kpi for effective corrosion management

8/13/2019 Kpi for Effective Corrosion Management

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K E Y P E R F O R M A N C E I N D IC A T O R S F O R D E M O N S T R A T I N G E F F E C T I V E C O R R O S I O N M A N A G E M E

T H E O I L A N D G A S IN D U S T R Y

D.M .E . Qu e e n

Shell (UK) Explorat ion Production

(also operating on beh alf of Esso)Lothing D epot , North Q uay

L owe s to f t, NR32 2T H , U n i te d Ki n gd om

B . R . R i d d , C . P a c k m a n

Cor r Oc e an L tdSackvil le Place, Magdalen Street

Nor wi c h , NR 3 1JU, Un ite d Ki n gd om

A B S T R A C T

T h i s p a p e r d e sc r i b e s w o r k u n d e r t a k e n t o r a i s e a w a r e n e s s o f m a i n t a i n in g t h e in t e g r it y o f o f f sh o r e p l an t a n d p i p e l i n e

u se o f K e y P e r f o r m a n c e I n d i c a t o r s ( K P I s ) i n c o r r o s i o n m a n a g e m e n t a c t iv i t ie s . T h i s p r o v i d e s a m e t h o d o f m o n i t o

i m p r o v i n g t h e p e r f o r m a n c e o f c o r r o s i o n m a n a g e m e n t a c t i v it i e s w i th i n t h e O i l a n d G a s i n d u s t r y a n d p r o v i d e s a n e n a

c o s t i m p r o v e m e n t . T h e p e r f o r m a n c e i n d i c a to r s h a v e b e e n d e v e l o p e d a s a s i m p l e an d d e m o n s t r a b l e m e t h o d o f m e a su

c o s t o f c o r r o s i o n , t h e p e r f o r m a n c e a n d e f f e c t i v e n e s s o f c o r r o s i o n i n h i b it i o n a n d p r o v i d e a m e t r ic f o r t h e r e li a

c o r r o s i o n i n h i b it i o n e q u i p m e n t .

K e y w o r d s : k e y p e r f o r m a n c e i n d i c a t o rs , c o r r o s i o n m a n a g e m e n t , c o r r o s i o n m o n i t o r i n g , in h i b i ti o n , i n t e g r it y .

~ T R O D U C T I O N

K e y d r i v e r s f o r i m p r o v e d c o r r o s i o n m a n a g e m e n t a r e a c c u r a t e a n d c o n c i s e r e p o r t in g o f c o r r o s i o n p e r f o r m a n c e w i t h t h e p r o v is i o n o f m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n i n r e a d i l y i n te r p r e t a b le t er m s . A c h i e v i n g t h e se a i m s c a n c o

s ign i f i can t ly to the ove ra l l ob jec t ives o f imp roving , sa fegua rd ing and ma in ta in ing p l an t i n t egr i ty a s we l l a s s ign

i m p r o v i n g c o s t p e r f o r m a n c e .

T h e r e i s a r e a d y t e n d e n c y f o r t h e r e p o r t in g o f c o r r o s i o n i n f o r m a t i o n to o v e r l y c o n c e n t r a te o n t h e t e c h n i c a l p e r f o r m

the fac i l i t i e s , i . e . , much re l i ance i s p l aced on provid ing t echnica l da t a c i t i ng cor ros ion ra t e s and d i sp lay ing cor ros ion

W h i l s t t h i s i s i m p o r t a n t t o c o r r o s i o n p r o f e s s i o n a l s i t c a n b e r e l a t i v e l y m e a n i n g l e s s t o t h o se w i t h o v e r a l l m a n

respons ib i l i t y fo r t he pa r t i cu la r a sse t i n ques t ion . I t i s t he re fo re incum ben t on cor ros ion engine e rs t o in t e rp

c o m m u n i c a t e t h e e f f e c t i v e n e s s o f c o r r o s i o n m i t ig a t i o n p r a c t ic e s i n a w a y t h a t i s n o t o n l y u n d e r s t a n d a b l e b y t h e n o n t

sp e c ia l is t , b u t a lso i n a w a y t h a t c o n v e y s p e r f o r m a n c e o r in d e e d c h a n g e i n p e r f o r m a n c e . W h a t c o n s t i t u t e s a c

p e r f o r m a n c e h o w e v e r m a y w e l l v a r y f r o m a s set to a s se t o r c o m p a n y t o c o m p a n y . T h i s p a p e r c o n c e n t r a t e s o n a n u

01056

CORROSION200Paper No.



