Materiaal Titan: Pompenfabrikant richt speciaal een cleanroom in voor gevoelige lasprocessen

Het Chemical Injection Package voor de dosering van natriumhypochlorietoplossing is door LEWA NIKKISO Middle East geleverd op het Zirku-eiland in de Verenigde Arabische Emiraten, als onderdeel van een opdracht met in totaal 13 injectiepakketten. (Bron: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

De tweekamerige natriumhypochlorietank was gemaakt van glasvezelversterkt kunststof (FRP). Alle andere in contact komende onderdelen waren gemaakt van corrosiebestendig titanium. Dit materiaal is bijzonder geschikt voor het transportmedium bij de ontwerptemperatuur van 85 °C. (Bron: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

Het materiaal voor de leidingen is titanium (Grade 2); in totaal 58 meter pijp met een diameter van ½ tot 2 inch. Er zijn 339 lasverbindingen voltooid. Om te voldoen aan de hoge eisen aan de kwaliteit van de lasnaden, heeft LEWA NIKKISO Middle East speciaal een cleanroom gebouwd. (Bron: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

Tijdens het lassen hield een hulpsloper de schilddiffusor vast, waardoor een optimale bedekking van de warmtebeïnvloede gebieden met zuiver argongas werd verzekerd. (Bron: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

Door geduldig te oefenen en de lasparameters in de vroege fase fijn af te stemmen, bereikten de lassers een uitzonderlijk hoog percentage foutloze lasverbindingen (98,82 %). (Bron: LEWA NIKKISO Middle East FZE) / As a result of patiently practicing and fine-tuning welding parameters in the early stages, the welders reached an outstandingly high proportion of flawless welding joints (98.82 %). (Source: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

„Das Schweißen von Titan unterscheidet sich deutlich vom Schweißen anderer Materialien“, erklärt Senthil Nathan, Projektleiter bei LEWA NIKKISO Middle East. „Während des Schweißprozesses ist der Werkstoff extrem empfindlich gegenüber Umgebungsbedingungen, insbesondere gegenüber Temperatur und Sauberkeit. Darüber hinaus ist die Schutzgasatmosphäre um den Schweißpunkt herum sehr spezifisch und erfordert ständige Aufmerksamkeit, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen.“ (Quelle: LEWA NIKKISO Middle East FZE) / „Het lassen van titanium is heel anders dan het lassen van andere materialen“, legt Nathan uit, Projectmanager bij LEWA NIKKISO Middle East. „Het materiaal is uiterst gevoelig voor omgevingsomstandigheden tijdens het lasproces, met name temperatuur en netheid. Daarnaast is de inertgasatmosfeer rond het laspunt zeer specifiek en vereist voortdurende aandacht om een bevredigend resultaat te behalen.“ (Bron: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

Sylvain Latuilerie, Managing Director van LEWA NIKKISO Midden-Oosten, over de uitdaging « Titanium Package » en de groeimarkt Chemical Injection Packages in het Midden-Oosten. / Sylvain Latuilerie, Managing Director van LEWA NIKKISO Midden-Oosten, over de titaniumpakket-uitdaging en de groeimarkt Chemical Injection Packages in het Midden-Oosten.

In juni 2016 vroeg de exploitant van een zwavelterugwinningsinstallatie in de Verenigde Arabische Emiraten 13 Chemical Injection Packages aan de experts van LEWA NIKKISO Middle East. Een bijzondere uitdaging vormde daarbij een van de packages: Deze was bedoeld voor het pompen van een natriumhypochlorietoplossing bij een temperatuur van 85 °C, waardoor vanwege de hoge corrosiviteit media-beroerde onderdelen uit het veeleisende materiaal titanium vervaardigd moesten worden. Op basis van de strenge specificaties van de opdrachtgever besloot het dochterbedrijf van de Duitse LEWA GmbH een eigen, 45 m² grote, geconditioneerde cleanroom te bouwen om een geschikte omgeving voor het lassen van titanium te creëren. Alle relevante lasparameters zoals stroomsterkte, gasstroom en temperatuur werden gezamenlijk door interne lasingenieurs en ingehuurde lassers gecontroleerd en afgestemd op de eisen. De opdrachtgever wilde de kwaliteit en duurzaamheid van alle lasverbindingen waarborgen. Dit gebeurde door de aanvullende eis dat na voltooiing van elke lasverbinding een zorgvuldige visuele inspectie moest worden uitgevoerd. Bijzonder aandacht werd besteed aan het voorkomen van mogelijke oppervlaktecontaminatie in de warmteinvloezones. 98,82 procent van alle lasverbindingen slaagde voor de strenge visuele en röntgencontroles. Het titanium Chemical Injection Package werd succesvol goedgekeurd en in januari 2019 geleverd.

