Unsere Technologie erklärt

Ultraschall-Technologie

Der Einsatz der Ultraschalltechnologie hat sich in anderen Branchen, wie z.B. der Öl- und Gasindustrie, als effektive und zerstörungsfreie Methode zur Zustandserfassung von Rohrleitungen bewährt. Dabei werden hochfrequente Schallwellen verwendet, die außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegen. Unten auf dieser Seite finden Sie Links zu verschiedenen Studien zu diesem Thema.

Funktionsweise

Unsere Prüfgeräte sind mit Ultraschallsensoren ausgestattet, die Impulse von hochfrequenten Schallwellen in Richtung Rohrwand senden. Während sich diese Wellen durch die Rohrwand bewegen, werden sie an der Vorder- und Rückseite der Rohrwand zurück zum Sensor reflektiert. Die Laufzeit der Schallwellen und die Amplitude der zurückkehrenden Wellen liefern wertvolle Informationen über die Werkstoffeigenschaften. Dazu gehören Details über Dicke und Dichte sowie die Identifizierung möglicher Anomalien innerhalb der Rohrleitung.

Ein Teil des Ultraschallsignals wird beim Auftreffen auf die Rohrinnenwand zum Sensor zurückreflektiert. Der andere Teil durchdringt die Rohrwand und erreicht die Rohraußenseite. Dort findet der gleiche Prozess statt: Ein Teil des Signals wird zurück zum Ultraschallsensor reflektiert, der andere Teil wandert über die Rohrwand hinaus.

Eine solche Ultraschallmessung kann dann in einem so genannten A-Scan (Amplituden-Scan) dargestellt werden. Dieser Scan zeigt die Amplitude, die angibt, wie viel Energie des Ultraschallsignals zum Sensor zurückgekehrt ist. Außerdem wird die Zeit angezeigt, die das Signal benötigt hat, um den Anfang und das Ende der Rohrwand zu durchlaufen und zum Sensor zurückzukehren (siehe Abbildung A-Scan).

Die Zeit wird auf der X-Achse und die Energie auf der Y-Achse aufgetragen. In der Abbildung sind zwei Signalspitzen zu sehen. Der erste Peak repräsentiert die Innenwand, der zweite Peak die Außenwand. Aus dieser Information kann der Abstand zwischen Innen- und Außenwand zur Berechnung der Wanddicke abgeleitet werden.

Versagensmechanismen gemessen

Mit diesen Ultraschallsensoren können wir Reparaturstellen, Rohrwerkstoffe, Bögen, T-Stücke und Verbindungsarten identifizieren und klassifizieren sowie folgende Schadensarten in Druckrohrleitungen erkennen:

1. Korrosion von Metallen;
2. Auslaugen in AC;
3. H2S-Schäden;
4. Delamination von mehrschichtigen Rohrwänden;
5. Dickenmessung von Innenschichten;
6. Fugenspaltbreite in der Rohrverbindung;
7. Ovalität;
8. Ablagerungen oder Inkrustationen in der Rohrleitung;
9. Gas- und Lufteinschlüsse.

Durch die Kombination von Ultraschallmessungen mit anderen Sensoren können unsere Geräte folgende zusätzliche Schadensfeststellungen und -merkmale quantitativ erfassen:

1. Winkelversatz der Rohrverbindungen;
2. Verformung in Längsrichtung (axial) der Rohrleitung;
3. X-, Y- und Z-Koordinaten der Rohrleitung.

Vorteile der Ultraschalltechnik bei der Beurteilung von Rohrleitungen

• Zerstörungsfrei: Ultraschallsensoren beschädigen bei der Inspektion weder die Rohrleitung noch die Innenauskleidung;
• Genauigkeit: Ultraschallmessungen liefern genaue Informationen über die Rohrwanddicke und das Vorhandensein von Anomalien. Beispielsweise messen wir die Wanddicke mit einer Genauigkeit von 0,49 mm und die Ovalität des Rohres mit einer Genauigkeit von 0,5 %-Punkten;
• Vielseitigkeit: Die Ultraschalltechnologie ist vielseitig und kann bei allen Rohrwerkstoffen wie Beton, Asbestzement, Gusseisen, Sphäroguss, Stahl und HPDE/PVC/GRP eingesetzt werden;
• Früherkennung: Die Technologie ist in der Lage, potenzielle Probleme in einem frühen Stadium zu erkennen, wodurch größere Probleme vermieden und eine vorausschauende Instandhaltung gewährleistet werden können.
• Umfassende Bewertung: Die Technologie ermöglicht eine umfassende Bewertung der gesamten Rohrleitung einschließlich der Rohrverbindungen und hilft bei der Festlegung von Prioritäten für Instandhaltungsmaßnahmen.

