CA2435626A1 - Methode d`echantillonnage et de gestion du risque lors de l`inspection metallurgique de conduits ou reservoirs - Google Patents
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Abstract
Méthode d'échantillonnage et de gestion du risque pour les études de dégradation métallurgique. Les installations concernées sont des conduits et des réservoirs en métal qu i contiennent ou transportent des produits gazeux, liquides ou solides. Cette méthode informatisée permet de déterminer l'épaisseur résiduelle des installations et de prédire leur durée de vie tout en minimisant la taille de la surface inspectée. La méthode s'applique aux techniques d'inspection par essais non destructifs tels la radiographie et les ultrasons. La méthode comprend huit étapes : 1) l'estimation initiale de la sévérité de la dégradation des installations 2) le choix de la technique d'inspection 3) le calcul d'un échantillonnage de départ 4) l'inspection des installations 5) l'analyse des résultats 6) l'évaluation statistique et probabiliste des résultats 7) les prédictions de dégradation 8) la présentation des résultats. Les étapes 4 à 6 peuvent être itérées plusieurs fois au cours d'un même projet pour obtenir le niveau de confiance désiré.
Description
INTRODUCTION
Domaine technique L'invention concerne une méthode pour augmenter la fiabilité des résultats et des prédictions associées aux études de dégradation métallurgique tout en minimisant la taille des surfaces inspectées. La méthode s'applique plus précisément aux inspections par radiations et par ultrasons qui ont pour but de déterminer l'épaisseur résiduelle et/ou le risque de fuite des conduits et réservoirs en métal.
Dossier d'antériorité
Les industries métallurgiques, chimiques, pétrochimiques, énergétiques et maritimes utilisent différents types de conduits et réservoirs pour entreposer et transporter des produits gazeux, liquides ou solides. Ces conduits et réservoirs sont sujets à la dégradation par érosion et par corrosion sous l'effet de l'environnement extérieur et du milieu interne. Dans certains cas, des normes régissent l'épaisseur résiduelle permise ainsi que la fréquence des inspections (ASME
B31.2, ASME B31.3, API 653, API 570, CSA Z662). Dans d'autres cas, l'épaisseur n'est pas réglementée. Toutefois, par soucis de sécurité et de fonctionnalité, le propriétaire des installations commande des inspections visant à examiner l'état des conduits ou des réservoirs et à prédire leur espérance de vie résiduelle.
Les inspections par radiations et par ultrasons sont fréquemment utilisées pour évaluer la corrosion et la dégradation (ASTM G4, ASTM G46, API 570, CSA Z662). Ces techniques permettent de mesurer l'épaisseur des parois de conduits et de réservoirs, et d'identifier la présence de fixites ou d'irrégularités métallurgiques. Toutefois, elles ne permettent pas toujours d'inspecter les installations en entier. Sujette à des contraintes de temps, d'argent ou d'espace, la taille des surfaces inspectées doit être minimisée tout en restant représentative de l'état général des installations.
D'un autre côté, la dégradation métallurgique des conduits et des réservoirs n'est pas toujours uniforme. La corrosion est souvent localisée sous forme de piqûres de tailles et de formes variables. La Fig. 1, tirée de la norme ASTM G46, montre différents profils de corrosion par piqûration susceptibles d'être observés. Suite à la corrosion par piqûration, l'épaisseur des conduits n'est pas uniforme. Par conséquent, il existe un risque associé à
l'inspection partielle.
Ce risque est fonction de l'échantillonnage, de la méthode d'inspection et de la sévérité de la dégradation. La gestion du risque est d'autant plus importante lorsque les résultats des inspections servent à faire des prédictions sur l'espérance de vie et la dégradation future des installations.
Il existe actuellement certains systèmes expert de prédiction de durée de vie et de gestion du risque de défaillance : « Life Extension », « Predict », «CorPos ». Les nouveautés de la présente invention par rapport aux fonctionnalités des systèmes existants sont multiples. D'abord, le système comprend un module de calcul automatique de l'échantillonnage basé sur le facteur de sévérité de la dégradation et sur la précision de la méthode d'essai non destructif. La deuxième particularité concerne le module de traitement d'images qui permet d'obtenir automatiquement des mesures d'épaisseur de parois à partir d'un film radiographiques digitalisé. La troisième nouveauté vient du fait que les résultats sont traités et interprétés sous forme de distribution statistique d'épaisseur. Pour un lot de mesures données, les predictions sont indépendantes de l'endroit où l'inspection a été réalisée. De plus, les caractéristiques de cette distribution statistique permettent de valider l'échantillonnage suggéré. Enfin, les équations mathématiques utilisées pour calculer le facteur de sévérité, l'échantillonnage préliminaire et pour faire les prédictions de durée de vie sont constamment mises à jour à partir des nouveaux cas traités.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
De façon générale, cette invention propose une combinaison de techniques d'essais non destructifs et d'analyses des résultats qui permet de quantifier et de gérer les incertitudes associées aux inspections métallurgiques des conduits et réservoirs. 11 s'agit d'une méthode d'échantillonnage et de gestion du risque qui permet de minimiser la taille des surFaces inspectées en tenant compte des caractéristiques des installations et des besoins du client. Le tout est intégré à un système expert infom~atisé. Voici les huit étapes principales qui constituent la méthode:
1) l'estimation initiale de la sévérité de la dégradation des installations 2) le choix de la technique d'inspection 3) le calcul d'un échantillonnage de départ 4) l'inspection des installations 5) l'analyse des résultats 6) l'évaluation statistique et probabiliste des résultats 7) les prédictions de dégradation 8) la présentation des résultats.
Les étapes 1 à 3 servent à calculer l'échantillonnage de départ. Ä l'étape 1, un questionnaire pondéré permet d'estimer un facteur qui quantifie la sévérité de la dégradation avant même d'avoir inspecté les conduits. Suit le choix de la méthode d'inspection, étape
Domaine technique L'invention concerne une méthode pour augmenter la fiabilité des résultats et des prédictions associées aux études de dégradation métallurgique tout en minimisant la taille des surfaces inspectées. La méthode s'applique plus précisément aux inspections par radiations et par ultrasons qui ont pour but de déterminer l'épaisseur résiduelle et/ou le risque de fuite des conduits et réservoirs en métal.
Dossier d'antériorité
Les industries métallurgiques, chimiques, pétrochimiques, énergétiques et maritimes utilisent différents types de conduits et réservoirs pour entreposer et transporter des produits gazeux, liquides ou solides. Ces conduits et réservoirs sont sujets à la dégradation par érosion et par corrosion sous l'effet de l'environnement extérieur et du milieu interne. Dans certains cas, des normes régissent l'épaisseur résiduelle permise ainsi que la fréquence des inspections (ASME
B31.2, ASME B31.3, API 653, API 570, CSA Z662). Dans d'autres cas, l'épaisseur n'est pas réglementée. Toutefois, par soucis de sécurité et de fonctionnalité, le propriétaire des installations commande des inspections visant à examiner l'état des conduits ou des réservoirs et à prédire leur espérance de vie résiduelle.
Les inspections par radiations et par ultrasons sont fréquemment utilisées pour évaluer la corrosion et la dégradation (ASTM G4, ASTM G46, API 570, CSA Z662). Ces techniques permettent de mesurer l'épaisseur des parois de conduits et de réservoirs, et d'identifier la présence de fixites ou d'irrégularités métallurgiques. Toutefois, elles ne permettent pas toujours d'inspecter les installations en entier. Sujette à des contraintes de temps, d'argent ou d'espace, la taille des surfaces inspectées doit être minimisée tout en restant représentative de l'état général des installations.
D'un autre côté, la dégradation métallurgique des conduits et des réservoirs n'est pas toujours uniforme. La corrosion est souvent localisée sous forme de piqûres de tailles et de formes variables. La Fig. 1, tirée de la norme ASTM G46, montre différents profils de corrosion par piqûration susceptibles d'être observés. Suite à la corrosion par piqûration, l'épaisseur des conduits n'est pas uniforme. Par conséquent, il existe un risque associé à
l'inspection partielle.
