Report 2006-3098 rev 02[1] - ptil.no Konvertert/Helse, miljø og...3.2 Ikke-destruktiv prøving 6...

TEKNISK RAPPORT

DET NORSKE VERITAS

PETROLEUMSTILSYNET

TEKNISK UNDERSØKELSE I FORBINDELSE MED GASSLEKKASJE FRA FAKKELRØRET PÅ VISUND

2006-01-19.

RAPPORT NR. 2006 - 3098REVISJON NR. 02

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT

Page i Reference to part of this rebabord which may lead to misinterpretation is not permissible.

Report 2006-3098 rev 02.doc

Innholdsfortegnelse Side

1 SAMMENDRAG MED KONKLUSJONER ..............................................................1 1.1 Hovedkonklusjonene 1 1.2 Resultat fra inspeksjonen 1 1.3 Analysearbeid 1

2 INNLEDNING.............................................................................................................3 2.1 Hendelsesforløp 3 2.2 Antatt trykkoppbygging 3

3 INSPEKSJON OMBORD............................................................................................5 3.1 Innvendig i tanken 5 3.2 Ikke-destruktiv prøving 6 3.3 Hullet i fakkelrøret 6

4 MATERIALTEKNISK UNDERSØKELSE AV UTKAPPETE PRØVER I DNVS LABORATORIUM..........................................................................................7

4.1 Visuell undersøkelse 7 4.2 Spektrometrisk analyse 8 4.3 Undersøkelse av bruddflaten i scanning elektronmikroskop (SEM) 8 4.4 Metallografisk undersøkelse og hardhetsmåling 9 4.5 Hardhetsmåling: 9 4.6 Mekanisk prøving (strekkprøving) 10 4.7 Konklusjon av de materialtekniske undersøkelsene 11

5 STRØMNINGSTEKNISK VURDERING................................................................12 5.1 Modell 12 5.2 Nedblåsningsbetingelser 13 5.3 Metode 13 5.4 Resultat 14 5.5 Oppsummering og konklusjon 19

6 STYRKEBEREGNINGER........................................................................................21 6.1 Beregningsverktøyet 21 6.2 Modell med intakte sveiser på sideveggene 22 6.3 Modell med sveiser som har feilet på grunn av utmatting 25 6.4 Trykk på bunnflaten som kreves for å strekke/skjære løs en bit 29 6.4.1 Forslag til videre arbeid 29 6.5 Konklusjon av styrkeberegningene 29

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT

Page ii Reference to part of this rebabord which may lead to misinterpretation is not permissible.


7 ANALYSE AV PARTIKLER FRA BUNNEN AV TANKEN.................................30 7.1 Partikkelfraksjon 1 og 2: Brune partikler, antakelig rust. 30 7.2 Partikkelfraksjon 3: Flakformete partikler. 31 7.3 Partikkelfraksjon 4: Metallstrips. 31 7.4 Partikkelfraksjon 5: Ikke-magnetisk metallbit. 31 7.5 Partikkelfraksjon 6: Magnetisk metallbit. 31 7.6 Partikkelfrakjon 7: Stein. 31 7.7 Partikkelfraksjon 8: Plastbit 32 7.8 Konklusjon av partikkelanalysen 32

8 REFERANSER ..........................................................................................................32

9 BILDER .....................................................................................................................33

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT

Page 1 Reference to part of this rebabord which may lead to misinterpretation is not permissible.


1 SAMMENDRAG MED KONKLUSJONER Etter et større gassutslipp på Visund plattformen i Nordsjøen har DNV blitt engasjert av Petroleumstilsynet for å klarlegge årsaken til hendelsen. Inspeksjon ombord er foretatt, materialprøver er innhentet og analysert i DNV's laboratorium. Styrkeberegninger av den delen som feilet er utført, og de strømningstekniske forhold omkring hendelsen er simulert.

1.1 Hovedkonklusjonene Hovedårsaken til hendelsen er utløpsarrangementet (i denne rapporten omtalt som ”skuffen”) som er innstallert under utløpsrøret fra ”VD-43-0001 HP Flare KO Drum”, (omtalt som ”Fakkeldunken”). Bunnplaten i ”skuffen” hadde areal ca 1.5 m x 1,5 m, og var ikke avstivet. Designet av ”skuffen” har ikke vært godt nok til å motstå de krefter og vibrasjoner som har oppstått i forbindelse med faklingen da hendelsen oppsto.

1.2 Resultat fra inspeksjonen Følgende skader ble funnet:

Hull i 90o bend i fakkelrør. Hullet har oppstått ved at en del av bunnen i ”skuffen” under utløpet fra fakkeldunken er ført med gasstrømmen i stor hastighet og har blitt slynget ut gjennom rørveggen i rørbendet. Dette objektet er ikke funnet. Sprekkdannelser og brudd, i sveisene mellom sideveggene i ”skuffen” og tankskallet. Sprekkene har utviklet seg over tid i form av materialutmatting. Utmattingen skyldes høyst sannsynlig vibrasjoner generert av virvelavløsning fra gasstrømningen gjennom ”skuff”/utløpsrør. Ved inspeksjon var det gjennomgående sprekker på ca 50% av lengden for begge sideveggene i ”skuffen”. Sprekkene har i hele sin lengde karakter av utmattingsbrudd. Det er usikkert om sprekkene/bruddene allerede var oppstått før den aktuelle hendelsen inntraff.Hull i bunnplate i ”skuffen”. Hullet i bunnplaten skyldes at en del av platen er presset ut gjennom utløpsåpningen på grunn av trykkoppbygning inne i fakkeldunken etter at utløpet ble blokkert av bunnplaten.

1.3 AnalysearbeidResultatene fra strømningsanalysen viser at det oppsto en trykkforskjell på ca. 0.3 bar mellom utsiden og innsiden av ”skuffen” ved den aktuelle nedblåsningsraten da lekkasjen inntraff (16.5MSm3/dag). Denne trykkforskjellen resulterte i en kraft på ca. 7 tonn på bunnplata i ”skuffen” (under antagelse av ingen deformasjon av ”skuffen”). Dette er funnet tilstrekkelig til å bøye bunnplata betydelig (20-30 cm). Dette gjelder både om man i beregningene antar at sveisene mellom veggene i ”skuffen” og tankskallet har vært intakte eller ikke.Som en følge av den store deformasjonen av ”skuffen” har innstrømningsarealet minsket, noe som igjen har forsterket den totale belastningen som virket på ”skuffen”. En selv-forsterkende situasjon har oppstått. Dette har ført til at bunnplaten har blitt presset enda mer opp og har til slutt sperret utløpsrøret fra fakkeldunken.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Mest sannsynlig er den direkte årsaken til blokkeringen den store nedblåsningsraten i den aktuelle situasjonen. Det er også sannsynlig at blokkeringen av utløpsrøret ville ha oppstått uavhengig av om sveisene mellom veggene i ”skuffen” og tankskallet var intakte eller ikke. Tidligere lavere nedblåsningsrater har sannsynligvis også forårsaket vibrasjoner i bunnplaten, men har ikke introdusert krefter som var store nok til å bøye bunnplaten tilstekkelig til at utløpet ble blokkert. Etter blokkeringen ble trykket i tanken etter hvert så høyt at den delen av bunnplaten som dekket utløpsåpningen ble presset ut gjennom åpningen og revet løs. Den avrevne platebiten ble ført med gasstrømmen i stor hastighet ut gjennom fakkelrøret. Årsaken til at den sirkulære platebiten har blitt presset ut av bunnplaten og inn i fakkelrøret er regulær overbelastning. Resultatene fra kjemisk analyse og mekanisk prøving viser at platematerialet i ”skuffen” og materialet i fakkelrøret er i god overensstemmelse med kravet iht. henholdsvis NORSOK M-630, MDS R15, Rev.3 (UNS S31254). Metallografisk undersøkelse viser at platematerialet i ”skuffen” og i fakkelrøret har en austenittisk mikrostruktur, som forventet. Det ble ikke avdekket uregelmessigheter som har vært av betydning for selve hendelsen. Sveisene kunne vært slipt bedre for å oppnå en gunstigere geometri, men høyst sannsynlig ville det ikke forhindret hendelsen. Fra Politimesteren i Rogaland er mottatt et beslag av partikler samlet fra bunnen av tanken. Partiklene er undersøkt i stereomikroskop. Ingen av partiklene er funnet å ha medvirket til den aktuelle hendelsen. Noen av partiklene kan stamme fra ødelagte sensorer eller varmeelement som har stått i gasstrømmen oppstrøms ”fakkeldunken”. For å unngå lignende hendelser i fremtiden anbefaler DNV å forsterke konstruksjonen av ”skuffen” i ”fakkeldunken”. Konstruksjonen må gjøres så stiv at den ikke kommer i vibrasjoner og så sterk at den tåler de trykkforskjellene som oppstår under drift.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



