Der Bedarf an Standardisierung
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war es möglich, eine Industrieanlage mit lokalen Auftragnehmern und technischem Wissen zu entwerfen, zu errichten und in Betrieb zu nehmen. Mit zunehmender Größe, Komplexität und Kapazität der Anlagen stieg die Wahrscheinlichkeit eines Anlagenversagens sowie die Folgen solcher Ausfälle. Beispielsweise könnte eine Ölraffinerie zu Beginn des 20. Jahrhunderts 8.000 Barrel (1.270 m3) pro Tag produziert haben. Ein Rohrleitungsversagen könnte zu einem Austritt führen, jedoch nicht in sehr großem Umfang. Eine moderne Raffinerie könnte über 800.000 Barrel (127.000 m3) pro Tag produzieren, mit viel größeren zugehörigen Rohrleitungen und Komponenten als vor 100 Jahren. Die Auswirkungen eines Rohrleitungssystemsversagens in einer modernen Raffinerie sind daher erheblich, insbesondere wenn man bedenkt, dass Umweltschutzgesetze und die öffentliche Meinung heute viel stärker auf Umweltverschmutzung achten als vor 100 Jahren.
Um die Zuverlässigkeit der Anlage zu erhöhen und die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen zu verringern, war es notwendig, den Prozess des Entwerfens, Herstellens, Errichtens und Testens einer Industrieanlage und all ihrer zugehörigen Rohrleitungen und Rohrleitungskomponenten (Flansche, Ventile usw.) zu standardisieren. Dazu wurden von neu gegründeten Regulierungsorganisationen Codes, Standards und Spezifikationen eingeführt.
Regulierungsorganisationen
Eine Regulierungsorganisation (Fachorganisation) kann verallgemeinert als eine Sammlung von Experten aus verschiedenen Branchen beschrieben werden, die in Ausschüsse oder Gruppen eingeteilt sind. Jeder Ausschuss oder jede Gruppe erstellt einen Code, einen Standard oder eine Spezifikation, die sich auf ihr Fachgebiet bezieht. Sobald die Gruppe mit ihrer Arbeit zufrieden ist, wird sie der Öffentlichkeit zugänglich gemacht und von Kunden gekauft. Wenn ein Unternehmen beispielsweise eine Ölraffinerie bauen möchte, würde es einen Code verwenden, der beschreibt, wie das gesamte Rohrleitungssystem der Raffinerie entworfen, errichtet und getestet werden sollte.
Kunden kaufen Codes, Standards und/oder Spezifikationen aus mehreren Gründen, hauptsächlich jedoch, weil sie von höchster Qualität sind, von arbeitenden Experten erstellt wurden und ihre Genauigkeit überprüft und nochmals überprüft wurde. Kurz gesagt, Dokumente, die von einer Regulierungsorganisation erstellt wurden, sind zuverlässig und werden auf internationaler Ebene respektiert.
Es gibt mehrere Regulierungsorganisationen, die Dokumentationen für die Rohrleitungsindustrie erstellen, die gebräuchlichsten sind:
- American Society of Mechanical Engineers (ASME)
- International Organisation for Standardisation (ISO)
- Europäische Normen/Normative (EN)
- American National Standards Institute (ANSI)
- American Petroleum Institute (API)
- Britische Standards (BS)
- Deutsches Institut für Normung (DIN)
- Association Française de Normalisation (AFNOR)
- Japanische Industriestandards (JIN)
Einige dieser Organisationen sind mittlerweile über 100 Jahre alt. Wenn Sie eine moderne Raffinerie oder Chemieanlage besuchen, entspricht sie wahrscheinlich den von einer dieser Organisationen erstellten Codes.
Versicherung
Es überrascht viele Menschen, dass Versicherungen erheblichen Einfluss darauf haben, wie eine Industrieanlage entworfen, gebaut und betrieben wird. Alle Unternehmen möchten ihr finanzielles Risiko durch eine Form von Versicherung reduzieren, aber die Versicherungskosten variieren erheblich. Der am meisten akzeptierte Weg, die Versicherungskosten zu senken, besteht darin, sich an Codes, Standards und Spezifikationen zu halten, die von der Versicherungsgesellschaft anerkannt werden. Da die Versicherung für eine einzelne Industrieanlage Millionen von Dollar pro Jahr kosten kann, sind die Kosteneinsparungen durch die Einhaltung eines bestimmten Codes erheblich.
Versicherungsgesellschaften sind nicht die einzigen Kunden einer Regulierungsorganisation. Große multinationale Konzerne, Regierungen, Bauunternehmen und Hersteller - um nur einige zu nennen - können Codes, Standards und/oder Spezifikationen kaufen. Zum Beispiel:
- Ein multinationales Ölunternehmen kann darauf bestehen, dass alle Bauunternehmen ihre Raffinerien gemäß einem bestimmten Code oder Codes errichten.
