Zerstörungsfreien Prüflösung (NDT) kombiniert 3D-Scanner und Rohrleitungsbewertungssoftware für die Inspektion von Rohrleitungen

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  • Detaillierter Korrosionsschadensbericht

Betreiber von Rohrleitungen müssen sich bislang bei der Beurteilung von Korrosion und mechanischen Beschädigungen an Rohrleitungen mit verschiedenen Technologien von verschiedenen Anbietern mit jeweils eigenen Tools, Terminologien, Software und Berichten auseinandersetzen. Glücklicherweise verspricht eine zerstörungsfreie Prüflösung (NDT), die einen 3D-Scanner und eine Rohrleitungsbewertungssoftware kombiniert, die Lösung dieser Probleme.

In der heutigen Zeit dominieren Umweltaspekte das öffentliche Interesse. Regierungen sehen sich zunehmend gezwungen, Vorschriften zu erlassen, die die Integrität alternder Rohrleitungsnetze gewährleisten. Daher stehen die Besitzer der Rohrleitungen unter ständigem Druck von Aufsichtsbehörden und Umweltschützern, ihr Rohrleitungsnetz nach den höchsten Standards zu bewerten und zu erhalten, um Umweltkatastrophen vorzubeugen und die öffentliche Sicherheit zu gewährleisten. Betreibern von Rohrleitungen und Anbietern von zerstörungsfreien Prüfungen (NDE) stehen verschiedene Technologien und neu entstehende Methoden zur Verfügung, mit denen der Verfall von Rohrleitungen besser überwacht und bewertet werden kann. Doch auch sie haben mit dem Druck zur Minimierung der Wartungskosten zu kämpfen.
In diesem Artikel sollen die Herausforderungen veranschaulicht werden, mit denen Betreiber bei der Beurteilung von Korrosion und mechanischen Beschädigungen in Rohrleitungen konfrontiert sind. Inkonsistente Berichte, Messungen, die in hohem Maße von den Fähigkeiten des Technikers abhängen, und zahlreiche Tools und Technologien gehören zu den Herausforderungen, mit denen Techniker täglich konfrontiert sind. Mit einer zerstörungsfreien Prüflösung (NDT), die einen 3D-Scanner und eine Rohrleitungsbewertungssoftware kombiniert, können Betreiber von Rohrleitungen Probleme lösen, die bei Inspektionen auftreten. Zusätzlich bietet diese Lösung viele Vorteile wie einfache und standardisierte Berichte, schnelle Datenerfassung und Analyse sowie wiederholbare Ergebnisse.

VIER Herausforderungen bei Rohrleitungsinspektionen

1. Zahlreiche Technologien, Anbieter, Tools, Software, Terminologien und Berichte
Um die Integrität ihrer Netzwerke zu gewährleisten, müssen Anlageneigentümer ihre Rohrleitungen direkt oder über NDE-Serviceunternehmen überprüfen lassen.

Eine vollständige Beurteilung der Integrität von Rohrleitungen erfordert zur Charakterisierung der Materialintegrität und für eine zuverlässige Diagnose den Einsatz einer breiten Palette an NDT-Techniken. Zu diesen Techniken gehören unter anderem folgende: Magnetische Kraftlinienstreuung (MFL) und Ultraschall (UT) werden verwendet, um kritische Bereiche äußerer Korrosion und mechanische Beschädigungen zu ermitteln. Mit dem PAUT-Test (Phased-Array-Ultraschalltest) wird interne Korrosion festgestellt. Manuelle Messgeräte wie die Lochnarbenlehre werden zur Prüfung auf Oberflächenkorrosion verwendet, obwohl herkömmliche Methoden mehr und mehr durch moderne Technologien wie 3D-Scannen ersetzt werden.
Kurz gesagt, von NDT-Technikern wird erwartet, dass sie während des gesamten Inspektionsprozesses verschiedene Technologien von verschiedenen Anbietern mit jeweils eigenen Tools, Terminologien, Software und Berichten einsetzen. Während sie sich mit einem Gerät vertraut machen, das sie in einem Rohrleitungsabschnitt verwenden und sich damit auskennen, muss für die Inspektion eines neuen Abschnitts möglicherweise eine andere Technologie mit einer anderen Terminologie, Software und Berichten verwendet werden.
Fragestellung: Könnten Techniker nicht ein einfaches Verfahren anwenden, das ihnen bei der Nutzung eines Geräts und einer Software hilft, die eine Zeitlang nicht mehr eingesetzt wurden? Wie könnte ein schrittweises Verfahren aussehen, mit dem wiederholbare und exakte Ergebnisse unabhängig von der Kenntnis der Geräte erzielt werden können?

