr og god oversikt over brannvannsystemet Klorineringsutstyr defineres som sikkerhetskritisk I tillegg til prøvetaking fra dumpelinjen må det vurderes, ut fra anleggets kompleksitet, om prøvetakning skal tas fra andre prøvepunkt (f.eks hydranter slangeposter, etc.) for å sjekke om det er fritt klor i hele systemet Kontinuerlig dosering av klor (ikke batch) Tilrettelegge for og utarbeide strategi for regelmessig spyling (flushing) av ringledning/våt del av brannvannsystemet Regelmessig aktivering av hydranter og slangetromler 11 - Classification: Internal 2011-05-20
Anbefalinger for drift (testing, inspeksjon og rengjøring) Testing Regelmessig fullskalatest av delugesystemet for å påvise begroing Inspeksjon (ved påvist begroing): Videoinspeksjon av brannvannsystem er den mest effektive metoden og design av systemet er avgjørende for inspeksjonskvaliteten Brannvannsystem bør i designfasen tilrettelegges for inspeksjon for å verifisere innvendig tilstand (inspeksjon med videokamera). Systemspesifikk strategi for vedlikehold av brannvannsystem må etableres, som inkluderer inspeksjonsstrategi og program Som en del av strategien må tilkomstpunkt kartlegges og utstyr tilpasses. Pakkbokser må lages og testes Rengjøring (ved påvist begroing) Periodevis renovering/opprenskning av brannvannsystemet; frekvens og metode må vurderes ut fra anleggets tilstand Lut- og syrevasking av brannvannsystemet Høytrykkspyling/mekanisk behandling av våt del av brannvannsystemet (eks. Aqua Milling, Aqua Sonic, Taprogge ) 12 - Classification: Internal 2011-05-20
Anbefalinger for drift (testing, inspeksjon og rengjøring) Inspeksjon: Tilretteleggelse for og regelmessig inspeksjon av inntaksseksjon (inntakssil, caisson) Caisson/sjøvannsinntak skal ha regelmessig ROV-inspeksjon med mulighet for rengjøring/spyling Intervall for ROV-inspeksjon og spyling avhenger av bl.a. plassering/dybde for brannvann-/ sjøvannsinntak Grunne inntak hvor planteplankton har nok lys for fotosyntesen, vil normalt kreve hyppigere inspeksjon enn inntak som ligger dypere 13 - Classification: Internal 2011-05-20
Oppsummering Hvis installasjonen har et grunt inntak er driften av biocidanlegget helt avgjørende for å unngå groe (bør defineres som sikkerhetskritisk). Ved dypere inntak kan man tillate seg å være mindre påpasselig med driften av biocidanlegget (i noen tilfeller er det kanskje heller ikke behov for biocidanlegg). Miljøfiendtlige legeringer (Cu/Ni/Al/etc.) i innløpsdel kan kompensere noe for dårlig drift av biocidanlegget, men å skifte til slikt materiale er ikke en farbar vei for nye anlegg Et par aspekter i tillegg som bør nevnes: Det kan tyde på at omfanget av marin begroing i systemet er nært knyttet til kilden som kontinuerlig skifter ut vannet og trykksetter ringledningen, og mindre knyttet til den periodiske fullskalatesten Drift, vedlikehold og testing av kombinerte anlegg har vist seg å være vanskelig og mer utsatt for begroing 14 - Classification: Internal 2011-05-20
Thank you Marin begroing i brannvannsystemer Gaute Aanestad, Jens Egil Førrisdahl og Anders Wiik Teknisk sikkerhet www.statoil.com 15 - Classification: Internal 2011-05-20