K E Y P E R F O R M A N C E I N D I C A T O R S ( K e I s )

T h e i m p o r t a n c e o f m e a n i n g f u l m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n i s o f t e n h i g h li g h t e d w h e n o p e r a t i o n a l p r o b l e m s a r is e , h o w

i s m u c h m o r e u s e f u l t o k n o w b e f o r e h a n d w h a t d e t r i m e n t a l p r o c e s s e s a r e r e l e v a n t i n a g i v e n p r o d u c t i o n o p e r a t i o n a n

b e i n c o n t r o l o f t h a t p r o c e s s . I t is t h e r e f o r e f u n d a m e n t a l t o t h e a s s e s s m e n t o f th e l o n g t e r m v a l u e o f th e p r o d u c t i o n f

t h a t t h e r e is a n u n d e r s t a n d i n g o f t h e t e c h n i c a l t h r e a ts p o s e d t o t h e m . I n m a n y c a s e s c o r r o s i o n i s h i g h o n t h e p r i o r i t y

t h re a t s. I t is t h e r e f o r e i m p o r t a n t t o u n d e r s ta n d f r o m a b u s i n e s s c a s e p o i n t o f v i e w h o w m u c h i n i n t e g r i ty a n d f i n a n c i

do t hese t h rea t s pose . Un der s t an d ing t he t h rea t / cos t r e l a t i onsh ip can t hen be used t o p l an o r ass i s t i n main t a in ing t h

in t eg r i t y and p ro f i t ab i l i t y o f t he asse t .

T y p i c a l l y m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n is r e q u i re d o n t h e p r e d i c t e d c o s t s o f th e p r o b l e m , t h e r i s k s i n v o l v e d , t h e r e m a i n

o f th e a f f e c t e d e q u i p m e n t a n d w h a t c a n b e d o n e t o i m p r o v e o r e r a d i c a t e th e p r o b l e m . T h e K P I ' s d e s c r i b e d b e l o

d e v e l o p e d s p e c i f i c a l ly to m e a s u r e t h e e f f e c t o f c o r r o s i o n o n t h e t e c h n i c a l a n d f i n a n c ia l p e r f o r m a n c e o f t h e a s s e ts i

a n d t o a d d r e s s th e p e r f o r m a n c e o f p a r t i c u la r c r it ic a l c o r r o s i o n r e la t e d s y s t e m s , h o w e v e r t h e s a m e m e t h o d o l o g y c

a p p l i e d t o o t h e r s y s t e m s . T h e t h r e e K P I ' s d e v e l o p e d w e r e :

C o s t o f c o r r o s io n .

> Cor ros ion i nh ib i t i on l eve l .

~ E q u i p m e n t m a i n t e n a n c e c o m p l e t e d .

C o s t o f C o r r o s io n K P I

T h e c o s t o f c o r r o s i o n K P I w a s d e v e l o p e d t o c o n v e r t t h e a m o u n t o f c o r ro s i o n d a m a g e s u s t a i n e d d u r i n g a g i v e n m o

p e r i o d t o a m o n e t a r y f i g u r e w h i c h p r o v i d e s c l e a r e r f o c u s o n c o r r o s i o n m a n a g e m e n t p e r f o r m a n c e . F a c t o r s c o n s i d e r e

t h is K P I a r e e x i s t in g d a m a g e s u s t a in e d p r i o r t o th e m o n i t o r i n g p e r io d , t h e c o s t o f r e p a i r o r r e p l a c e m e n t a n d t h e

s e r v i c e li f e o f t h e p la n t . P e r f o r m a n c e c a n t h e n b e c o m p u t e d i n t e r m s o f t h e c o s t o f d a m a g e i n t he l a s t m o n i t o r i n g p e

a n n u a l d a m a g e c o s t a n d / o r l i f e c y c l e c o s t s.

