Le maintien de l'intégrité des équipements sous pression est une réalité permanente pour tout propriétaire/exploitant. Les propriétaires/exploitants d'équipements tels que les cuves, les fours, les chaudières, les échangeurs, les réservoirs de stockage et les tuyauteries et instruments associés s'appuient sur un programme de gestion de l'intégrité pour évaluer la fiabilité de l'équipement et protéger l'intégrité de l'équipement pour un fonctionnement sûr et efficace. Diverses techniques non destructives sont couramment utilisées pour surveiller les composants critiques, car la compréhension de la métallurgie correcte de ces composants est essentielle à leur fiabilité et à leur fonctionnement sûr. L'utilisation du mauvais type de matériau peut avoir des résultats désastreux.
Tester certains de ces composants (tels que les petites pièces ou les assemblages de tuyauterie) pour l'analyse du carbone et les qualités de matériaux peut être difficile en raison de la géométrie ou de la taille. En raison de la difficulté d'analyse du matériau, ces pièces sont souvent exclues du programme d'identification positive des matériaux (PMI). Mais vous ne pouvez tout simplement pas ignorer les sections critiques, y compris les principaux tuyaux de petit calibre. Un composant plus petit qui tombe en panne dans un système critique peut avoir le même impact qu'une défaillance d'un composant plus gros. Les conséquences d'une panne peuvent être moindres, mais les conséquences peuvent être les mêmes : incendie, arrêt de l'usine de traitement et blessures.
La spectroscopie de claquage induit par laser (LIBS) étant passée des méthodes d'analyse en laboratoire au grand public, la capacité d'effectuer 100 % des tests de carbone requis sur tous les composants sur le terrain constitue une lacune énorme dans l'industrie qui a récemment été comblée par des techniques d'analyse. Cette technologie portable permet aux propriétaires/exploitants de tester de manière fiable et précise ces composants pour vérifier la conformité des processus de matériaux et fournit une solution complète pour la vérification des matériaux sur site, y compris l'analyse du carbone.
Figure 1. Analyse du carbone de la soudure SciAps Z-902 ER308L de ¼ po de large Source : SciAps (Cliquez sur l'image pour l'agrandir.)
LIBS est une technique d'émission de lumière qui utilise un laser pulsé pour ablater la surface d'un matériau et créer un plasma. Le spectromètre embarqué mesure qualitativement la lumière du plasma, en séparant les longueurs d'onde individuelles pour révéler le contenu élémentaire, qui est ensuite quantifié par étalonnage embarqué. Avec les dernières innovations en matière d'analyseurs LIBS portables, y compris de très petites ouvertures de sortie, une atmosphère d'argon inerte peut être obtenue sans sceller les surfaces courbes ou les petites pièces, permettant aux techniciens de tester les pièces quelle que soit leur taille ou leur géométrie. Les techniciens préparent les surfaces, utilisent des caméras internes pour cibler les emplacements de test et les analyser. La zone de test est d'environ 50 microns, ce qui permettra aux techniciens de mesurer des pièces de toute taille, y compris de très petites pièces, sans avoir besoin d'adaptateurs, de collecter des copeaux ou d'envoyer des composants sacrificiels au laboratoire.
Plusieurs fabricants produisent des analyseurs LIBS portables disponibles dans le commerce. Lorsqu'ils recherchent l'analyseur adapté à leur application, les utilisateurs doivent garder à l'esprit que tous les analyseurs LIBS portables ne sont pas créés égaux. Il existe plusieurs modèles d'analyseurs LIBS sur le marché qui permettent l'identification des matériaux, mais pas la teneur en carbone. Cependant, dans les applications où des qualités de matériaux sont requises, le carbone est mesuré et le matériau est classé en fonction de la quantité de carbone. Par conséquent, le carbone est essentiel à un programme complet de gestion de l'intégrité.
Figure 2. Analyse du carbone SciAps Z-902 d'une vis mécanique de 1/4 pouce, matériau 316H. Source : SciAps (Cliquez sur l'image pour l'agrandir.)
