Rohrleitungssysteme befinden sich häufig mehrere Meter unter der Erde. Dies macht es schwierig, deren Zustand zu beurteilen. Möglich wird eine schnelle Diagnose mit Phased-Array-UT in Kombination mit einer Pipeline-Bewertungs-Software.

In Betrieb befindliche Rohrleitungen leiden im Laufe der Zeit unter Verschleiß, der bei unsachgemäßer Beurteilung und Wartung zu potenziellen Gefahren für die Öffentlichkeit führen kann. Die Liste der potenziellen Anomalien in Rohrleitungen ist umfangreich, aber Aufzeichnungen zeigen, dass Metallverluste die Hauptursache für Vorfälle in Rohrleitungen sind. Mehr als ein Drittel davon ist darauf zurückzuführen.

Anlagenbesitzer stehen vor der Herausforderung, diese Defekte zu bewerten, da sie sowohl an äußeren als auch an inneren Oberflächen der Rohrleitungen auftreten können. Da Rohrleitungen in der Regel beschichtet und dann einige Meter unter der Erde vergraben werden, umfasst eine vollständige Beurteilung der Rohrleitungsintegrität zahlreiche direkte und indirekte zerstörungsfreie Messverfahren (NDT). So kann die Materialintegrität bewertet und eine zuverlässige Diagnose gestellt werden. Direkte Messauswertungen erfordern erhebliche Investitionen, da die Rohrleitungen mit teuren Geräten ausgegraben werden müssen. Daher müssen die Beurteilungstechniken genau sein und eine schnelle Diagnose ermöglichen.
Außenwandverluste sind an Rohrleitungen häufig, und in der Vergangenheit wurden Anstrengungen unternommen, um effiziente Techniken wie die 3D-Außenkorrosionskartierung zu entwickeln. Die dichten und genauen Daten ermöglichen die Extraktion von Außenwandverlustmessungen sowie eine schnelle Diagnose nach bekannten Standards. Innenwandverluste kommen bei Gasrohrleitungen nicht häufig vor, bei Flüssigkeitsleitungen hingegen schon. Bei Innenkorrosion bieten Techniken wie der Phased-Array-UT (PAUT) bereits eine ausreichende Auflösung, um eine genaue Charakterisierung der Fehler zu ermöglichen. Ihre Verwendung ist jedoch nicht weit verbreitet und es fehlt ihnen noch das Potenzial, eine schnelle Diagnose auf der Grundlage bekannter Standards zu bieten. Um diesen Kreislauf zu schließen, sind auf dem Markt Software-Lösungen zur Beurteilung von Rohrleitungen verfügbar. Sie lösen viele Herausforderungen, indem sie zahlreiche Daten aus der direkten und indirekten Beurteilung integrieren und eine Vor-Ort-Diagnose auf Basis von ASME B31G ermöglichen.
Dieser Artikel erläutert die Vorteile bei der Verwendung einer Integrationsplattform zur Vor-Ort-Diagnose für die Beurteilung der inneren Korrosion an Rohrleitungen unter Verwendung von Phased-Array-Daten. In einer Fallstudie werden die aktuell verfügbaren Lösungen erläutert.

Interne Korrosionskartierung

Im Falle von Innenkorrosion wird konventionelles UT immer noch häufig zur Messung der verbleibenden Wanddicke eingesetzt. Der Prozess erfordert, dass der Nutzer manuell ein Gitter zeichnt, den dünnsten Punkt innerhalb jedes Gitters mit einer UT-Sonde erfasst und die Ergebnisse in eine Tabelle überträgt. Das Verfahren hat mehrere Nachteile: Es ist zeitaufwendig, bietet eine begrenzte Auflösung und stützt sich auf die Fähigkeiten des Bedieners.
Das Phased-Array-UT behebt diese Nachteile durch größere Sonden, die schnell eine hochdichte und genaue Dickenabbildung ermöglichen. Das führt zu einer besseren Charakterisierung, Erkennbarkeit und Dimensionierung des Fehlers, vor allem aufgrund der verbesserten Auflösung.
Sobald die Charakterisierung abgeschlossen ist, ist die Diagnose nach wie vor schwierig, da nur sehr wenige Phased-Array-Werkzeughersteller eine direkte Diagnose auf der Grundlage bekannter Standards anbieten. Die Kombination von Phased-Array-Werkzeugen mit einer Pipeline-Beurteilungs-Software ermöglicht es, den Kreis zu schließen.