Ce risque est fonction de l'échantillonnage, de la méthode d'inspection et de la sévérité de la dégradation. La gestion du risque est d'autant plus importante lorsque les résultats des inspections servent à faire des prédictions sur l'espérance de vie et la dégradation future des installations.
Il existe actuellement certains systèmes expert de prédiction de durée de vie et de gestion du risque de défaillance : « Life Extension », « Predict », «CorPos ». Les nouveautés de la présente invention par rapport aux fonctionnalités des systèmes existants sont multiples. D'abord, le système comprend un module de calcul automatique de l'échantillonnage basé sur le facteur de sévérité de la dégradation et sur la précision de la méthode d'essai non destructif. La deuxième particularité concerne le module de traitement d'images qui permet d'obtenir automatiquement des mesures d'épaisseur de parois à partir d'un film radiographiques digitalisé. La troisième nouveauté vient du fait que les résultats sont traités et interprétés sous forme de distribution statistique d'épaisseur. Pour un lot de mesures données, les predictions sont indépendantes de l'endroit où l'inspection a été réalisée. De plus, les caractéristiques de cette distribution statistique permettent de valider l'échantillonnage suggéré. Enfin, les équations mathématiques utilisées pour calculer le facteur de sévérité, l'échantillonnage préliminaire et pour faire les prédictions de durée de vie sont constamment mises à jour à partir des nouveaux cas traités.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
De façon générale, cette invention propose une combinaison de techniques d'essais non destructifs et d'analyses des résultats qui permet de quantifier et de gérer les incertitudes associées aux inspections métallurgiques des conduits et réservoirs. 11 s'agit d'une méthode d'échantillonnage et de gestion du risque qui permet de minimiser la taille des surFaces inspectées en tenant compte des caractéristiques des installations et des besoins du client. Le tout est intégré à un système expert infom~atisé. Voici les huit étapes principales qui constituent la méthode:
1) l'estimation initiale de la sévérité de la dégradation des installations 2) le choix de la technique d'inspection 3) le calcul d'un échantillonnage de départ 4) l'inspection des installations 5) l'analyse des résultats 6) l'évaluation statistique et probabiliste des résultats 7) les prédictions de dégradation 8) la présentation des résultats.
Les étapes 1 à 3 servent à calculer l'échantillonnage de départ. Ä l'étape 1, un questionnaire pondéré permet d'estimer un facteur qui quantifie la sévérité de la dégradation avant même d'avoir inspecté les conduits. Suit le choix de la méthode d'inspection, étape
2 Ä l'étape 3, le facteur de sévérité ainsi que les caractéristiques de la méthode choisie sont utilisés pour prédire la distribution statistique des mesures d'épaisseur et calculer le nombre d'échantillons préliminaires.
L'inspection sur site est ensuite réalisée en utilisant les paramètres choisis à l'étape 2 et l'échantillonnage proposé à l'étape 3. Ä l'étape 5, les films radiographiques et les fichiers ultrasons sont digitalisés et filtrés. Ä partir de ces données, des mesures d'épaisseur sont e$'ectuées automatiquement. Ä l'étape 6, l'analyse statistique et probabiliste des résultats permet d'évaluer si l'échantillonnage de départ est sui~sant pour passer à
l'étape de prédiction.
Dans l'éventualité où les résultats ne permettent pas de tirer des conclusions qui procurent le degré de confiance désiré, les étapes 4 à 6 sont itérées.
Enfin à l'étape 7, une prédiction de l'épaisseur des parois en fonction du temps est proposée à
partir de l'historique d'inspection de l'installation inspectée ou d'installations ayant une sévérité
de dégradation semblable. Le tout est présenté sous forme de rapport interactif qui facilite le suivi des inspections, étape 8.
En somme, la quantification de la sévérité de la dégradation et le traitement statistique des résultats sont les solutions proposées pour optimiser l'échantillonnage et gérer le risque associé
aux inspections par radiations et ultrasons. Ce type d'analyse de résultats a pour avantage d'assurer que l'échantillonnage est représentatif de l'installation en entier.
De plus, l'utilisation d'équations empiriques basées sur l'historique de dégradation des installations permet d'augmenter l'objectivité des analyses et la fiabilité des prédictions.
BRÉVE DESCRIPTION DES FIGURES
La Fig. 1 est un schéma qui montre les différentes morphologies de piqûration par corrosion.
La Fig. 2 est un diagramme expliquant les modules et les étapes de la méthode d'échantillonnage et de gestion du risque proposés.
La Fig. 3 est un exemple de questionnaire utilisé à l'étape 1.
La Fig. 4 est un exemple d'interface montrant les réponses traitées du questionnaire.
La Fig. 5 représente le diagramme entité-relation qui décrit l'ensemble des tables du système regroupées en une base de données centrale.
La Fig. 6 est un exemple d'image radiographique sur laquelle les parois extérieures sont détectées selon les contrastes de gris.
La Fig. 7 est un exemple de distribution statistique de mesures d'épaisseur obtenues par gammagraphie sur un conduit en acier.
La Fig. 8 est un exemple de graphique donnant l'évolution du taux de dégradation en fonction du temps pour un acier inoxydable en milieu acide.
La Fig. 9 montre l'interface de présentation du rapport.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
La Fig. 2 est un diagramme qui illustre les étapes et les sous-étapes qui constituent la méthode d'échantillonnage et de gestion du risque proposée dans la présente invention.
Les étapes sont regroupées en trois modules : évaluation préliminaire, inspection et analyse, présentation et prédiction. L'ordre dans lequel sont réalisées les étapes n'est pas unique puisque certaines d'entre elles peuvent être itérées plus d'une fois dans un même projet. La séquence présentée à
la Fig. 2 a uniquement un but descriptif.
Module 1 : évaluation préliminaire Étape 1: Estimation de la sévérité de la dégradation Ä l'étape l, une estimation du facteur de sévérité qui caractérise la dégradation doit être effectuée. Cette estimation passe par une collecte d'informations via un questionnaire, suivie d'une quantification des réponses du questionnaire et de l'estimation du facteur de sévérité, ? .
1.1 Collecte d'informations Les informations pertinentes sont obtenues en complétant un questionnaire adapté aux différents projets rencontrés. Le questionnaire est rempli par Ie propriëtaire ou le gestionnaire des installations sous la supervision de l'expert en dégradation. Ledit questionnaire est composé de cinq séries de questions qui traitent des coordonnées du projet, des caractéristiques des installations, de l'historique d'entretien, des caractéristiques du milieu interne, et des caractéristiques du milieu externe. Un exemple est présenté à la Fig. 3.
1.2 Quantification des réponses au questionnaire Ä la sous-étape 1.2, les réponses au questionnaire sont quantifiées. Dans l'exemple de la Fig. 3, les réponses de certaines questions sont numériques, tandis que d'autres sont descriptives. Un système de pointage standard a donc été élaboré pour pondérer )rs réponses à
ces questions. Le système de pondération n'est pas unique. Il permet de faire une évaluation comparative des conditions de dégradation pour différents projets. Les écrans présentés à la Fig. 4 montrent les 28 variables obtenues à partir de la quantification des réponses traitées.
1.3 Calcul du facteur de sévérité
Ä la sous-étape 1.3, le facteur de sévérité, ? , est calculé à partir d'une ou plusieurs des 26 variables quantifiées à la sous-étape 1.2. L'équation empirique qui permet d'effectuer un tel calcul a été développée à partir d'études de dégradation antérieures. Cette équation n'est pas unique puisqu'elle est mise à jour lorsque des cas s'ajoutent à l'historique du système. Un exemple d'équation faisant inten~enir 6 des 28 variables traitées à la sous-étape 1.2 est présenté
ci-dessous ? _ (?e ?20)2 + 0,612*(PH 7) - 8,44*E° +?e * (T 0,5 Tf) ?(0,25 *a* Tf) avec T la température du milieu corrosif en celcius, PH une mesure de l'acidité du milieu corrosif, Eu le potentiel de l'anode, a Page de la conduite en mois, ?e l'épaisseur consommée en de l'épaisseur totale.
