Bellen pictogram

Utrasoon technologie in conditiebepaling van leidingen

Onze Technologie uitgelegd

Binnen onze toolrange maken we gebruik van ultrasone technologie om meer dan 10 verschillende faalmechanismen en/of kenmerken te detecteren in leidingen van alle soorten materialen.

Onze technologie uitgelegd

Ultrasoon technologie

Het gebruik van ultrasoon technologie is wetenschappelijk bewezen als een effectieve en niet-destructieve manier om de toestand van een pijpleiding te beoordelen in andere sectoren zoals de olie- en gasindustrie. Hierbij wordt gebruik gemaakt van geluidsgolven met een hoge frequentie die buiten het bereik van het menselijk gehoor liggen. Onderaan deze pagina staan links naar verschillende onderzoeken over dit onderwerp.

Werkingsprincipe

Onze inspectietools zijn uitgerust met ultrasoon sensoren die werken door pulsen van geluidsgolven met hoge frequentie uit te zenden naar de wand van de leiding. Terwijl deze golven door het materiaal van de leidingwand reizen, weerkaatsen ze terug naar de sensor aan de voor- en achterkant van de leidingwand. De tijd die nodig is voor de geluidsgolven om deze heen-en-terugreis te voltooien, en de amplitude van de terugkerende golven, bieden waardevolle inzichten in de kenmerken van het materiaal. Dit omvat details over de dikte, dichtheid en de identificatie van mogelijke afwijkingen binnen de leiding.

Figuur 1 Het principe van de ultrasone meetmethode

Wanneer het de binnenkant van de leidingwand bereikt (voorwand), weerkaatst een deel van het ultrasone signaal terug naar de sensor. Het andere deel beweegt zich door de leidingwand totdat het de buitenkant van de leidingwand bereikt (achterwand). Hier vindt hetzelfde proces opnieuw plaats: een deel van het signaal weerkaatst terug en keert terug naar de ultrasone sensor, en het andere deel gaat verder dan de leidingwand.

Figuur 2 Schematische weergave van ultrasone signalen die reflecteren op de leidingwand

Een dergelijke ultrasone meting kan vervolgens worden weergegeven in een zogenaamde A-scan (Amplitude-scan). Deze scan toont de amplitude, wat aangeeft hoeveel energie van het ultrasone signaal is teruggekeerd naar de sensor. Daarnaast laat het zien hoeveel tijd het kostte om door het begin en het einde van de leidingwand te reizen en terug te keren naar de sensor (zie A-scan figuur).

Figuur 3 A-scan

Op de X-as wordt tijd weergegeven, en op de Y-as wordt de hoeveelheid energie getoond. In de figuur zijn twee pieken in het signaal zichtbaar. De eerste piek vertegenwoordigt de voorwand, en de tweede piek de achterwand. Uit deze informatie kan de afstand tussen de voorwand en de achterwand worden afgeleid om een wanddikte te berekenen.

Gemeten faalmechanismen

Met behulp van deze ultrasone sensoren kunnen we reparatiestukken, leidingmateriaal, bochten, bochten, T-stukken en verbindingstypen identificeren en classificeren, evenals de volgende falingsmechanismen detecteren in onder druk staande leidingen:

  1. Corrosie in metalen;
  2. Uitloging in AC;
  3. H2S-aantasting;
  4. Delaminatie van meerlaagse leidingwanden;
  5. Diktemeting van interne liners, als cement liners;
  6. Voegwijdte;
  7. Ovaliteit;
  8. Afvalstoffen of schaalvorming in de leiding;
  9. Gas- en luchtbellen.


Door ultrasone metingen te combineren met andere sensoren, kunnen onze gereedschappen de volgende aanvullende faalmechanismen en kenmerken meten:

  1. Hoekverdraaiing van koppelingen;
  2. Deformatie in lengterichting (axiaal) van de leiding;
  3. X, Y, Z locatie van de leiding.