T h e c o s t o f c o r r o s i o n d a m a g e (Ccorr) s u s ta i n e d i n m o n i t o r in g p e r i o d c a n b e d e r i v e d f r o m :

c° r r ~ -F - ~ (

w h e r e ,

CcorrNcRcostFLD p

= C o s t o f c o r r o s i o n d a m a g e i n m o n i t o r e d p e r i o d ( £ )

= E s t i m a t e d n u m b e r o f r e p l a c e m e n t c y c l e s t o e n d o f s e r v i c e li f e (r o u n d e d d o w n t o n e a r e s t i n t e g e r )

= R e p l a c e m e n t c o s t ( i n c l u d i n g lo s t p r o d u c t c o s t ) ( £)

= R e q u i r e d r e m a i n i n g f i e l d l i fe ( y e a r s )

= D a y s i n m o n i t o r i n g p e r i o d ( d a y s)

I f h o w e v e r t h e c a l c u l a te d r e m n a n t l i f e o f th e c o m p o n e n t (RLc) ( see Equat i on 3 ) i s g rea t e r t han t he f i e l d l i f e (FL

c a n b e a s s u m e d t o b e = 0 . T h i s i s b a s e d o n t h e a s s u m p t i o n t h a t th e K P I i s a p e r f o r m a n c e i n d i c a t o r re f l e c t i n g t h e e

o p e r a t i n g c o s t s ( O p e x ) a n d d o e s n o t c o n s i d e r d e p r e c i a t i o n a g a i n s t t h e i n i ti a l c a p it a l c o s t ( C a p e x ) .

T h e n u m b e r o f r e p la c e m e n t c y c l e s (Nc) c a n b e e s ti m a t e d f r o m

N c = ( l + ( R '-'~ R ) (



w h e r e ,

RLc

RLR

RLc a n d RL~ are d e r i v e d f r o m :

= R e m n a n t l if e o f c u rr e n t c o m p o n e n t ( y e a r s)

= R e m n a n t l i fe o f r e p la c e m e n t c o m p o n e n t s ( y e a r s )

RLc= CA-DT),.R

w h e r e ,

(

CA*

DT

CR

= C o r r o s i o n a l l o w a n c e ( d e s i g n o r f it n e s s f o r p u r p o s e ) ( r a m )

= D a m a g e t o d a t e ( m m )

= M e a s u r e d c o r r o s io n r a t e ( m m / y e a r )

* C o r r o s i o n A l l o w a n c e - T h i s d e p e n d s o n t h e t y p e o f d e f e c t a n t i c ip a t e d w h i c h n e e d s t o b e i d e n t i f i e d b y i n s p e c t i o n . O

d e f e c t g e o m e t r y i s k n o w n a n d t h e p r o c e s s p a r a m e t e r s i d e n t i f i e d , t h e m a x i m u m a l l o w a b l e d e f e c t s i z e m a y b e c a l c u l a t ef i t n e ss f o r p u r p o s e c r i t e r i a to e n s u r e t h a t f a i l u r e d o e s n o t o c c u r .

T h e a b o v e f o r m u l a e h a v e b e e n d e v e l o p e d f r o m a n a c t u a l p i p e w o r k m o n i t o r i n g a n d r e p l a c e m e n t p r o g r a m a s a r

i n t e r n a l c o r r o s i o n e f f e c t s . B o t h r e p l a c e m e n t c o s t Rcost), c o m p o n e n t r e m n a n t l i f e RLc) and f i e ld l i fe FL) are k e y f a

t h is m e t h o d a n d r e f l e c t t h e n e e d f o r a c c u r a t e c o s t i n g o f in s t a l la t i o n a n d r e p l a c e m e n t a c t i v i ti e s t o b e u n d e r s t o o d . R

f i e ld l i f e i s n o t n e c e s s a r i l y t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n i n s t al l a t io n a n d d e s i g n l i v e s b u t m o r e l i k e l y t h e t i m e r e m a i n i n g u n t i

f i e ld o r p roduc t ion l i fe .