Dans le présent exemple, la sévérité de la dégradation, ? est comprise entre 1 et 100%. Les bornes utilisées peuvent être différentes puisqu'il s'agit d'une appréciation relative de la sévérité
de la dégradation d'un projet par rapport à un autre. L'utilisation à la sous-étape 1.2 d'un système de pondération différent affectera la valeur du facteur de sévérité et ses homes. Dans le tableau N° I sont présentés les facteurs de sévérité attribués à trois projets différents. II faut comprendre que la méthode présentée n'est pas limitée aux exemples donnés.
Tableau N° I Estimation de facteur de sévérité
Type Type Tempraturepaisseurg ' Matriau de A e d m~eu C consomme installation Conduite Acier Eau 25 57 % 40 37 de doux ans refroidissement Echangeur Acier Vapeur 350 95 % 10 100 de doux ans chaleur Convoyeur ~~ A~osphre30 1 % 30 I
ans S
Le questionnaire et les calculs réalisés à l'étape 1 ont une deuxième utilité.
Les réponses traitées sont classées dans une table de données qui les lie aux coordonnées de la compagnie propriétaire des installations pour consultations futures. Cette table a été nommée «
Conduite ». Les informations qui y sont répertoriées serviront à choisir les conditions d'inspection et à suivre l'évolution de la dégradation. La Fig. 5 représente le diagramme entité-relation qui décrit l'ensemble des tables du système regroupées en une base de données centrale.
Étape 2 : Technique d'inspection La deuxième étape de la méthode se divise en trois sous-étapes : le choix de la technique d'inspection, la détermination des paramètres d'opération et le calcul de la précision de la méthode. Les deux premières opérations ne sont pas automatisées.
2.1 Choix de la technique d'inspection La technique d'inspection est choisie en fonction de la disponibilité des équipements, de l'accessibilité des installations et du budget consacré au projet. Lorsqu'il n'y a pas de contrainte, le contrôle par ultrasons de type C-Scan est préféré pour sa précision et pour la disponibilité
ultérieure d'un grand nombre de données. Par contre, cette technique ne peut pas être utilisée lorsque les conduits et/ou les réservoirs sont recouverts d'un isolant ou d'une enveloppe métallique. Dans ces cas, ainsi que pour les sections curvilignes, on emploie généralement la gammag<aphie.
2.2 Détermination des paramètres d'opération Une fois la technique d'inspection sélectionnée, les paramètres d'opération sont choisis en fonction des caractéristiques de la conduite que l'on consulte à partir des données répertoriées à
l'étape 1. En radiographie, les paramètres d'opération sont : Ia distance source-film, Ie diamètre de la source, l'isotope de la source ou le voltage-ampérage des rayons X, la sensibilité du filin et le type de film. En ultrasons, les paramètres d'opération sont : le diamètre de la sonde, les conditions de surface, le couplant, l'angle et la fréquence de l'onde et l'intervalle de mesiu-e.
Pour chaque projet, les caractéristiques de la technique d'inspection ainsi que les paramètres contrôlés sont enregistrés dans la table « Technique ». Ces informations permettront au système de calculer automatiquement la précision de la méthode et la taille de l'échantillonnage.
2.3 Calcul de la précision de la méthode Les méthodes d'inspection considérées par le système doivent produire une image ou un fichller duquel sera extrait des mesures d'épaisseur de parois en fonction de la position spatiale (x, y).
L'incertitude qui affecte les mesures d'épaisseur ainsi que la résolution spatiale de la méthode sont fonctions des conditions d'inspection choisies et des caractéristiques des installations. Ä
l'étape 2.3, Ie système effectue d'abord le calcul automatique de l'incertitude sur l'épaisseur (sensibilité) et calcul ensuite la résolution spatiale. Ces calculs sont basés sur des équations empiriques tirées d'analyses expérimentales effectuées avec les appareils de mesure. Lorsque de telles équations ne sont pas disponibles ces valeurs doivent être entrées manuellement dans le système. Pour les inspections par ultrasons, l'utilisation de blocs étalons permet de quantifier la sensibilité ainsi que la résolution. Pour les inspections par radiations, un pénétromètre est utilisé
à cet effet. L'incertitaide sur les mesures d'épaisseur servira au calcul de l'échantillonnage de départ. La résolution spatiale permettra de fixer l'intervalle de mesure d'épaisseur minimum lors de l'analyse des résultats.
Étape 3 : Échantillonnage de départ L'étape trois se divise en trois sous-étapes : 3.1 calcul de l'intervalle de confiance 3.2 détermination du nombre d'échantillon par lot 3.2 détemlination de Ia distribution spatiale des mesures (plan d'échantillonnage).
L'inspection sur site est ensuite réalisée en utilisant les paramètres choisis à l'étape 2 et l'échantillonnage proposé à l'étape 3. Ä l'étape 5, les films radiographiques et les fichiers ultrasons sont digitalisés et filtrés. Ä partir de ces données, des mesures d'épaisseur sont e$'ectuées automatiquement. Ä l'étape 6, l'analyse statistique et probabiliste des résultats permet d'évaluer si l'échantillonnage de départ est sui~sant pour passer à
l'étape de prédiction.
Dans l'éventualité où les résultats ne permettent pas de tirer des conclusions qui procurent le degré de confiance désiré, les étapes 4 à 6 sont itérées.
Enfin à l'étape 7, une prédiction de l'épaisseur des parois en fonction du temps est proposée à
partir de l'historique d'inspection de l'installation inspectée ou d'installations ayant une sévérité
de dégradation semblable. Le tout est présenté sous forme de rapport interactif qui facilite le suivi des inspections, étape 8.
En somme, la quantification de la sévérité de la dégradation et le traitement statistique des résultats sont les solutions proposées pour optimiser l'échantillonnage et gérer le risque associé
aux inspections par radiations et ultrasons. Ce type d'analyse de résultats a pour avantage d'assurer que l'échantillonnage est représentatif de l'installation en entier.
De plus, l'utilisation d'équations empiriques basées sur l'historique de dégradation des installations permet d'augmenter l'objectivité des analyses et la fiabilité des prédictions.
BRÉVE DESCRIPTION DES FIGURES
La Fig. 1 est un schéma qui montre les différentes morphologies de piqûration par corrosion.
La Fig. 2 est un diagramme expliquant les modules et les étapes de la méthode d'échantillonnage et de gestion du risque proposés.
La Fig. 3 est un exemple de questionnaire utilisé à l'étape 1.
La Fig. 4 est un exemple d'interface montrant les réponses traitées du questionnaire.
La Fig. 5 représente le diagramme entité-relation qui décrit l'ensemble des tables du système regroupées en une base de données centrale.
La Fig. 6 est un exemple d'image radiographique sur laquelle les parois extérieures sont détectées selon les contrastes de gris.
La Fig. 7 est un exemple de distribution statistique de mesures d'épaisseur obtenues par gammagraphie sur un conduit en acier.
La Fig. 8 est un exemple de graphique donnant l'évolution du taux de dégradation en fonction du temps pour un acier inoxydable en milieu acide.
La Fig. 9 montre l'interface de présentation du rapport.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
La Fig. 2 est un diagramme qui illustre les étapes et les sous-étapes qui constituent la méthode d'échantillonnage et de gestion du risque proposée dans la présente invention.
Les étapes sont regroupées en trois modules : évaluation préliminaire, inspection et analyse, présentation et prédiction. L'ordre dans lequel sont réalisées les étapes n'est pas unique puisque certaines d'entre elles peuvent être itérées plus d'une fois dans un même projet. La séquence présentée à
la Fig. 2 a uniquement un but descriptif.
