St. Petersburg ligt aan de golfkust van Florida en maakt deel uit van het Tampa Bay-gebied. Omdat de stad het belang van proactief leidingbeheer inzag, startte ze een initiatief om haar ondergrondse pijpleidingareaal te inspecteren, te beoordelen en aan te pakken.
De water- en rioleringssystemen van de stad zijn van cruciaal belang voor haar inwoners, bedrijven en bloeiende toerisme-industrie. Deze systemen, waarvan sommige tientallen jaren geleden zijn aangelegd, worden echter steeds kwetsbaarder voor corrosie, lekken en storingen als gevolg van milieuomstandigheden en de eisen van een groeiende bevolking.
Via een partnerschap met V&A Consulting Engineers selecteerde de stad CPM Pipelines om Acquaints Acquarius in-line inspectietechnologie in te zetten voor de inspectie van een 6400 meter lange, DN600 nodulair gietijzeren (DI) hoofdleiding.
St. Petersburg, Florida, een stad met een rijke geschiedenis en snelle groei, staat voor toenemende uitdagingen bij het beheren van haar verouderde ondergrondse leidinginfrastructuur. De water- en rioleringssystemen van de stad zijn van cruciaal belang voor haar bewoners, bedrijven en bloeiende toeristenindustrie. Deze systemen, waarvan sommige tientallen jaren geleden zijn geïnstalleerd, zijn steeds kwetsbaarder voor corrosie, lekkages, falen door omgevingsfactoren en de eisen van een groeiende bevolking.
Gezien het belang van proactief asset management lanceerde de stad St. Petersburg een initiatief om haar ondergrondse leidingassets te inspecteren, te beoordelen en aan te pakken. Het doel: het prioriteren van rehabilitatie en het verlengen van de levensduur van de kritieke infrastructuur, terwijl onnodige vervangingskosten worden vermeden. De stad voltooide een voorlopige beoordeling van zesentwintig drukleidingen, die werden gecategoriseerd als zeer hoog, hoog en gemiddeld risico. V&A werd door de stad ingehuurd om de staat van alle 26 drukleidingen te beoordelen en een screeningsbeoordeling te ontwikkelen. In samenwerking met V&A Consulting Engineers koos de stad voor CPM Pipelines om de Acquarius inline inspectietechnologie in te zetten voor de inspectie van een 5,8 km lange, DN600 (24-inch) nodulair gietijzeren leiding. Op basis van de screening werd de drukleiding, die is aangesloten op pompstation 63, als ‘Zeer Hoog Risico’ geclassificeerd, met aanbevelingen voor verder onderzoek.
De leiding vervoert afvalwater van pompstation 63 en doorkruist onderweg woonwijken, waterwegovergangen en belangrijke wegen, om uiteindelijk bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie (WWTP) van de stad uit te komen. Pompstation 63 pompt afvalwater rechtstreeks naar de ingang van de ‘Northeast Water Reclamation Facility’ via ongeveer 5.791 meter van een DN600 nodulair gietijzeren leiding, met een piekdebiet van 31 miljoen liter per dag.
De leiding heeft in het verleden storingen gekend, wat zorgen heeft gewekt over de betrouwbaarheid en de mogelijke milieu-impact. Eerst werd overwogen om de leiding te vervangen, met kostenramingen van meer dan $40 miljoen. In plaats daarvan besloot de stad een proactieve benadering te volgen om de staat van de leiding te beoordelen en haalbare strategieën voor herstel te bepalen.
De noodzakelijke aanpassingen ter voorbereiding op de inspectie waren:
Deze aanpassingen werden uitgevoerd tijdens geplande reparaties om de serviceonderbrekingen te minimaliseren. Opmerkelijk is dat de inspectie werd uitgevoerd met de leiding in bedrijf, waardoor een duur bypasssysteem niet nodig was.
Inspecties met de Acquarius-technologie van Acquaint leveren een breed scala aan resultaten en inzichten op. Een van de eerste bevindingen was de locatieafwijking van de leiding.
Locatieafwijking
Bij het vergelijken van de XYZ-mapping van de Acquarius met het GIS-bestand van de opdrachtgever, werden afwijkingen vastgesteld over het gehele traject. In totaal zijn er acht locaties met een afwijking gedetecteerd. De acht gemarkeerde locaties in Figuur 2 tonen een afwijking van minimaal 2 m ten opzichte van de oorspronkelijke bestanden.
Figuur 3 toont locatie B, waar het oorspronkelijke GIS-bestand (blauwe lijn) niet overeenkomt met de metingen (stippellijn). Deze locatie heeft de grootste afwijking van allemaal, met een afstand van 14 m. Deze afwijking viel op omdat in het aangeleverde shapefile de leiding aan de linkerkant van San Martin Blvd NE werd weergegeven. Er werd verwacht dat de leiding kort na de eerste kruising zou terugkeren naar de zijde van Pompstation LS63. In werkelijkheid loopt de leiding echter verder aan de tegenovergestelde kant van San Martin Blvd NE. De kleurenschaal aan de rechterkant van Figuur 3 geeft de afstand van de afwijking weer. Groen betekent dat het GIS-bestand identiek is aan de Acquarius-mapping, terwijl rood een afwijking van 2 m of meer aangeeft.
Hoekverdraaiing
De hoekverdraaiing van de verbindingen wordt berekend op basis van de IMU-sensor aan boord van het inspectietool. Figuur 4 toont de horizontale hoekverdraaiing van de verbindingen in relatie tot de American Water Works Association (AWWA) C600-norm voor DN600 (24”) nodulair gietijzeren leidingen, die maximaal 3 graden bedraagt.