2. Unabhängigkeit von Technikern und Umgebungsbedingungen
Manuelle Techniken haben den Nachteil, dass die Inspektion von den Fähigkeiten des Technikers abhängt. Angesichts der Tatsache, dass die Messungen in einer instabilen Umgebung durchgeführt werden, in der Vibrationen vorherrschen, kann diese Abhängigkeit zu ungenauen Messungen und abweichenden Ergebnissen führen, die sich auf die Berichtsqualität, die Dauer des Inspektionsprozesses (aufgrund der möglicherweise zu messenden hohen Anzahl von Datenpunkten) und auf die Wartungskosten auswirken.
Fragestellung: Wie können Inspektionen unabhängig vom Techniker und den Umgebungsbedingungen durchgeführt werden?
Wie kann das mit dem Techniker und den Umgebungsbedingungen zusammenhängende Risiko minimiert werden?

3. Inspektionen unter Druck
Die Integritätsprüfung von Rohrleitungen ist für Anlageneigentümer ein teurer Prozess, da die Aushubarbeiten während der Inspektion der Rohrleitungen durch NDT-Techniker ruhen, die Wartezeiten aber trotzdem berechnet werden. Folglich führen die Techniker die Tests und Messungen unter Druck durch. Sie wollen Fehler in dem Bewusstsein vermeiden, dass die Inspektionen eventuell erneut durchgeführt werden müssen und dann noch höhere Kosten verursachen.
Fragestellung: Wie können sich Techniker bei der Durchführung einer Inspektion sicherer fühlen?

4. Inkonsistente Analysen und Berichte
Eigentümer von Anlagen arbeiten häufig mit vielen NDE-Serviceunternehmen zusammen, die alle unterschiedliche Technologien verschiedener Hersteller einsetzen und mehrere Techniker mit unterschiedlichen Fähigkeits- und Erfahrungsniveaus beschäftigen. Alle diese Variablen wirken sich auf den Messprozess aus und spiegeln sich in den Ergebnissen wider. Zwischen den verschiedenen Serviceunternehmen und selbst zwischen den Technikern desselben Unternehmens sind die Parameter unterschiedlich und die Analyseberichte sind inkonsistent. Somit werden Datenanalyse und Berichtskonsistenz zu einem ernsthaften Problem und zu einer potenziellen Quelle für Fragen und Fehler.
Fragestellung: Wie kann ein konsistenter Analysebericht erreicht werden, wenn die Berichte unter verschiedenen Benutzeroberflächen erstellt werden? Wie kann die korrekte Diagnose gestellt werden, wenn von verschiedenen Technikern und verschiedenen Serviceunternehmen unterschiedliche Parameter gemessen und analysiert werden?

DREI Lösungsansätze für Rohrleitungsinspektionen
Im vergangenen Jahrzehnt hat sich die 3D-Scantechnologie – vor allem in Verbindung mit einer leistungsfähigen Spezialsoftware – als zuverlässiges Werkzeug für die Bewertung von Korrosion und mechanischen Beschädigungen an Rohrleitungen erwiesen. Viele Eigentümer von Rohrleitungen verlangen heute von ihren NDE-Serviceanbietern den Einsatz einer NDT-3D-Technologie zur Durchführung von Rohrleitungsinspektionen.