Module 1 : évaluation préliminaire Étape 1: Estimation de la sévérité de la dégradation Ä l'étape l, une estimation du facteur de sévérité qui caractérise la dégradation doit être effectuée. Cette estimation passe par une collecte d'informations via un questionnaire, suivie d'une quantification des réponses du questionnaire et de l'estimation du facteur de sévérité, ? .
1.1 Collecte d'informations Les informations pertinentes sont obtenues en complétant un questionnaire adapté aux différents projets rencontrés. Le questionnaire est rempli par Ie propriëtaire ou le gestionnaire des installations sous la supervision de l'expert en dégradation. Ledit questionnaire est composé de cinq séries de questions qui traitent des coordonnées du projet, des caractéristiques des installations, de l'historique d'entretien, des caractéristiques du milieu interne, et des caractéristiques du milieu externe. Un exemple est présenté à la Fig. 3.
1.2 Quantification des réponses au questionnaire Ä la sous-étape 1.2, les réponses au questionnaire sont quantifiées. Dans l'exemple de la Fig. 3, les réponses de certaines questions sont numériques, tandis que d'autres sont descriptives. Un système de pointage standard a donc été élaboré pour pondérer )rs réponses à
ces questions. Le système de pondération n'est pas unique. Il permet de faire une évaluation comparative des conditions de dégradation pour différents projets. Les écrans présentés à la Fig. 4 montrent les 28 variables obtenues à partir de la quantification des réponses traitées.
1.3 Calcul du facteur de sévérité
Ä la sous-étape 1.3, le facteur de sévérité, ? , est calculé à partir d'une ou plusieurs des 26 variables quantifiées à la sous-étape 1.2. L'équation empirique qui permet d'effectuer un tel calcul a été développée à partir d'études de dégradation antérieures. Cette équation n'est pas unique puisqu'elle est mise à jour lorsque des cas s'ajoutent à l'historique du système. Un exemple d'équation faisant inten~enir 6 des 28 variables traitées à la sous-étape 1.2 est présenté
ci-dessous ? _ (?e ?20)2 + 0,612*(PH 7) - 8,44*E° +?e * (T 0,5 Tf) ?(0,25 *a* Tf) avec T la température du milieu corrosif en celcius, PH une mesure de l'acidité du milieu corrosif, Eu le potentiel de l'anode, a Page de la conduite en mois, ?e l'épaisseur consommée en de l'épaisseur totale.
Dans le présent exemple, la sévérité de la dégradation, ? est comprise entre 1 et 100%. Les bornes utilisées peuvent être différentes puisqu'il s'agit d'une appréciation relative de la sévérité
de la dégradation d'un projet par rapport à un autre. L'utilisation à la sous-étape 1.2 d'un système de pondération différent affectera la valeur du facteur de sévérité et ses homes. Dans le tableau N° I sont présentés les facteurs de sévérité attribués à trois projets différents. II faut comprendre que la méthode présentée n'est pas limitée aux exemples donnés.
Tableau N° I Estimation de facteur de sévérité
Type Type Tempraturepaisseurg ' Matriau de A e d m~eu C consomme installation Conduite Acier Eau 25 57 % 40 37 de doux ans refroidissement Echangeur Acier Vapeur 350 95 % 10 100 de doux ans chaleur Convoyeur ~~ A~osphre30 1 % 30 I
ans S
Le questionnaire et les calculs réalisés à l'étape 1 ont une deuxième utilité.
Les réponses traitées sont classées dans une table de données qui les lie aux coordonnées de la compagnie propriétaire des installations pour consultations futures. Cette table a été nommée «
Conduite ». Les informations qui y sont répertoriées serviront à choisir les conditions d'inspection et à suivre l'évolution de la dégradation. La Fig. 5 représente le diagramme entité-relation qui décrit l'ensemble des tables du système regroupées en une base de données centrale.
Étape 2 : Technique d'inspection La deuxième étape de la méthode se divise en trois sous-étapes : le choix de la technique d'inspection, la détermination des paramètres d'opération et le calcul de la précision de la méthode. Les deux premières opérations ne sont pas automatisées.
2.1 Choix de la technique d'inspection La technique d'inspection est choisie en fonction de la disponibilité des équipements, de l'accessibilité des installations et du budget consacré au projet. Lorsqu'il n'y a pas de contrainte, le contrôle par ultrasons de type C-Scan est préféré pour sa précision et pour la disponibilité
ultérieure d'un grand nombre de données. Par contre, cette technique ne peut pas être utilisée lorsque les conduits et/ou les réservoirs sont recouverts d'un isolant ou d'une enveloppe métallique. Dans ces cas, ainsi que pour les sections curvilignes, on emploie généralement la gammag<aphie.
2.2 Détermination des paramètres d'opération Une fois la technique d'inspection sélectionnée, les paramètres d'opération sont choisis en fonction des caractéristiques de la conduite que l'on consulte à partir des données répertoriées à
l'étape 1. En radiographie, les paramètres d'opération sont : Ia distance source-film, Ie diamètre de la source, l'isotope de la source ou le voltage-ampérage des rayons X, la sensibilité du filin et le type de film. En ultrasons, les paramètres d'opération sont : le diamètre de la sonde, les conditions de surface, le couplant, l'angle et la fréquence de l'onde et l'intervalle de mesiu-e.
Pour chaque projet, les caractéristiques de la technique d'inspection ainsi que les paramètres contrôlés sont enregistrés dans la table « Technique ». Ces informations permettront au système de calculer automatiquement la précision de la méthode et la taille de l'échantillonnage.
2.3 Calcul de la précision de la méthode Les méthodes d'inspection considérées par le système doivent produire une image ou un fichller duquel sera extrait des mesures d'épaisseur de parois en fonction de la position spatiale (x, y).
L'incertitude qui affecte les mesures d'épaisseur ainsi que la résolution spatiale de la méthode sont fonctions des conditions d'inspection choisies et des caractéristiques des installations. Ä
l'étape 2.3, Ie système effectue d'abord le calcul automatique de l'incertitude sur l'épaisseur (sensibilité) et calcul ensuite la résolution spatiale. Ces calculs sont basés sur des équations empiriques tirées d'analyses expérimentales effectuées avec les appareils de mesure. Lorsque de telles équations ne sont pas disponibles ces valeurs doivent être entrées manuellement dans le système. Pour les inspections par ultrasons, l'utilisation de blocs étalons permet de quantifier la sensibilité ainsi que la résolution. Pour les inspections par radiations, un pénétromètre est utilisé
à cet effet. L'incertitaide sur les mesures d'épaisseur servira au calcul de l'échantillonnage de départ. La résolution spatiale permettra de fixer l'intervalle de mesure d'épaisseur minimum lors de l'analyse des résultats.
Étape 3 : Échantillonnage de départ L'étape trois se divise en trois sous-étapes : 3.1 calcul de l'intervalle de confiance 3.2 détermination du nombre d'échantillon par lot 3.2 détemlination de Ia distribution spatiale des mesures (plan d'échantillonnage).
3.1 Calcul de l'intervalle de confiance L'intervalle de confiance dans lequel les mesures d'épaisseur doivent se situer est détem~iné à
partir de l'épaisseur limite acceptable pour l'installation inspectée. Cette valeur peut être définie de plusieurs façons selon les besoins. Les quatre options suivantes sont offertes par le système a) Épaisseur à demi-vie résiduelle, b) Épaisseur à vie résiduelle de x an, où x est un nombre d'année choisi par le client, c) Épaisseur à défaillance, d) Épaisseur fixée par un code ou une exigence.
Pour les options a et b, le calcul de l'épaisseur limite nécessite futilisalion d'un taux de dégradation. Celui-ci est une valeur théorique qui varie en fonction du milieu corrosif et du matériau sujet à la dégradation. Un menu déroulant permet de choisir ce taux parmi une trentaine de systèmes classés par sévérité de dégradation. Le menu déroulant est automatiquement mis à jour à partir de (historique de dégradation des installations inspectées.
