Untersuchungen zufolge werden etwa 60 % der Rohrleckagen durch Korrosion unter der Isolierung (CUI) verursacht. Verschiedene Inspektionsmethoden können helfen, das Problem möglichst schnell zu erkennen. Welche Methoden gibt es? Was können sie leisten? Und wo stoßen sie an ihre Grenzen?
CUI ist zum Teil sehr schwer zu detektieren. Das führt dazu, dass Schäden oft zu spät erkannt werden. Die Folge: Das Entfernen der Isolierung, die Inspektion und das anschließende Wiederanbringen der Isolierung sind eine teure Angelegenheit. Ist es hingegen möglich, eine Inspektion ohne Entfernen der Isolierung und der Ummantelung durchzuführen, werden die Kosten erheblich reduziert. Zerstörungsfreie Prüfmethoden, um Korrosion auf diese Weise aufzuspüren, sind daher von großem Vorteil.
Mittlerweile gibt es eine Reihe von Methoden. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, wird mehr als eine von ihnen durchgeführt. Die wohl einfachste Methode zur Prüfung auf Korrosion unter der Isolierung besteht darin. Im Folgenden sind die sieben gängigsten Methoden zur Prüfung auf Korrosion mit ihren Vor- und Nachteilen aufgezeigt:
Visuelle Inspektion
Die einfachste Methode der Inspektion ist die visuelle Inspektion. Sie beinhaltet das Entfernen der Dämmung, die Überprüfung des Oberflächenzustands des Rohrs und das Ersetzen der Dämmung. Es ist jedoch auch die teuerste und zeitaufwändigste Methode. Die Logistik der Dämmungsentfernung beinhaltet gelegentlich Asbest und die damit verbundenen Komplikationen. Außerdem können prozessbedingte Probleme auftreten, wenn die Isolierung entfernt wird, während die Rohrleitung in Betrieb ist. Heutzutage werden visuelle Inspektionen in der Regel mit tragbaren visuellen Scannern durchgeführt, die eine präzise, rückverfolgbare Größenbestimmung der Oberflächenkorrosion am Außendurchmesser ermöglichen. Es gibt zwei grundlegende Arten der Sichtprüfung:
Vollständiges Entfernen der Isolierung
Vorteile: alle Außendurchmesserflächen werden geprüft, Bestimmung des Ausmaßes, hohe Rückverfolgbarkeit
Nachteile: hohe Kosten, nur Schäden auf Außendurchmesserflächen erkennbar, ggf. Kontakt mit Asbest
Partielles Entfernen der Isolierung
Vorteile: geringere Kosten als bei vollständiger Entfernung
Nachteile: Inspektion nur in Teilbereichen, Wassereintritt möglich, Reparaturen müssen äußerst genau und fachmännisch durchgeführt werden
Neutronen-Rückstreuung
Diese Methode der zerstörungsfreien Prüfung dient der Erkennung nasser Isolierung in Rohren und Behältern. Eine radioaktive Quelle sendet hochenergetische Neutronen in die Isolierung aus. Wenn sich Feuchtigkeit in der Isolierung befindet, schwächen die Wasserstoffkerne die Energie der emittierten Neutronen ab. Der Messdetektor des Inspektionsgeräts zeigt die Anzahl der niederenergetischen Neutronen proportional zur Menge des Wassers in der Isolierung an. Hohe Zählungen pro Zeitperiode deuten auf Feuchtigkeit hin und lassen demnach auf Korrosion unter der Isolierung schließen.
Vorteile: Isolierung muss nicht vollständig/partiell entfernt werden
Nachteile: betroffene Stelle ist noch genauer zu bestimmen
Röntgenstrahlen oder Radiographie
Röntgenstrahlen werden auf verschiedene Weise zur Erkennung von Korrosion unter der Isolierung eingesetzt. Dazu zählen die Methoden der Echtzeit-Radiographie, der Computer Radiographie und der digitalen Detektorarrays (Flachdetektoren):
Echtzeit Radiographie (Real-time radiography, RTR)
Diese Echtzeit-Methode liefert eine Ansicht des Außendurchmesserprofils eines Rohrs durch die Isolierung hindurch. Das Echtzeit-Radiographiegerät verfügt über eine Strahlungsquelle und einen Bildverstärker bzw. einen Detektor. Es gibt zwei Arten von Geräten: mit einer Röntgenquelle oder mit einer radioaktiven Quelle. Beide Arten haben ihre Vor- und Nachteile. Die Röntgensysteme liefern jedoch eine weitaus bessere Auflösung als Geräte mit Isotopen. Wenn es eine Veränderung im Außendurchmesserprofil gibt, bedeutet dies normalerweise, dass es bereits zu einer Korrosionsbildung gekommen ist. Es besteht jedoch keine Möglichkeit, die Dicke zu messen. Zudem ist es schwierig, den Verlust der Wanddicke und das Korrosionsprofil zu korrelieren.
Vorteile: digitale Echtzeit-Bildgebung, schnelle Analyse, hohe Rückverfolgbarkeit, digitales Archiv, weniger Wiederholungen nötig
Nachteile: Radioaktivität, geringere Kontrastempfindlichkeit und geringere Auflösung im Vergleich zu bildlichen Aufnahmen, ungleichmäßige Belichtung, geringe Schärfe, Bildrauschen, Leistung nimmt mit steigender Dicke/Durchmesser ab, auf kleinere Flächen reduziert, Zugang zu beiden Seiten notwendig
Digitale Röntgenprüfung (Computer Radiographie, CR)
Die Methode benötigt Geräte, die der konventionellen Radiographie sehr ähnlich sind. Der Unterscheid ist, dass anstelle eines Films zur Bilderzeugung eine Bildplatte aus photostimulierbarem Phosphor verwendet wird. Eine spezielle Kassette, die unter dem zu untersuchenden Teil oder Objekt platziert wird, beherbergt die Speicherfolie und die Röntgenaufnahme wird gemacht. Anstatt also einen belichteten Film in eine Dunkelkammer zu bringen, um ihn in chemischen Tanks oder einer automatischen Filmentwicklungsmaschine zu entwickeln, läuft die Speicherfolie durch einen speziellen Laserscanner oder CR-Reader, der das Bild liest und digitalisiert. Das digitale Bild kann dann mit einer Software betrachtet und verbessert werden, deren Funktionen denen anderer herkömmlicher digitaler Bildverarbeitungssoftware sehr ähnlich sind, z. B. Kontrast, Helligkeit, Filterung und Zoom.
Vorteile: digitale Echtzeit-Bildgebung, schnelle Analyse, hohe Rückverfolgbarkeit, digitales Archiv, weniger Wiederholungen nötig, variable Dicken aufgrund der Möglichkeit, Helligkeit und Kontrast anzupassen
Nachteile: teure Bildplatte kann beschädigt werden, Bildplatten müssen täglich bereinigt werden, Überbelichtung kann Kontrast verschlechtern, nur für mittels Bildplatte zugängliche Bereiche, Leistung nimmt mit steigender Dicke/Durchmesser ab, Gesundheitsgefahren, auf kleinere Flächen reduziert, Zugang zu beiden Seiten notwendig
Wie entsteht Korrosion unter der Isolierung? Wie kann man sie erkennen und wie lässt sie sich vermeiden? Das und mehr erfahren Sie bei der TI-Conference 2022, die am 09. + 10. März 2022 in Essen stattfindet:
Digitale Flachbilddetektoren (DDA/Flachdetektoren)
Geräte für digitale Röntgenaufnahmen ähneln den Bildsensoren, die in der digitalen Fotografie und Videoproduktion verwendet werden. Röntgenstrahlen durchdringen das abzubildende Objekt und treffen auf eine von zwei Arten von Detektoren: indirekte oder direkte. Sie sind empfindlicher und schneller als Filme. Ihre Empfindlichkeit erlaubt eine geringere Strahlendosis für eine ausreichende Bildqualität. Sie sind leichter, haltbarer, kleiner im Volumen, genauer und haben viel weniger Bildverzerrungen als Bildverstärker bzw. Detektoren. Sie können zudem auch in größeren Größen produziert werden.
