Mess- und Prüftechnik 24.09.1999, 17:22 Uhr

Pipelines unter Strom gesetzt

Nahezu unbemerkt tickt unter der Erde überall dort eine chemische Zeitbombe, wo Erdöl, Erdgas, aber auch Chemikalien durch stählerne Leitungen transportiert werden. Eine neue Meßmethode macht Risse, Schäden und Korrosion sichtbar.

Korrosion bedroht die Dichtigkeit aller stählernen Transportleitungen. Nach heutigem Stand der Technik können diese Rohre zwar durch ferngesteuerte und mit Kamera ausgestattete Geräte, sogenannte Molche, auf ihren Zustand hin überprüft werden. Schwierig wird es hingegen, wenn die Leitungen für Molche zu klein werden, also der Durchmesser unter 15 cm liegt, oder so verlegt sind, daß sie für Überprüfungen nicht zugänglich sind.
Es ist eine bislang gebräuchliche Übung, solche Erdleitungen in bestimmten Zeitabständen zu entleeren, mit Wasser zu füllen und unter Druck zu setzen, um bestehende Leckagen aufzuspüren. Das allerdings läßt keine Prognose über die Haltbarkeit zu, auch der Beginn einer Korrosion läßt sich auf diese Weise nicht feststellen.
Dank eines neuen Meß- und Prüfsystems dürfte diese Ungewißheit bald ein Ende haben. Mit der „NoPig-Methode“ der Firma F.I.T. Meßtechnik im niedersächsischen Bad Salzdetfurth wird es in Zukunft möglich sein, erdverlegte, nicht molchbare Rohrleitungen praktisch berührungsfrei auf ihren Erhaltungszustand hin zu überprüfen. „Dabei machen wir uns den sogenannten Skin-Effekt von leitenden Metallen zunutze“, erläutert F.I.T.-Geschäftsführer Prof. Johann Hinken. Dieser Effekt besagt, daß sich ein Wechselstrom um einen Leiter legt und dabei in Abhängigkeit von der eigenen Frequenz in das Material eindringt – je niedriger die Frequenz, umso tiefer. Gleichzeitig entsteht durch diesen Strom ein Magnetfeld mit einer unterschiedlichen Intensität, die wiederum von der Eindringtiefe abhängig ist.
In der Praxis muß für eine solche Messung die zu prüfende Leitung durch kleine Grabungen in Abständen von rund 1 km freigelegt werden, um hier über Elektroden an das Rohr einen Wechselstrom anzulegen. Jetzt ist es möglich, mit einem handgeführten Meßgerät, an dem insgesamt sechs Sensoren befestigt sind, den Verlauf des Rohres oberirdisch abzuschreiten und dabei das unterirdische Magnetfeld zu „lesen“. Der eigentliche „Trick“ bei der Messung besteht darin, daß wechselweise ein hoch- und ein niederfrequenter Strom eingeleitet wird. Resultat davon sind zwei unterschiedliche Meßkurven der erfaßten Magnetfelder, deren Differenz Aufschluß über den Erhaltungszustand des Rohres gibt.
Bei intaktem Rohr fließt der Strom ohne Störung entlang der Leitung und das Magnetfeld baut sich konzentrisch um das Rohr auf. Ist das Rohr innen korrodiert, beschädigt oder durch Abrasion geschwächt, liefert der tiefergehende niedrigfrequente Strom ein Signal, das Magnetfeld verschiebt sich in Gegenrichtung zu der Schadstelle. Diese Verschiebung wird vom Sensor erfaßt, die aufgezeichnete Meßkurve verändert sich an dieser Stelle. Bei Schäden an der Oberfläche der Leitung verändert sich entsprechend das hochfrequente Signal.
Ein ebenfalls am Körper getragenes Feldaufnehmermodul und ein Stromquellenmodul, das in einem Begleitfahrzeug installiert ist und während der Messung nicht bewegt wird, ergänzen die Meßanordnung. Die Übertragung der Daten zwischen dem mobilen Feldaufnehmer und dem stationären Strommodul erfolgt per Funk, die Datenauswertung übernimmt ein Laptop. Zusätzlich verfügt die Meßeinheit über ein satellitengestütztes GPS-System, mit dessen Hilfe eine genaue Kartierung der vermessenen Leitungen und vor allem der gefundenen Schadstellen erleichtert wird.
Feldversuche an Öl-Leitungen in Deutschland, darunter z.B. im Rühler Moor bei Meppen, waren erfolgversprechend. Die Messungen haben gezeigt, daß das Verfahren sich weder durch unterschiedliche Bodenbeschaffenheit noch durch produktionsbedingte Toleranzen der Wandstärke beeinflussen läßt. Dennoch sind noch Fragen offen. So ist noch unklar, wie Meßfehler bei mehreren parallel verlaufenden Rohren ausgeschlossen werden können. „Wir arbeiten daran, hier eine detaillierte Lösung zu finden“, so Hinken. Wobei er darin kein großes Problem sieht, da das Hauptmeßsignal von dem zu untersuchenden Rohr ausgeht.
Hinken hofft für sein von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördertes Verfahren auf ein weites Einsatzfeld. Nicht nur, daß es weltweit mehr als 100 000 km erdverlegter Öl- und Gastransportleitungen gibt, die auf Grund ihres Durchmessers und der Verlegungsweise nicht durch Molchfahrten inspiziert werden können.
Auch in der chemischen Industrie könnte die Entwicklung zu mehr Sicherheit und Umweltschutz beitragen. Denn auch hier werden Stahlrohre zum Transport von Chemikalien eingesetzt und nicht immer sind diese Leitungen molchbar. Laut Hinken ist die erdölfördernde Industrie bereits auf seine Methode aufmerksam geworden, die voraussichtlich im kommenden Jahr auf den Markt kommen wird.
T. HANSEN
Wird an unterirdisch verlegte Leitungen Strom angelegt, läßt sich am entstehenden Magnetfeld deren Zustand ablesen. Dafür wird das Rohr mit einem mit Sensoren bestückten Meßgerät oberirdisch abgeschritten und das Magnetfeld aufgezeichnet. Bei Korrosion oder Schäden im Rohr weicht das Magnetfeld charakteristisch ab.

Von T. Hansen
Von T. Hansen

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