Pour les options a, b et c, une épaisseur utile est aussi nécessaire aux calculs de l'épaisseur limite. L'épaisseur utile est déterminée à partir des informations qui caractérisent la résistance mécanique de la conduite et des normes ou codes qui régissent les installations. Par exemple, selon le code ASME B31.3-1999, les conduites rectilignes sous pression doivent avoir une épaisseur utile minimum, eur, donnée par l'équation suivante eut = PDl2(S*E + P*Y) où P est la pression interne de design, D le diamètre extérieur du conduit, S
la contrainte admissible pour le matériau, E le facteur de qualité du matériau et Y un facteur de correction pour les applications à haute température. Ces informations ont été
recueillies à l'étape 1.1 de la méthode. L'épaisseur utile est calculée automatiquement par le système selon les exigences choisies à partir d'un menu déroulant.
Enfin pour toutes les options de calcul, on ajoute l'incertitude sur la mesure d'épaisseur à
l'épaisseur limite calculée. L'intervalle de confiance R, dans lequel doivent se situer les mesures d'épaisseur, est alors exprimé de la façon suivante R = 2 (épaisseur moyenne - épaisseur limite - incertitude de mesure) L'épaisseur moyenne est calculée à partir du taux de dégradation théorique et de l'âge de la conduite ou est tirée des résultats d'une inspection préliminaire lorsque disponible.
3.2 Nombre d'échantillons par lot Les installations sont d'abord divisées en lots susceptibles de développer différents modes de dégradation. Par exemple, les sections horizontales, les sections verticales et les coudes font partis de lots différents. Pour chaque lot, on doit calculer le nombre d'échantillons qui assurera, avec une probabilité donnée, que les épaisseurs mesurées sont comprises dans l'intervalle de confiance calculé en 3.1. Le calcul du nombre d'échantillons est basé sur une distribution statistique de type normal. L'équation suivante est utilisée n = 4z ? ?RZ
où n est le nombre d'échantillons, R est l'intervalle de confiance calculé en 3.1, z est la valeur de déviation standard pour une probabilité donnée P et ? est la déviation standard pour la population d'épaisseur qui sera mesurée. Le niveau de probabilité P est fixé
par défaut à 95%.
Toutefois, il peut être modifié au besoin. Une fenêtre interactive est prévue à cet effet. La déviation standard des mesures d'épaisseur est estimée à partir d'une plage de mesures préliminaires ou est choisie à partir de l'historique de cas ayant une sévérité de dégradation semblable en ouvrant un menu déroulant. Le menu déroulant est automatiquement mis à jour à
partir de l'historique de dégradation des installations inspectées.
3.3 Plan d'échantillonnage Ä la sous-étape 3.3, la position des plages à inspecter est indiquée graphiquement à l'aide d'un schéma de la conduite (plan d'échantillonnage). Le schéma est représentatif des dimensions des installations et des autres caractéristiques susceptibles d'influencer la dégradation telles les jonctions, les coudes et les valves. La distribution des plages à inspecter est déterminée à partir du facteur de sévérité de dégradation (sous étape 1.2), du rendement du conduit, de la technique d'inspection choisie, des conditions d'inspection et de la surface et du nombre de lots. Le plan d'échantillonnage peut être modifié par l'utilisateur du système lorsque certaines plages sont difficiles d'accès. Il suffit de demander au système de proposer une nouvelle plage ou d'en déterminer une manuellement.
Module 2 : inspection et résultats Étape 4 : Inspection des installations L'inspection non destructive des conduits ou réservoirs doit se faire en utilisant la technique et les conditions choisies à l'étape 2 et selon les procédures standards recommandées par les normes qui régissent les installations ( ASME, API, ASTM, etc). La méthode de gestion de la dégradation décrite dans ce brevet a jusqu'à maintenant été utilisée pour les inspections par ultrasons ainsi que pour les inspections par radiations. Il est toutefois possible de l'utiliser avec d'autres méthodes de mesure d'épaisseur telles l'observation de coupes métallurgiques ainsi que les courants de Foucault.
Étape S : L'analyse des résultats L'analyse des résultats s'effectue en deux sous-étape : 5.1 mesures d'épaisseur, 5.2 la caractérisation statistique des mesures d'épaisseur. Ces deux opérations sont informatisées et doivent être réalisées subséquemment.
5.1 Mesures d'épaisseur Cette étape est adaptée au format des résultats produits par l'appareil d'inspection. Les appareils d'inspection qui se prêtent à cette méthode d'analyse doivent produire des résultats sous forme de films photographiques (les rayons X et la gammagraphie) ou de mesures d'épaisseur (les ultrasons).
Pour les résultats sous forme de films photographiques, la numérisation s'effectue par analyse d'image. Les filins sont transformés en images informatisées par l'intermédiaire d'un scanner ou de tout autre moyen qui permet de faire de la capture d'image. Sur ces images noir et blanc, les tons de gris représentent l'épaisseur du métal pénétré par les radiations.
Cette technique permet de détecter clairement les parois des conduits cylindriques telles que montrées sur la Fig. 6. Le contraste entre la paroi extérieure du tuyau et le fond de l'image permet facilement de détecter le contour extérieur du conduit Les mesures d'épaisseur sont ensuite prises perpendiculairement à
ce contour à intervalle régulier. L'intervalle de mesure doit être supérieur à
la résolution spatiale de la méthode d'inspection. Cet intervalle peut être fixé par l'utilisateur à
l'aide d'une fenêtre interactive prévue à cet effet. Le traitement de l'image ainsi que la prise des mesures d'épaisseur sont informatisés. Le fichier brut produit suite à la numérisation est constitué de trois colonnes. La position des lectures prises sur le filin exprimëe par les coordonnées x et y et les lectures d'épaisseur qui correspondent à ces positions exprimées en pourcentage de l'épaisseur nominale.
Pour les résultats initialement numériques, le système possède une fonction qui permet d'interpréter les fichiers produits par les appareils C-Scan.
Suite à la numérisation, les fichiers produits pour les images radiographiques et ceux pour les ultrasons ont une configuration universelle. Ils sont enregistrés sous forme texte dam un dossier nommé « résultats bruts » et serviront à la sous-étape 5.2. Chaque échantillon inspecté
précédemment possède son propre fichier de resultats.
5.2 Caractérisation statistique des mesures d'épaisseur Ä la sous-étape 5.2 les résultats obtenus sont traités. Les quatre caractéristiques statistiques suivantes sont calculées automatiquement: la médiane, le mode, l'épaisseur moyenne, l'épaisseur minimum et la déviation standard estimée. Pour chacune des plages inspectées, le graphique de la distribution statistique ainsi que les caractéristiques calculées sont enregistrées associées à la table de données « Résultats ». Un exemple de distribution statistique obtenue pour un conduit en acier inspecté par gammagraphie est présenté à la Fig.7.
Étape 6 : Statistique et échantillonnage L'évaluation statistique et probabiliste des résultats permet de vérifier les trois aspects suivants l'intervalle de mesure utilisé en 5.1, la validation des lots créés en 3.1 et le nombre d'échantillons suggéré en 3.2.
6.1 Validation de 1 'intervalle de mesure Afin de vérifier que le nombre de lectures prises sur chaque spécimen permet de caractériser adéquatement l'épaisseur moyenne, l'intervalle de confiance qui assure à 95%
que la moyenne est celle calculée en 5.2 est calculé. Pour être satisfaisant, cet intervalle doit être inférieur ou égal au double de l'incertitude qui affecte les mesures d'épaisseur. Si l'intervalle de confiance d'un spécimen est supérieur à cette valeur, d'autres lectures doivent être prises sur la plage en question. L'étape 5 est donc itérée. Les calculs utilisés à l'étape 6.1 sont d~rits en détail dans la norme ASTM G 16.
