BEST PRACTICE IN PIPELINE DEFECT ASSESSMENT
Defects in pipelines can be introduced during manufacturing (e.g. laminations), transportation (e.g. fatigue cracking), fabrication (e.g. weld defects) and installation (e.g. dents), and can occur both due to deterioration (e.g. corrosion) and due to external interference (e.g. gouges and dents). To ensure the integrity of the pipeline, operators must be able to both detect and assess the significance of pipeline defects. Furthermore, the importance of accurate engineering models, for which the model uncertainty has been quantified, is important when applying risk-based (structural reliability) methods to pipelines. The past 40 years has seen the development of 'fitnessfor-purpose' methods for assessing the significance of pipeline defects. However, there is no definitive guidance that draws together all of the assessment techniques, or assesses each method against the published test data, or recommends best practice in their application. This paper describes the findings of a recent literature review and defines the objectives of the next phase of a Joint Industry Project which is being sponsored by thirteen international oil and gas companies (BG Technology, BP, CSM, DNV, EMC, Gaz de France, Health and Safety Executive, MOL, PII, SNAM, Statoil, Toho Gas and Total Oil Marine). The deliverable will be a Pipeline Defect Assessment Manual, which will provide the best available techniques for the assessment of pipeline defects.
PRESSURE REDUCTIONS AND PIPELINE EXCAVATION
Pipeline companies often reduce the pressure while performing maintenance activities and integrity excavations on in-service pipelines. Despite this practice, pipeline design codes, regulations and industry publications offer little guidance on what factors should be considered to determine how much, if any, the pressure should be reduced from operating levels during excavation activities. Also, it is not commonly understood what level of safety is introduced with these reductions and what historical operating pressure level should be used as the basis for the reductions. A literature survey and an interview process with CEPA member companies summarized common industry practices and determined factors to be considered when assessing if and how much of a pressure reduction is appropriate while excavating an operating energy pipeline.
Criteria for crack extension in cylindrical pressure vessels
AbstractThis paper describes three closely related criteria for the extension of axial through-cracks in cylindrical pressure vessels: (1) a fracture-toughness criterion mainly for low- and medium-tough materials, (2) a plastic flow stress criterion for short cracks in tough materials, and (3) a modification of (1) for relatively thin-walled containers. The development couples the Folias theoretical treatment of a pressurized cylindrical shell with the fracture-toughness approach and a new plasticity correction. This correction, which is consistent with crack-tip displacement measurements, shows that the plastic-flow strength governs the extension of short cracks in vessels fabricated from tough materials. This is to be contrasted with the behavior of longer cracks or more brittle materials which depends on the fracture toughness. The formulation is extended to vessels with large radius to wall-thickness ratios, e.g., R/t > 50 by way of a simple empirical modification. In this way, estimates of critical hoop stress-crack length combinations can be derived from the vessel radius to wall-thickness ratio, and either the ordinary yield strength, the yield and ultimate strengths, or Kc without prior full-scale test experience. Such estimates are shown to be in accord with the large body of published data encompassing ductile-steel, brittle-steel, as well as aluminum- and titanium-alloy vessels.RésuméLe mémoire décrit trois criteres pour l'extension de fissures axiales traversant de part en part la paroi de récipients sous pression de forme cylindrique. Ces criteres sont étroitement liés:1)Un critère de t'enacit'e à la rupture, applicable surtout aux matériaux à ductilité faible ou moyenne.2)Un critère basé Bur l'écoulement plastique, applicable aux materiaux ductiles.3)Une adaptation du critère l au cas des récipients d'épaisseurs relativement faibles.
L'analyse procède a un couplage entre l'étude théorique par Folias du cas d'une enveloppe cylindrique sous pression, les concepts de résistance à la rupture brutale, et une nouvelle forme de correction plastique. Cette correction, qui est compatible avec des mesures de déplacements à fond de fissure, montre que la contrainte limite d'écoulement plastique gouverne l'extension de fissures de faibles dimensions dans les récipients construits en matériaux ductiles. Par contre, l'extension de fissures plus importantes, ou le cas de matériaux moins ductiles, sont sanctionnés par la ténacité à la rupture brutale. Moyennant une simple adaptation empirique, cette analyse pent être étendue au cas des recipients dont le demi-diamètre est grand vis a vis de l'épaisseur (R/t > 50). A cet égard, une estimation des combinaisons critiques entre contrainte de membrane et longueur de fissure peut titre déduite de la connaissance du rapport du demidiamètre a l'épaisseur, et soit de la limite élastique, soit des charges limites d'élasticité et de rupture, soit de K. 11 n'est pas nécessaire de procéder a un essai préalable en vraie grandeur.On montre que de telles estimations sont en accord avec les données publiées, qui couvrent des cas de récipients en acier ductile, en acier fragile, en alliages d'aluminium et en alliages de titane.ZusammenfassungDiese Abhandlung beschreibt drei nah verwandte Kriterien fur die Erweiterung von achsenförmigen Durchrissen in zylindrischen Druckgefäßen.(1)ein Frakturhärtekriterium besonders fur niedrig- and mittelhartes Material(2)ein plastisches Zustrom-Spannungskriterium fur kurze Risse in harten Materialen, and(3)eine Modifikation zu (1) für verhältnismäßig dünnwändige Behälter.
Diese Entwicklung verbindet die theoretische Behandlung bei Folias von einer sich unter Druck befindenden Muschel mit der Annäherungsmethode der Frakturstärke and einer neuen Plastizitätsverbesserung. Diese Verbesserung, welche mit den Maßen der Rißspitzenverschiebungen vereinbart ist, zeigt daß die plastische Zustromspannung die Erweiterung von kurzen Rissen in Gefäßen, die aus harten Materialen fabriziert wurden, bestimmt. Dieses steht im Kontrast mit dem Verhalten von längeren Rissen oder spröderen Materialen, welche von der Frakturstärke abhängen. Die Formulierung wurde auf Gefäße mit großem Radius im Verhältnis der Wandstärke, z. B. R/t > 50 durch eine einfache, empirische Modifikation, ausgedehnt. Auf these Art and Weise konnten Schätzungen für Kombinationen der Bandspannungslänge von dem Gefäßradius zum Verhaltnis in der Wandstarke and von der gewöhnlichen Gewinnstärke, den Gewinn- und Grundstärken oiler K ohne frühere, vollständige Testerfahrung erreicht werden. Es wurde gezeigt, daß solche Schatzungen in Übereinstimmung mit der großen Anzahl von veröffentlichten Daten stehen. Eingeschlossen sind biegsame Stahle, spröde Stahle, Bowie Aluminium- and Titanlegierungsgefße.