Smart Sensor System to Detect Corrosion Under Insulation

Corrosion under insulation (CUI) is one of the most expensive problems facing the process industry today. With aging process systems and the drive towards life extension, corrosion during insulation represents a major threat and risk to plant integrity. This is equally relevant for industries related to refining, petrochemicals, power, and both on- and offshore. CUI is difficult to detect due to invisibility under insulation and weather protection. The CUI challenge represents high risk due to potentially high corrosion rates affected by elevated temperatures. CUI occurs and accelerates due to the presence of moisture. Water can be supplied to the insulation materials through damaged or leaking weather protection and also from condensation due to temperature variations. A few years ago, KAEFER Group interviewed most oil and gas companies around the world regarding pain points, and all of them defined CUI as one of their top priorities. Therefore, CUI represents a common challenge, as both serious damage and environmental damage can occur due to CUI, as well as significant economic impact due to unplanned closures and repair costs can be the consequences. The project has allowed us to obtain information on how moisture is transported through different geometries in insulation materials and that we have developed a new and unique technology for installing sensors, collecting and processing sensor data - resulting in a fully digitized CUI management. The knowledge we have acquired goes into an optimal deployment of these sensors in an isolated pipe network. In the project, the deployment of the sensors against the numerical modeling of moisture transport in insulation materials under various geometric challenges has been validated. One has studied and verified relative humidity and temperatures up to a reference measurement in the surrounding atmosphere. Furthermore, a known quantity of water has been added to then study the water transport and compared the measurements with the numerical calculations using spot sensors to detect moisture between the weather protection (cladding) and the insulation material of an insulated pipeline in controlled environments. This has resulted in a knowledge of how tightly the sensors should become outspaces for an optimalmaintenance management mtp costs up against technology. There is a big difference in sensor deployment costs whether one has 4 meters between the sensors or 1 meter. Through the Måsso project, we now have a tool that helps us identify and optimize the number of sensors on a pipeline, i.e. one that we can offer an optimal placement of point sensors in the cladding both in terms of orientation and distance between the sensors. The numerical modeling matches well with the validation in the field and the validation in facilities in operation. In addition, by acquiring this knowledge, we have contributed to the implementation of the main findings into DNV's new RP, DNV-RP-G109 Risk-based management of corrosion under insulation. Furthermore, we at KEFER are ready to support our customers with an end-to-end solution in CUI management, this includes consulting services, sensors, robotized sensor installation, a variety of sensor functions, sensor communication, data storage and processing, including cybersecurity and visualization solutions that allow customization through multiple configuration methods. As plant owners work today, they must make use of a risk bases system where it is establish an inspection program, and then carry out repairs at the sites where sensor corrosion has been identified. Experience shows that in many cases the dismantling of insulation for inspection over larger areas was unnecessary, i.e. a waste of money and resources. Our sensor solution with associated analysis and optimal sensor deployment through Måsso's sensor deployment model enables a completely new method of CUI monitoring. Together with a Sensor Installation Robot, it eliminates the largest cost on a facility by building access using scaffolding for both sensor deployment and inspection points. The custom sensor solution has been developed in recent years and meets most of the different communication technologies. It is able to provide plant owners with accurate location and recommendation for necessary maintenance. We will offer our customers a solution that offers significant benefits in terms of cost savings related to maintenance, improves plant integrity and represents high customer value and ensures safety at the facility.

