Đánh giá Đủ điều kiện hoạt động của thiết bị (FFS)

Đánh giá FFS là gì?

Đánh giá FFS (Fitness-for-service) đối với các thiết bị được định nghĩa trong API 579-1/ASME FFS-1. Fitness-for Service là một phương pháp đánh giá mang tính định lượng nhằm đánh giá tính toàn vẹn của một kết cấu khi kết cấu đó có khuyết tật hoặc hư hỏng.

Đánh giá này bao gồm việc phân tích một cách chi tiết vật liệu chế tạo và các điều kiện hoạt động tại vị trí xảy ra hư hỏng của vật liệu nhằm mục đích xác định xem độ lớn của hư hỏng có vượt quá giới hạn vận hành an toàn theo các tiêu chuẩn không, từ đó cho phép người vận hành quyết định có tiếp tục vận hành thiết bị đó hay không, hoặc sửa chữa hư hỏng hoặc loại bỏ hoàn toàn thiết bị.

Nếu đánh giá FFS cho kết quả là thiết bị phù hợp với điều kiện vận hành hiện tại thì thiết bị đó có thể được tiếp tục vận hành ở điều kiện đó, đi kèm với các chương trình giám sát, theo dõi thiết bị. Nếu kết quả FFS cho biết thiết bị không phù hợp với điều kiện vận hành hiện tại thì thiết bị đó sẽ được đánh giá lại bằng các phương pháp tính toán.

Các phương pháp tính toán này có thể được sử dụng để đưa ra giá trị áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP) hoặc giá trị nhiệt độ trùng khớp cho các cấu kiện chịu áp như vị trí drums, header, tubing hoặc piping. Các phương pháp tính toán cũng có thể xác định chiều cao chất lỏng tối đa (MFH) cho các kết cấu của bình chứa.

Tham khảo thêm Thuật ngữ trong lĩnh vực kiểm định chất lượng.

Thông tin cần thiết khi tiến hành đánh giá FFS

• Các kiến thức về cơ chế phá hủy và trạng thái của vật liệu.
• Dữ liệu về điều kiện vận hành của thiết bị, các thông số ảnh hưởng đến cơ chế phá hủy vật liệu.
• Các thông số NDT (vị trí và kích thước khuyết tật).
• Tính chất của vật liệu.
• Phân tích ứng suất.

Những đối tượng có thể được đánh giá FFS

Các bình chứa, đường ống chịu áp theo các tiêu chuẩn ASME BP&V Section VIII, Division 1&2 đối với bình chứa có áp và Section 1 đối với nồi hơi, tiêu chuẩn ASME B31.1 & B31.3 đối với đường ống công nghệ và đường ống trong nhà máy điện; tiêu chuẩn API 620 và API 650 đối với bình chứa.

Các cấp độ đánh giá FFS

Đánh giá FFS theo API 579-1/ASME FFS-1 có 3 cấp độ đánh giá: cấp độ càng cao thì càng chi tiết hóa về thông tin ứng suất, đặc trưng của hư hỏng và tính chất của vật liệu.

Cấp độ 1 (Level 1): Đánh giá sơ bộ

• Các thông tin về thiết bị và các khảo sát sơ bộ về kích thước hư hỏng.
• Yêu cầu về nhân sự: được đào tạo về đánh giá FFS.

Cấp độ 2 (Level 2): Đánh giá sâu hơn, bao gồm các nội dung của Cấp độ 1 và:

• Kích thước chính xác của khuyết tật và tốc độ phát triển khuyết tật.
• Cung cấp những thông tin chi tiết về các thông số quyết định cơ chế phá hủy vật liệu.
• Yêu cầu về nhân sự: Nhân sự được cấp chứng chỉ thực hành FFS.

Cấp độ 3 (Level 3): Đánh giá chi tiết, bao gồm các nội dung của cấp độ 2 và:

• Đánh giá chi tiết nhất về kích thước hư hỏng, các dữ liệu về vật liệu và kết cấu
• Các tính chất của vật liệu
• Các kỹ thuật phân tích về nhiệt độ và ứng suất, bao gồm cả việc sử dụng Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method).

Quy trình cơ bản đánh giá FFS

Bước 1: Nhận dạng cơ chế phá hủy và khuyết tật: bao gồm dạng khuyết tật, nguyên nhân hư hỏng, dựa trên các thông tin về thiết kế ban đầu, vật liệu chế tạo, lịch sử vận hành và điều kiện môi trường. Khi đã xác định được dạng của khuyết tật thì người đánh giá mới có thể lựa chọn phương pháp đánh giá phù hợp.

Bước 2: Đánh giá khả năng áp dụng và giới hạn của quy trình: Đối với mỗi dạng khuyết tật, người ta đưa ra giới hạn của việc áp dụng quy trình đánh giá cho phù hợp nhất với đối tượng đánh giá.

Bước 3: Xây dựng yêu cầu về dữ liệu: Nội dung của dữ liệu phụ thuộc vào dạng khuyết tật  hoặc cơ chế phá hủy đang được đánh giá. Các dữ liệu thường bao gồm: dữ liệu về thiết kế ban đầu của thiết bị, lịch sử vận hành và bảo dưỡng, quá trình vận hành trong tương lai và một số dữ liệu đặc thù khác như kích thước của khuyết tật, tình trạng ứng suất tại vị trí có khuyết tật và tính chất của vật liệu.

Bước 4: Sử dụng các kỹ thuật đánh giá và đưa ra các tiêu chí cho phép: điều này phụ thuộc nhiều vào dạng khuyết tật và cơ chế hư hỏng.

Bước 5: Đánh giá tuổi thọ còn lại của thiết bị: Ước tính tuổi thọ còn lại của thiết bị để từ đó thiết lập chu kỳ khảo sát thiết bị và ước tính hư hỏng trong tương lai.

Bước 6: Đưa ra các kỹ thuật sửa chữa hư hỏng: việc lựa chọn các kỹ thuật cũng phụ thuộc vào dạng khuyết tật và cơ chế phá hủy. Trong nhiều trường hợp, các kỹ thuật sửa chữa có thể được dùng để kiểm soát các phá hủy có thể xảy ra trong tương lai và kiểm soát sự phát triển của khuyết tật và sự phá hủy vật liệu.

Bước 7: Theo dõi thiết bị trong quá trình vận hành: Bước này thường được áp dụng khi các thông số về tuổi thọ còn lại và chu kỳ khảo sát không được thiết lập một các đầy đủ do tính phức tạp của môi trường.

Bước 8: Báo cáo

Yêu cầu chung về nhân lực thực hiện đánh giá FFS:

• Có kinh nghiệm trong đánh giá FFS
• Có các chứng chỉ API 579-1/ASME FFS-1, API 510, API 570, API 653, ANSI/NB-23
• Có các chứng chỉ NDT tối thiểu là Level II quốc tế SNT-TC-1A, CP-189, ACCP hoặc tương đương.

Các tiêu chuẩn có liên quan:

• API 579-1/ASME FFS-1- Fitness-for Service
• API 510 Pressure Vessel Inspector
• API-570 PIPING INSPECTOR CERTIFICATION PROGRAM: API 570, Piping Inspection Code, is an inspection code developed by the American Petroleum Institute (API) that covers the in-service inspection, repair, alteration, and rerating activities for piping systems and their associated pressure relieving devices in the petroleum and chemical process industries
• API 651: Cathodic Protection of Aboveground Petroleum
• API Standard 653. Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction