Zerstörungsfreie Prüfung an Rohrleitungen

Defekten auf der Spur

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16.03.2009 Rohrleitungen und Leitungssysteme können im Versagensfall oder einer Leckage erhebliche Personen- oder Sachschäden verursachen. Notwendige Instandhaltungs- und Instandsetzungsarbeiten müssen daher unverzüglich vorgenommen und die den Umständen nach erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden.

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Entscheider-Facts Für Anwender


Kennzeichen des Corrfinder-Prüfverfahrens auf einen Blick:

  • Prüfung über eine Strecke bis zu 25m (beidseitig ab Ansatzstelle des Prüfkopfs);
  • Prüfung der kompletten Leitung (Hundertprozentprüfung der Rohrwand innen und außen);
  • trockene Prüfung – ohne Koppelmittel (gegebenenfalls sogar berührungslos);
  • Prüfung auch bei Rohren mit Spezialabmessung (ab etwa 2,5cm Durchmesser);
  • Prüfung in laufendem Betrieb (gasförmige oder flüssige Befüllung);
  • Einsatz auch bei stark gebogenen Rohrleitungen möglich;
  • Prüfung trotz Flansch, Verzweigung, oder Armaturen (auch für Spundwanddielen geeignet);
  • Prüfung in nicht zugänglichen Bereichen (ohne Freilegen der Rohre);
  • zur Beobachtung von Veränderungen (beliebig reproduzierbare Prüfung).

Vor allem in der chemischen Industrie unterliegen Leitungen durch große Drücke, hohe Temperaturen und die Beschaffenheit der Medien extremer Beanspruchung. Daher ist die Instandhaltung solcher Leitungssysteme für den Betreiber und die verantwortliche Instandhaltung eine kardinale, aber leider auch komplizierte Aufgabe.

Häufig müssen entstandener oder sich in der Entstehung befindlicher korrosiver Materialabtrag oder Risse in unzugänglichen Bereichen entdeckt und überprüft werden. Defekte müssen jedoch mit vertretbarem Aufwand frühzeitig und genau geortet und bewertet werden. Dies ist nicht nur im Hinblick auf die Verfügbarkeit der betroffenen Anlagen wichtig, sondern insbesondere auch, um die Haftung für Umweltschäden infolge von Leckagen oder zum Einhalten der gesetzlichen Betreiberpflichten zu minimieren.

Konventionelle Verfahrenunwirtschaftlich

Um diesen Ansprüchen zu genügen, werden die Leitungen mit Hilfe von kathodischem Korrosionsschutz geschützt und durch verschiedene zerstörungsfreie Prüfungen, wie beispielsweise der intelligenten Molchung, dem Röntgen, dem Ultraschall oder auch mit Hilfe von Oberflächenrissprüfung, überwacht. Bisher beschränkten sich die Möglichkeiten der Überprüfung und Überwachung von Leitungen primär auf diese zerstörungsfreien Prüfungen und visuelle Kontrollen. Bei einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Betrachtung der Effektivität stoßen diese Verfahren jedoch schnell an ihre Grenzen.