2 INNLEDNING

2.1 HendelsesforløpVisund er en flytende bore- og produksjonsplattform i Nordsjøen. Den 18. januar 2006 satte de ny produksjonsrekord: 16 500 000 Sm3 gass pr. dag.

I følge referanse /1/ skjedde følgende:

Kort før midnatt, kl 23:59:10 stoppet 4.trinns kompressor. Strømmen av gass til eksport og til injeksjon ble umiddelbart stengt, og kl 23:59:15 ble produksjonen kjørt gjennom fakkeltanken til fakkelen hvor gassen ble brent i påvente av ny oppstart av kompressoren som hadde stoppet.

Kl. 23:59:52 registrerte trykkføleren i fakkelrøret nedstrøms fakkeldunken at trykket sank. Utløpshullet i tanken holdt på å bli tilstoppet.

I perioden fra kl. 00:00: 12 til 00:00:15 kom det inn alarmer om at sprengblekk på gassinjeksjonskjølerne var sprengt. Gass trengte inn i sjøvannssystemet i kjølerne.

Kl. 00:00:26 gikk gassalarm P30 mellom 4. og 5. trinns scrubber som følge av lekkasje på sjøvannskjøleren.

Signalet fra trykkmåleren på fakkelen ble borte kl. 00:00:34, enten fordi trykkføleren ble overbelastet, eller fordi kabelen ble brutt. I dette øyeblikk antas hullet i fakkelrøret å ha blitt dannet.

Samtidig slo en rekke flammedetektorer og gassdetektorer ut. Overrislingsanlegget ble utløst flere steder fire sekunder senere, kl. 00:00:38.

Syv sekunder senere, kl. 00:00:41 startet total prosessnedstengning. 14 sekunder senere, kl. 00:00:48, ble gass detektert i sikker sone NAS 1.0. Da ble hovedkraften utkoblet.Beredskapsorganisasjon ble etablert, øvrig personell mønstret til livbåtene, men båtene ble ikke utløst. 17 personer nådde å bli evakuert til en annen plattform før situasjonen var avklart. Ca kl. 0230 kunne folkene returnere fra livbåtene.

2.2 Antatt trykkoppbygging Basert på hendelsesforløpet over kan følgende forløp antas av trykkoppbygging i tanken i perioden fra fakkelrøret blir blokkert til delen av bunnplaten i ”skuffen” kommer ut av 90o

bendet i fakkelrøret:

Ved en antatt konstant nedblåsningsrate på 16.5MSm3/dag vil trykket i tanken stige med ca. 1.3 bar pr sekund dersom utløpet er blokkert. Kl 23.59.52 er trykk målt i fakkelrøret 3.15 bara.

Kl 00.00.12 – 00.00.15 viste signal at sprengblekk til gassinjeksjonskjøler og 4. og5. trinns kjøler er sprengt. Ved en trykkoppbygging på 1.3bar/s vil trykket i tanken da ha vært ca 33 bar antatt det ikke er noen lekkasje ut i fakkelrøret.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Kl 00.00.34 sviktet trykkmålingen i fakkelrøret, enten som et resultat av overbelastning eller mekanisk ødeleggelse av trykkføleren eller kabelen til denne. Det tas som en indikasjon på at delen fra bunnen i ”skuffen” på det tidspunktet har løsnet. I perioden mellom 00.00.15 og 00.00.34 vil noe av gassen lekke ut gjennom kjølerne. Konservativt anslått (neglisjering av gasstrøm til kjølerne) kan trykket maksimalt ha vært i størrelsesorden 50 bar da delen fra bunnen i ”skuffen” ble slynget ut.Det kan ellers bemerkes at trykket i andre trinn separator er målt til 35bar kl 00.00.32.

For å kunne angi trykkoppbygging i tanken mer nøyaktig trenges nærmere informasjon om ved hvilke trykk de forskjellige sprengblekk sprenges, informasjon om rørdimensjon eventuelles blender osv. Dette er imidlertid ikke en del av scope for skadeundersøkelsen.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



3 INSPEKSJON OMBORD

3.1 Innvendig i tanken DNV foretok en feltundersøkelse om bord på Visund 11. og 12. februar 2006. Observasjoner og foreløpige konklusjoner ble presentert i videokonferanse med Petroleumstilsynet den 13. februar.

Tanken har tag nr. VD-43-0001 og kalles ”HP flare KO drum”. Figur 9-1 viser et oversiktsbilde av tanken.

Den aktuelle komponenten som havarerte er vist i Figur 9-2. Hensikten med denne innretningen er å forhindre dråper av hydrokarboner i å følge gasstrømmen ut av tanken og opp gjennom fakkelrøret. Komponenten som i rapportsammenheng også er benevnt som ”skuffen” består av en bunnplate med påsveiste sidevegger på akter-, forut og babord side. Som vist på figuren er komponenten festet opp under tankskallet med en sveiseforbindelse mellom tre av sideveggene og tankskallet. ”Skuffen” er åpen i den enden som vender mot styrbord.Hendelsen førte til at bunnplaten i ”skuffen” ble presset opp mot fakkelrøret som stikker ca. 100 mm ned i tanken og tilslutt tettet igjen åpningen i fakkelrøret. Dette medførte et høyt trykk i tanken som resulterte i at en sirkulær bit av bunnplaten ble presset ut og inn i fakkelrøret. En stiplet sirkel på Figur 9-2 markerer hullet i bunnplaten. Det antas at platebiten fortsatte med stor fart videre i gjennom røret til den traff det 90° rørbendet. I dette området ble platebiten slynget ut gjennom rørveggen med stor kraft som forårsaket betydelige skader på en rekke komponenter på dekk (elektriske kabler, stålkonstruksjoner, stigetrinn, isolasjonsmateriale osv.).