Het voor de transport van natriumhypochlorietoplossing (NaClO) ontworpen en gebouwde Chemical Injection Package werd door LEWA NIKKISO Middle East geleverd op Zirku-eiland in de Verenigde Arabische Emiraten. Het was onderdeel van een opdracht die in totaal 13 injection packages omvatte. De twee-kamer-NaClO-tank was vervaardigd uit glasvezelversterkt kunststof (GFK). Alle andere media-beroerde onderdelen waren gemaakt van corrosiebestendig titanium. Dit materiaal is bij de ontwerptemperatuur van 85 °C bijzonder geschikt voor het transportmedium. Naast twee API 675-conforme NaClO-doseringpompen was de installatie volledig uitgerust met titanium ventielen, filters en een complete instrumentatie.

De pompen betreffen hydraulisch gekantelde membraan-doseringpompen van het type Ecoflow LDC1 van LEWA. Vanwege hun robuuste constructie en de daaruit voortvloeiende levensduur kunnen ze worden ingezet voor veeleisende omstandigheden en vloeistoffen. Bovendien zijn de pompen hermetisch dicht en zorgen zo voor een veilige omgang met gevaarlijke vloeistoffen. "Voor het project in de Verenigde Arabische Emiraten hebben wij de vloeistofgedragen onderdelen – zoals pompkoppen en leidingen – uit titanium vervaardigd om de weerstand van de installaties verder te verhogen," legt Senthil Nathan, projectleider bij LEWA NIKKISO Middle East, uit. Het materiaal voor de leidingen betreft titanium (Grade 2); in totaal 58 meter leiding met diameters variërend van ½ tot 2 inch. Er werden 339 lasverbindingen voltooid.

Hoge eisen van de opdrachtgever aan titanium-componenten

De productie van het leidingsysteem uit titanium vormde de grootste uitdaging bij dit project. "Het lassen van titanium verschilt aanzienlijk van het lassen van andere materialen," verklaart Nathan. "Tijdens het lasproces is het materiaal uiterst gevoelig voor omgevingsfactoren, vooral temperatuur en zuiverheid. Daarnaast is de beschermgasatmosfeer rond het laspunt zeer specifiek en vereist voortdurende aandacht om een bevredigend resultaat te behalen." De Duitse pompfabrikant en systeemintegrator LEWA had echter al ervaring opgedaan met titanium in eerdere projecten. In 2015 bouwde LEWA uit titaniummaterialen pompen en leidingsystemen voor het grootste Chemical Injection Package in de geschiedenis van het bedrijf, dat werd ingezet op een drijvende productie- en opslagunit (FPSO). "Voor het project van de zwavelterugwinningsinstallatie hebben wij voortgebouwd op deze expertise en de titaniumleidingsfabricage in het portfolio van LEWA opgenomen," aldus Nathan.

De opdrachtgever wilde een systeem dat geschikt was voor de toepassing met natriumhypochloriet, waardoor zeer hoge eisen werden gesteld aan de fabricage van de componenten. "Alle titanium lasprocessen moesten in een aparte lasruimte met eigen, speciale klimaatregeling worden uitgevoerd," zegt Nishar Parakkunnath, productieleider bij LEWA NIKKISO Middle East. "De te lassen oppervlakken moesten een temperatuur van minimaal 15 °C en maximaal 90 °C hebben. Na het lassen, maar vóór enige vorm van reiniging, moesten alle lasnaden worden gecontroleerd via visuele inspectie." De inspectie richtte zich vooral op de warmteinvloezones en de mogelijke oppervlaktecontaminatie van de lasverbinding. "Vanwege eerdere ervaringen met andere fabrikanten had de klant zeer strenge acceptatiecriteria vastgesteld voor de kleur van de lasnaad tijdens het lassen," legt Venkatesh Chidambaram, kwaliteitscontrolemanager bij LEWA NIKKISO Middle East, uit. "Om die reden moesten de lasnaden vóór het borstelen gewoon zilverachtig van kleur zijn."

