Termisk isolasjon som passiv brannbeskyttelse i olje- og gassindustrien ved endrede krav til beskyttelse mot korrosjon under isolasjon

I olje- og gassindustrien, på landanlegg og offshoreplattformer, er det veldig trangt om plassen. Utstyret står ofte tett. Derfor kan det bli krevende når noe av utstyret må øke i diameter grunnet nye sikkerhetskrav. Prosessutstyr skal nå isoleres slik at isolasjonen ikke kommer i direkte kontakt med metallflaten, men plasseres på gitter, ca. 25 mm fra selve metallveggen. Dette vil forebygge korrosjon under isolasjon, KUI, et problem som er avdekket ved inspeksjoner. Dette skaper utfordring med hensyn på plassbehov. Det benyttes typisk to isolasjonslag, hvert av dem 5 cm tykt. Termisk isolasjon benyttes innerst for å unngå varmetap. Det ytre laget skal beskytte utstyret i en brannsituasjon (passiv brannbeskyttelse). Tidligere tester viser at den termiske isolasjonen alene i enkelte tilfeller kan gi god brannbeskyttelse. I PhD-prosjektet som nå starter skal det undersøkes hvor mye den termiske isolasjonen tåler, om og når den brytes ned, og hvor lenge den vil kunne beskytte ved olje- og gassbrannbetingelser. En kombinasjonsløsning med termisk isolasjon og et tynnere lag med passiv brannbeskyttelse skal testes. Det skal utvikles en numerisk modell som beskriver nedbrytningen av den termiske isolasjonen. Denne vil basere seg på resultater fra den eksperimentelle testingen i en småskala testrigg eksponert for en jet brann og detaljstudier av gradvis oppvarming av isolasjonen i en ovn til 1250°C. Nærmest mikroskopiske prøver av termisk isolasjon skal også testes i avanserte instrumenter for å måle massetap og energiforbruk ved oppvarming (TGA/DTG/DSC). Effekt av tykkelse på stållaget under isolasjonen skal også studeres og skal inngå i den numeriske modellen for beregning av brannmotstand. Etter gjennomført PhD-prosjekt blir industrien bedre rustet til å beregne hva som er hensiktsmessig isolasjon og eventuelt gode kombinasjoner av isolasjonslag på utstyr som skal brannbeskyttes.

Nye krav til termisk isolering av prosessutstyr krever en 25 mm luftspalte inn mot prosessutstyr for å hindre korrosjonsangrep som følge av vannfuktet termisk isolasjon. Denne løsningen reduserer korrosjon under isolasjon, men bygger mer, slik at det i eksisterende moduler ofte ikke er plass til påkrevd passiv brannbeskyttelse. Målet med prosjektet er å fremskaffe kunnskap om i hvilken grad brannbeskyttelsen ivaretas godt nok ved kun bruk at termisk isolasjon. Bedre kunnskap om egenskapene til termisk isolasjon under termisk nedbryting skal fremskaffes via Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Thermogravimetry (DTG) og Differential Scanning Calorimetry (DSC), tid/temperatur-tester i nyinnkjøpt muffelovn opp til 1250 °C, målinger av varmeledningsevne og branntester. Dette er ikke trivielt, da den termiske isolasjonen brytes ned under forsøk og testing. De fremskaffede data skal deretter benyttes for å lage matematiske modeller for å beskrive nedbrytning av den termiske isolasjonen, varmeledningsevne, etc. PhD-prosjektet skal utvikle, og forbedre, en matematisk modell for brannmotstand i aktuelle anvendelser og brannscenarier ettersom man får integrert nevnte måleresultater i modellene. Underveis i PhD-studiet skal det også vurderes hvorvidt kreative løsninger, der man kombinerer termisk isolasjon med tynne lag av varmebestandig isolasjon, kan være en farbar vei. I så fall skal dette sjekkes i branntester. Effekten av tykkelsen av stållaget på innsiden skal studeres for de forskjellige isolasjonskonseptene, og skal inngå i modellering av brannmotstand. Prosjektet er en oppfølging av arbeidene: Bjørge, J. S., Gunnarshaug, A., Log, T. & Metallinou, M.M. (2018). Study of industrial grade thermal insulation as passive fire protection up to 1200 °C. Safety, 4(3), 1-19. Bjørge, J. S., Metallinou, M.-M., Kraaijeveld, A. & Log, T. (2017). Small Scale Hydrocarbon Fire Test Concept. Technologies, 5(4), 72, 1-14. Gunnarshaug, A. (2018) Masteroppgave, HVL