Designcodes

Dieses Dokument über technische Maßnahmen behandelt die Verwendung von Rohrleitungsnormen sowie die Gestaltung und Wartung von Rohrleitungssystemen. Auf einschlägige Regelwerke und Normen wird verwiesen.

Zugehörige Dokumente zu technischen Maßnahmen sind:

Die relevanten Kriterien der Stufe 2 sind 5.2.1.5(35)a, b, c und 5.2.1.6(38)g.

Rohrleitungssysteme sind die am häufigsten verwendete Methode zur Förderung von Flüssigkeiten in der Prozessindustrie. Die Integrität von Rohrleitungssystemen hängt von verschiedenen Überlegungen und Grundsätzen ab, die bei der Planung, dem Bau und der Wartung von Rohrleitungen für Prozessanlagen beachtet werden sollten. Rohrleitungen bestehen aus vielen Komponenten, darunter Rohre, Flansche, Halterungen, Dichtungen, Schrauben, Ventile, Siebe, flexible Leitungen und Kompensatoren. Solche Komponenten sind in einer Vielzahl von Materialien, Typen und Größen erhältlich und können nach einem nationalen Standard oder möglicherweise einem proprietären Artikel des Herstellers hergestellt werden. Übertragungsleitungen fallen nicht in den Geltungsbereich dieses Dokuments.

Der Betreiber sollte nachweisen, dass er Rohrleitungssysteme auf der Grundlage der Anforderungen national anerkannter Normen entwirft und kompetente Personen einsetzt, um gute Entwurfspraktiken in Bezug auf Maschinen- und Prozessdesign umzusetzen.

Einige Unternehmen veröffentlichen ihre eigenen internen Rohrleitungsnormen, die auf den relevanten Informationen aus nationalen und branchenspezifischen Normen basieren. Diese internen Standards umfassen häufig die Materialauswahl und andere Elemente, die zur Spezifikation von Rohren und Rohrleitungssystemkomponenten für die spezifischen Flüssigkeiten erforderlich sind, mit denen das Unternehmen umgeht. Wenn dies der Fall ist, sollte das Unternehmen die Einhaltung des Standards nachweisen, dass der Standard von kompetenten Personen erstellt wurde und dass der Standard einer regelmäßigen Überprüfung unterliegt.

Rohre und Rohrleitungskomponenten werden normalerweise so hergestellt, dass sie den Anforderungen nationaler Normen wie ASME B31 Code for Pressure Piping oder BS 1560 Circular Flanges for Pipes, Valves and Fittings entsprechen. Durch die Herstellung nach solchen Standards wird sichergestellt, dass die Artikel für den Einsatz unter bestimmten Betriebsbedingungen geeignet sind. Normalerweise definiert eine Norm die zulässigen Spannungen sowie Temperatur- und Druckbereiche, in denen die Rohrleitungskomponente verwendet werden darf. Darüber hinaus veröffentlichen einige Branchengruppen Standards für den Umgang mit bestimmten Stoffen. Beispielsweise veröffentlicht Euro Chlor Standards für Chlor-Rohrleitungssysteme und die LPG Gas Association veröffentlicht Standards für LPG-Rohrleitungssysteme.

Während Kohlenstoff- und Edelstähle häufig verwendete Konstruktionsmaterialien sind, werden zunehmend nichtmetallische und ausgekleidete Rohrleitungssysteme oder Kunststoffrohrsysteme verwendet. Bei der Auswahl des Konstruktionsmaterials sollten Schwankungen der Prozessbedingungen berücksichtigt werden, die unter vorhersehbaren Störbedingungen auftreten können. Die Festigkeit einiger Materialien verändert sich bei erhöhten Temperaturen erheblich. Typischerweise verringert sich die mechanische Festigkeit von Kunststoffrohren und -bälgen bei erhöhten Temperaturen erheblich. Stähle können bei niedrigen Temperaturen spröde brechen. Der Betreiber sollte nachweisen, dass Verfahren vorhanden sind, um sicherzustellen, dass Abweichungen bei den Prozessbedingungen wie Flüssigkeitstemperatur, -druck und -zusammensetzung erkannt und im Hinblick auf die Gestaltung der Rohrleitungen bewertet werden.