Inspeksjonen avdekket at bunnplaten i ”skuffen” var sterkt deformert (buklet), spesielt i området mellom åpningen og utløpet (mot styrbord). En kraftig deformasjon av bunnplaten ble også observert i sektoren som vender mot babord i det en del av platekanten (inklusiv bruddkanten) var brettet opp langs fakkelrøret innvendig. Etter alt å dømme har det i denne sektoren oppstått et betydelig strekk i den delen av platekanten som var brettet inn i fakkelrøret inntil brudd pga. overbelastning inntraff. Platetykkelsen ut mot bruddkanten er også markant redusert i dette området. Det resterende bruddet gir inntrykk av å ha blitt tilnærmet revet av mot kanten av fakkelrøret. Representative bilder av disse observasjonene er vist i figurene 9-3 til 9-6. Bruddkanten i det sirkulære hullet i bunnplaten fra sektoren mot sidekanten forut er vist i Figur 9-7. Bruddmønsteret visuelt bedømt gir et bestemt inntrykk av duktil overbelastning som forventet i dette området. Det ble i tillegg observert lokale områder med rust i senter av platetykkelsen samt antydning til laminering.

Sveiseforbindelsen som fester sideveggene i ”skuffen” til tankskallet var sprukket opp både forut og akter, som vist i Figur 9-8 og Figur 9-9. Lengden på sprekkene var henholdsvis 785 mm og 793 mm, som er omtrent halve lengden av den totale lengden på hver av sideveggene (sveisene).

Ved å studere bruddflatene ved hjelp av feltutstyr på stedet, ga bruddmønsteret et tydelig inntrykk av å være materialutmatting, se Figur 9-10. Enkelte av de karakteristiske hvilelinjene i et utmattingsbrudd var tildels godt synlige med det blotte øyet og en lupe med forstørrelse X 6. Bruddkanten fulgte tildels overgangen sveis/ platematerial, men ble også observert som avtrapping i platematerialet. Disse områdene var å finne spesielt der hvor sliping av overflaten

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



var utført. Bruddmønsteret ga inntrykk av at bruddet har initiert i en rekke sprekkdannelser langs utsiden på ”skuffen”. Det ble også observert en utmattingssone på innsiden av platen, noe som indikerer at sidekanten i ”skuffen” har hatt en sideveis bøyning, dvs. tosidig bøyeutmatting. Det samme mønsteret ble også observert langs bruddkanten på sideveggen forut.

En representativ prøve av bruddflaten fra sideveggen merket akter ble skåret ut nær åpningen av ”skuffen” og på et senere tidspunkt studert bl.a. under et stereomikroskop i DNVs laboratorium. Figur 9-11 viser et representativt område av bruddflaten med relativt tydelige hvilelinjer. Makromønsteret i dette området viser at sprekkdannelser har initiert i flere områder uavhengig av hverandre og propagert som utmatting. Som tidligere nevnt vises det også tydelig at utmatting har startet fra begge sider av platen.Kapittel 4 i denne rapporten omhandler videre studier av den utskårne materialprøven.

Den visuelle undersøkelsen av sveiseforbindelsen mellom sideveggene i ”skuffen” og tankskallet avdekket enkelte geometriske uregelmessigheter (sveisefeil). Det ble observert kantsår i lokale områder, enkelte groper/ porer og noe uheldig geometri i forbindelse med start/ stoppområder. Et område med kantsår er vist i Figur 9-12. Dette er uregelmessigheter som anbefales fjernet ved sliping da slike sveisefeil i kombinasjon med dynamiske belastninger kan være utgangspunkt for sprekkdannelser.

3.2 Ikke-destruktiv prøving For å lokalisere eventuelle sprekkdannelser i den tilsynelatende intakte resterende delen av sveisen på hver av sideveggene ble det utført ikke-destruktiv sprekkontroll ved hjelp av Dye-Penetrant (RP 20/ D30 A). Prøvingen avdekket ingen sprekker eller sprekklignende defekter i denne delen av sveisen. Sveiseforbindelsen i endeveggen i ”skuffen” (mot babord side) ble testet på samme måte. Det ble her avdekket tydelige sprekkdannelser i tre forskjellige områder tilnærmet midt i sveisemetallet. Sprekkene var korte (ca. 2 – 4 mm) og relativt åpne og gir et inntrykk av å ha oppstått i forbindelse med fabrikasjon. Representativt område av påviste feil i sveisemetallet er vist i Figur 9-13.

Oppmerking for prøvetaking av aktuelle områder ble utført, men utkapping (saging) var ikke mulig å gjøre med det tilgjengelige utstyr da DNV var om bord på grunn av gnistfare. Etter anvisning fra DNV saget representanter for Statoil ut prøvestykker noen dager senere som ble sendt til DNVs laboratorium på Høvik. Videre undersøkelser av disse prøvene er omtalt i kapittel 4.

3.3 Hullet i fakkelrøret Objektet som ble slynget ut gjennom fakkelrøret etterlot seg en åpning med diameter ca. 50 cm. Figur 9-14 viser en oversikt over åpningen. (Bildet er tatt av Statoils representanter på Visund). De to flikene av rørveggen refereres til som ”høyre flik” og ”venstre flik”.

På innsiden av begge flikene var tydelige merker etter et hardt objekt som hadde laget en mekanisk skade fra innsiden. Merket på høyre flik er synlig på Figur 9-14. Figur 9-15 viser merket på venstre flik.

Røret hadde en bulk i 90º bendet, like nedenfor hullet. Figur 9-16 viser bulken, tydelig presset ut fra innsiden.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



4 MATERIALTEKNISK UNDERSØKELSE AV UTKAPPETE PRØVER I DNVS LABORATORIUM

4.1 Visuell undersøkelse Størstedelen av ”skuffen” ble send til DNV sitt laboratorium på Høvik. De mottatte delene er vist i Figur 9-17. Områdene hvor det ble observert bruddflate som er typisk for utmatting er indikert. En del av denne bruddplaten ble kappet løs som indikert på figuren, og undersøkt i detalj. En oversikt over prøven, inklusiv bruddflaten, som ble saget ut av sideveggen merket ”akter” i ”skuffen” er vist i Figur 9-18. Prøven ble tatt ut av hjørnet i åpningen av ”skuffen” og har derfor med en liten del av den opprinnelig slipte platekanten. Prøven viser at bruddkanten ligger i forskjellige nivåer og at en del av bruddkanten har en relativt takkete topografi (områdene A, B og C på Figur 9-18). Området D har en relativt jevn bruddkant. Etter alt å dømme går bruddplanet hovedsakelig langs varmepåvirket sone (HAZ) i sveiseforbindelsen. I tillegg viser prøven at overflaten har blitt slipt lokalt, høyst sannsynlig i forbindelse med utført sveising. Figur 9-19 gir en oversikt over oppdeling av prøven for henholdsvis metallografisk undersøkelse, hardhetsmåling og undersøkelse av bruddflatens mikromønster i et scanning elektronmikroskop (SEM). Den noe takkete bruddkanten, merket A, B og C i område 2 på Figur 9-19, er vist ved høyere forstørrelse i Figur 9-20 og Figur 9-22. Figur 9-20 viser en rekke sprekkdannelser parallelt med sliperetningen samt separate bruddflater i forskjellige plan. Sprekkdannelsene gir et bestemt inntrykk av å ha blitt ”styrt” av sliperetningen. Bruddflatene A, B og C, vist i Figur 9-21, har et makromønster karakteristisk for materialutmatting. Bruddmønsteret bekrefter at sprekkinitiering har oppstått i forskjellige plan på utsiden av sideveggen i ”skuffen”. I dette området av bruddflaten viser bruddmønsteret at sprekkdannelser har også initiert på innsiden av ”skuffen”. Sprekkene har propagert som utmatting pga. dynamisk belastning. I dette området har sprekker vokst inn til ca. senter av platetykkelsen i det brudd i platen har oppstått. Dette bruddmønsteret ble også påvist i det relativt plane området merket D, se Figur 9-22.