Wie wir unsere Inspektionsgeräte ausrüsten

In unseren Inspektionsgeräten setzen wir mehrere Ultraschallsensoren zusammen mit einem MFW-Sensor, einem IMU und einem Hydrophon ein, um eine vollständige Zustandsbewertung von Rohrleitungen aus beliebigen Werkstoffen wie Beton, Asbestzement, Gusseisen, Stahl und HPDE/PVC/GRP durchzuführen.

MFW-Sensor

Der MFW-Sensor, d.h. der Magnetfeldwellensensor, funktioniert wie eine Spule, die elektromagnetisch mit dem spiralförmig gewickelten Draht im Spannbeton in Resonanz tritt, der im Prinzip ebenfalls als Spule wirkt. Wird eine Windung des Spiraldrahtes unterbrochen, kann der Signalverlust kompensiert werden. Mehrere Referenzprojekte haben gezeigt, dass sogar Brüche einzelner Spulenwindungen erkannt werden können.

IMU

Eine IMU (Inertial Measurement Unit) ist ein Gerät, das mit Hilfe von Beschleunigungssensoren, Gyroskopen und Magnetometern misst, wie schnell sich etwas bewegt und wie es sich dreht. Diese Sensoren arbeiten zusammen, um zu bestimmen, wie das Inspektionsgerät in der Rohrleitung positioniert und ausgerichtet ist.

Beschleunigungsmesser messen die Bewegung in drei Richtungen, Gyroskope messen, wie sich etwas dreht (Gieren, Nicken, Rollen), und Magnetometer messen Magnetfelder in drei Richtungen. Durch die Kombination dieser Messungen kann die IMU genau verfolgen, wie sich das Inspektionsgerät in der Rohrleitung bewegt und dreht, selbst wenn unter Tage kein GPS-Signal verfügbar ist. Die IMU ist nützlich, um die X-, Y- und Z-Position (Tiefe) der Rohrleitung zu bestimmen, um Unterschiede zu einem vorhandenen digitalen GIS (Geografisches Informationssystem) zu erkennen, um zu analysieren, wie stark sich etwas dreht, und um festzustellen, ob sich Kunststoffrohrteile verformen. Es liefert auch zusätzliche Informationen, um bestimmte Werkstoffe oder Eigenschaften in der Rohrleitung zu identifizieren, z. B. das Vorhandensein von Reparaturmuffen.

Hydrophon

Ein Hydrophon ist ein spezielles Unterwassermikrofon, das Schallwellen im Wasser aufnimmt und aufzeichnet. Hydrophone sind empfindlich für akustische Signale unter Wasser und können so Schallwellen aufzeichnen, die durch Turbulenzen und Druckänderungen entstehen, wie z.B. austretende Flüssigkeiten bei einem Leck in einer Rohrleitung. Unser Gerät ist mit einem Hydrophon ausgestattet und wir können Lecks (>13,0 dB) lokalisieren, indem wir die akustischen Grundsignale mit den durch ein Leck veränderten Signalen vergleichen.

XYZ-Kartierung

Bei der Inneninspektion bestimmen wir auch die genaue XYZ-Position einer Rohrleitung mit einer Genauigkeit von 0,5 m.

GPS-System

Um die genaue XYZ-Position zu bestimmen, haben wir unsere Inspektionsgeräte zusätzlich mit einem High-End-GPS-System ausgestattet. Dieses System funktioniert, indem unser Inspektionsteam die gesamte zu inspizierende Rohrleitung abläuft. Alle 100 Meter wird die Position des Geräts mit einem Tracker kalibriert, den das Team bei der Begehung der Trasse mitführt.

Odometrische Räder 

Das Acquarius-Inspektionsgerät verfügt zur Messung von Weg und Länge über Odometerräder (auch Odometersensoren oder Encoderräder genannt), die die Innenseite der Rohrleitung berühren. Während sich das Inspektionsgerät bewegt, drehen sich die Räder und die Anzahl der Umdrehungen wird aufgezeichnet. Auf diese Weise können die Länge der Rohrleitungsabschnitte, die vom Inspektionsgerät zurückgelegte Gesamtstrecke und die Bewegungsgeschwindigkeit bestimmt werden. In Kombination mit der IMU ermöglicht die Odometrie auch die Bestimmung der X-, Y- und Z-Position der Rohrleitung.

XYZ-Mapping in der Datenanalyse  

Bei der Datenanalyse, die von unserem eigenen Datenanalyse-Team durchgeführt wird, kombinieren wir die von den Odometerrädern und dem GPS erhaltenen Daten mit den von der IMU erhaltenen Daten, um ein genaues XYZ-Mapping zu erstellen. Die genaue XYZ-Position zu kennen ist z.B. für Wasserversorgungsunternehmen wichtig, wenn sie eine Rohrleitung graben müssen.

Die XYZ-Kartierung ist von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, die von unseren Ultraschallsensoren erfassten Daten genau mit den Daten der XYZ-Kartierung abzugleichen. Diese Genauigkeit ist von entscheidender Bedeutung, da sie die genaue Lokalisierung der gemessenen Fehlermechanismen und Anomalien ermöglicht.