6.2 Validation des lots créés En 6.2 les caractéristiques statistiques des résultats de chaque spécimen appartenant à un même lot sont comparées. Pour af~mer que deux spécimens sont comparables, la dü~'érence de leur moyenne est évaluée selon les recommandations de la norme ASTM G16. Les spécimens font partis d'un même lot si leur épaisseur moyenne n'est pas significativement dif~'érente à un degré
de confiance de 95%.
6.3 Validation de l'échantillonnage préliminaire Ä l'étape 6.3, les résultats sont regroupés afin d'obtenir une distribution d'épaisseur unique à
chaque lot La moyenne ainsi que la déviation standard sont calculëes de nouveau. Ä partir de ces résultats, le nombre d'échantillons nécessaires pour valider l'intervalle et le niveau de confiance choisi à l'étape 3 sont calculés de nouveau. Si ce nombre est supérieur à celui calculé
en 3.2 les étapes 4,5 et 6 doivent être itérées pour obtenir le nombre d'échantillons manquants.
Module 3 : présentation et prédiction Étape 7 : Prédiction de la dégradation La prédiction de la dégradation fixture s'effectue en deux sous-étapes. 7.1 Déternnination du modèle de dégradation des installations 7.2 Calcul de la durée de vie résiduelle.
?.l Détermination du modèle de dégradation La déteriination du modèle de dégradation s'effectue de deux façons dépendamment de l'historique d'inspection des installations étudiées. Le premier cas est celui où la conduite est inspectée pour la première fois. Dans ce cas, l'évolution de la dégradation est modélisée à partir d'équations permettant de calculer la perte d'ëpaisseur en fonction d'un taux de dégradation théorique. Les équations utilisées sont choisies selon les caractéristiques des installations et de la sévérité de la corrosion, ? . Plusieurs types d'équation tirées de la littérature ont été intégrés au système. L'une d'entre elles sera proposée par le système en fonction du ? .
Dans les cas où il existe un historique d'inspection, le taux de corrosion réel est calculé pour chacun des lots par une dérivée des mesures d'épaisseur minimum en fonction du temps. Les taux de dégradation mesurés sont ensuite rapportés sur un graphique qui présente leur évolution en fonction du temps. Il est ensuite possible de modéliser l'évolution du taux de dégradation par un lissage mathématique appliqué au graphique. De façon générale, la vitesse de dégradation peut évoluer selon trois modèles : modèle linéaire, modèle parabolique et modèle logarithmique.
L'équation empirique prnposée par le lissage doit suivre un de ces trois modèles. Un exemple de graphique et de lissage est présenté à la Fig. 8. Les équations empiriques proposées sont uniques à chaque installation. Leur justesse est fonction de l'historique d'inspection. Plus les résultats antérieurs sont nombreux et mieux l'équation sera adaptée à la dégradation du conduit ou du réservoir en question.
?.Z Calcul de la vie résiduelle La durée de vie résiduelle, xres, du conduit ou du réservoir est calculée à
partir de quatre valeurs ?? l'épaisseur limite eL, calculée à l'étape 3.1 ?? la sensibilité de la méthode ?m, calculée à l'étape 2.3 ?? fépaisseurminimum em;", mesurée à l'étape S.2 ?? le taux de corrosion théorique C ou l'équation de corrosion C(x), déterminés en 7.1 L'équation suivante permet de déterminer dans combien d'années l'épaisseur du tuyau aura atteint l'épaisseur limite.
xtres = (emtn-er?m) ? C
où x,.es est la durée de vie résiduelle en années.
Étape 8 : Présentation des résultats Le module de génération de rapport a été conçu de façon à ce que le propriétaire des installations puisse consulter facilement les infom~ations suivantes ?? Fichiers ultrasons bruts ?? Images radiographiques ?? Distribution des mesures d'épaisseur de chaque plage inspectée ?? Caractéristiques statistiques de chacune des distribution ?? Caractéristiques des modes de dégradation ?? Prévision globale sur l'état de la conduite.
Le tout est présenté à partir d'une image globale des installations telle que montrée sur la Fig. 8.
Sur cette image, la localisation des plages inspectées est marquée par un point rouge. En cliquant sur le point muge, le fichier brut d'inspection est présenté dans le coin supérieur droit de l'écran. Simultanément, la distribution statistique des mesures d'épaisseur prises sur cette plage est affichée dans Ie coin inférieur droit. Les caractéristiques de la distribution statistique ainsi que les prévisions globales sont aussi afi~chées.
Le module de génération de rapport permet à l'expert en dégradation d'ajouter des commentaires qui ont pour objectif de guider la prise de décision finale suite à la campagne d'inspection.
partir de l'épaisseur limite acceptable pour l'installation inspectée. Cette valeur peut être définie de plusieurs façons selon les besoins. Les quatre options suivantes sont offertes par le système a) Épaisseur à demi-vie résiduelle, b) Épaisseur à vie résiduelle de x an, où x est un nombre d'année choisi par le client, c) Épaisseur à défaillance, d) Épaisseur fixée par un code ou une exigence.
Pour les options a et b, le calcul de l'épaisseur limite nécessite futilisalion d'un taux de dégradation. Celui-ci est une valeur théorique qui varie en fonction du milieu corrosif et du matériau sujet à la dégradation. Un menu déroulant permet de choisir ce taux parmi une trentaine de systèmes classés par sévérité de dégradation. Le menu déroulant est automatiquement mis à jour à partir de (historique de dégradation des installations inspectées.
Pour les options a, b et c, une épaisseur utile est aussi nécessaire aux calculs de l'épaisseur limite. L'épaisseur utile est déterminée à partir des informations qui caractérisent la résistance mécanique de la conduite et des normes ou codes qui régissent les installations. Par exemple, selon le code ASME B31.3-1999, les conduites rectilignes sous pression doivent avoir une épaisseur utile minimum, eur, donnée par l'équation suivante eut = PDl2(S*E + P*Y) où P est la pression interne de design, D le diamètre extérieur du conduit, S
la contrainte admissible pour le matériau, E le facteur de qualité du matériau et Y un facteur de correction pour les applications à haute température. Ces informations ont été
recueillies à l'étape 1.1 de la méthode. L'épaisseur utile est calculée automatiquement par le système selon les exigences choisies à partir d'un menu déroulant.
Enfin pour toutes les options de calcul, on ajoute l'incertitude sur la mesure d'épaisseur à
l'épaisseur limite calculée. L'intervalle de confiance R, dans lequel doivent se situer les mesures d'épaisseur, est alors exprimé de la façon suivante R = 2 (épaisseur moyenne - épaisseur limite - incertitude de mesure) L'épaisseur moyenne est calculée à partir du taux de dégradation théorique et de l'âge de la conduite ou est tirée des résultats d'une inspection préliminaire lorsque disponible.
3.2 Nombre d'échantillons par lot Les installations sont d'abord divisées en lots susceptibles de développer différents modes de dégradation. Par exemple, les sections horizontales, les sections verticales et les coudes font partis de lots différents. Pour chaque lot, on doit calculer le nombre d'échantillons qui assurera, avec une probabilité donnée, que les épaisseurs mesurées sont comprises dans l'intervalle de confiance calculé en 3.1. Le calcul du nombre d'échantillons est basé sur une distribution statistique de type normal. L'équation suivante est utilisée n = 4z ? ?RZ
où n est le nombre d'échantillons, R est l'intervalle de confiance calculé en 3.1, z est la valeur de déviation standard pour une probabilité donnée P et ? est la déviation standard pour la population d'épaisseur qui sera mesurée. Le niveau de probabilité P est fixé
par défaut à 95%.
Toutefois, il peut être modifié au besoin. Une fenêtre interactive est prévue à cet effet. La déviation standard des mesures d'épaisseur est estimée à partir d'une plage de mesures préliminaires ou est choisie à partir de l'historique de cas ayant une sévérité de dégradation semblable en ouvrant un menu déroulant. Le menu déroulant est automatiquement mis à jour à
partir de l'historique de dégradation des installations inspectées.