Voordelen van ultrasoon technologie in conditiebepaling van leidingen

  1. Non-destructief: De ultrasone sensoren beschadigen de leiding of interne liners niet tijdens inspectie;
  2. Nauwkeurigheid: Ultrasone metingen verschaffen nauwkeurige informatie over de dikte van de leiding en de aanwezigheid van afwijkingen. Zo meten we bijvoorbeeld wanddikte met een nauwkeurigheid van 0,49 mm en ovaliteit met een nauwkeurigheid van 0,5%-punt;
  3. Veelzijdigheid: Ultrasone technologie is veelzijdig en kan worden toegepast op alle leidingmaterialen, zoals beton, asbestcement, gietijzer, nodulair gietijzer, staal en HPDE/PVC/GRP;
  4. Vroegtijdige detectie: De technologie kan potentiële problemen in een vroeg stadium identificeren, waardoor grotere problemen worden voorkomen en proactief onderhoud wordt gewaarborgd;
  5. Uitgebreide beoordeling: Het biedt een uitgebreide beoordeling van de gehele leiding, inclusief de verbindingen, wat helpt bij het prioriteren van onderhoudsinspanningen.

Uitrusting van onze inspectietools

Binnen onze range inspectietools maken we gebruik van meerdere ultrasone sensoren, samen met een MFW-sensor, een IMU en een hydrofoon om een volledige conditiebepaling van de leiding te bieden van elk materiaal, zoals bijvoorbeeld beton, asbestcement, gietijzer, staal en HPDE/PVC/GRP.

MFW sensor  

De MFW-sensor op onze tool, voluit de Magnetic Field Wave-sensor, fungeert als een spoel die elektromagnetisch resoneert met de spiraalvormige gewikkelde draad in het voorgespannen beton, die in feite ook als een spoel fungeert. Als een spoelwikkeling van de spiraaldraad is gebroken, kunnen we het signaalverlies oppikken. Verschillende projecten met verificaties hebben bewezen dat we zelfs enkele spoelwikkelingbreuken kunnen detecteren.

Figuur 5 Schematische weergave van een spoel in een gewapende betonnen buis

IMU

Een IMU (Inertial Measurement Unit) is een apparaat dat gebruikmaakt van versnellingsmeters, gyroscopen en magnetometers om te meten hoe snel iets beweegt en hoe het roteert. Deze sensoren werken samen om te bepalen hoe een inspectiegereedschap is gepositioneerd en georiënteerd in een leiding.

Versnellingsmeters meten de beweging in drie richtingen, gyroscopen meten hoe iets roteert (giering, helling, rol), en magnetometers meten magnetische velden in drie richtingen. Door deze metingen te combineren, kan de IMU nauwkeurig volgen hoe het inspectiegereedschap beweegt en roteert in de leiding, zelfs wanneer er ondergronds geen GPS-signaal is. De IMU is nuttig voor het bepalen van de X-, Y- en Z-positie (diepte) van de leiding, het detecteren van verschillen ten opzichte van bestaande digitale GIS (Geografisch Informatiesysteem), het analyseren van de mate van rotatie, en het bepalen of kunststof buisonderdelen buigen. Het biedt ook extra informatie om specifieke materialen of eigenschappen in de leiding te identificeren, zoals reparatieklemmen.

Figuur 6 Schematische weergave van een IMU

Hydrofoon

Een hydrofoon is een gespecialiseerde onderwatermicrofoon die is ontworpen om geluidsgolven in water te detecteren en op te nemen. Hydrofoons zijn gevoelig voor akoestische signalen onder water, waardoor ze geluidsgolven kunnen vastleggen als gevolg van turbulentie en drukveranderingen, zoals bij het ontsnappen van vloeistoffen bij een lekkage in een leiding. Onze tool is uitgerust met een hydrofoon, en we kunnen lekken lokaliseren (>13.0 dB) door de basislijn akoestische signalen te vergelijken met de gewijzigde signalen veroorzaakt door een lekkage.

Figuur 7 Hydrofoon

XYZ-mapping

Wanneer we een in-line inspectie uitvoeren, bepalen we ook de exacte XYZ-locatie van een leiding met een nauwkeurigheid van 0,5 meter.