Uitgebreide aanpassing van de productie aan het veeleisende materiaal

Om aan de gestelde criteria te voldoen, bouwde LEWA NIKKISO Middle East in haar vestiging in de Verenigde Arabische Emiraten een eigen cleanroom van 45 m². Daarnaast werden speciale lasapparatuur en accessoires voor het titaniumlasproces aangeschaft. "Hierna hebben wij de directe en indirecte lasparameters voor het gebruikte tungsten-inertgaslassen (TIG) aangepast totdat wij het vereiste resultaat konden behalen," zegt Parakkunnath. "Tot deze parameters behoorden energie-inbreng, las-snelheid, gasstroom voor bescherm-, terug- en na-gas, evenals pre- en middentemperatuur."

De lassers letten bijzonder op de gasbescherming rondom de verbinding. Zonder speciale voorzorgsmaatregelen oxideert het titanium direct door de atmosfeer. "Deze vorm van contaminatie kan de levensduur van zowel de las als het basismateriaal potentieel verkorten. Onze klant wilde dit door strenge eisen uitsluiten," verklaart Chidambaram. Daarom was het essentieel om de laszone adequaat te beschermen door de gasbescherming consequent te handhaven, zodat het metaaloppervlak werd gekoeld en de inwerking van zuurstof werd voorkomen.

Hoge kwaliteit van de lasresultaten

De resultaten van deze lasproeven werden telkens gecontroleerd door de lasinspectie en de kwaliteitscontroleurs. Op basis van deze tests kon LEWA NIKKISO Middle East verbetercriteria ontwikkelen om de vereiste kwaliteit van de lasnaden te bereiken. Zo behaalde het bedrijf een uitzonderlijk hoog percentage foutloze lasverbindingen: 335 van 339 in het project. "Na alle inspecties was de afkeuringspercentage uiteindelijk slechts 1,18 procent," aldus Chidambaram. "Dit resultaat werd erkend en bevestigd door onze klanten." De titanium-laswerkzaamheden werden binnen een tijdsbestek van 30 dagen uitgevoerd en het volledige Chemical Injection Package werd begin 2019 geleverd. Het package zal in 2020 volledig operationeel zijn.

Kort navraag:

Sylvain Latuilerie, Managing Director van LEWA NIKKISO Middle East, over de uitdaging "Titanium Package" en de groeimarkt Chemical Injection Packages in het Midden-Oosten.

De heer Latuilerie, LEWA NIKKISO Middle East is een 100% dochteronderneming van de Duitse LEWA GmbH en gespecialiseerd in de ontwikkeling en fabricage van Chemical Injection Packages. Hoeveel injection packages produceert u momenteel op uw locatie in de Verenigde Arabische Emiraten?

"We leveren momenteel 150 tot 200 packages per jaar, vervaardigd uit diverse materialen zoals PVC-C en PVDF, koolstofstaal, roestvrij staal, superduplex staal, Inconel, Hastelloy en titanium. Voor al deze materialen hebben wij eigen laskwalificaties en -procedures ontwikkeld en zijn wij gecertificeerd volgens ASME U-, U2- en R-Stamp. Hoewel onze hoofdactiviteiten zich richten op het Midden-Oosten en India, ontwerpen en bouwen wij ook packages voor andere bedrijven binnen de LEWA-groep, wat ons telkens weer geweldige kansen biedt."

In 2016 ontving u de aanvraag voor het Titanium Package voor de zwavelterugwinningsinstallatie. Was dat de eerste aanvraag van deze aard voor uw bedrijf? Zo ja, hoe is de beslissing genomen om het package intern te vervaardigen?

"De LEWA-groep had al vóór 2016 ervaring opgedaan met Titanium Packages en daarbij samengewerkt met onderaannemers. Voor ons, als specialisten in Chemical Injection Packages, was dit inderdaad de eerste aanvraag van deze soort. Eerst hebben wij de lokale markt geanalyseerd en gezocht naar bestaande bedrijven die zich bezighouden met het lassen van titanium. Na enkele mislukte audits hebben wij besloten de uitdaging zelf aan te gaan en het project intern uit te voeren. We hebben veel tijd geïnvesteerd om de specifieke vaardigheden rondom het omgaan met titanium eigen te maken – uiteindelijk hebben de flexibiliteit, professionaliteit en doorzettingsvermogen van ons team ons tot succes geleid. We hebben een package geleverd dat aan alle eisen en verwachtingen van onze klant voldoet."