Pijpvriezen, flow-stoppen, hottappen - Fluids Processing

24
LEIDINGWERK
Bij afstoppen van leidingen onder druk geldt vaak ‘onbekend maakt onbemind’
Pijpvriezen, flow-stoppen, hottappen
Voor reparaties aan leidingen of het aanbrengen
van een nieuwe klep of aftakking moet het deel
van het leidingwerk waarin de bewerking moet
gebeuren standaard worden afgetapt. Soms betekent
dat dat een behoorlijk deel van de leiding
leeg moet. Lastig als de rest van de installatie in
bedrijf moet blijven.
Ing. Wil H.J.
Wijnands
De keuze is uiteraard altijd aan de bedrijver
van de installatie. Wil hij alles gegarandeerd
veilig en 100 procent controleerbaar
uitgevoerd hebben tegen hoge kosten, zeker
als de installatie stilgelegd moet worden?
Of kan hij een aanvaardbaar ‘risico’
lopen tegen veel lagere kosten zonder de
installatie compleet buiten bedrijf te stellen?
Per geval kan dat sterk verschillen.
Werkzaamheden aan een leiding van een
groot cv-systeem met een druk van 2 bar
Hoe te werk wordt gegaan bij flow stoppen
Stoppelfitting gemonteerd op de pijp.
Fluids Processing
Nr. 1 - februari 2007
Stoppelfitting met hottap machine.
liggen veiligheidstechnisch en procestechnisch
toch iets anders dan werkzaamheden
aan een oliepijpleiding of een hoofdstoomleiding
van een raffinaderij.
Hoewel beide methoden zich al langere
tijd hebben bewezen, zijn opdrachtgevers
soms huiverig ze toe te passen. Met name
het veiligheidsaspect weegt zwaar in de
keuze de installatie stil te leggen of de
leiding af te stoppen. Het is dan ook van
groot belang de werkzaamheden door
een ervaren specialist te laten uitvoeren.
Deze zal opdrachtgevers altijd wijzen op
mogelijke risico’s en eventuele nevenaspecten.
Ook zal een specialistisch bedrijf
de werkzaamheden niet uitvoeren als de
risico’s te hoog zijn.
Pijpvriezen
Pijpvriezen is in wezen een eenvoudige
manier om een leiding af te stoppen.
Door koude wordt een prop gevormd van
de inhoud van de pijp waardoor deze de
leiding afsluit. Om te vriezen wordt gebruik
gemaakt van vloeibaar stikstof dat
in een manchet of mof wordt gevoerd die
rond de pijp is vastgezet. In de mof wordt
plaatselijk de warmte uit de pijp afgevoerd.
De leiding wordt koud door aan de
buitenzijde de stikstof met -196 ºC aan de
kook te brengen en te laten verdampen.
Dit zorgt ervoor dat de vloeistof in de leiding
ter plekke stolt tot een massieve prop
die de diameter volledig afsluit. Doordat
de leiding op de plaats van afkoelen een
diabolovorm aanneemt, kan de prop niet
verschuiven.
Er zitten twee voorwaarden aan het pijpvriezen:
de eerste is uiteraard dat het stolpunt
van de vloeistof bekend moet zijn.
De tweede voorwaarde is dat er absoluut
geen stroming mag optreden. Richard
Pattiruhu, supervisor voor pijpvriezen bij
Leak Repairs Specam in Vlissingen heeft
ruim 25 jaar ervaring in de sector. Volgens
hem is aan de eerste voorwaarde nog wel
iets te doen. Als voorbeeld noemt hij een
installatie in Wales waarin een leiding met
nafta bevroren moest worden .
‘’Nafta is moeilijk in te vriezen. Dat gaat
waxen en levert dus geen goede vriesprop
op. Daar hebben we dieselolie in de
leiding gebracht, dat wel goed te bevriezen
is. Zo kun je toch aan de vraag van
de klant voldoen. Maar om die klant te
overtuigen, moet je wel eerst met een test
bewijzen dat het kan.’’
Met de tweede voorwaarde kan echter in
geen geval gesjoemeld worden. Pattiruhu:
“Stroming is funest voor de vorming
van de prop. Je staat koude in de leiding
te pompen maar die wordt bij stroming
direct in de vloeistof meegenomen. Met
onze ervaring zien we dat zeer snel. Als
bij een 2’’ koelwaterleiding van 20 ºC
een vriesprop moet worden gevormd, dan
Het uitgesneden pijpdeel.