1. 3D-Scannen und Rohrleitungsbewertungssoftware
Eine NDT-3D-Technologielösung besteht aus einem 3D-Scanner und einer Rohrleitungsintegritätssoftware. 3D-Scanner wie der HandyScan Black von Creaform gelten als sehr genaue Messgeräte für instabile Umgebungen wie Baustellen. Sie sind einfach zu bedienen, unabhängig vom Fachwissen und der Erfahrung des Technikers. In der Tat sind bei zwei Scans derselben Rohroberfläche die Ergebnisse identisch und unabhängig von den Fähigkeiten des Technikers. Zusätzlich zum Mehrwert des Einsatzes von Scannern mit Messtechnik-Qualität als NDT-3D-Technologielösung bietet eine Rohrleitungsbewertungssoftware wie Pipecheck-Inspektionen sowie Erkennung und Charakterisierung von Rohrleitungsfehlern vor Ort. Durch die Kombination von Hardware und Software werden exakte und wiederholbare Ergebnisse erzielt, die für zukünftige Analysen der Rohrleitungsintegrität nachverfolgbar sind.

2. Vorkonfigurierte Parameter
Zur Erleichterung der Kommunikation zwischen Rohrleitungseigentümern (die an die gleiche Benutzeroberfläche und Parameter gewöhnt sind) und NDE-Serviceunternehmen (die häufig für mehrere Eigentümer arbeiten) muss die Rohrleitungsbewertungssoftware Technikern Vorlagen bieten, in denen Parameter vorkonfiguriert und gespeichert sind. Dann können Parameter wie Materialgüte, Formeln für die Fließspannung, Betriebsdruck oder Interaktionsregeln definiert und aus einer vorhandenen Vorlage geladen werden, an die der Anlageneigentümer gewöhnt ist. Auf diese Weise können Techniker Daten von ihrem 3D-Scanner (oder anderen Bewertungstools) importieren und Diagnosen auf Grundlage der Normen ASME B31G (Korrosion) und B31.8 (mechanische Beschädigung) durchführen, wobei immer dieselbe Benutzeroberfläche und dieselben Parameter verwendet werden.
So können Serviceunternehmen in Abhängigkeit vom Kunden, für den eine Diagnose erstellt werden soll, eine bestimmte Vorlage auswählen. Alle erforderlichen Parameter, die ein Techniker zu messen hat, können von einem NDT-Experten vorkonfiguriert, gespeichert und gesichert werden. Durch diese in Pipecheck einmaligen Funktion können alle erforderlichen Parameter vorkonfiguriert, gespeichert und in bestimmten Vorlagen gesichert werden, um konsistente Analyseberichte auf Grundlage der Normen B31G und B31.8 zu erstellen. Dieser Ansatz verringert das mit dem Messprozess und dem NDT-Techniker verbundene Risiko.

3. Vordefinierte Arbeitsabläufe
Rein der Definition nach ist ein NDT-Techniker kein Experte für Messtechnik oder 3D-Scannen. Es sind geschulte Fachleute für die Integritätsbewertung von Rohrleitungen, die in der Lage sein müssen, zahlreiche Geräte und Software verschiedener Anbieter zu bedienen. Zur Führung durch den Inspektionsprozess mit 3D-Scannern wurden Arbeitsabläufe eingerichtet.
Die Arbeitsabläufe in Pipecheck bestehen aus einer Reihe einfacher und detaillierter Schritte, mit denen Techniker wiederholbare und exakte Ergebnisse erzielen können. Arbeitsabläufe beinhalten häufig Kalibrierungsschritte und Berechnungsparameter, wie zum Beispiel Rohrleitungsmaterial und Legierung, die Wandstärke und andere Daten, die die mechanischen und strukturellen Eigenschaften der Rohrleitung beeinflussen. Mithilfe von Arbeitsabläufen können Techniker nicht nur bei Messungen mit dem 3D-Scanner keinen Schritt vergessen, sondern auch mit klarer visueller Unterstützung die Auswirkungen der einzelnen Parameter auf den Bericht verstehen. Auf diese Weise helfen Arbeitsabläufe auch nach längeren Arbeitspausen an einem 3D-Scanner, den schrittweisen Prozess zu befolgen und sichere und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.