o r r o s i o n i n h i b i t i o n l e v el K P I

T h i s K P I p r o v i d e s a p e r f o r m a n c e m e a s u r e o f th e a v a i l a b i l it y o f c o r r o s i o n i n h i b i t o r s t o p r o v i d e p r o t e c t i o n a g a i n s t c

p r o c e s s e s . T h e e f f e c t i v e n e s s p o t e n t i a l o f t h e i n h i b it o r c h e m i c a l w i l l h a v e b e e n d e t e r m i n e d f r o m a c o m b i n a t i o n o f l a

a n d f i e ld t e s t i n g to i d e n t i f y th e o p t i m u m c o n c e n t r a t i o n o f t h e c h e m i c a l i n t h e p r o d u c e d f l u id s . T h e r e m a y o f c o

a p p l i c a t i o n s w h e r e i t is j u s t i f i e d t o a p p l y a d e g r e e o f o v e r i n j e c t i o n t o p r o v i d e p r o t e c t i o n t o d o w n s t r e a m f a c i li t i es w h

n o t p r a c t i c a l t o i n j e c t a t t h a t l o c a t i o n . H o w e v e r t h is i n s u r a n c e c a n a l s o b e g i v e n a t a r g e t l ev e l a n d s ti ll b e u s e d t o d e

a b e n c h m a r k o r t a r g e t l e v e l .

T h e K P I i t s e l f i s d e r i v e d f r o m a m e a s u r e o f t h e p r o d u c e d f l u i d s i n c l u d i n g w a t e r a n d h y d r o c a r b o n p h a s e s a n d t h e

i n j e c te d t o t h e p r o d u c e d f l u id s t r e a m t o p r o v i d e a c o r r e l a t i o n b e t w e e n h o w m u c h i n h i b i t o r s h o u l d b e i n t h e p r o d u c

s t r e a m v e r s e s a c t u a l i n j e c t e d i n h i b i t o r c o n c e n t r a t i o n s .

K P I % i n h i b i t o r a v a i l a b i l i t y lnhAv) i s t h e r e f o r e g i v e n b y :

v = I r l O 0w h e r e ,

Ca = A c t u a l c o n c e n t r a t i o n o f c o r r o s i o n i n h i b i t o r ( p p m )

Cr = R e q u i r e d c o n c e n t r a t i o n o f c o r r o s i o n i n h i b i t o r ( p p m )



T h i s K P I w h e n d i r e c t l y c o r re l a t e d w i t h th e C o r r o s i o n C o s t K P I ( C c o r r ) p r o v i d e s a c l e a r i n d i c a t io n o f t h e c o

p e r f o r m a n c e o f t h e a s s e t , i .e . , it i d e n ti f ie s q u i t e c l e a r l y w h e r e e f f e c t i v e a c ti o n c a n b e t a k e n t o i m p r o v e p e r f o r m a n c

e x a m p l e , d a m a g e c o s t s a r e s e e n t o in c r e a s e . C o r r e l a ti o n o f t he c o s t o f d a m a g e a n d i n h i b i ti o n l e v e l K P I s s h o w s h o w

o f d a m a g e a n d i n h i b i t o r d o s a g e l e v e l c a n d e m o n s t r a t e t re n d s i n p e r f o r m a n c e . I t c a n b e s e e n f r o m t h e e x a m p l e s h

F i g u r e 1 , w h e r e e f f e c t i v e m e a s u r e s h a v e b e e n t a k e n t o r e d u c e t h e c o s t o f c o r r o s i o n a n d w h e r e c o r r o s i o n i n h i b it i o n le

n o t r e m a i n o p t i m i s e d , t h a t d a m a g e c o s t s i n c r e a s e .

