Saldare e non toccare
Dal deserto messicano alla steppa kazaka. Un innovativo welding system di Bonatti per posare pipeline da record
di Alessandro Durante
Articolo pubblicato sul numero di luglio-agosto 2017
I complimenti del colosso dell’oil&gas TransCanada sono un riconoscimento difficile da ottenere. Diventano un evento eccezionale se, come nel caso del progetto El Oro - Mazatlan Pipeline, il vengono indicati dallo stesso committente come un record «da Guinness dei primati». I numeri aiutano a spiegare l'enormità della performance: più di 300 saldature al giorno con un tasso di riparazione medio pari allo 0,6%. Oltre 420 km di tubi posati passando attraverso ogni tipo di terreno, superando fiumi e oltrepassando strade nel clima tropicale messicano. E completando il progetto 6 mesi prima del previsto.
E poi c’è il caso di Kashagan, uno dei più vasti campi petroliferi offshore al mondo situato nel Mar Caspio Settentrionale, al largo delle coste del Kazakistan. È conosciuto tra gli operatori e i contractor per le condizioni ambientali estreme, soprattutto in inverno, quando si registrano temperature di 30°C sottozero e impetuose perturbazioni a carattere nevoso scendono dalla Siberia. Il suo sviluppo, reso estremamente complesso dall'ambiente circostante, comprende l’estrazione di greggio assai pesante e ricco di zolfo sotto forma di idrogeno solforato. Il prodotto viene inizialmente desolforato in installazioni offshore nel Mar Caspio (D-Island), dove il giacimento è collocato. Per mezzo di due pipeline parallele diametro 28” (rispettivamente olio e gas), il semilavorato viene inviato all’onshore processing facility per la lavorazione finale.
Il sistema di pipeline che collega la D-Island con l’onshore processing facility si sviluppa per circa 96 km. Di questi, 62 km attraversano il Mar Caspio fino a raggiungere una palude costiera di 4 km e i restanti 30 km si estendono nella steppa kazaka.
Il replacement delle pipeline di Kashagan è stato eseguito utilizzando tubi in acciaio al carbonio grado X60 di spessore 15,6 millimetri con clad interno di 3 millimetri in lega di Nickel Inconel 625. Dal punto di vista della saldatura, questa particolare tipologia di tubi rappresenta il massimo livello di difficoltà tecnico/operativa che ci si possa aspettare nell’esecuzione di una pipeline. La sfida raccolta da Bonatti è stata di sviluppare un procedimento di saldatura automatica rivoluzionario e mai adottato da nessuno in precedenza, ovvero la saldatura della prima passata a piena penetrazione senza sostegno e senza ausilio di torce di saldatura interne.
Oleodotto di Kashagan: per Bonatti una saldatura a piena penetrazione senza sostegno e senza torce di saldatura interne era l’unica soluzione
Alla difficoltà naturale rappresentata dal tipo materiale e dalle condizioni ambientali si è aggiunta, per Bonatti, una specifica di saldatura estremamente rigida dettata dal cliente. Appositamente sviluppato per la sensibilità di un replacement, il criterio di accettabilità prevedeva un diametro massimo di 1 millimetro per le porosità, e non ammetteva difetti lineari (come mancanze di penetrazione e incollature) indipendentemente dalle dimensioni. L’intero spread di saldatura, composto da mezzi cingolati “paywelder” attrezzati con il sistema di saldatura “Bnt Rob.E 10:01”, è stato spedito per via aerea con il velivolo da trasporto più grande al mondo: l’Antonov 225 Mriya.
Risultato: ottima produttività e bassissime percentuali di riparazione. Ciò ha comportato un anticipo di tre mesi sulla data di fine cantiere. «Un bel biglietto da visita, in effetti» dice Oliviero Corvi, direttore della business unit pipeline di Bonatti, «ma questi risultati nascono da molto lontano». Bonatti, infatti, ha dedicato un vero e proprio team allo sviluppo di soluzioni innovative in uno dei settori principali per il business della compagnia: la posa di pipeline. Un innovation team che nel tempo ha ideato, progettato, sviluppato e prodotto una saldatrice meccatronica in grado di ridurre drasticamente i tempi di giunzione dei tubi permettendo allo stesso modo di lasciare liberi gli operatori di dedicarsi principalmente al controllo delle prestazioni dello strumento, limitando il contatto diretto e, di conseguenza, incrementando la sicurezza delle procedure.