Vorteile: digitale Echtzeit-Bildgebung, schnelle Analyse, hohe Rückverfolgbarkeit, digitales Archiv, weniger Wiederholungen nötig, weniger Bildverzerrung als z.B. bei Echtzeit Radiographie, kompakte Maße bzw. Handlichkeit
Nachteile: benötigt mehr Energie/Leistung zur Bilderzeugung als z.B. Echtzeit-Radiographie, Leistung nimmt mit steigender Dicke bzw. steigendem Durchmesser ab, auf kleinere Flächenreduziert, Zugang zu beiden Seiten notwendig, ggf. Gesundheitsgefahren
Dickenmessungen mit Ultraschall
Unter dieser Methode versteht man die zerstörungsfreie Messung der lokalen Dicke eines Elements auf Basis der Laufzeit einer Ultraschallwelle. Die Messung wird i.d.R. mit einem Ultraschall-Messgerät zur Dickenmessung durchgeführt. Das ist effektiv, aber auf kleine Bereiche begrenzt. Wie bei der teilweisen Entfernung der Isolierung ist es teuer, Bereiche aus der Isolierung herauszuschneiden und unpraktisch, genügend Bereiche zu entfernen, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Werden entfernte Teile anschließend ersetzt, kann das die Isolierung beeinträchtigen und das CUI-Problem verschlimmern, sofern sie nicht ordnungsgemäß wiederhergestellt werden.
Vorteile: Wand-Dickenmessung möglich, hohe Rückverfolgbarkeit, kein Zugang zu beiden Seiten notwendig, auf Umgang mit Beschichtung und Auskleidung eingestellt, hohe Genauigkeit
Nachteile: auf kleinere Flächen reduziert, anschließender Wassereintritt möglich, Reparaturen müssen äußerst sorgfältig und fachmännisch durchgeführt werden, Kalibrierung für jedes Material
Elektromagnetische Verfahren/Korrosions-Scan
Bei dieser Methode bestimmen elektromagnetische Verfahren die Wanddicke von elektrischen Leitern. Eine Sonde wird auf ein isoliertes Rohr oder einen Behälter aufgesetzt. Durch den elektrischen Strom in der Sendespule der Sonde erzeugt das Gerät ein Magnetfeld. Dieses durchdringt die Ummantelung und magnetisiert die Rohrwand. Anschließend wird der elektrische Strom in der Sendespule abgeschaltet, was einen plötzlichen Abfall des Magnetfeldes bewirkt. Infolge der elektromagnetischen Induktion werden in der Rohrwand Ströme erzeugt. Diese diffundieren nach innen und nehmen in ihrer Stärke ab. Dies wird zur Bestimmung der Wanddicke verwendet. Je dicker die Wand desto länger dauert es, bis die Ströme auf null abklingen. Die angewandten Funktionsprinzipien variieren von System zu System. Im Allgemeinen verwenden Korrosions-Scanner jedoch Algorithmen, die das Diffusionsverhalten in der gegebenen Zeit mit den Materialeigenschaften und der Wanddicke von Rohren oder Behältern in Relation setzen, um eine quantitative Wanddickenmessung zu erhalten.
Vorteile: Echtzeit-Messung, hohe Rückverfolgbarkeit, kein Kontakt mit zu prüfender Stelle notwendig, für den Umgang mit Isolierung, Beschichtung und Auskleidung etc. geeignet, hohe Genauigkeit, Wanddicken-Messung ist möglich
Nachteile: Screening-Instrument notwendig, Anwendung nur auf Karbonstahl und legiertem Stahl möglich, Kanteneffekt bei störenden Komponenten
Fazit
Korrosion ist eine Plage, deren Schaden begrenzt werden muss. Es gibt heute eine Reihe von Prüfmethoden. Jede hat Vor- und Nachteile. Sie ergänzen sich oft gegenseitig und sind dort erfolgreich im Einsatz, wo eine andere Methode an ihre Grenzen kommt. Die Kombination von Inspektionsmethoden hängt stark von den Bedingungen ab. Es ist davon auszugehen, dass keine der genannten sieben Methoden Korrosion unter der Isolierung vollständig zunichtemachen wird – es sei denn, die Hersteller können ihre Versprechen halten, dass ihre Produkte per se korrosionsfrei sind und auch bleiben.
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Autor
Vincent Demers-Carpentier
Ingenieur bei Eddyfi Technologies,
Quebec, Kanada