- Ein Hersteller wird angeben, dass seine Produkte nach einem bestimmten Standard oder einer bestimmten Spezifikation hergestellt werden.
- Eine Regierung kann darauf bestehen, dass eine Chemieanlage oder ein Kraftwerk einem bestimmten Code oder Codes entspricht.
Codes, Standards und Spezifikationen
Eines der am meisten missverstandenen Konzepte in der Rohrleitungsindustrie ist das von Codes, Standards und Spezifikationen. Um die Unterschiede zwischen den dreien zu verstehen, können wir einige Beispiele in Bezug auf Rohrleitungen und Rohrleitungskomponenten (Flansche, Ventile usw.) verwenden.
- Code – eine allgemeine Anforderung für ein Rohrleitungssystem. Ein Code enthält Informationen darüber, wie ein Rohrleitungssystem entworfen, hergestellt, errichtet und getestet werden sollte.
- Standard – wird verwendet, um Parameter (Abmessungen, Materialien usw.) von Rohrleitungskomponenten zu definieren.
- Spezifikationen – weitere Informationen zu Rohrleitungskomponenten werden in Spezifikationen angegeben, d.h. eine Spezifikation ist speziell für eine bestimmte Komponente und bezieht sich auf die physikalischen Abmessungen und Leistungskriterien einer Komponente, z.B. Druckklasse.
Beispiel
Wenn wir ein Rohrleitungssystem für eine Erdölraffinerie bauen, könnten wir einen Code wie ASME B31.3 auswählen. Dieser Code wird von der American Society of Mechanical Engineers (ASME) erstellt und ist sehr verbreitet. Er wird beschrieben als:
ASME B31.3 enthält Anforderungen für Rohrleitungen, die typischerweise in Erdölraffinerien, chemischen, pharmazeutischen, textilen, papierverarbeitenden, Halbleiter- und kryogenen Anlagen sowie in verwandten Verarbeitungsanlagen und Terminals zu finden sind. Er umfasst Materialien und Komponenten, Entwurf, Fertigung, Montage, Errichtung, Prüfung, Inspektion und Testen von Rohrleitungen.
Um die Anforderungen von B31.3 zu erfüllen, müssen wir möglicherweise Flansche verwenden, die einem bestimmten Standard entsprechen. Beispielsweise müssen wir sicherstellen, dass relevante Flansche nach dem Standard ASME B16.5 (ein gängiger Standard) gebaut werden. Wenn diese Flansche nicht nach diesem Standard gebaut werden, erfüllen wir nicht die Anforderungen des Codes.
Um sicherzustellen, dass jede Komponente nach bestimmten Parametern (Material, Abmessungen usw.) gebaut wird, verwenden wir Spezifikationen. Beispielsweise müssen Flansche, die dem ASME B16.5 entsprechen, möglicherweise nach den spezifizierten Abmessungen und Druckklassen von ASTM A105 (eine gängige Spezifikation) hergestellt werden, um dem gegebenen Standard zu entsprechen.
Die gesamte Struktur von Codes, Standards und Spezifikationen wird verwendet, um sicherzustellen, dass jeder Teil eines Rohrleitungssystems nach einem bestimmten Code, Standard und einer bestimmten Spezifikation entworfen, hergestellt, montiert, errichtet und getestet wurde. Die Integrität eines Rohrleitungssystems ist so stark wie sein schwächstes Rohr oder seine schwächste Komponente, ähnlich wie eine Kette so stark ist wie ihr schwächstes Glied. Indem sichergestellt wird, dass das gesamte Rohrleitungssystem bestimmten Codes, Standards und Spezifikationen entspricht, ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Rohrleitungssystems - und damit der Anlage - erheblich zu erhöhen.
Ersatz von Rohren, Armaturen oder Rohrleitungskomponenten ist ein weiterer Vorteil, da alle Teile des Rohrleitungssystems standardisiert sind. Beispielsweise macht es das Wissen um die Standards und Spezifikationen, nach denen ein Flansch gebaut ist, vergleichsweise einfach, einen geeigneten Ersatz zu beschaffen. Ein neuer Flansch kann auch erwartet werden, für die gleichen Betriebsbedingungen (Temperatur, Druck usw.) geeignet zu sein wie der Flansch, den er ersetzt.
Tipp – obwohl eine Industrieanlage bestimmten Standards und Codes entspricht, werden in der Regel zusätzliche interne Standards erstellt, wenn die Anlage reift und die Betriebseigenschaften der Anlage bekannt werden. Beispielsweise, welche Bereiche des Rohrleitungssystems anfällig für Korrosion sind, welche Komponenten eine kürzere als erwartete Lebensdauer haben und warum usw.
Zusätzliche Ressourcen
https://www.engineeringtoolbox.com/piping-codes-standards-d_6.html
https://www.theprocesspiping.com/codes-standards-and-recommended-practices