Hele sprekklengdene ble undersøkt i optisk stereomikroskop med forstørrelse 8 – 50 ganger. Ved hjelp av denne undersøkelsen er bruddmekanismen for hele sprekklengdene på begge sidene av ”skuffen” bedømt til å være tosidig bøyeutmatting, noe som bekrefter at platen har vært utsatt for sideveis bevegelser. Det ble observert spor av anlegg mot røret rundt hele omkretsen hullet som er stanset ut. Dette tyder på at utløpet har vær tettet fullstendig igjen før en del av platen ble stanset ut.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



4.2 Spektrometrisk analyse Prøver av stålmaterialet i ”skuffen” samt en prøve av det 90° rørbendet i fakkelrøret ble saget ut for kjemisk analyse. Resultatene er gitt i tabell 1 under.

Tabell 1: Spektrometrisk analyse av materialet i ”skuffen” og i 90° rørbend.

Elementer %

Bunnplate i ”skuff”

Sidevegg i ”skuff”, (akter)

90° Rørbend i fakkelrør

UNS S31254 (6 Mo)

C 0,012 0,011 0,009 maks. 0,020

Si 0,36 0,38 0,36 maks. 0,80

Mn 0,48 0,48 0,49 maks. 1,00

P 0,029 0,030 0,034 maks. 0,030

S 0,0002 0,0002 0,0002 maks. 0,010

Cr 19,9 19,8 19,2 19,5 – 20,5

Mo 6,25 6,30 6,21 6,00 – 6,50

Ni 17,7 17,8 17,4 17,50 – 18,50

Al 0,004 0,004 0,004 -

Co 0,29 0,28 0,19 -

Cu 0,63 0,57 0,71 0,50 – 1,00

N 0,23 0,22 0,22 0,180 – 0,220

Analyseresultatene møter stort sett kravene iht. UNS S31254. Det ble registrert små avvik for elementene P og N. Dette har imidlertid ingen betydning for materialkvaliteten.

4.3 Undersøkelse av bruddflaten i scanning elektronmikroskop (SEM) Representative områder av bruddflaten ble saget ut av den ene sideveggen (akter) i ”skuffen”. Prøvene ble avfettet og renset med aceton og undersøkt i et scanning elektronmikroskop (SEM) med henblikk på mikromønsteret i bruddflatene. Bruddmønsteret undersøkt ved henholdsvis X 4000 og X 7000 viser striasjoner, noe som bekrefter at bruddmekanismen er materialutmatting. Representative områder av bruddflaten er vist i figurene fra Figur 9-23 til Figur 9-25.

Det ble utført telling av striasjoner i et område ca. 2 mm målt fra bruddkanten på utvendig overflate. Resultatet viste ca. 15 striasjoner talt over en avstand på ca. 5 µm (lengde av skala vist på Figur 9-25). Dette gir en gjennomsnittlig striasjonsavstand på 0,3 µm, som må karakteriseres

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



som ”high cycle fatigue”. Telling av striasjoner vil innebære en viss usikkerhet og kan ikke konverteres direkte til et antall last sykler. Slik er det også i dette tilfellet.

4.4 Metallografisk undersøkelse og hardhetsmåling For undersøkelse av platematerialets mikrostruktur ble prøver av bunnplaten og sideveggene i ”skuffen” undersøkt. Prøvene ble saget ut i upåvirket materiale og i områder langs bruddkanten i sideveggen akter (område 1 og 3, Figur 9-19). Det ble også saget ut prøver ut mot bruddkanten i det sirkulære området hvor materialet antas å ha vært utsatt for strekkbelastning. I tillegg ble det også tatt ut prøver av materialet i fakkelrøret. Samtlige prøver ble preparert iht. gjeldene spesifikasjoner og undersøkt under optisk lysmikroskop ved forstørrelse X 50 til X 1000. Platematerialet i ”skuffen” viser som forventet en relativt finkornet austenittisk mikrostruktur. Et område representativt for både bunnplaten og sideveggene er vist i Figur 9-26. I senter av platetykkelsen ble det observert seigringer i form av karbidansamlinger og enkelte intermetallliske faser, se Figur 9-27 og Figur 9-28. Dette er uønskede faser som dannes ved høyere temperaturer (ca. 800 – 1000 °C) og fører til noe endring lokalt av materialets opprinnelige kjemiske sammensetning. Større mengder av utfellinger gjennom platetverrsnittet vil også få innvirkning på mekaniske egenskaper. Det skal imidlertid understrekes at i denne sammenheng er de observerte fasene relatert til fabrikasjonen av platematerialet. Seigringene/ fasene har ikke hatt betydning for selve hendelsen ombord på plattformen. Observert laminering i bruddflaten og antydning til rust i lokale områder (Figur 9-7) forklares med utfellinger av nevnte faser.

Nær bruddkanten, spesielt i områder hvor sliping var utført på overflaten, ble det lokalisert en rekke mikrosprekker i bunnen av sliperiper. Et representativt område er vist i Figur 9-29. Dette viser at materialet arbeidsherder og danner lett sprekker i deformerte områder. Et metallografisk slip i overgangen av område 2 og 3 (Figur 9-19), viser en relativt rettlinjet sprekk som har initiert i en sliperipe og propagert som utmatting inn til senter av platetykkelsen, se Figur 9-30. Valsestrukturen (båndstrukturen) i platen viser en sideveis forskyvning, noe som bekrefter at det har vært en relativt stor bevegelse i platen. Områdene I og II på figuren viser en mikrosprekk i en sliperipe samt at området i senter av platen har sideveis forskyvning av båndstrukturen. Sprekkspissen, som ligger i et område med seigringer, har i tillegg dannet forgreninger. Detalj av områdene er vist i Figur 9-31 og Figur 9-32. Materialet i fakkelrøret viser en ordinær austenittisk mikrostruktur, se Figur 9-33. Som figuren viser har platetverrsnittet varierende kornstørrelse. Dette har sammenheng med deformasjonsgrad/ varmebehandling og er relatert til fremstillingsprosessen av rørbendet. Det ble imidlertid ikke observert uregelmessigheter i mikrostrukturen som har ført til redusert styrke av røret.

4.5 Hardhetsmåling:Det ble utført hardhetsmålinger med et stasjonært Vickers hardhetsapparat og en belastning på 10 kp. Målingene ble utført i platetverrsnittet. Resultatene er gitt i tabell 2.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Tabell 2: Hardhetsmåling i platematerialet i ”skuffen”, Vickers (HV10)

Prøveområde Vickersenheter (HV10) Gjennomsnitt (HV 10)

Bunnplate 201 – 199 – 201 – 201 – 212 – 199 202

Bunnplate nær bruddkant 281 – 304 – 297 – 297 – 294 – 294 295

Sidevegg akter 183 – 189 – 186 – 186 – 185 – 186 186

Sidevegg forut 183 – 194 – 183 – 185 – 185 – 186 186

Rørbend 190 – 192 – 188 – 193 – 192 – 190 191

Hardhetsmålingene viser hardheter som forventet for dette materialet. Materialets økte hardhet i området hvor deler av bunnplaten er stanset ut skyldes plastisk deformasjon og arbeidsherding. Dette forklarer også den registrerte hardhetsforskjellen mellom bunnplaten og sideveggene i ”skuffen”. Det er naturlig å tro at denne er fremstilt av samme platen og vil således ha lik hardhet.