In Rohrleitungen kommt es aufgrund der Flüssigkeitsströmung zu Korrosion/Erosion. In der Praxis ist es für Rohre üblich, Konstruktionsmaterialien auszuwählen, die mit einer bekannten Geschwindigkeit langsam korrodieren, und für den Materialverlust aufgrund von Korrosion/Erosion Rücksicht zu nehmen. Alle Rohrleitungskomponenten wie Dichtungen und Faltenbälge müssen mit der Flüssigkeit kompatibel sein. Der Betreiber sollte nachweisen, dass er über Verfahren verfügt, um die richtige Auswahl und Verwendung von Baumaterialien in Rohrleitungssystemen sicherzustellen.

Äußere Oberflächenkorrosion von Rohrleitungskomponenten und Halterungen kann als Lochfraß oder Spaltkorrosion auftreten. Eine Lackierung entsprechend den Spezifikationen verlängert den Zeitraum bis zum Einsetzen der Korrosion erheblich, die Haltbarkeit der Lackierung hängt jedoch weitgehend von der Qualität der Oberflächenvorbereitung ab. Eine unsachgemäß installierte Isolierung kann ideale Bedingungen für Korrosion bieten und sollte wetterfest oder auf andere Weise vor Feuchtigkeit und verschütteten Flüssigkeiten geschützt werden, um den Kontakt des nassen Materials mit den Geräteoberflächen zu vermeiden. Unter bestimmten Umständen ist das Auftragen einer undurchlässigen Beschichtung, beispielsweise Bitumen, auf die Außenseite der Rohrleitungen von Vorteil. Auch das Umwickeln oder Abkleben von Rohrleitungen zum Schutz ist gängige Praxis. Der kathodische Schutz ist eine elektrochemische Methode des Korrosionsschutzes, die weit verbreitete Anwendung beim Schutz von unterirdischen Bauwerken aus Kohlenstoffstahl wie Rohrleitungen und Tanks vor Bodenkorrosion gefunden hat. Die Metalloberfläche der Prozessausrüstung wird zur Kathode in einem elektrolytischen Kreislauf gemacht, um Metallverschwendung zu vermeiden.

Der Betreiber muss nachweisen, dass er über Inspektions- und Wartungsprogramme für Rohrleitungssysteme mit gefährlichen Flüssigkeiten und insbesondere für isolierte Rohrleitungen verfügt.

Rohrverbindungen stellen häufig Leckstellen in Rohrleitungssystemen dar und die Anzahl der Verbindungen in Rohrleitungssystemen sollte soweit wie möglich minimiert werden. Verbindungen können für hochintegrierte Systeme dauerhaft geschweißt werden oder es können reformierbare Typen wie Flansch-, Schraub- oder Klemmverschraubungen verwendet werden. Schweißverbindungen sollten den Anforderungen einer Norm wie BS 2971 „Spezifikation für das Schweißen von Kohlenstoffstahlrohren der Klasse II zum Transport von Flüssigkeiten“ entsprechen. Schweißnähte sollten je nach Anwendungsanforderungen mit einer geeigneten Methode geprüft werden. Radiographie und Ultraschall werden häufig dort eingesetzt, wo hochintegrierte Schweißnähte erforderlich sind. Der Betreiber sollte nachweisen, dass Verfahren vorhanden sind, um sicherzustellen, dass die verwendete Verbindungsmethode ein angemessenes Maß an Integrität bietet.

Wenn die Spannungen, Reaktionen und Bewegungen der Rohrleitungen und der angeschlossenen Geräte in der Entwurfsphase nicht berücksichtigt werden, kann dies zum Versagen von Halterungen, Leckagen an Flanschverbindungen, Verformung von Ventilkörpern und zum Versagen von Leitungselementen wie Faltenbälgen führen. Insbesondere die Flixborough-Katastrophe ereignete sich aufgrund eines Balgversagens. Der Betreiber sollte nachweisen, dass kompetente Personen die mechanische Auslegung von Rohrleitungssystemen durchführen.