Eine Molchprüfung kommt beispielsweise für gebogene und mit Flanschen, Verzweigungen oder Armaturen versehene Rohre unterschiedlicher Abmessung – zum Beispiel Ankerrohrtouren an Kavernenspeichern – auf keinen Fall in Betracht; darüber hinaus steht der Aufwand für den Einsatz einer Molchung zur lokalen Prüfung von Leitungen in keinem Verhältnis zu den damit verbundenen Kosten.
Besonders problematisch sind stets die nicht frei zugänglichen Rohrleitungen und Rohrleitungsabschnitte. Oft sind sie teilweise einbetoniert, mit dem Mauerwerk verbunden (Wanddurchführungen), wärmeisoliert, bituminiert, kunststoffbeschichtet oder im Erdreich verlegt. Eine Molchprüfung ist auch für solche Rohre wegen ihrer relativ geringen Länge und meist sehr speziellen Abmessungen nicht durchführbar. Ein wesentlicher Nachteil aller bis auf die Molchprüfung erwähnten Prüfverfahren ist, dass sie nur in der Lage sind, korrosiven Materialabtrag lokal zu messen.
Will man die benötigten Aussagen über die betreffenden Rohrleitungen erhalten, so ist es notwendig, Wanddurchführungen in Handarbeit frei zu stemmen, Isolierungen zu entfernen oder Erdreich abzutragen – nur, um dann mit einem konventionellen Ultraschall-Prüfkopf lokal Punkt für Punkt die Rohrwand auf unzulässige Dickenverminderung durch Korrosion oder auf Risse zu prüfen und die Ergebnisse zu dokumentieren. Gleitkufen der Auflagerschalen sowie Leitungen auf Rohrbrücken oder in Mauerdurchführungen können nur stichprobenweise oder überhaupt nicht kontrolliert werden.
Zur Lösung solcher Problemfälle wurde ein neues, auf Emus-Technologie (Elektromagnetischer Ultraschall) beruhendes Verfahren entwickelt. Zunächst wurde ein System zur Prüfung von Licht-, Ampel- und Abspannmasten geschaffen, der Lima-Test. Die Qualität und Effizienz dieser Technik führte zur deutschlandweit einzigen Akkreditierung für „manuelle und mechanisierte Korrosionsmessung an Lichtmasten zur Bestimmung der Standsicherheit“ gemäß DIN EN ISO/IEC 17025:2005.

Hohe Qualität der Prüfaussage

Im Rahmen der Re-Akkreditierung 2008 erhielt der Entwickler dieses Verfahrens als einziger deutscher Anbieter zerstörungsfreier Prüfungen zusätzlich auch die Akkreditierung für Phased Array (Gruppenstrahler Technik). Dieses Ultraschallverfahren an Schweißnähten von Bauteilen im Rohrleitungsbau und an Kraftwerkskomponenten mit Hilfe von Gruppenstrahlertechnik kann insbesondere bei Neubau und Revision von Dampfkesseln die aufwendige Durchstrahlungsprüfung von Schweißnähten ersetzen und dadurch zur Beschleunigung von Projekten im Kraftwerksektor beitragen.

Ausgehend von dieser Bewährung wurde das Verfahren zur Prüfung von Rohrleitungen weiter entwickelt. Die neue Prüftechnologie wurde Corrfinder genannt. Hierbei handelt es sich um eine handliche Prüftechnik, die nur kurze Prüfzeiten erfordert und minimale Kosten bei einer hohen Qualität der Prüfungsaussage verursacht. Bei diesem Verfahren wird ein Prüfkopf, bestehend aus einem oder mehreren Ultraschall-Sendern und -Empfängern, auf der Rohrwandung befestigt. Diese erzeugen in der Rohrwand durch Überlagerung von Magnetfeldern und Wirbelströmen – Ausbildung der Lorentz-Kraft und Magnetostriktion – eine Ultraschall-Welle, die sich als Impuls in eine Richtung ausbreitet und die gesamte Wanddicke erfasst.
Liegt in Prüfrichtung korrosiver Wandabtrag – innen oder außen – vor, wird ein Teil der Ultraschallenergie zum Prüfkopf zurückreflektiert. Diese Reflektion wird von einem Rechner ausgewertet und in Form einer Mantelabwicklung (Scan) dargestellt. Die Stärke der Reflektion ist dabei farblich kodiert. Der Prüfer hat folglich innerhalb weniger Minuten einen ersten Überblick über den Zustand des Rohres.
Die Eigenart geführter Ultraschallwellen, sich innerhalb der Rohrwandung auszubreiten, ermöglicht Rohrprüfungen unabhängig von der Oberflächengeometrie. So ist es möglich, ohne das Rohr komplett freizulegen, korrodierte Bereiche im Idealfall in einer Entfernung von bis zu 25 m (50 m in zwei Richtungen) zu lokalisieren und ihren Einfluss auf die Funktionsfähigkeit oder Haltbarkeit zu beurteilen. Die Prüfung kann also aufgrund ihrer Art auch an beschränkt zugänglichen Stellen erfolgen. Durch den Einsatz von elektromagnetischen Prüfköpfen erfolgt die Prüfung trocken, d.h. ohne Vorbereitung der Oberfläche des Rohres und ohne Koppelflüssigkeit.

Verfahren liefert vollständigreproduzierbare Ergebnisse

Die Variation der Prüffrequenz in Kombination mit einer Weiterentwicklung der Prüfkopftechnik und die Eigenschaft des verwendeten Wellentyps hat sich als sehr nützlich erwiesen: Bei niedrigen Prüffrequenzen im Bereich von 65 bis 200KHz strahlen horizontal polarisierte SH-Wellen keine beziehungsweise nur wenig Energie in angrenzende flüssige oder feste Medien ab; deshalb haben auch Beschichtungen, Erdkontakt etc. auf der Außenseite keine oder nur eine untergeordnete Bedeutung. Dies heißt, dass beispielsweise Flüssigkeits-Pipelines und andere Leitungssysteme in laufendem Betrieb geprüft werden können.

Da dieses Verfahren vollständig reproduzierbare Ergebnisse liefert, kann mit einer Wiederholungsmessung nach einiger Zeit durch Vergleich mit der vorhergehenden Messung zusätzlich die Korrosionsgeschwindigkeit ermittelt werden. Der gefertigte Scan wird gespeichert und mit einem Digitalbild des Rohres zu einem kompletten Prüfbericht zusammengefasst. Dabei ist es möglich, die Form der Dokumentation zu variieren.
Der Erfolg bestätigt die Qualität und Wirtschaftlichkeit des Corrfinder-Verfahrens. Bekannte Auftraggeber aus In- und Ausland wie E.ON, Wingas, OMV Österreich, Bayernoil oder die Suez-Gaz de France und GRT-Gaz haben die Methode qualifiziert und setzen die neue Technologie zur zerstörungsfreien Prüfung ihrer Leitungssysteme, Masten und Rohrleitungen ein.
Seitens der Gasversorgung Süddeutschland (GVS) wurde beispielsweise die Aufgabe gestellt, an einer Mantelrohrkreuzung durch Messungen von beiden Straßenseiten über je 8m verdeckter Rohrlänge Korrosionsschäden oder sonstige Unregelmäßigkeiten zu finden. Das Produktrohr DN 600 x 10mm befand sich in einem Mantelrohr DN 800 x 6,3mm. Mit Hilfe von Corrfinder wurde eine von einer Bitumenschicht verdeckte Schweißnaht anhand der Echo-Anzeige gefunden. Bei der GVS wurde das Verfahren auch zur Prüfung von Rohrleitungen unter Bahntrassen qualifiziert.

Zahlreiche Qualifikationen und Praxiserprobungen wurden für E.ON Ruhrgas durchgeführt. E.ON stellte unter anderem die Aufgabe, an Ankerrohrtouren eines Kavernenspeichers im nicht einsehbaren Bereich nach Korrosionsschäden zu suchen. Nach Freilegen des Ankerrohrs wurden die Corrfinder-Anzeigen bestätigt. Volker Karhöfer von der E.ON Ruhrgas Werkstofftechnik fasst die bisherigen Erfahrungen wie folgt zusammen: „Mit Corrfinder können wir Unregelmäßigkeiten, die auf Korrosionsbefall schließen lassen, im günstigsten Fall sogar bei weiter entfernten Stellen darstellen. Damit ist Corrfinder die ideale Analysemethode für das oft weit verzweigte Leitungsnetz von Gasversorgungsunternehmen, da es aufwendige Tiefbauarbeiten vermeiden kann“.

 

Heftausgabe: März 2010

Über den Autor

Jürgen Zenner , Laborleiter ZWP Anlagenrevision, Daniela Nalbach, Manager Corporate Compliance TÜV
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