VIER Vorteile
Konventionelle Methoden werden durch neue Technologien wie das 3D-Scannen ersetzt, das in Hinblick auf die Integritätsbewertung von Rohrleitungen nachweisliche Vorteile bringt. Durch Systeme mit Messtechnik-Qualität können Korrosion und mechanische Beschädigungen jetzt mit sehr hoher Genauigkeit und Wiederholbarkeit charakterisiert werden.
Durch die Verbindung des HandyScan Black mit Pipecheck (exakte Maßhaltigkeitsmessungen mit einfachen und standardisierten Berichten) können Techniker vorher manuell ausgeführte Inspektionsverfahren nun am Computer durchführen und eine virtuelle Lochnarbenlehre verwenden. Diese von Creaform angebotene Lösung liefert wiederholbare Ergebnisse, reduziert das mit den Fähigkeiten des Technikers verbundene Risiko und bietet durch schnelle Datenerfassung und Datenanalyse eine klare Visualisierung und ein umfassendes Verständnis der Abläufe.

1. Einfache und standardisierte Berichte
Pipecheck bietet einfache und standardisierte Berichte für die Korrosionsbewertung. Dieser Vorteil gewinnt dann an Bedeutung, wenn die Berichte von mehreren NDE-Serviceanbietern stammen, die unter unterschiedlichen Gerichtsbarkeiten und verpflichtenden Verfahren arbeiten. Der NDT-Techniker kann beispielsweise einen Diagnosecode nach der ASME B31G oder der geänderten B31G auswählen, einen effektiven Bereichscode auswählen, oder einfach eine Analyse der tiefsten Punkte und anderer Standardparameter durchführen. Auf diese Weise werden, unabhängig von der Auswahl des Technikers, alle Informationen der Korrosionsinspektion in den Bericht aufgenommen.

2. Klare Visualisierung und umfassendes Verständnis
Pipecheck bietet sowohl 2D- als auch 3D-Darstellungen der korrodierten oder mechanisch beschädigten Rohre, die eine klare Visualisierung und ein umfassendes Verständnis des Zustands der Rohrleitung über den gesamten Scanbereich gewährleisten. Die Analysesoftware findet beispielsweise bei einer Korrosionskartierung automatisch die tiefsten Punkte, um den wahrscheinlichsten Fehlerpfad in der Korrosionszone zu ermitteln und eine Überlagerung in der 3D-Ansicht vorzunehmen. Jede Korrosionszone wird separat und gemäß den gewählten Interaktionsregeln analysiert, um ihre Position, die maximale Tiefe und den Berstdruck zu ermitteln.

3. Schnelle Datenerfassung und Analyse
Mit einer Erfassungsrate von 1.300.000 Punkten pro Sekunde wird eine gescannte Oberfläche in Echtzeit zu einer 3D-Netzdatei (.stl) rekonstruiert. Dank der unmittelbaren Netzerzeugung können Techniker die Oberflächenerfassung sofort auf dem Laptop oder dem Tablet überprüfen. Darüber hinaus kann eine vollständige Datenanalyse in nur 30 Sekunden ausgeführt werden. Schließlich kann der 3D-Scanner von nur einem Techniker transportiert und vor Ort für Datenerfassung und Analyse eingesetzt werden, wodurch der mit der Inspektion verbundene Zeit- und Kostenaufwand minimiert wird.

4. Wiederholbare Ergebnisse
Zur Gewährleistung wiederholbarer Ergebnisse müssen die Messungen von den Umgebungsbedingungen oder dem Techniker unabhängig sein. 3D-Scanner verwenden reflektierende Targets, die zufällig auf der Rohrleitung angeordnet werden. Auf diese Weise kann sich der Scanner mit seiner räumlichen Arbeitsweise durch Triangulation selbst referenzieren und Punkte erfassen, die von Instabilitäten in den Umgebungsbedingungen sowie von den Fähigkeiten des Technikers unabhängig sind.

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