3.3 Plan d'échantillonnage Ä la sous-étape 3.3, la position des plages à inspecter est indiquée graphiquement à l'aide d'un schéma de la conduite (plan d'échantillonnage). Le schéma est représentatif des dimensions des installations et des autres caractéristiques susceptibles d'influencer la dégradation telles les jonctions, les coudes et les valves. La distribution des plages à inspecter est déterminée à partir du facteur de sévérité de dégradation (sous étape 1.2), du rendement du conduit, de la technique d'inspection choisie, des conditions d'inspection et de la surface et du nombre de lots. Le plan d'échantillonnage peut être modifié par l'utilisateur du système lorsque certaines plages sont difficiles d'accès. Il suffit de demander au système de proposer une nouvelle plage ou d'en déterminer une manuellement.
Module 2 : inspection et résultats Étape 4 : Inspection des installations L'inspection non destructive des conduits ou réservoirs doit se faire en utilisant la technique et les conditions choisies à l'étape 2 et selon les procédures standards recommandées par les normes qui régissent les installations ( ASME, API, ASTM, etc). La méthode de gestion de la dégradation décrite dans ce brevet a jusqu'à maintenant été utilisée pour les inspections par ultrasons ainsi que pour les inspections par radiations. Il est toutefois possible de l'utiliser avec d'autres méthodes de mesure d'épaisseur telles l'observation de coupes métallurgiques ainsi que les courants de Foucault.
Étape S : L'analyse des résultats L'analyse des résultats s'effectue en deux sous-étape : 5.1 mesures d'épaisseur, 5.2 la caractérisation statistique des mesures d'épaisseur. Ces deux opérations sont informatisées et doivent être réalisées subséquemment.
5.1 Mesures d'épaisseur Cette étape est adaptée au format des résultats produits par l'appareil d'inspection. Les appareils d'inspection qui se prêtent à cette méthode d'analyse doivent produire des résultats sous forme de films photographiques (les rayons X et la gammagraphie) ou de mesures d'épaisseur (les ultrasons).
Pour les résultats sous forme de films photographiques, la numérisation s'effectue par analyse d'image. Les filins sont transformés en images informatisées par l'intermédiaire d'un scanner ou de tout autre moyen qui permet de faire de la capture d'image. Sur ces images noir et blanc, les tons de gris représentent l'épaisseur du métal pénétré par les radiations.
Cette technique permet de détecter clairement les parois des conduits cylindriques telles que montrées sur la Fig. 6. Le contraste entre la paroi extérieure du tuyau et le fond de l'image permet facilement de détecter le contour extérieur du conduit Les mesures d'épaisseur sont ensuite prises perpendiculairement à
ce contour à intervalle régulier. L'intervalle de mesure doit être supérieur à
la résolution spatiale de la méthode d'inspection. Cet intervalle peut être fixé par l'utilisateur à
l'aide d'une fenêtre interactive prévue à cet effet. Le traitement de l'image ainsi que la prise des mesures d'épaisseur sont informatisés. Le fichier brut produit suite à la numérisation est constitué de trois colonnes. La position des lectures prises sur le filin exprimëe par les coordonnées x et y et les lectures d'épaisseur qui correspondent à ces positions exprimées en pourcentage de l'épaisseur nominale.
Pour les résultats initialement numériques, le système possède une fonction qui permet d'interpréter les fichiers produits par les appareils C-Scan.
Suite à la numérisation, les fichiers produits pour les images radiographiques et ceux pour les ultrasons ont une configuration universelle. Ils sont enregistrés sous forme texte dam un dossier nommé « résultats bruts » et serviront à la sous-étape 5.2. Chaque échantillon inspecté
précédemment possède son propre fichier de resultats.
5.2 Caractérisation statistique des mesures d'épaisseur Ä la sous-étape 5.2 les résultats obtenus sont traités. Les quatre caractéristiques statistiques suivantes sont calculées automatiquement: la médiane, le mode, l'épaisseur moyenne, l'épaisseur minimum et la déviation standard estimée. Pour chacune des plages inspectées, le graphique de la distribution statistique ainsi que les caractéristiques calculées sont enregistrées associées à la table de données « Résultats ». Un exemple de distribution statistique obtenue pour un conduit en acier inspecté par gammagraphie est présenté à la Fig.7.
Étape 6 : Statistique et échantillonnage L'évaluation statistique et probabiliste des résultats permet de vérifier les trois aspects suivants l'intervalle de mesure utilisé en 5.1, la validation des lots créés en 3.1 et le nombre d'échantillons suggéré en 3.2.
6.1 Validation de 1 'intervalle de mesure Afin de vérifier que le nombre de lectures prises sur chaque spécimen permet de caractériser adéquatement l'épaisseur moyenne, l'intervalle de confiance qui assure à 95%
que la moyenne est celle calculée en 5.2 est calculé. Pour être satisfaisant, cet intervalle doit être inférieur ou égal au double de l'incertitude qui affecte les mesures d'épaisseur. Si l'intervalle de confiance d'un spécimen est supérieur à cette valeur, d'autres lectures doivent être prises sur la plage en question. L'étape 5 est donc itérée. Les calculs utilisés à l'étape 6.1 sont d~rits en détail dans la norme ASTM G 16.
6.2 Validation des lots créés En 6.2 les caractéristiques statistiques des résultats de chaque spécimen appartenant à un même lot sont comparées. Pour af~mer que deux spécimens sont comparables, la dü~'érence de leur moyenne est évaluée selon les recommandations de la norme ASTM G16. Les spécimens font partis d'un même lot si leur épaisseur moyenne n'est pas significativement dif~'érente à un degré
de confiance de 95%.
6.3 Validation de l'échantillonnage préliminaire Ä l'étape 6.3, les résultats sont regroupés afin d'obtenir une distribution d'épaisseur unique à
chaque lot La moyenne ainsi que la déviation standard sont calculëes de nouveau. Ä partir de ces résultats, le nombre d'échantillons nécessaires pour valider l'intervalle et le niveau de confiance choisi à l'étape 3 sont calculés de nouveau. Si ce nombre est supérieur à celui calculé
en 3.2 les étapes 4,5 et 6 doivent être itérées pour obtenir le nombre d'échantillons manquants.
Module 3 : présentation et prédiction Étape 7 : Prédiction de la dégradation La prédiction de la dégradation fixture s'effectue en deux sous-étapes. 7.1 Déternnination du modèle de dégradation des installations 7.2 Calcul de la durée de vie résiduelle.
?.l Détermination du modèle de dégradation La déteriination du modèle de dégradation s'effectue de deux façons dépendamment de l'historique d'inspection des installations étudiées. Le premier cas est celui où la conduite est inspectée pour la première fois. Dans ce cas, l'évolution de la dégradation est modélisée à partir d'équations permettant de calculer la perte d'ëpaisseur en fonction d'un taux de dégradation théorique. Les équations utilisées sont choisies selon les caractéristiques des installations et de la sévérité de la corrosion, ? . Plusieurs types d'équation tirées de la littérature ont été intégrés au système. L'une d'entre elles sera proposée par le système en fonction du ? .
Dans les cas où il existe un historique d'inspection, le taux de corrosion réel est calculé pour chacun des lots par une dérivée des mesures d'épaisseur minimum en fonction du temps. Les taux de dégradation mesurés sont ensuite rapportés sur un graphique qui présente leur évolution en fonction du temps. Il est ensuite possible de modéliser l'évolution du taux de dégradation par un lissage mathématique appliqué au graphique. De façon générale, la vitesse de dégradation peut évoluer selon trois modèles : modèle linéaire, modèle parabolique et modèle logarithmique.