De speciale plug bij flow stoppen, voorzien
van wiel voor geleiding in de pijp.
duurt dat ongeveer twee uur. Als er aan de
beide zijden van de mof direct rijp ontstaat,
weet je dat de leiding leeg is. En als
er stroming is duurt het langer dan twee
uur. Dan ontstaat aan de ene kant van de
mof rijpvorming en aan de andere kant
niet.’’
Wordt er stroming in het medium geconstateerd,
dan zal de afsluiter moeten
worden gecontroleerd en eventueel voorzien
van een blindplaat om de stroming te
stoppen. Bij kleinere diameters wordt de
pijp ook wel dichtgeknepen.
Pattiruhu weet wat er gebeurt tijdens pijpvriezen
en noemt het dan ook een gecontroleerd
proces. Leak repairs Specam
heeft pijpvriezingen uitgevoerd tot en met
24”. Daarboven gaat het erg (en dus te)
lang duren voordat een prop is gevormd.
Pijpmateriaal
Het pijpmateriaal zelf is eveneens een
onderwerp dat regelmatig ter sprake komt.
Volgens Cor de Vin verandert de structuur
van het pijpmateriaal op de plaats waar
wordt gevroren en daarmee de materiaaleigenschappen.
Metalen pijpen zijn ideaal
maar roestvast stalen leidingwerk leent
zich nog beter voor pijpvriezen.
Ook aluminium- en koperlegeringen
vormen geen probleem. Koolstofstaal en
gietijzer worden bros bij de zeer lage
temperaturen van de vloeibare stikstof en
schokken of buigspanningen moeten dan
worden voorkomen.
Pijpen met een inwendige bekleding van
beton, keramisch materiaal, glas of rubber
kunnen wel worden bevroren, maar het
vriesproces vertraagt in belangrijke mate.
Bovendien kan een verschil in uitzettingscoëfficiënt
bij zeer lage temperaturen
leiden tot problemen.
De firma Bishop Pipefreezing in Engeland
heeft onlangs met succes een pijpvriesproef
uitgevoerd op een 160 mm diameter
kunststof pijp. De industrie past de laatste
jaren ook steeds meer kunststof toe en
dus is de vraag gewettigd of pijpvriezen
hier mogelijk is. De resultaten zijn bemoedigend.
Het materiaal doorstaat de
thermische schok zonder problemen en
degradatie van het materiaal na afloop van
de thermische cyclus is nihil.
Voor Pattiruhu is het geen nieuws. Hij
heeft jaren geleden al een 20” kunststof
leiding gevroren en dat ging zonder problemen.
De brosheid die ontstaat, is alleen
plaatselijk. Veel lastiger is het feit dat
kunststof, in zijn geval PVC, ontzettend
krimpt. Om een kunststof pijp te kunnen
vriezen is dus veel lengte nodig voor het
opvangen van de krimp. Pattiruhu: “Het
ligt dus aan de situatie. Een pijp die in een
betonnen muur steekt, kan ik niet op twee
meter van die muur vriezen. Doe je dat
wel, dan scheurt hij gewoon af.’’
Voor situaties waar de klant het diepvriezen
van de leiding niet aandurft, is er een
andere mogelijkheid: het intermediair
vriezen. Hierbij wordt een mof gebruikt
die voorzien is van een inwendige koelspiraal
waardoor de stikstof stroomt. De
mof zelf is gevuld met glycol. De koude
van de vloeibare stikstof wordt nu op de
glycol overgebracht die vervolgens de
pijpwand koelt. In plaats van plaatselijk
de temperatuur van de pijpwand te verlagen
tot -180 ºC, wordt de pijpwand circa
-40 ºC. Nadeel is uiteraard dat het vormen
van een vriesprop veel langer duurt.
Voor kleine diameters en media die gemakkelijk
bevriezen, zoals water, bestaat
ook de mogelijkheid om met een elektrische
installatie de leiding te bevriezen,
vergelijkbaar met een vriezer zoals we
die thuis gebruiken. Ook wordt koolzuur
toegepast als koelmedium in een mof.
De minimumtemperatuur van de pijpwand
wordt dan circa -80 ºC.
Flow-stoppen
Een andere manier om een leiding af te
stoppen, is door middel van het aanbrengen
van een mechanische plug in de lei-
Voorbeeld van goede
pijpvriezing op een
verticale pijp.
Fluids Processing
Nr. 1 - februari 2007 25

26
LEIDINGWERK
Pijpvriezen, flow-stoppen, hottappen
Doorsnede van het
plaatsen van een
flow stop plug
(tekening De Vin).
