Pressure surges may lead to low-pressure failures

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Pressure surges may lead to low-pressure failures

Mesloh, Raymond E. / Francini, Robert B. / Kiefner, John F.

Druckstöße können bei Erdölpipelines zu latenten Defekten führen. Die Pipeline kann dann bei einem relativ geringen Druck bersten. Die Pipelinebetreiber müssen daher wissen, in welchen Pipelines oder einzelnen Abschnitten signifikante Druckstöße auftreten können. Druckstöße können beim Start oder Abschalten sowie Energieverlust der Pumpen oder versehentlich schnellem Schließen der Ventile auftreten. Die Druckstöße aber auch träge oder stoßweise Strömung oder der Zusammenbruch von Dampfblasen können Träger, Befestigungen, Biegungen oder das Rohr beschädigen, da der Druckanstieg bei dem Druckstoß den Berstdruck erreichen kann. Gelegentlich kann sogar ein Riss verursacht werden, wenn der Druck geringer als der Druck beim hydrostatischen Test oder des maximal erlaubten Drucks ist. Durch den zusätzlichen Druck entsteht eine extrem hohe Belastung auf das Material aber auch eine Schallwellengeschwindigkeit, die höher sein kann als die charakteristische Geschwindigkeit des Materials. Im letzteren Fall ist die dynamische Ringspannung so verstärkt, dass sie oberhalb von der berechneten, statischen liegt, die für den statischen Druck (äquivalent zu dem Stoß- plus dem Betriebsdruck) berechnet wurde. Dieses Phänomen wird anhand von Gleichungen mit beispielhaften Berechnungen aus Versuchen erläutert. Es wird gezeigt, dass der Belastungsverstärkungsstoß die Ringspannung auf 48000 psi erhöhen kann. Wenn ein Verstärkungsfaktor des Druckstoßes von 2 in die Berechnungen einbezogen wird, reduziert sich der Sicherheitsfaktor der Pipeline soweit, dass keiner mehr vorhanden ist. In extremen Fällen könnte der Verstärkungsfaktor sogar bei 4 liegen.