4.6 Mekanisk prøving (strekkprøving) To prøveemner ble saget ut av bunnplaten i ”skuffen” og maskinert for strekkprøving. Strekkprøvingen ble utført iht. NS-EN 10002-1 som har gitt følgende resultater, se tabell 3.

Tabell 3: Strekkprøving av bunnplaten i ”skuffen”

Strekkfasthet Flytegrense, 0,2 %

Forlengelse

Prøve Dim. Areal mm2

N/ mm2 K/N N/ mm2 KN L0 = 50 %

*) 1 15,72x 5,02 78,91 741 58,50 392 30,90 74,2 48,4

**) 2 15,75x5,02 79,06 739 58,40 385 30,45 74,7 49,4

Ref. NORSOK M-630 MDS R15, Rev. 3

655 310 35

- *) Prøven ble tatt ut i senter av bunnplaten med lengderetning parallelt til sideveggene. Prøveområdet var svakt deformert.

- **) Prøven ble tatt ut i bunnplaten ca. 50 mm fra sveiseforbindelsen mellom bunnplate og sidevegg. Prøven var orientert parallelt med sveisen og området var tilsynelatende uten deformasjon.

Resultatene fra strekkprøvingen er i overensstemmelse med kravene iht. NORSOK M-630, MDS R15, Rev. 3.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



4.7 Konklusjon av de materialtekniske undersøkelsene Basert på materialtekniske undersøkelser kan det konkluderes med følgende:

Sprekkdannelser/ brudd ble lokalisert i tilnærmet halve lengden av begge sideveggene på fakkeltankens utløpsarrangement (”skuffen”). Brudd har oppstått i tilknytning til de langsgående sveiseforbindelsene som fester ”skuffen” opp under tankskallet. Bruddmekanismen i disse to områdene er bedømt til å være materialutmatting (tosidig bøyeutmatting). Dette indikerer at det har vært relativt store sideveis bevegelser i sideveggene i ”skuffen”.

Årsaken til at den sirkulære platebiten har blitt presset ut av bunnplaten og inn i fakkelrøret er regulær overbelastning.

Resultatene fra kjemisk analyse og mekanisk prøving viser at platematerialet i ”skuffen” og materialet i fakkelrøret er i god overensstemmelse med kravet iht. UNS S31254 henholdsvis NORSOK M-630, MDS R15, Rev.3.

Metallografisk undersøkelse viser at platematerialet i ”skuffen” og i fakkelrøret har en austenittisk mikrostruktur som forventet. Det ble ikke avdekket uregelmessigheter som har vært av betydning for selve hendelsen.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



5 STRØMNINGSTEKNISK VURDERING

5.1 ModellEn modell av ?HP flare knock out drum? for Visund har blitt etablert i henhold til tegninger og etter samtale med DNV team som har vært på befaring etter hendelsen. Modellen er vist i Figur 5-1 og Figur 5-2.

Figur 5-1 Simuleringsmodell av “HP Flare KO drum”.

Figur 5-2 Utsnitt av simuleringsmodell av HP Flare KO drum. Veggene er her gjort gjennomsiktige slik at man ser ”skuffen” gjennom tankveggene.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



5.2 NedblåsningsbetingelserAnalyse er foretatt for en nedblåsningsrate på 16.5MSm3/dag gass med molvekt 20, samt en nedblåsningsrate på 12MSm3/dag gass med molvekt 20. Trykk i utløpet mot flare er satt til 3barg i begge tilfellene.

5.3 MetodeCFD (Computational Fluid Dynamics) programmet CFX10 fra ANSYS er benyttet i beregningene. Dette programmet løser Navier Stokes likninger, kontinuitetslikningen, ligninger for bevarelse av masse og varme og to første ordens turbulenslikninger (k- modell).Modellen er inndelt i omlag 800.000 noder, med høyest celletetthet ved innløpet til ”skuffen”. Dette er illustrert i Figur 5-3 og Figur 5-4. Beregningene er kjørt som stasjonære simuleringer, dvs tidsutviklingen er ikke beregnet.

Figur 5-3 Gridtetthet på ”skuffen”

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 5-4 Utsnitt av ”skuffen” som illustrerer gridtettheten på kanten av ”skuffen” mot styrbord i forskjellig forstørrelse.

5.4 ResultatResultatene fra analysen er angitt i Tabell 5-1.

Tabell 5-1: Trykk på forskjellige lokasjoner av ”skuffen” ved forskjellige nedblåsningsrater. Trykkene er gjennomsnittstrykket på platen. Nedblåsningsrate

Lokasjon Trykk utside (barg)

Trykk innside (barg)

Trykkdifferanse (bar)

Bunnplate i skuff 3.819 3.526 0.293 Sidevegg Forut 3.815 3.526 0.289 Sidevegg Akter 3.815 3.537 0.278

16.5MSm3/dag

Bakvegg Babord 3.822 3.624 0.200 Bunnplate i skuff 3.471 3.331 0.169 Sidevegg Forut 3.469 3.323 0.141 Sidevegg Akter 3.469 3.293 0.176 12 MSm3/dag

Bakvegg Babord 3.473 3.323 0.130

Trykkfordelingen i tank og utløp er vist i Figur 5-5. Figur 5-6 viser isokurver for hastighet og Figur 5-7 viser hastighetsvektorer rundt ”utløpsskuffen”.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 5-5 Trykkfordeling i tank – detaljert rundt utløpsskuff ved nedblåsningsrate 16.5MSm3/dag.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 5-6 Hastighetsfordeling i KO drum og i utsnitt av KO drum ved nedblåsningsrate 16.5MSm3/dag.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 5-7 Hastighetsvektorer – detaljert rundt ”utløpsskuff” ved nedblåsningsrate 16.5MSm3/dag.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 5-8 Hastighetsvektorer – usnitt av Figur 5-7 - detaljer rundt ”utløpsskuff” ved nedblåsningsrate 16.5MSm3/dag.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 5-9 Hastighetsvektorer – detaljert sett ovenfra rundt ”utløpsskuff” ved nedblåsningsrate 16.5MSm3/dag.

5.5 Oppsummering og konklusjon Ved nedblåsningsrate på 16.5 MSm3/dag ble det beregnet en trykkdifferanse i størrelsesorden 0.3bar. Dersom ”skuffen” begynner å bøye seg inn for trykket som er funnet vil det være en selvforsterkende effekt siden innløpsarealet til ”skuffen” vil bli redusert og dermed vil hastighet i ”skuffen” øke.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Som det fremgår av Figur 5-7 ligger det en virvel i innløpet til ”skuffen” og en virvel i innløpet til utløpsrøret. Disse virvlene vil kunne gi opphav til trykkfluktuasjoner/vibrasjoner som vil kunne resultere i utmatting og sprekkdannelse.

Tidspunkt for åpning av ventiler ut/inn av tanken vil kunne ha betydning for trykkreftene. Dersom utløpsventil åpner senere enn innløpsventil vil trykket i tanken kunne være større ved oppstart enn tilsvarende 3barg ved utløpet ved stasjonære forhold. Dette vil resultere i en større nedblåsningsrate enn 16.5MSm3/dag tidlig i forløpet.