Rohrleitungen, die gefährliche Flüssigkeiten enthalten, sollten vor Schäden durch mechanische Einwirkungen von außen, Lecks aus angrenzenden Rohrleitungen und externen Wärmequellen geschützt werden. Die Rohrleitungen sollten so verlegt werden, dass die Anforderungen an einen sicheren Zugang für Betrieb, Inspektion und Wartung berücksichtigt werden. Rohrhalterungen und Brücken sollten mit ausreichender mechanischer Festigkeit für die auf sie ausgeübten Belastungen und gegebenenfalls für die Widerstandsfähigkeit gegen Verkehrsstöße ausgelegt sein. Zum Schutz von Rohrstrecken in der Nähe von Straßen sollten Armco-Barrieren oder Ähnliches verwendet werden.

Bei gefährlichen Flüssigkeiten sollten die Rohrleitungen „Toträume“ vermeiden und so ausgelegt sein, dass sie die Entwässerung erleichtern, um ein Einschließen von Flüssigkeiten zu verhindern. In Rohrleitungen, die Schlämme und Flüssigkeiten transportieren, die Verstopfungen verursachen oder korrosives Kondensat bilden können, sollten Taschen vermieden werden. Die Gestaltung von Probenahmesystemen sollte der Gefährlichkeit der Flüssigkeit angemessen sein und Probleme wie Gefrieren oder Feststoff-/Hydratbildung, die zu Verstopfungen führt, gebührend berücksichtigen. Für die Probenahme gefährlicher Stoffe sind wahrscheinlich Doppelventile oder die Verwendung proprietärer Probenahmesysteme mit hoher Integrität geeignet. Der Betreiber sollte nachweisen, dass Verfahren vorhanden sind, um sicherzustellen, dass die Ausrichtung und Verlegung der Rohrleitungen sowohl die Wahrscheinlichkeit eines Verlusts der Eindämmung als auch eines nachfolgenden Verlusts des Bestands an giftigen oder brennbaren Stoffen minimiert, und dass bei Bedarf Maßnahmen zum Schutz der Rohrleitungen installiert sind.

Während des Entwurfs muss der Betrieb jedes Rohrleitungssystems nicht nur unter normalen Bedingungen klar verstanden werden, sondern auch unter den Bedingungen, die beim Anfahren, Herunterfahren und infolge von Prozessstörungen auftreten. Diese Punkte sollten auch während der HAZOP-Studien des Projekts berücksichtigt werden. Der Betreiber sollte nachweisen, dass Verfahren vorhanden sind, um sicherzustellen, dass Phänomene, von denen bekannt ist, dass sie Probleme in Rohrleitungssystemen verursachen, bei der mechanischen Konstruktion berücksichtigt und berücksichtigt oder, soweit möglich, geplant werden. Dazu gehören:

Ventile sind das wichtigste Mittel zur Isolierung von Prozessgeräten und werden sowohl für Wartungs- als auch für Notfallzwecke bereitgestellt. Bei der Wartung müssen auch die Anforderungen zur Einhaltung der Isolationsstandards (Brillenrollos usw.) berücksichtigt werden. Wenn eine Isolierung vorgesehen ist, ist es möglich, Flüssigkeit zwischen geschlossenen Ventilen einzuschließen, und unter bestimmten Umständen können Temperaturänderungen in der Flüssigkeit zu einer thermischen Ausdehnung der eingeschlossenen Flüssigkeit und einem Verlust der Eindämmung führen. Der Standort von Absperrventilen sollte bei HAZOP-Studien eine vorrangige Überlegung sein. Der Betreiber sollte nachweisen, dass Verfahren vorhanden sind, um die Anforderungen für die sichere Isolierung der Prozessanlage für Notfall- und Wartungszwecke zu ermitteln. Wenn die Wärmeausdehnung ein Problem darstellt, sollte der Bediener nachweisen können, dass Schulungs- und Sensibilisierungsprogramme durchgeführt wurden und dass bei Bedarf eine Druckentlastung installiert wurde.