L'équation empirique prnposée par le lissage doit suivre un de ces trois modèles. Un exemple de graphique et de lissage est présenté à la Fig. 8. Les équations empiriques proposées sont uniques à chaque installation. Leur justesse est fonction de l'historique d'inspection. Plus les résultats antérieurs sont nombreux et mieux l'équation sera adaptée à la dégradation du conduit ou du réservoir en question.
?.Z Calcul de la vie résiduelle La durée de vie résiduelle, xres, du conduit ou du réservoir est calculée à
partir de quatre valeurs ?? l'épaisseur limite eL, calculée à l'étape 3.1 ?? la sensibilité de la méthode ?m, calculée à l'étape 2.3 ?? fépaisseurminimum em;", mesurée à l'étape S.2 ?? le taux de corrosion théorique C ou l'équation de corrosion C(x), déterminés en 7.1 L'équation suivante permet de déterminer dans combien d'années l'épaisseur du tuyau aura atteint l'épaisseur limite.
xtres = (emtn-er?m) ? C
où x,.es est la durée de vie résiduelle en années.
Étape 8 : Présentation des résultats Le module de génération de rapport a été conçu de façon à ce que le propriétaire des installations puisse consulter facilement les infom~ations suivantes ?? Fichiers ultrasons bruts ?? Images radiographiques ?? Distribution des mesures d'épaisseur de chaque plage inspectée ?? Caractéristiques statistiques de chacune des distribution ?? Caractéristiques des modes de dégradation ?? Prévision globale sur l'état de la conduite.
Le tout est présenté à partir d'une image globale des installations telle que montrée sur la Fig. 8.
Sur cette image, la localisation des plages inspectées est marquée par un point rouge. En cliquant sur le point muge, le fichier brut d'inspection est présenté dans le coin supérieur droit de l'écran. Simultanément, la distribution statistique des mesures d'épaisseur prises sur cette plage est affichée dans Ie coin inférieur droit. Les caractéristiques de la distribution statistique ainsi que les prévisions globales sont aussi afi~chées.
Le module de génération de rapport permet à l'expert en dégradation d'ajouter des commentaires qui ont pour objectif de guider la prise de décision finale suite à la campagne d'inspection.
Claims (15)
Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme suit :
1. Une méthode d'échantillonnage et de gestion du risque permettant d'évaluer la dégradation actuelle et future d'installations métalliques tout en minimisant l'étendue des surfaces inspectées, qui se compose des étapes suivantes :
1) Estimation de la sévérité de la dégradation 2) Choix de la technique et/ou des paramètres d'inspection 3) Calcul de l'échantillonnage de départ 4) Inspection des installations 5) Analyse des résultats 6) Évaluation statistique et probabiliste des résultats 7) Prédictions de dégradation 8) Présentation des résultats
1) Estimation de la sévérité de la dégradation 2) Choix de la technique et/ou des paramètres d'inspection 3) Calcul de l'échantillonnage de départ 4) Inspection des installations 5) Analyse des résultats 6) Évaluation statistique et probabiliste des résultats 7) Prédictions de dégradation 8) Présentation des résultats
2. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 1, comprenant un questionnaire portant sur les installations inspectées et leurs conditions d'utilisation; ledit questionnaire est composé de cinq séries de questions qui traitent des coordonnées du projet, des caractéristiques des installations, de l'historique d'entretien, des caractéristiques du milieu interne et des caractéristiques du milieu externe.
3. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 2, dont les réponses au questionnaire sont traitées mathématiquement et à l'aide d'un barème afin de pondérer leurs influences thermodynamiques et cinétiques sur la dégradation.
4. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 3, comprenant une équation empirique qui permet d'estimer le facteur de sévérité de dégradation à partir des réponses traitées du questionnaire. L'équation fait intervenir un ou plusieurs paramètre(s) traité(s) dans le questionnaire.
5. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 4, où le facteur de sévérité sert à estimer, à partir de l'historique de cas semblables, la moyenne et la déviation standard des résultats qui seront produits.
6. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 4 ou 5, où une plage de résultats préliminaires sert à calculer la moyenne et la déviation standard des résultats qui seront produits.
7. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 6, comprenant une équation mathématique qui permet d'estimer le nombre d'échantillons à
inspecter à
partir de la moyenne, de la déviation standard, de l'épaisseur limite permise ainsi que la sensibilité de la méthode d'inspection.
inspecter à
partir de la moyenne, de la déviation standard, de l'épaisseur limite permise ainsi que la sensibilité de la méthode d'inspection.
8. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 7, comprenant des algorithmes qui permettent de mesurer automatiquement l'épaisseur d'une paroi de conduit à partir d'images radiographiques digitalisées.
9. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon les revendications 8, où les résultats des inspections sont analysés par lots de spécimens ayant une épaisseur moyenne comparable.
10. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 9 où les prévisions de durée de vie sont basées sur l'épaisseur minimum d'un lot, la sensibilité de la méthode d'inspection, l'épaisseur limite d'une installation et un taon de dégradation théorique.
11. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 10, où le taux de corrosion théorique est choisi en fonction du facteur de sévérité de la dégradation.
12. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon la revendication 9 ou 11, où les prévisions de durée de vie sont basées sur l'épaisseur minimum d'un lot, la sensibilité de la méthode d'inspection, l'épaisseur limite d'une installation et un taux de dégradation estimé à
partir de l'historique d'inspection de l'installation.
partir de l'historique d'inspection de l'installation.
13. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon les revendications 12, où les informations tirées de chacune des étapes et sous-étapes sont enregistrées dans des tables regroupées en un système central de base de données.
14. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon les revendications 13, où le système central de base de données permet de mettre à jour automatiquement l'équation de l'étape 1.3, et les menus déroulant de l'étape des étapes 3.1, 3.2 et 7.1.
15. La méthode d'échantillonnage et de gestion du risque selon les revendications 14, où les résultats sont présentés sous forme de rapport interactif.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA 2435626 CA2435626A1 (fr) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | Methode d`echantillonnage et de gestion du risque lors de l`inspection metallurgique de conduits ou reservoirs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA 2435626 CA2435626A1 (fr) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | Methode d`echantillonnage et de gestion du risque lors de l`inspection metallurgique de conduits ou reservoirs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2435626A1 true CA2435626A1 (fr) | 2005-01-28 |
Family
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|---|---|---|---|
| CA 2435626 Abandoned CA2435626A1 (fr) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | Methode d`echantillonnage et de gestion du risque lors de l`inspection metallurgique de conduits ou reservoirs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7941282B2 (en) | 2008-08-01 | 2011-05-10 | Bp Exploration Operating Company Limited | Estimating worst case corrosion in a pipeline |
| US9182081B2 (en) | 2008-06-30 | 2015-11-10 | Bp Corporation North America Inc. | Rapid data-based data adequacy procedure for pipeline integrity assessment |
| CN110880048A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-13 | 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 | 一种梯级水库生态随机优化调度模型及求解方法 |
| CN112183912A (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种输油站场管道失效概率评估方法及装置 |
| CN112183912B (zh) * | 2019-07-05 | 2024-06-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种输油站场管道失效概率评估方法及装置 |
-
2003
- 2003-07-28 CA CA 2435626 patent/CA2435626A1/fr not_active Abandoned
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9182081B2 (en) | 2008-06-30 | 2015-11-10 | Bp Corporation North America Inc. | Rapid data-based data adequacy procedure for pipeline integrity assessment |
| US7941282B2 (en) | 2008-08-01 | 2011-05-10 | Bp Exploration Operating Company Limited | Estimating worst case corrosion in a pipeline |
| CN112183912A (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种输油站场管道失效概率评估方法及装置 |
| CN112183912B (zh) * | 2019-07-05 | 2024-06-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种输油站场管道失效概率评估方法及装置 |
| CN110880048A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-03-13 | 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 | 一种梯级水库生态随机优化调度模型及求解方法 |
| CN110880048B (zh) * | 2019-11-06 | 2022-06-21 | 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 | 一种梯级水库生态随机优化调度模型及求解方法 |
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| FZDE | Dead |