K P I i n t e r p r e t a t i o n a s m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n

B y i d e n t i f y i n g d a m a g e , i n h i b i ti o n a n d m o n i t o r i n g c o s ts i t i s p o s s ib l e t o d i f f e r e n t ia t e b e t w e e n t h e c o s t s a r i s i n g f r o

t h r e e f a c to r s , i. e ., m e t a l l o s s v s m i t ig a t i o n a n d m o n i t o r i n g c o s t s a n d u s e t h e m t o m o n i t o r p e r f o r m a n c e o f t h e c

m a n a g e m e n t s y s t e m . A c l e a r t a r g e t o f z e r o c o r r o s i o n d a m a g e c o s t c a n t h e n b e u se d a s a b e n c h m a r k f o r t h e p e r f o r m

t h e s y s t e m o v e r t i m e , h o w e v e r th e i n c l u s io n o f i n h ib i t io n (Cinh) a n d m o n i t o r i n g c o s ts (Cmon) w i t h c o r r o s i o n d a m a

c a n b e u s e d t o p r o v i d e a n o v e r a l l i n d i c a t io n o f t h e c o r r o s i o n c o n t r o l p e r f o r m a n c e . T r e n d i n g o f p e r f o r m a n c e d u r i

opera t i ng l i f e can t hen p rov i de i n s i gh t t o t he cos t d r i ver s wi t h i n t he sys t em;

e . g ., t h e a n n u a l c o s t o f c o r r o s i o n ( C a n n ) c a n b e d e t e r m i n e d f r o m ,

w h e r e ,

C a n n = C c o r r + C i n h + C m o n (

Cinh = A n n u a l c o s t o f i n h i b it i o n (£ ) a n d m a y i n c l u d e c o s t s a r i s in g f r o m t h e p r o c u r e m e n t o f c h e m i c a l s , i n j e c t i o n

m a i n t e n a n c e a n d l o g is t ic s .

Croon = A n n u a l c o s t o f m o n i t o r i n g ( £ ) a n d m a y i n c l u d e c o s t s a ri s in g f r o m e q u i p m e n t r e p l a c e m e n t , c o n s u m a b l e s

a n d r e p o r t i n g .

T h i s f a c i l i ta t e s m o n i t o r i n g o f th e o v e r a l l c o s t s o f th e c o r r o s i o n m a n a g e m e n t p r o g r a m a s i l l u st r a te d i n F i g u r e 2

i d e n t i f y i f i n c r e a s e i n e x p e n d i t u r e a g a i n s t p l a n i s o c c u r r i n g .

L i f e c y c l e c o s ts ( L c ) c a n b e o b t a i n e d f r o m ,

L c = N c × R c o s t + F L ( C i n h + C m o n ) (

T h i s f a c i l it a t e s f u tu r e e x p e n d i t u r e p l a n n i n g a n d i n d i c a te s w h e t h e r t h e c u r r e n t c o r r o s i o n m i t i g a t i o n m e a s u r e s a rc o m p a r e d t o o t h e r a l t e r n a ti v e s .

C o m p l e t e d M a i n t e n a n c e K P I

T h i s K P I p r o v i d e s a m e a s u r e o f t h e r e l ia b i l it y o f t h e c o r r o s i o n m o n i t o r in g e q u i p m e n t a n d i s d e t e r m i n e d f r o m t h

m a i n t e n a n c e p e r f o r m a n c e i n r e p a i r in g e q u i p m e n t f a u l ts r e p o r t e d d u r i n g r o u ti n e c o r r o s i o n m o n i t o r i n g v i s it s . T h i s m e a

b e e n i m p l e m e n t e d s i n c e i t w a s r e c o g n i s e d t h a t e q u i p m e n t r e li a b i li t y is c r it i c a l t o t h e p e r f o r m a n c e o f c o r r o s i o n in

s y s t e m s a n d h e n c e i s a l s o a k e y c o s t d r i v e r. T h e i n d i c a t o r i s d e r i v e d f r o m a r a t io o f t h e n u m b e r o f m a i n t e n a n c e a c t i o

v e r s u s t h e n u m b e r o f a c ti o n s c o m p l e t e d i n a g i v e n m o n i t o r i n g p e r io d , e x p r e s s e d a s a p e r c e n t a g e . A l t h o u g h t h i s

c o n s i d e r e d a l a g g i n g i n d i c a t o r it c a n c l e a r l y a f f e c t t h e p e r f o r m a n c e o f t h e o t h e r in d i c a t o r s d i sc u s s e d . T h i s p r o v i d e

m e s s a g e t o t h e o p e r a t i o n s a n d m a i n t e n a n c e s t a f f o f th e n e e d t o k e e p t h e i n h i b i ti o n s y s t e m f u n c t i o n a l.