Par exemple, l'acier au carbone 1030 est identifié par sa teneur en carbone, et les deux derniers chiffres du nom du matériau indiquent sa teneur nominale en carbone : 0,30 % de carbone correspond à la teneur nominale en carbone de l'acier au carbone 1030. Ceci s'applique également aux autres aciers au carbone tels que les aciers au carbone 1040 et 1050. Si vous classez l'acier inoxydable de la série 300, la teneur en carbone est l'élément de base requis pour identifier la nuance L ou H d'un matériau, comme le 316L ou le 316H. Si vous ne mesurez pas le carbone, vous identifiez simplement le type de matériau et non sa nuance.
Figure 3. Analyse du carbone SciAps Z-902 d'un raccord 1" s/160 A106 pour les services d'alkylation HF Source : SciAps (Cliquez sur l'image pour l'agrandir.)
Les analyseurs LIBS sans la capacité de mesurer le carbone ne peuvent identifier que les matériaux, à l'instar des instruments à fluorescence X (XRF). Cependant, plusieurs fabricants produisent des analyseurs de carbone LIBS portables capables de mesurer la teneur en carbone. Il existe des différences fondamentales au sein des analyseurs, telles que la taille, le poids, le nombre d'étalonnages disponibles, l'interface d'échantillon pour les surfaces scellées par rapport aux surfaces non scellées et l'accès aux petites pièces pour l'analyse. Les analyseurs LIBS avec de petits trous de sortie ne nécessitent pas de joint d'argon pour les tests et ne nécessitent pas d'adaptateurs de widget requis par d'autres analyseurs LIBS ou unités OES pour tester les widgets. L'avantage de cette technique est qu'elle permet aux techniciens de tester n'importe quelle partie de la procédure PMI sans utiliser d'adaptateurs spéciaux. Les utilisateurs doivent étudier les différentes fonctions de l'analyseur pour déterminer si l'instrument peut répondre aux besoins de l'application prévue, en particulier si l'application nécessite 100 % de PMI.
Les capacités des instruments LIBS portables révolutionnent la gestion des analyses sur le terrain. Ces instruments permettent au propriétaire/exploitant d'analyser les matériaux entrants, les matériaux PMI en service ou anciens, les soudures, les consommables de soudage et tous les composants critiques de son programme PMI, offrant ainsi une solution efficace et fiable pour tout programme d'intégrité des actifs. Une solution économique, sans la main-d'œuvre ni les coûts supplémentaires liés à l'achat de pièces sacrificielles ou à la collecte des copeaux pour leur envoi au laboratoire et l'attente des résultats. Ces analyseurs LIBS portables offrent aux utilisateurs des fonctionnalités supplémentaires qui n'existaient pas il y a quelques années.
Figure 4. Analyse du carbone du fil SciAps Z-902 1/8”, matériau 316L Source : SciAps (Cliquez sur l'image pour l'agrandir.)
La fiabilité des actifs comprend un programme complet de vérification des matériaux, désormais entièrement mis en œuvre sur le terrain, pour vérifier la conformité de l'équipement et son fonctionnement sûr et efficace. Avec un peu de recherche sur l'analyseur approprié et une compréhension de l'application, les propriétaires/opérateurs peuvent désormais analyser et classer de manière fiable tout équipement de leur programme d'intégrité des actifs, quelle que soit sa géométrie ou sa taille, et obtenir une analyse en temps réel. Les composants critiques de petit calibre peuvent désormais être analysés instantanément, en toute confiance et avec précision, fournissant aux propriétaires/utilisateurs les données nécessaires pour prendre des décisions critiques afin de protéger l'intégrité de l'équipement.
Cette technologie innovante permet aux propriétaires/exploitants de maintenir un haut degré d’intégrité et de fiabilité de leurs équipements en comblant les lacunes dans l’analyse du champ de carbone.
James Terrell est directeur du développement commercial – CND chez SciAps, Inc., un fabricant d'analyseurs XRF et LIBS portables.
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