Fluids Processing
Nr. 1 - februari 2007
ding, het zogeheten flow-stoppen of stoppelen.
Hierbij wordt allereerst een stomp
met flens op de pijp gelast of gebout
waarop een afsluiter wordt gemonteerd.
Bovenop de afsluiter komt een hottap
machine waarmee een gat in de pijp wordt
gezaagd. Het uitgezaagde deel wordt met
de boor weer teruggetrokken, waarna de
afsluiter dicht kan en de hottap machine
kan worden verwijderd. Vervolgens wordt
een speciale afstopplug in de leiding gebracht.
De hele operatie gebeurt terwijl de
leiding gewoon onder druk staat. Nadat
de stop is geplaatst, kunnen de
werkzaamheden aan de leiding
worden uitgevoerd.
Met behulp van twee blokkeringen
is het ook mogelijk
een (eventueel permanente)
omleiding te creëren. Nadat alle
werkzaamheden zijn uitgevoerd,
wordt de stop verwijderd, een
speciale plug in de aangelaste
stomp aangebracht, de afsluiter
verwijderd en als laatste een
blindflens aangebracht.
Voordeel van deze methode is
dat de installatie niet uit bedrijf
genomen hoeft te worden. Nadeel
is een extra stomp op de
leiding en het feit dat aan de
leiding moet worden gelast. Dat
laatste is soms niet mogelijk en
voor die situaties kan een speciale
fitting rond de leiding wor-
den aangebracht die met een compound
wordt afgedicht. De fitting bestaat uit twee
schalen die met bouten wordt vastgeklemd
rond de pijp. De hottap procedure en het
aanbrengen van de stop zijn identiek aan
de werkwijze met een gelaste stomp.
Ook deze werkwijze wordt door gebruikers
niet altijd gewaardeerd. Die zijn
bang voor de mogelijkheid van corrosie
en willen dat absoluut niet. De las wordt
tegenwoordig fotografisch gecontroleerd
dus qua veiligheid behoeft er geen probleem
te zijn.
Doorsnede van de Curb-Stop van Advanced Valve Technologies.
Vriezen of stoppelen
Een eenduidig antwoord op de vraag
wanneer pijpvriezen nu verstandig is en
wanneer stoppelen, is er niet. Meestal is
pijpvriezen goedkoper. Bovendien wordt
er niets aan het leidingsysteem veranderd.
Maar vriezen kan niet áltijd en dan is het
aanbrengen van een mechanische stop de
aangewezen methode. Is de temperatuur
van het medium te hoog, dan is kiezen
voor stoppelen ook het verstandigst. Hij
kan ook zo hoog zijn dat er maatregelen
voor de plug nodig zijn. In plaats van
rubber moet dan een volledig stalen plug
worden toegepast.
Vriezen kan feitelijk altijd snel worden
uitgevoerd als de vriesmof beschikbaar
is. Stoppelfittingen voor grote leidingen
zijn niet altijd direct beschikbaar. Volgens
Pattiruhu is het de afweging tussen veiligheid,
snelheid en het kostenplaatje die de
doorslag geeft.
Andere methodes
Echt andere methodes die algemeen toepasbaar
zijn om een leiding af te stoppen
zijn er niet. Wel gebruikt Leak Repairs
Specam ook wel een rubber ballon om
een leiding af te stoppen, maar dat is alleen
geschikt voor een maximum druk van
circa 2 bar.
Voor kleine leidingen heeft De Vin Pass
nog een optie beschikbaar: de Curb-Stop
van Advanced Valve Technologies. Dit is
in wezen een rubber stop die in de pijp
wordt gebracht met de standaard hottap
techniek. Een fitting wordt rond de pijp
gemonteerd, vervolgens wordt een tijdelijke
afsluiter aangebracht
voor de hottap operatie. Na
het boren van het gat en het
verwijderen van bramen
wordt de rubber stop aangebracht.
De tijdelijke afsluiter
wordt verwijderd en een
afsluitring gemonteerd. Om
de pijp weer te openen hoeft
slechts de rubber stop naar
boven te worden gedraaid.
Nevenvoordeel is dat de
leiding eventueel opnieuw
kan worden afgedicht met
de rubber stop.■
www.leak-repairs-specam.nl
www.devin-pass.com
www.avtfittings.com
Alle foto’s zijn van Leak Repairs
Specam tenzij anders vermeld