La posa delle pipeline a Mazatlan si è conclusa con 6 mesi di anticipo. Nel Mar Caspio è finita 3 prima della data di fine cantiere
«Si è trattato di una necessità che abbiamo sentito nel corso delle lunghe giornate passate in mezzo al deserto o nelle steppe siberiane dove diventa essenziale ridurre al minimo gli errori, mantenere elevato il ritmo di posa e liberare tempo per la gestione degli imprevisti che sono ovviamente sempre all'ordine del giorno» spiega Antonio Segadelli, fra gli artefici di questa innovazione «abbiamo provato e riprovato in ogni condizione a sviluppare soluzioni che permettessero agli operatori di dedicarsi più alla verifica e al controllo che alle singole operazioni in sé». Facendo una ricerca di mercato si è capito che la macchina che sognavano non esisteva. Così l’hanno costruita. «Questo ci ha portato a sviluppare una saldatrice automatica che ha nella semplicità il suo fattore critico di successo» continua Segadelli, «solida, affidabile, facile da usare e di comoda manutenzione».
Per migliorare le proprie performance, insomma, Bonatti ha operato sul miglioramento della tecnologia a disposizione, sull'efficienza nella manutenzione e sulla ricerca di soluzioni, per quanto possibile, automatizzate. Un esempio di innovazione veramente trasversale che identifica perfettamente quella "visione laterale" che i guru dell'innovazione cercano di trasmettere in tanti convegni in giro per il mondo. Bonatti l'ha condensata in una saldatrice automatica. Semplice, no?
Come funziona il welding system di Bonatti
Il sistema di saldatura BNT ROB.E 10.01 è un sistema meccatronico studiato per l'esecuzione di saldature testa-testa su tubi di qualsiasi spessore e diametro superiore a 10".
Il controllo del processo e dei parametri di saldatura, è gestito dall'unità di controllo "Cn" che recepisce ed esegue le istruzioni del programma di saldatura dedicato (controllo attivo). Per mezzo di una rete di sensori installati sulle apparecchiature, l'unità di controllo è in grado di effettuare la registrazione e la verifica dei parametri di saldatura in tempo reale (controllo passivo). In caso di incongruenza tra i parametri del programma di saldatura e quelli registrati, il sistema sospende il processo di saldatura segnalando l'anomalia e quindi permettendo maggiore tempestività ed efficacia nell'intervento dei tecnici.
Tale sistema di controllo conferisce importanti vantaggi in termini di produttività, qualità e garanzia nella ripetitività: l’intervento degli operatori di saldatura sui parametri di saldatura è escluso o fortemente ridotto poiché direttamente gestiti dall’unità di controllo. Ne risulta un calo dello stress dell’operatore il quale dedica maggiore attenzione ad altri aspetti come le temperature di preriscaldo e interpass, il deposito delle passate, la pulizia e la cura della saldatura.
L’utilizzo dei programmi di saldatura riveste importanza primaria nel caso di saldature di acciai legati o leghe di nickel. Questi materiali presentano infatti un range di stabilità dell’arco elettrico e saldabilità estremamente ridotti se comparati alla saldatura di acciai al carbonio tradizionale.
La disponibilità dei parametri di saldatura in tempo reale e la loro registrazione, consente agli assistenti di saldatura di avere sotto controllo un’importante fase dell’intero processo coadiuvandoli nella quotidiana attività di supervisione e risoluzione dei problemi.
Gli impianti, i programmi di saldatura e i procedimenti sono sviluppati dal dipartimento saldatura Bonatti sulla base delle esigenze di ogni progetto. Nello studio delle parametrizzazioni i fattori dimensionali e metallurgici vengono interpretati rispetto al contorno ambientale, spesso estremo, in cui ci si troverà ad operare.