Det er helt klart at virkningene fra prosjektet har bidratt til å øke forståelsen og kompetanse rundt KUI ( korrosjons under isolasjon). Vi har erfart fra prosjektet at korrekt distribusjon av sensorer, både aksialt og radialt på vertikale og horisontale isolerte rør ledninger gjør det mulig å finne fukt distribusjonen mellom kladdingen og isolasjonen. Vi har tilegnet oss en kompetanse som vi tar med oss inn i eksempel en ny RP som DNV utarbeider RP.G109 hvor det kommer et eget kapittel mtp fukt monitorering. Kommersialisering av CUI monitorering vha å monitorer på fukt har resultert i et eget selskap KAEFER blu AS og er et selskap i KAEFER Gruppen som jobber på tvers av landegrenser og med en ny og kannibalistisk metode for tradisjonelle KAEFER. Videre så vil dette ha stor betydning for måten en utfører vedlikehold på i dag, en vil kunne jobbe mer målrettet, bruke resursene riktig, unngå så mye waste da en ikke trenger og avisolere så mye som for å gjøre visuell inspeksjon. I det store og hele så vil anleggs integriteten øke en vil redusere potensialt for stor ulykker som følge av CUI. Samfunnsøkonomisk nytteverdi og bidrag til bærekraftig samfunnsutvikling Som et resultat av sensor som service antar vi at relevansen av data-basert KUI håndtering for både Olje selskapene og det internasjonale markedet ha en betydelig samfunnsøkonomisk nytteverdi. Kommersialisering av sensor som service vil potensielt øke forsyningssikkerheten i den norske olje og gass næringen. Korrosjonsbelastningen i mange vestlige land er så høy som 4% av BNP, hvorav årlige KUI relaterte utgifter ligger i overkant av en milliard NOK i Norge, og mer enn 100 milliarder NOK i USA (NACE, 2014). Det er klart at ringvirkningene av å redusere utgiftene kan være enorme, ettersom utløste besparelser kan benyttes til andre formål. En utrulling av sensorikk vi vil støtte opp under FNs bærekrafts mål 9, 12 og 14 ved å pådrive videre innovasjon innen digital KUI håndtering, redusere materialforbruket gjennom hensiktsmessig vedlikehold, og minimere miljøbelastningen gjennom økt forståelse av KUI risiko. Denne forståelsen vil redusere sannsynligheten for KUI induserte lekkasjer. Prosjektet understøtter FNs bærekrafts mål nr. 14. I dagens metode for KUI håndtering er det forbundet betydelige negative CO2 bidrag knyttet til håndtering av material, deponi og transport; utreise og innreise av personell til de ulike anleggene mm. Vi har utført beregning av CO2 fotavtrykk av materiell / komponenter av en 3521m lang isolert rørlinje: Andre kjente kilder for karbon utslipp knyttet til ISO vil være relatert til sand og deponering av sand, maling og fremstilling av maling, strøm til maskiner, transport og logistikk osv. Vi har ikke kvantifisert disse bidragene i detalj pga. Kostnads- og effektivitetskravene i bransjen gjør det nødvendig med modernisering av arbeidsmetoder og teknologi.

Innovasjonen som skal ferdigstilles i dette prosjektet er et Målrettet Sensor System for å Oppdage Korrosjon Under Isolasjon (MÅSSO-KUI). Kaefer Energy (KE) har gjennom en årrekke jobbet med å utvikle ny teknologi der autonome roboter plasserer sensorer for online fuktmåling på rørsystem ved onshore og offshore prosess- og produksjonsanlegg. Sensorkomponenter og robot er ferdigstilt, men den siste nøkkel-brikken av innovasjonen mangler. For å kunne revolusjonere dagens KUI-løsninger trengs et målrettet og informasjonsbasert system for utplassering av sensorer i anlegget. Uten dette vet man ikke 1) hvor tett sensorene skal plasseres, 2) hvor på røret de bør plasseres og 3) om dekningsgraden er tilstrekkelig. Utplasseringen vil bli bestemt av en ny fukttransportmodell. Modellen vil baseres på laboratoriemålinger av isolasjonsmaterialets fukttransportegenskaper. Den eksisterende sensor-installasjonsprosedyren fra robot, samt systemrespons, vil bli validert mot fuktmålinger fra konvensjonelle inspeksjonsmetoder. Den aktuelle konvensjonelle inspeksjonsmetoden vil forut bli validert i laboratoriet. Sensorsystemet utplasseres i en demonstrasjonspilot på et prosessanlegg i drift. Målingene fra demonstrasjonspiloten vil bli validert mot fuktmålinger fra konvensjonelle inspeksjonsmetoder.