Wenn Flüssigkeit durch ein Rohr fließt, entsteht statische Elektrizität. Die leitenden Eigenschaften der Flüssigkeit und des Rohrleitungssystems wirken sich auf den Ladevorgang aus und in manchen Fällen ist es notwendig, die Durchflussraten zu begrenzen, um die Entstehung statischer Elektrizität zu kontrollieren. Es besteht eine Grundvoraussetzung für die Erdung von Prozessgeräten, um eine Entzündung brennbarer Dämpfe durch statische Entladung zu verhindern. Der Betreiber muss nachweisen, dass Verfahren vorhanden sind, um sicherzustellen, dass die Rohrleitungskonstruktion den Anforderungen von Standard-Verhaltensregeln wie BS 5958: 1991 zur Kontrolle statischer Elektrizität entspricht. Darüber hinaus sollten Verfahren zur regelmäßigen Prüfung der Kontinuität der Rohrleitungen zur Erde vorhanden sein, sofern dies erforderlich ist.

In der Fertigungsspezifikation sollten Schweiß- und Verbindungsverfahren, Ausrichtungstoleranzen, Fehlergrenzen und der Umfang der visuellen und zerstörungsfreien Prüfung festgelegt werden. Rohrleitungen sollten gemäß den von sachkundigen Personen unterzeichneten Isometrien gebaut werden. Drucktests sollten nach schriftlichen Verfahren durchgeführt werden, um eine ausreichende Eindämmung unter Prozessbedingungen zu bestätigen. Es sollten Verfahren zur Inbetriebnahme vorhanden sein, um sicherzustellen, dass die installierten Rohrleitungen vor der Verwendung überprüft werden, um etwaige Konstruktionsfehler zu identifizieren, die möglicherweise in der Bauphase aufgetreten sind, und um die Eignung für die Verwendung zu bestätigen.

Lagerkontrollsysteme sollten vorhanden sein, um sicherzustellen, dass nur Artikel, die für die jeweilige Prozessaufgabe geeignet sind, für Reparatur-/Austauscharbeiten entnommen werden können. Ebenso sollen Einkaufskontrollen sicherstellen, dass eingekaufte Materialien für die jeweilige Prozessaufgabe geeignet sind. Der Betreiber sollte nachweisen, dass robuste Systeme zur Kontrolle des Kaufs, der Lagerung und der Ausgabe von Materialien und Gegenständen zur Verwendung in gefährlichen Prozessanlagen vorhanden sind. Änderungen an Spezifikationen usw. sollten im Rahmen von Änderungskontrollsystemen berücksichtigt werden.

Für den Umgang mit Chlor bei niedrigen Temperaturen sind Spezialstähle erforderlich, um Versprödung zu vermeiden, und bei hohen Temperaturen verbrennt Chlor Weichstahl. Die Durchflussrate von flüssigem Chlor durch Rohrleitungen wird begrenzt, um zu vermeiden, dass die Eisenchloridbeschichtung auf der Rohroberfläche entfernt wird, die vor Erosion/Korrosion schützt. Nasses Chlorgas korrodiert Baustahl und für diese Aufgabe wird mit Ebonit ausgekleideter Stahl verwendet. Wo ROSOVs flüssiges Chlor auffangen können, ist an der Rohrleitung eine Druckentlastung installiert.

Für oberirdische Flüssigkeitsanwendungen werden nahtlose Rohre aus Kohlenstoffstahl verwendet und die Verbindungen können entweder geflanscht oder geschweißt sein. Verschraubungen sind nur bei Rohrdurchmessern bis 50 mm zulässig, Klemmverschraubungen können nicht verwendet werden. Kupfer- und Polyethylenrohre sind für den Flüssigkeitsbetrieb nicht zulässig, Kupfer kann jedoch für den Dampfbetrieb für Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 15 mm in Verbindung mit Klemmringverschraubungen verwendet werden.

Weichstahl oder Edelstahl können mit Ethylenoxid verwendet werden. Weichstahl muss jedoch rostfrei sein, um den Beginn einer exothermen Polymerisation zu verhindern. Flanschverbindungen sollten mit spiralförmig gewickelten PTFE-Verbindungsdichtungen aus Edelstahl oder Fluon-Dichtungen ausgestattet sein. CAF ist nicht für den Einsatz über 25°C geeignet und Naturkautschuk ist nicht zulässig. Fugen sollten auf ein Minimum beschränkt werden.

Es gibt eine große Anzahl britischer Normen, die die Komponenten abdecken, die in einem Rohrleitungssystem vorhanden sein können, wie zum Beispiel:

Einige der allgemeineren Standards und Verhaltenskodizes von Interesse sind nachstehend aufgeführt.

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