Dersom nedblåsningen reduseres til 12 MSm3/dag mens trykket mot flare opprettholdes og komposisjonen antas lik, blir trykkdifferensen nær halvert. Dette er som forventet da trykkdifferensen ved varierende rate og konstant trykk og tetthet vil gå proporsjonalt med kvadratet av raten.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



6 STYRKEBEREGNINGER

6.1 Beregningsverktøyet Modellen er laget i Abaqus Versjon 6.5-1 basert på mottatte tegninger for ”skuffen” som en elastisk plastisk material modell. Videre er modellen påsatt trykk fra den dynamiske analysen med orginalt innløpsareal.

Figur 6-1 Modell av ”skuff” påsatt trykk.

Det oppstår et relativt trykk på ”skuffen” fra utsiden på grunn av forskjell i trykk på innsiden og utsiden av ”skuffen”. Trykket er satt på i henhold til resultatene fra den dynamiske analysen. Beregningene som er utført her er statiske analyser basert på trykkforskjellen med det orginale innløpsarealet. Det vil si at eventuelle selvforsterkende effekter ikke er tatt med.

Tabell 6-1: Trykk på ”skuffen” for nedblåsningsrate 16.5 MSm3/dag, fra Tabell 6-1 Lokasjon Trykk utside

(barg)Trykk innside

(barg)Trykkdifferanse

(bar)Bunnplate i skuff 3.819 3.526 0.293 Sidevegg Forut 3.815 3.526 0.289

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Sidevegg Akter 3.815 3.537 0.278 Bakvegg Babord 3.822 3.624 0.200

6.2 Modell med intakte sveiser på sideveggene

Figur 6-2 og Figur 6-3 over viser hva trykket medfører av spenninger og deformasjoner/bøyinger for ”skuffen” med intakte sveiser på toppen av sideveggene. Trykket på undersiden av ”skuffen” er 0,293 bar. Modellen fra Abaqus viser at store områder på bunnplaten og sideveggene vil ha spenninger over flytegrensen.

Grafen i Figur 6-4 viser den vertikale forflyttingen av den åpne enden på bunnplaten (styrbord side) for stigende trykk. Med et trykk på 0,293 bar vil den åpne enden av bunnplaten ha forflyttet seg oppover med 265 mm.

Figur 6-5 skisserer det nye innløpsarealet til ”skuffen” med intakte sveiser når det er påsatt trykk fra den dynamiske analysen. Trykket medfører at innløpsarealet reduseres til ca 60% av det originale innløpsarealet. Man vil med andre ord få en selvforsterkende effekt av trykkøkning, fordi gasshastigheten i ”skuffen” øker når innløpsarealet til blir redusert.

Figur 6-2 Spenninger og utbøyninger på ”skuffen” med intakte sveiser.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 6-3 ”Skuffen” med intakte sveiser sett fra styrbord side inn mot åpningen.

Vertikal forflytting i den åpne enden av bunnplaten (styrbord)

0

50

100

150

200

250

300

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

Trykk (bar)

Figur 6-4 Vertikal forflytting i den åpne enden av bunnplaten med intakte sveiser.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 6-5 Nytt innløpsareal etter påsatt trykk for ”skuff” med intakte sveiser.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



6.3 Modell med sveiser som har feilet på grunn av utmatting Figur 6-6 og Figur 6-7 over viser hva trykket medfører av spenninger og deformasjoner/bøyinger for ”skuffen” med sveiser som har feilet på grunn av utmatting på toppen av sideveggene. Trykket på undersiden av ”skuffen” er 0,293 bar. Modellen fra Abaqus viser at store områder på bunnplaten og sideveggene vil ha spenninger over flyt.

Grafen i Figur 6-8 viser den vertikale forflyttingen av den åpne enden på bunnplaten (styrbord side) for stigende trykk. Med et trykk på 0,293 bar vil den åpne enden av bunnplaten ha forflyttet seg oppover med 322 mm.

Figur 6-9 skisserer det nye innløpsarealet til ”skuffen” med sveiser som har feilet når det er påsatt trykk fra den dynamiske analysen.. Trykket medfører at innløpsarealet reduseres til ca 52% av det originale innløpsarealet. Man vil med andre ord få en selvforsterkende effekt av trykkøkning, fordi gasshastigheten i ”skuffen” øker når innløpsarealet til blir redusert.

Bunnplaten i ”skuffen” vil på grunn av den selvforsterkende effekten av trykkøkning bli presset helt opp til og mot utløpet N2. Når bunnplaten har lagt seg helt inntil og tettet utløpet vil det skje en rask trykkoppbygging i tanken.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 6-6 Spenninger og deformasjoner på ”skuffen” med sveiser som har feilet.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 6-7 ”Skuffen” med sveiser som har feilet sett fra styrbord side inn mot åpningen.

Vertikal forflytting i den åpne enden av bunnplaten med sveiser som har feilet (styrbord)

0

50

100

150

200

250

300

350

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

Trykk (bar)

Figur 6-8 Vertikal forflytting i den åpne enden av bunnplaten med sveiser som har feilet.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 6-9 Nytt innløpsareal etter påsatt trykk for ”skuff” med sveiser som har feilet.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



6.4 Trykk på bunnflaten som kreves for å strekke/skjære løs en bit

Bruddflaten på bunnplaten i skuffen viser to forskjellige typer brudd. Ca halve bruddflaten, 180 grader (i babord del av bunnplaten mot den åpne enden av skuffen) viser brudd i strekk mens de resterende 180 gradene (i styrbord) indikerer at platen har røket i skjær som følge av at platen er presset mot utløpsrøret.

Konservative og enkle beregninger indikerer at trykket i tanken må ha vært på ca 100 bar for å stanse ut profilet av bunnplaten mot utløpet. Beregningene er gjort for et ideelt brudd (ingen lokale spenningskonsentrasjoner eller sprekker) når bunnplaten har ligget mot utløpet som en blindflens. Tanken har et designtrykk på 14 bar og det er tvilsomt om den ville ha tålt et så høyt trykk uten synlige skader/deformasjoner.

Platen kan ha blitt stanset ut ved et lavere trykk som følge av lokale sprekker/ defekter i bunnplaten i området som ligger mot utløpet, noe som er sannsynlig for materialer som blir utsatt for store spenninger og deformasjoner. Med slike sprekker vil det kreves et mindre trykk, enn beregnet over, for å strekke/skjære løs profilet. Restene av bunnplaten som er brakt inn til DNV viser store deformasjoner i styrbord ende av bunnplaten, det området som treffer utløpet først.

En nøyaktig analyse av selve hendelsesforløpet og trykket vil være en vanskelig og mer omfattende jobb enn hva som har blitt utført her.

6.4.1 Forslag til videre arbeid

Mer detaljert modellberegning av deformasjoner og utrivning av delen av bunnplaten av ”skuffen”. Bruk av Abacus / Explicit beregningsverktøy, som er bedre til å håndtere ikke-lineære effekter enn standardversjonen av Abacus, men er mye mer ressurskrevende.

6.5 Konklusjon av styrkeberegningene

Strømningen av gass på ulykkesdagen skapte en trykkforskjell på 0,293 bar mellom over- og undersiden av bunnplaten. Dette er nok til at innløpsarealet på skuffen blir redusert til ca 52-60 % av originalt innløpsareal. Reduksjon av innløpsarealet gir en selvforsterkende effekt på trykkforskjellen slik at bunnplaten vil legge seg inntil utløpet i tanken, noe som igjen medfører trykkoppbygging i tanken.