Rohrleitungen mittels Software beurteilen

Wie bereits erwähnt, bringt der Umfang der Tools, die für die Beurteilung der Pipeline-Integrität verwendet werden, viele Herausforderungen mit sich – unter anderem begrenzte Diagnosemöglichkeiten für UT-Werkzeuge, Gerätekenntnisse sowie Datenkonsistenz und -manipulation. Tatsächlich verwendet jeder Werkzeughersteller während des gesamten Inspektionsprozesses verschiedene Technologien, Software, Terminologie und Berichte. Zudem arbeiten Anlagenbesitzer oft mit vielen Dienstleistern für zerstörungsfreie Beurteilung zusammen, die allesamt Technologien verschiedener Hersteller einsetzen. Analyse und Berichtskonsistenz werden dann zu einem Problem und zu einer potenziellen Quelle für Fragen und Fehler.
Die Rohrleitungs-Bewertungs-Software löst diese Probleme, indem sie Daten von vielen Geräten integriert und einen konsistenten Analysebericht liefert, selbst wenn verschiedene Benutzer verschiedene Technologien einsetzen. In der Tat können Daten von direkten Bewertungswerkzeugen wie Phased-Array-Geräten importiert werden und es kann eine Diagnose auf Grundlage des B31G-Standards erstellt werden, mit derselben Schnittstelle und denselben Parametern. Darüber hinaus kann die Software Daten aus anderen Schritten des Pipeline-Beurteilungsprozesses integrieren und korrelieren, beispielsweise indirekte Beurteilungsdaten aus ILI-Werkzeugen (In-line-Inspection). Dies vereinfacht den Diagnoseprozess, da immer die gleiche Schnittstelle und die gleichen Parameter verwendet werden.

Fallstudie

Das folgende Beispiel zeigt die Ergebnisse einer Innenkorrosionsbeurteilung mit Phased-Array-UT-Daten und einer Rohrleitungsbeurteilungs-Software. Es werden die verschiedenen Schritte zur Durchführung der Diagnose sowie die Korrelation indirekter und direkter Beurteilungen erklärt.

1. Importieren von Phased-Array-Daten
   Da sich das UT-Datenformat je nach Anbieter unterscheidet, wird ein Import-Assistent angeboten, der das Format eines bestimmten Anbieters oder einer bestimmten Akquisition verarbeitet. Es müssen einige Parameter definiert werden, wie zum Beispiel die Definition der X-Y-Achse (Axial- und Umfangspositionen), die Scanauflösung und Startpositionen entlang jeder Achse sowie die Einheiten. Das Format kann gespeichert und für UT-Daten im gleichen Format wiederverwendet werden.
2. 3D-Visualisierung
   Nach dem Import werden die UT-Daten von einem typischen Colormap X-Y C-Scan in eine 3D-Korrosionskartierung umgewandelt, bei der die Korrosion an der Innenwand angezeigt wird. Diese Anzeige ermöglicht es, die Innenkorrosionsform in 3D zu erkennen, als ob man aus dem Inneren des Rohres blicken würde. So kann die Art der Korrosion und ihr Ausmaß besser verstanden werden. Das 3D-Mapping kann zur besseren visuellen Darstellung gedreht und gezoomt werden.
3. Diagnostik
   Ein schrittweiser Prozess hilft bei der Definition aller Parameter, die sich auf den B31G-Standard beziehen. Parameter wie Materialqualität, Fließspannungsformeln, Konstruktionsfaktor, Betriebsdrücke oder Interaktionsregeln müssen definiert oder aus einer bestehenden Vorlage geladen werden. Sobald die Analyse durchgeführt wurde, kombiniert die Software interne Korrosionsgruben zu größeren Clustern, die auf den Interaktionsregeln und -kriterien basieren. Leckagedrücke basierend auf B31G, modifiziertem B31G und dem Effektivflächenstandard werden für jeden Cluster berechnet und bieten dem Anwender eine Diagnosemöglichkeit. Detaillierte Ergebnisse können in einen autoformatierten Bericht exportiert werden.
4. Indirekte und direkte Beurteilungskorrelationen
   Inline-Inspektionsdaten können auch über einen ähnlichen Import-Assistenten importiert werden, so dass jedes ILI-Format von jedem Hersteller verwendet werden kann. In der UT-Datenanalyse identifizierte Korrosionscluster werden automatisch abgeglichen und mit den importierten ILI-Daten verglichen. Einheitsplots, in denen Abmessungen, Tiefen und Drücke verglichen werden, werden automatisch erstellt, um die Genauigkeit der indirekten Beurteilung (ILI) zu bestimmen.

Fazit: Vereinfachter Prüfprozess

Die Verwendung von Phased-Array-UT in Kombination mit einer Pipeline-Bewertungs-Software bietet viele Vorteile. Es können detaillierte und genaue 3D-Korrosionskartierungen erstellt werden, und sie können zur Diagnose nach dem ASME-B31G-Standard verwendet werden. Zudem kann so die indirekte Bewertung (ILI) innerhalb derselben Anwendung validiert werden. Der gesamte Prüfprozess wird wesentlich einfacher, schneller und die Berichterstattung ist innerhalb der einzelnen verwendeten Werkzeuge einheitlich.

Bilder:
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