RBI applicato ai serbatoi di stoccaggio atmosferici

Alcuni recenti incidenti, ed una maggiore attenzione alla salvaguardia ambientale, hanno sollevato preoccupazione sull'affidabilità dei serbatoi di stoccaggio atmosferici. Alcune nuove guide/ codici per la manutenzione e ispezione dei serbatoi di stoccaggio sono state preparate ed emanate, e alcuni importanti casi pratici sono stati usati per il miglioramento di questi codici. L'applicazione delle tecniche basate sull'affidabilità ed il rischio per ottimizzare l'ispezione dei serbatoi di stoccaggio, seguono quella che è la tendenza globale nel soppiantare la manutenzione e ispezione "basata sul tempo" con quella "basata su condizione/rischio".

Lo scopo di un piano ispettivo è di rispondere alle domande:

• Che tipo di meccanismo di danno ho in relazione alla metallurgia e alle condizioni di processo?
• Dove ne avrò evidenza?
• Qual è la cinetica del meccanismo?
• Quando e come devo ispezionare l'apparecchiatura per abbassare la probabilità che avvenga una rottura inaspettata?

Questa conoscenza del meccanismo di danno che può occorrere all'apparecchiatura è il risultato dell'analisi approfondita dei dati di processo e di design, e può essere tradotta nel concetto di rischio.

Il rischio è espresso da:

1 La gravità (o conseguenze) associate con il verificarsi di un evento,

2 La frequenza (o probabilità) dell'evento.

R = G x F

Mentre la gravità di un evento è una grandezza costante (intrinseca nella tipologia di attrezzatura e nel suo contenuto), la probabilità è funzione del meccanismo di danno.

I differenti meccanismi di danno possono verificarsi su diversi componenti e questa informazione è necessaria per definire la localizzazione della zona da ispezionare e la natura dei controlli non distruttivi (NDT) da eseguire.

Se pure sia una costante, anche per il calcolo degli effetti o conseguenze sono disponibili differenti approcci basati su parametri ambientali, di sicurezza ed economici.

Come sopra descritto, la funzione primaria dell'attività d'ispezione è quella di stabilire piani ispettivi per monitorare efficacemente il deterioramento dei singoli componenti. È evidente come nel caso dei serbatoi di stoccaggio atmosferici il numero e la tipologia di componenti sia maggiormente complessa rispetto alle attrezzature a pressione (tetto, carpenteria, mantello, anelli di rinforzo, fondo, fondamenta, etc).

Ovviamente l'efficacia di un qualsiasi NDT dipende dal tipo di meccanismo di danno ( e dalla sua cinetica) e dalla percentuale di componenti ispezionati.

I più comuni meccanismi di danno relativi ai componenti dei serbatoi di stoccaggio atmosferici sono:

• Corrosione generalizzata
• Corrosione localizzata o pitting
• Over-stress e fatica meccanica

Le due forme di corrosione possono verificarsi internamente ed esternamente. Quando la corrosione si verifica, è importante definire la reale velocità di corrosione per calcolare la rimanente vita in servizio dell'area affetta. Una guida per il calcolo degli spessori minimi richiesti può essere trovata nell' API STD 653 o EEMUA n° 159.

L'over-stress, invece, è causato principalmente da fondamenta scadenti o sovrappressioni che possono generare rotture catastrofiche. Durante i cicli di riempimento e svuotamento, il mantello del serbatoio subisce stress circonferenziali significativi che generano deformazione elastica. Visto che il fondo non può deformarsi nelle stesse proporzioni con il quale si deforma il mantello, la deformazione è contenuta dal trincarino che induce sforzi significativi al livello del cordoni di saldatura mantello-trincarino. Gravi problemi possono verificarsi se ulteriori sforzi vengono indotti da un assestamento irregolare. L'assestamento di un serbatoio dovrebbe essere accuratamente monitorato (vedi API 653 e EEMUA159). Anche il fenomeno dell'ovalizzazione del mantello (conseguenza del cedimento delle fondamenta), o il vento, generano un sovraccarico di alcune saldature che può portare alla loro rottura.

Ormai da anni sono disponibili molti codici differenti per aiutare gli utilizzatori con l'analisi di rischio e la definizione dei piani ispettivi basati su di essa. Gli standards più utilizzati sono l'API RP 581 e l'EEMUA n° 159.

Seppure gli approcci API ed EEMUA siano basati entrambi sul concetto di rischio, essi si differenziano sia nella valutazione della probabilità sia nella valutazione delle conseguenza. In particolare l'EEMUA unisce insieme i concetti di RCM (Reliability Centred Maintenance) e RBI attraverso la definizione della Probabilistic Preventive Maintenance (PPM), ed i concetti di probabilità e conseguenza sono sintetizzati in classi di probabilità e classi di conseguenza. Tali classi contribuiscono alla definizione del "risk rating factor" che moltiplicato per la vita residua del component definisce l'intervalli di ispezione per ogni componente.

Dai tests eseguiti, tuttavia, si evidenzia come i due approcci conducano a frequenze ispettive paragonabili, anche se l'applicazione della metodologia EEMUA risulta maggiormente integrata con l'esercizio del serbatoio e di più rapida applicazione richiedendo informazioni maggiormente qualitative e quindi più facilmente reperibili soprattutto su vecchi serbatoi.

È importante sottolineare che la nuova frontiera, nell'applicazione di entrambi i codici, riguarda principalmente l'efficacia che può essere attribuita ai controlli non distruttivi applicabili al fondo con serbatoio in servizio.

Mentre mantello e tetto possono essere facilmente ispezionati con il serbatoio in servizio (le principali tipologie di ispezione per mantello e tetto sono l'ispezione visiva, spessimetrica, ispezione delle saldature con ultrasuoni, magnetici o liquidi penetranti, vacuum box, verticalità, ovalizzazione, ect), il fondo è più difficilmente indagabile (attraverso emissione acustica o misura del tilting delle piastre anulari). Con il serbatoio fuori servizio, invece, è possibile indagare i vari fenomeni attraverso:

• Ispezione visiva
• Spessimetria Scanning del fondo (UT or MFL)
• Vacuum box sulle saldature
• Spark test sul rivestimento
• Etc.

E' evidente come con le migliori performance dei controlli, come per esempio l'emissione acustica, sarà più facilmente definibile la vita residua del componente e quindi l'intervallo ispettivo più appropriato. Le ispezioni intermedie così daranno una maggiore consapevolezza del reale stato in cui si trova il fondo (riducendo il rischi di perdite) e aiuteranno a definire lo scopo del lavoro di manutenzione prima dell'apertura del serbatoio, al fine di ridurre la durata del fuori servizio e dei conseguenti costi di mancata produzione.

Angelo Pette

Specialista Asset Integrity Management, Bureau Veritas Italia