Figuur 5 toont de verticale hoekverdraaiing van de verbindingen in relatie tot de AWWA C600-norm. In totaal overschrijden 154 verbindingen (horizontaal en verticaal samen) de AWWA C600-norm van 3 graden.
De norm voor hoekverdraaiing bij nodulair gietijzeren leidingen volgens Saint-Gobain is vastgesteld op 4 graden. Door de meetnauwkeurigheid van 0,25 graden van het Acquarius-tool af te trekken, wordt de drempel voor hoekverdraaiingen vastgesteld op 3,75 graden (Figuur 6). In totaal overschrijden 45 verbindingen deze drempel en worden als kritisch aangeduid.
Een veelvoorkomend defect als gevolg van hoekverdraaiing is voegwijdte. Echter, er zijn geen extreme voegwijdtes (groter dan 25 mm) gevonden.
Het interactieve online dashboard van Acquaint biedt een visueel overzicht van alle verzamelde gegevens. Figuur 7 toont alle 45 kritische verbindingen, weergegeven als een rode stip.
De 45 kritische verbindingen zijn verspreid over het hele traject. Echter, zoals geïllustreerd in Figuur 8, zijn meerdere punten met hoekverdraaiingen geclusterd in de zinker bij de rivierovergang.
Diepteprofiel
Figuur 9 toont het diepteprofiel van de leiding. De diepte wordt gemeten tot het midden van de leiding. De nu waarde in het profiel komt overeen met de nul waarde in het gebruikte ESSG:2778 coördinatensysteem.
Tussen 939 meter en 990 meter langs het traject is een verhoging van de ligging van de leiding zichtbaar in het diepteprofiel. Dit komt overeen met het gedeelte waar de leiding bovengronds loopt, naast de brug langs San Martin Blvd NE. Daarna vertoont het diepteprofiel een geleidelijke daling tot Tallahassee Dr NE. Tussen 2.085 meter en 2.134 meter langs de route is opnieuw een daling te zien, waar de leiding vanaf Macoma Dr NE onder water loopt richting 79th Ave NE. Daarnaast is rond 3.505 meter een verdere daling in het diepteprofiel zichtbaar. Dit is het punt waar de leiding onder de rivier doorloopt langs 1st St NE, nabij de kruising met 70th Ave N.
Wanddikte
De geïnspecteerde leiding werd verondersteld een AWWA Class 52 leiding te zijn op basis van de wanddiktemetingen van de opgegraven leiding aan het begin en het einde van de persleiding. De gemiddelde resterende wanddikte van het nodulair gietijzer (Figuur 10) is net onder de 10 mm. De wanddikte blijft stabiel over het gehele traject, met uitzondering van één sectie.
De uitzondering bevindt zich bij de zinker onder de rivier (Figuur 8), waar de gemiddelde resterende wanddikte 20 mm is. Op basis van de as-built plannen wordt aangenomen dat deze leidingsegmenten Class 56 nodulair gietijzeren leidingen zijn met kogelgewrichten.
Onbekend materiaal
In het gedeelte na de brug werd een niet-metalen materiaal (aangegeven als onbekend) gedetecteerd (rode lijn in Figuur 11). Dit is onverwacht, aangezien de leiding eerder was gedocumenteerd als nodulair gietijzer (DI), en de klant was niet op de hoogte van deze afwijking.
Gasophopingen
Een aanzienlijk aantal gasophopingen is gedetecteerd langs het gehele traject van de leiding. Figuur 12 biedt een overzicht van het interactieve dashboard, waarbij de locaties (in paars) worden gemarkeerd waar gasophopingen zijn geïdentificeerd. Gasophopingen zijn waargenomen over een totale lengte van 1.916 meter en kunnen bestaan uit lucht of H2S (waterstofsulfide).
Volgende Stappen
De resultaten tonen een stabiele wanddikte, wat duidt op een gezonde staat van de leidingsegmenten.
De stad St. Petersburg heeft besloten om het leidingsegment waar het niet-metalen materiaal is gedetecteerd na de brug (Figuur 11) uit te graven. Dit gedeelte van het traject zal worden vervangen.
De verbindingen die als kritisch zijn bevonden door hoekverdraaiing, zullen worden gemonitord.
De beslissing van St. Petersburg om een innovatieve inspectietechnologie te gebruiken, heeft de benadering van het leidingbeheer veranderd.
Voor minder dan 1% van het gereserveerde vervangingsbudget heeft de stad cruciale inzichten verkregen die het mogelijk maakten om:
Door over te stappen van reactief naar proactief beheer, heeft St. Petersburg een precedent gesteld voor andere gemeenten die met vergelijkbare uitdagingen worden geconfronteerd. Het gebruik van inspectiedata zorgt voor beter geïnformeerde beslissingen, betrouwbaarheid van de dienstverlening en financiële zorgvuldigheid. Dit is van cruciaal belang voor een stad die zich inzet voor duurzaamheid en veerkracht.
“De stad en V&A hebben een conditiebeoordeling uitgevoerd van de Lift Station 63 Force Main (LS 63 FM). Op basis van een interne risicoscreening werd de leiding geclassificeerd als ‘Zeer Hoog Risico,’ met aanbevelingen voor verder onderzoek, waarbij zowel externe als interne corrosie als focuspunten werden geïdentificeerd. Dankzij de resultaten van deze inline inspectie hebben we een investering van $40 miljoen vermeden die anders nodig zou zijn geweest voor de vervanging van de gehele leiding. In plaats daarvan kunnen we ons nu concentreren op het repareren van alleen de verzwakte secties, terwijl de intacte delen van de leiding behouden blijven.”