Selve bruddforløpet er for komplekst for enkle beregninger til at det har vært mulig å komme frem til det maksimale trykket i tanken som førte til utstansing av profilet.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



7 ANALYSE AV PARTIKLER FRA BUNNEN AV TANKEN Fra Politimesteren i Rogaland ble en prøve av partikler som var hentet fra bunnen av tanken mottatt, se referanse /2/. Posen med partikler er vist i Figur 9-34 slik den ble mottatt. Det luktet olje av posen da den ble åpnet. Partiklene var fuktige av oljerester.

Et tilfeldig utvalg fra posen ble spredd utover et hvitt papir slik Figur 9-35 viser. Figur 9-36 viser et utsnitt av partiklene, fotografert i stereomikroskop.

Et forsøk på å separere partiklene ved hjelp av magnet ble gjort, men alle partiklene ble tiltrukket av magneten, selv om senere undersøkelser viste at de fleste av dem egentlig var umagnetiske. Forklaringen viste seg å være at oljerestene på partiklene gjorde dem klebelige, så rustpartikler hang fast på dem alle sammen. Rust er magnetisk, og dermed ble alle tiltrukket av magneten. Isteden ble partiklene sortert manuelt, med pinsett, og fordelt i 8 hovedgrupper. Hver hovedgruppe ble lagt i en liten plastpose, og hver plastpose ble så magnetisk testet, uten å ta innholdet ut av posen. Tabellen nedenfor viser at bare 3 av partikkeltypene var magnetiske:

Fraksjon Beskrivelse Magnetisk Ikke-magnetisk

Figur

1 Store, brune partikler (Antakelig rust)

X Figur 9-37

2 Små, brune partikler (--- ” ---) X Figur 9-38

3 Flakformete partikler X Figur 9-39

4 Metallstrips (antakelig austenittisk rustfritt stål)

X Figur 9-40

Figur 9-41

5 Metallbit med spor fra saging (--- ” ---)

X Figur 9-42

6 Bit av carbonstål (Antakelig sveisesprut)

X Figur 9-43

7 Stein X Figur 9-44

8 Plastbit (antakelig fra kabelisolasjon)

X Figur 9-45

Etter diskusjon med Petroleumstilsynet i Videokonferanse 2006-03-20, ble vi enige om at det ikke var nødvendig å bruke ressurser på å analysere de ulike fraksjonene i SEM. De følgende klassifikasjonene er derfor kun basert på visuelle observasjoner i tillegg til bruk av magnet.

7.1 Partikkelfraksjon 1 og 2: Brune partikler, antakelig rust. Disse partiklene stammer ikke fra selve HP Flare KO Drum, for den var laget av rustfritt stål (UNS S31254), i følge kapittel 4.2 i denne rapporten. Det var heller ingen tegn til rust å se inni

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



tanken eller i det som kunne inspiseres av rørene ut av tanken. Altså må rustpartiklene ha blitt fraktet med gasstrømmen fra andre steder oppstrøms av tanken, og har blitt liggende i bunnen av tanken.

7.2 Partikkelfraksjon 3: Flakformete partikler. Disse partiklene var ikke magnetiske, så de består ikke av rust. Fargen var brun, litt lysere enn rustpartiklene (fraksjon 1 og 2). Figur 9-39 viser utseendet og typisk størrelse av flakene. De var lette, så de kan ha blitt ført med olje- og gasstrømmen helt fra brønnen. Følgelig kan de bestå av et mineral, for eksempel glimmer, men en SEM analyse vil være nødvendig for å fastslå sammensetningen.

7.3 Partikkelfraksjon 4: Metallstrips.Metallsstripsene så med det samme ut som krøllete spon fra en sponfraskillende bearbeidingsprosess, som boring eller fresing, slik Figur 9-40 viser. Etter nærmere studie viste det seg at de alle var like. Ved å rette noen av dem ut og sette dem sammen i et sannsynlig mønster slik Figur 9-41 viser, kan man tenke seg at dette er biter fra et varmeelement eller fra en sensor av et eller annet slag som er blitt ødelagt og deretter ført med gasstrømmen.

7.4 Partikkelfraksjon 5: Ikke-magnetisk metallbit. Denne metallbiten har tydelige merker etter saging, slik Figur 9-42 viser. Siden metallbiten ikke er magnetisk, og heller ikke rusten, er den sannsynligvis av et austenittisk rustfritt stål. Den er ikke brukket løs fra noe, men fjernet med hensikt.

7.5 Partikkelfraksjon 6: Magnetisk metallbit. Formen på denne biten tyder på at det er en sveiseperle som har dryppet ned og størknet, se Figur 9-43. Overflaten hadde svake rustangrep, så materialet antas å være carbonstål. Ingen komponenter i tanken var av carbonstål, så denne biten må stamme fra et annet sted. Den er antakelig for tung til å ha kommet med gasstrømmen, men kan ha sittet fast på støvlene / klærne til folk eller på noe av utstyret som har vært brukt i tanken.

7.6 Partikkelfrakjon 7: Stein. Denne steinen hadde diameter på ca 8 mm, som vist i Figur 9-44. Den har neppe blitt fraktet med gasstrømmen inn i tanken. Mest sannsynlig har den sittet fast på klær eller støvler til noen som har vært i tanken.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



7.7 Partikkelfraksjon 8: Plastbit Formen på denne biten kan tyde på at den stammer fra kabelisolasjon. Mest sannsynlig har den sittet fast på klær eller utstyr som har vært brukt i tanken. Biten er vist på Figur 9-45.

7.8 Konklusjon av partikkelanalysen Ingen av partiklene stammer fra tanken eller fra ”skuffen”. Ingen av partiklene har bidradd til, eller er resultat av den aktuelle hendelsen. De mest interessante partiklene er metallstripsene (figur Figur 9-40 og Figur 9-41). De kan stamme fra sensorer eller annet utstyr oppstrøms tanken som har blitt ødelagt i forbindelse med den aktuelle hendelsen.

8 REFERANSER

/1/ Petroleumstilsynet: “Gasslekkasje fra fakkelrøret Visund den 19.1.2006”. Presentasjon i Valhall.

/2/ Følgeseddel fra Politimesteren i Rogaland. Sak nr. 9309725. (ikke datert). Følgeseddelen viser til beslagjournal nr. 2006/249, datert 26.01.2006 kl. 12:00.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



9 BILDER

Figur 9-1 VD-43-0001 HP Flare KO drum.

Figur 9-2 Utløpsarrangement ved utløpet av tanken. (”skuffen”). Stiplet sirkel markerer den manglende platebiten som ble presset ut gjennom fakkelrøret.

Hull i fakkelrør

Utløpsarrangement med dråpeutskiller / deflektorplate

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-3 Bunnplaten i ”skuffen” sett fra undersiden. I tilnærmet halve omkretsen av hullet i platen har noe av bruddkanten blitt brettet opp langs rørstussen fra fakkelrøret som går ca. 100 mm inn i tanken, se pilmerking.

Figur 9-4 Detalj av Figur 9-3 viser platekanten som har blitt brettet opp innvendig i fakkelrøret. I denne sektoren har platen høyst sannsynlig blitt utsatt for strekkbelastning, se grønn pilmarkering. Bruddkanten er pilmerket.

Forut

Akter

Styrbord

Babord

Innvendig i fakkelrør

Bruddkant

Strekk

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-5 Deformasjon av bunnplaten i den åpne enden av ”skuffen”. Sideveggen forut (grønn pil) var bøyd sideveis i området hvor brudd har oppstått. Pilen markerer gjenværende bruddkant og sveis i tankskallet.