K P I c o m p l e t e d m a i n t e n a n c e i s t h e r e f o r e g i v e n b y ,

C o m p l e t e d M a i n t e n a n c e = M a i n t e n a n c e A c t i o n s C o m p l e t e d x 1 0 0 (

M a i n t e n a n c e A c t i o n s R a i s e d



T h e r e s u l ts t y p i c a l l y r e p r e s e n t th e p e r f o r m a n c e o f t h e m a i n t e n a n c e s y s t e m t h r o u g h o u t t h e p e r i o d a s s h o w n i n F

T h e o p t i m u m w o u l d b e t o c o m p l e t e a l l a c t i o n s h o w e v e r s o m e i n t e r p r e t a t i o n o n t h e c r i t i c a l i t y o f i n d i v i d u a l a c t

g e n e r a l l y n e e d e d . I t i s a ls o t r u e t ha t t h e r e a s o n f o r a n e g a t i v e p e r f o r m a n c e t r e n d i n t h e o v e r a l l c o s t o f c o r r o s i o n K P I

f o u n d i n t h e c o m p l e t e d m a i n t e n a n c e K P I .

C O N C L U S I O N S

T h e u s e a n d r e p o r t i n g o f t h e s e K P I ' s h a s b r o u g h t a b o u t a c l e a r e r f o c u s o n th e p e r f o r m a n c e o f t h e c o r r o s i o n m a n a

s y s t e m a n d i n p a r t ic u l a r , t h e c o s t o f m a t e r ia l d e g r a d a t i o n . I d e n t i fi c a t io n o f t h e l e v e l s o f c o r r o s i o n i n h i b i to r i n t h ec o m p a r e d w i t h t h e d e s i r e d l e v e l a l s o p r o v i d e s a m e t h o d o f m o n i t o r i n g t h e s y s t e m s e f f e c t i v e n e s s . C o r r e l a t i o n o

p e r f o r m a n c e i n d i c a t o r s m a k e s t h e e f f e c t o f ( i n ) e f f ic i e n t c o r r o s i o n i n h ib i ti o n c l e a r ly a p p a r e n t A n a d d i ti o n a l a s

m o n i t o r in g t h e e f f e c t i v e n e s s o f th e c o r r o s i o n m i t ig a t i o n r e g i m e h a s a l s o b e e n d e v i s e d t h r o u g h m o n i t o r i n g o f t h e e f f e c

o f t h e m a i n t e n a n c e o f t h e s y s t e m c o m p o n e n t s , t h u s h i g h l ig h t i n g t h e o p e r a t i o n a l n e e d t o k e e p t h e s y s t e m f u n c t i o n a l.

U s i n g t h e s e K P I ' s i t is n o w p o s s i b le t o s p e c i f i c a l l y a tt r ib u t e c o s t s a n d a m e a s u r e o f e f f i c i e n c y t o th e p e r f o r m a n c

cor ros ion mi t i ga t i on sys t em and hence es t ab l i sh how th i s r e f l ec t s on t he overa l l p ro f i t ab i l i t y o f t he asse t i n a way

cl ear l y under s tood by a l l i n t e res t ed par t i es .

2 5 0 0 0

2 0 0 0 0

O 1 5 O O O

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1 4 0

1 3 0 ~1 2 0 8 =~

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50

F I G U R E 1 - E x a m p l e o f C o r r o s i o n C o s t a n d I n h i b i t o r A v a i l a b i l it y K P I ' s d e m o n s t r a t i n g c o r r o s io n m a n a g e m e n t p e r f o

2 5 0 0 0

2 0 0 0 0 i

( ~ 1 0 0 0 0

0 o :

~ . C o s t o f c o r r o s i o n £ ) [ ] C o s t o f i n h i b it i o n £ ) • C o s t o f m o n i t o r i n g ]

F I G U R E 2 - E x a m p l e o f K P I c o s t f o r c o r r o s i o n m a n a g e m e n t p r o g r a m i n c l u d i n g in h i b i ti o n a n d m o n i t o r i n g c o s



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1 t

Q ~ O ~ ~ ~ ~

F I G U R E 3 Example of Maintenance actions completed KPI

kpi for effective corrosion management

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