Appliquer l'analyse par éléments finis de la bonne façon

Auteur : Diego Luna, Ingénieur en intégrité, Services d'intégrité

Les évaluations traditionnelles d'inspection interne sont largement utilisées dans l'ensemble de l'industrie et, bien que ces évaluations aient été peaufinées au fil des ans, elles continuent de produire des prévisions prudentes qui produisent des résultats moins qu'optimaux. L'une des évaluations souvent appliquées aux inspections internes est l'analyse par éléments finis (FEA), qui est optimisée pour fournir aux opérateurs une estimation précise des comportements de pression.

Malheureusement, l'évaluation n'est pas toujours exacte. La FEA est considérée comme l'une des méthodes d'évaluation les plus complexes disponibles et est incluse comme « niveau 3 » dans des normes comme l'API 579-1.

Alors, pourquoi ces évaluations ne sont-elles pas aussi exactes qu'elles devraient l'être ? C'est assez simple. Plusieurs ingénieurs interprètent les données en fonction d'hypothèses. Naturellement, cela suscite du scepticisme chez les exploitants qui investissent dans ce service et qui finissent par recevoir des résultats qui pourraient donner lieu à des interprétations et à des inexactitudes.

Lorsqu'un appareil ou un outil d'inspection interne (IG) est à la source de cette entrée, il y a plusieurs variables à considérer : types de capteurs, configuration mécanique, résolution (échantillonnage axial et circonférentiel), température, pression, vitesse, rotation et plusieurs autres inducteurs de bruit. Ces éléments complexes nécessitent un processus de demande détaillé que les inspections traditionnelles peuvent ne pas intégrer dans leurs processus d'analyse.

De plus, qu'en est-il des inspections multiples ? Plus nous effectuons des inspections combinées, plus les données que nous recueillons sont complexes, ce qui rend essentiel que nous puissions analyser avec précision les données provenant de sources multiples. Compte tenu de ce fait, plusieurs défis doivent être surmontés pour obtenir des résultats précis, c.-à-d. la déviation du capteur, l'affaissement, les perturbations du flux magnétique ou les inspections uniques. Le fait de ne pas tenir compte de ces défis peut entraîner des hypothèses telles que la simplification excessive de la géométrie des conduites simplement parce que les pipelines sont fabriqués différemment. Par exemple, les joints de tuyauterie ne sont pas tous droits, n'ont pas des surfaces parfaitement arrondies ou des épaisseurs de paroi uniformes.

Heureusement, NDT Global a étudié les défis que les évaluations traditionnelles des FEA ne tiennent pas compte, ainsi que les multiples variables qui sont souvent ignorées lors des inspections combinées.

Par exemple, les données acquises à partir de nos outils sont traitées par le même ingénieur en intégrité pipelinière du début à la fin. Nos ingénieurs en intégrité sont formés dans le processus d'analyse et comprennent les aspects les plus importants de la technologie. Ils travaillent également aux côtés de notre équipe d'analyse, qui comprend le mieux les tolérances de nos outils.

Example of a Fitness for purpose assessment

Voici quelques inspections en ligne qui peuvent être combinées en une seule série :

• Géométrie ultrasonore — détection des déformations et des anomalies géométriques pour créer un modèle 3D complet du joint de conduite.

• Mesure des parois par ultrasons — détection des perturbations de l'épaisseur de paroi (p. ex. perte de métal) pour mesurer précisément l'épaisseur de la paroi à travers le joint de tuyau.

• Fissure par ultrasons — détection de fissures et de défauts semblables à des fissures afin de détecter les défauts au niveau de la longue couture ou dans le corps de la canalisation à travers le joint de la canalisation.

Dans le cas des inspections combinées, il est logique d'analyser toutes les données ensemble pour différencier les forces et les faiblesses individuelles et fournir un modèle combiné offrant une valeur optimale.

Si un exploitant investit dans une inspection avec deux, voire trois de toutes ces solutions, un modèle complet et précis naît. Cela permet d'obtenir des éclaircissements fondés sur des faits, d'éliminer les interprétations et les simplifications excessives que l'approche commune ne tient pas compte.

La figure no 1 à gauche est une visualisation FEA : un modèle de joint de tuyau qui intègre des lectures d'épaisseur de paroi, la géométrie réelle du pipeline et des caractéristiques semblables à des fissures. L'image permet de visualiser les résultats d'une inspection intégrée de la technologie combinée : un joint complet (bobine) intégrant la géométrie de conduite la plus réaliste, des mesures précises de l'épaisseur de paroi et des défauts de fissure qui comprennent le profilage en profondeur. Les résultats peuvent ensuite être compris en termes de pressions de rupture, de contraintes combinées, de durée de vie résiduelle et de durée de vie future et de fatigue.

Cette visualisation comprend un modèle prédictif des scénarios de pression et comprend des données d'entrée telles que les changements de cycle et les pressions d'essai d'hydrotest. En conclusion, pour tirer parti d'une évaluation des effets cumulatifs de la manière la plus précise possible, les évaluations devraient être effectuées par des ingénieurs hautement qualifiés capables de comprendre les données et de traiter adéquatement les données du début à la fin.

Pour obtenir de meilleurs résultats, l'analyse par éléments finis devrait intégrer une combinaison d'ensembles de données provenant de multiples séries et fournir des renseignements à partir de données complexes afin que les exploitants puissent recevoir des résultats précis et vraiment applicables à leur programme de gestion de l'intégrité.

Appliquer l'analyse par éléments finis de la bonne façon

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