Figur 9-6 Detalj av Figur 9-5 viser den sterkt deformerte bunnplaten sett mot styrbord side. I denne sektoren har bruddet i bunnplaten oppstått langs endekanten på fakkelrøret (platen gir inntrykk av å ha blitt revet av mot fakkelrøret).

Forut

Styrbord

Akter

Bruddkanti bunnplate

Endekant i fakkelrør

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-7 Lokalt område av bruddkanten langs hullet i bunnplaten, forut. Makroskopisk viser bruddmønsteret overbelastning. I senter av platetykkelsen vises noe brunrust samt antydning til laminering.

Figur 9-8 Sprekk langs sveiseforbindelsen (HAZ) mellom sideveggen i ”skuffen” forut og tankskallet.

Innside i fakkelrør

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-9 Sprekk langs sveiseforbindelsen (HAZ) mellom sideveggen i ”skuffen” akter og tankskallet.

Figur 9-10 Lokalt område av bruddflaten langs sveisen mellom sideveggen i ”skuffen” forut og tankskallet. Stiplet linje markerer platetykkelsen.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-11 Lokalt område av bruddflaten fra utkappet prøve fra sideveggen, akter. Makromønsteret har tydelig karakter av at sprekkdannelser på hver side av platen har utviklet seg som materialutmatting.

Figur 9-12 Kantsår ble observert langs sveisen mellom tankskallet og sideplaten forut i ”skuffen”.

Kantsår

Innside i ”skuff”

Utside av ”skuff”

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-13 Langsgående defekter i sveiseavsettet i babord sveis mot tankskallet. Sprekkdannelser er synliggjort ved hjelp av ”Dye Penetrant”.

Figur 9-14 Åpningen i fakkelrøret der objektet ble slynget ut. Mekaniske skader på innsiden av høyre flik er lett synlig, se pilmarkering.

Mekaniskskade

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-15 Mekanisk skade på innsiden av venstre flik av hullet i fakkelrøret.

Figur 9-16 Bulk i fakkelrøret i 90° bendet sett fra utsiden, like nedenfor hullet, stiplet sirkel. Bulken er forårsaket av et objekt som traff rørveggen på innsiden.

Mekaniskskade

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-17 Deler av ”skuffen” motatt for undersøkesle i DNVs laboratorium.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-18 Oversikt over utkappet prøve fra sidevegg i ”skuff” sett fra utsiden (akter). Prøven inklusiv bruddflate ble saget ut fra platekanten og ca 120 mm bakover i retning sprekkspiss.

Figur 9-19 Oversikt over oppdeling av prøven (1, 2, 3 og 4) for metallografisk undersøkelse og hardhetsmåling samt undersøkelse av bruddflaten i et scanning elektronmikroskop (SEM). Bruddflatene merket A, B og C i område 2 er vist ved høyere forstørrelse i Figur 8-19. Bruddflaten merket D i område 4 er vist ved høyere forstørrelse i Figur 8-20.

Sagkutt ca. 120 mm

Bruddflate

Platekant

SEMMetallografi SEM Metallografi

123

4

ABCD

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-20 Bruddkanten gir inntrykk av å ha blitt ”styrt” av parallelle slipemerker i overflaten, se rød pilmerking. Hvite piler peker mot bruddflatene merket A, B og C vist i Figur 8-20.

Figur 9-21 Oversikt over et lokalt område av bruddflaten viser 2-sidig bøyeutmatting. Bruddflatene merket A, B og C har initiert langs parallelle sliperiper.

Nær sveis (HAZ)

C B A

C

B

A

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-22 Oversikt over et lokalt område av bruddflaten merket D, område 4, viser 2- sidig bøyeutmatting

Figur 9-23 SEM-foto viser et lokalt område av bruddflaten merket B med et stort antall striasjoner, se pilmerking. Forstørrelse X 4000.

D

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-24 SEM-foto viser et lokalt område av bruddflaten merket D med et stort antall striasjoner, se pilmerking. Forstørrelse X 4000.

Figur 9-25 SEM-foto viser et lokalt område av bruddflaten merket D med et stort antall striasjoner, se pilmerking. Forstørrelse X 7000.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-26 Metallografisk preparert prøve av bunnplaten i ”skuffen” viser en austenittisk mikrostruktur som forventet. Forstørrelse X 100.

Figur 9-27 Et område i senter av platetykkelsen viser seigringer med utfellinger av harde faser. Fasene er karbider og intermetalliske faser. Forstørrelse X 100.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-28 Forstørret område av Figur 9-26, men rotert 90°. Materialet viser en austenittisk mikrostruktur med seigringsbånd bestående av karbider og intermetalliske faser. Forstørrelse X 500.

Figur 9-29 Metallografisk preparert tverrsnitt viser overflaten i et område på sideveggen i ”skuffen” hvor sliping har blitt utført. I bunn av sliperipene ble det lokalisert mikrosprekker, se pilmarkering. Forstørrelse X 100.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-30 Preparert snitt viser en relativt rettlinjet sprekk som har initiert i en sliperipe på utvendig overflate (stiplet sirkel, område I). Område II viser at platen er noe forskjøvet i pilens retning pga. stor sideveis bevegelse. Sprekkspissen, som ligger i et område med seigringer viser forgreninger. Forstørrelse X 40.

Figur 9-31 Detalj av Figur 9-29 viser område I hvor en mikrosprekk har initiert i en sliperipe parallelt til hovedsprekken, se pilmarkering. Forstørrelse X 200.

Område I Område II

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-32 Detalj av Figur 9-29, område II viser at båndstrukturen er noe forskjøvet. I tillegg har sprekkspissen dannet en rekke forgreninger. Forstørrelse X 200.

Figur 9-33 Preparert område av materialet i fakkelrøret (rørbendet) viser en austenittisk mikrostruktur som forventet. Materialet viser varierende kornstørrelse i tverrsnittet. Forstørrelse X 100.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-34 Prøven av partikler fra tanken slik den ble mottatt.

Figur 9-35 Tilfeldig utvalg av partiklene spredd ut over hvitt papir.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-36 Partikler sett i stereomikroskop.

Figur 9-37 Partikkelfraksjon 1: Store rustpartikler.

Metallstrips

Stein

Plastbit

Små rustpartikler Flakformet partikkel

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-38 Partikkelfraksjon 2: Små rustpartikler.

Figur 9-39 Partikkelfraksjon 3: Flakformete partikler.

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-40 Partikkelfraksjon 4: Ikke-magnetiske metallstrips. (Antakelig austenittisk rustfritt stål)

Figur 9-41 Metallstrips satt sammen til et sannsynlig mønster (2 bilder satt sammen).

Bruddanvisning

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-42 Partikkelfraksjon 5: Ikke-magnetisk metallbit. (Antakelig austenittisk rustfritt stål)

Figur 9-43 Partikkelfraksjon 6: Magnetisk metallbit. (Antakelig sveiseperle)

DET NORSKE VERITAS

Rapport Nr: 2006 - 3098, rev. 02

TEKNISK RAPPORT



Figur 9-44 Partikkelfraksnon 7: Stein.

Figur 9-45 Partikkelfraksjon 8: Plastbit (fra kabelisolasjon ?).

- o0o -

Report 2006-3098 rev 02[1] - ptil.no Konvertert/Helse, miljø og...3.2 Ikke-destruktiv prøving 6...

Documents

Transcript of Report 2006-3098 rev 02[1] - ptil.no Konvertert/Helse, miljø og...3.2 Ikke-destruktiv prøving 6...