GPS Systeem 

Om een XYZ-locatie nauwkeurig te bepalen, hebben we onze in-line inspectietool verder uitgerust met een geavanceerd GPS-systeem. Dit systeem werkt door ons inspectieteam de gehele route van de leiding te laten lopen die moet worden geïnspecteerd. Om de 100 meter wordt de locatie van het gereedschap gekalibreerd met behulp van een tracker die door het team bovengronds wordt gedragen.

Odometriewielen

Daarnaast hebben we op onze Acquarius-tool odometriewielen toegevoegd. Deze odometriewielen, ook bekend als odometriesensoren of encoderswielen, meten hoe een voertuig of gereedschap van positie verandert door de rotatie van de wielen of bewegende delen te volgen. Bij in-line inspecties van waterleidingen helpt odometrie om nauwkeurig te meten hoe het inspectiegereedschap in een rechte lijn beweegt. Het inspectiegereedschap heeft wielen die de binnenkant van de leiding raken.

Terwijl het inspectiegereedschap beweegt, draaien de wielen, en we houden bij hoe vaak ze ronddraaien. Dit helpt ons om de lengtes van leidingsecties te bepalen, de totale afstand die het inspectiegereedschap aflegt en hoe snel het beweegt. In combinatie met de IMU helpt odometrie ook om de X-, Y- en Z-positie van de leiding te bepalen.

Figuur 8 Achterkant van de Acquarius met uitgerust odometriewielen

XYZ mapping in data analyse 

Tijdens de gegevensanalyse, uitgevoerd door ons eigen datateam, combineren we de gegevens verkregen van de odometriewielen en GPS met de gegevens verkregen van de IMU om een nauwkeurige XYZ-mapping vast te stellen. Het kennen van de exacte XYZ-locatie is belangrijk voor waterbedrijven wanneer ze bijvoorbeeld de leiding moeten opgraven.

XYZ-mapping is essentieel als het gaat om het nauwkeurig uitlijnen van de gegevens die zijn verkregen van onze ultrasone sensoren met de XYZ-mappinggegevens. Precisie hierin is cruciaal, omdat het ons in staat stelt de exacte locaties van gemeten faalmechanismen en anomalieën nauwkeurig vast te stellen.

Gepubliceerd wetenschappelijk onderzoek

AC Sulfaataantasting validatie

Breed toegepast voor water distributie- en rioolsystemen vanwege kostenefficiëntie en duurzaamheid, lopen asbestcement (AC) leidingen in de loop der tijd kwetsbaarheid op, met name voor sulfaataantasting die de cementmatrix aantasten. Acquaint BV is sinds 2016 toonaangevend in het inspecteren van AC-leidingen, waarbij geavanceerde ultrasone technologie wordt gebruikt. In 2017 ontdekten ze duidelijk bewijs van een sulfaataantasting in AC-leidingen. Deze whitepaper geeft inzicht in bevindingen uit Acquarius-inspecties met betrekking tot sulfaataantasting in asbestcementleidingen, uitgebreid gevalideerd aan de hand van boorkernmonsters.

Lees volledige whitepaper

AC Uitloging validatie

Asbestcementleidingen, wijdverspreid gebruikt in water- en rioleringssystemen vanwege hun sterkte en duurzaamheid, lopen risico’s naarmate ze ouder worden door calcium uitloging als gevolg van milieu-invloeden, met name water. Dit tast hun structurele integriteit aan, wat kan leiden tot potentiële storingen en waterverontreiniging. Dit rapport vergelijkt ultrasone en CT-scan technieken om calcium uitloging in asbestcementbuizen te kwantificeren en visualiseren, met als doel inzicht te bieden in hun toepasbaarheid en effectiviteit bij het beoordelen van de conditie en resterende levensduur van de leidingen.

Lees volledige whitepaper

CT-scans van asbestcementbuizen als referentie voor de conditiebepaling van waterleidingen

In dit onderzoek wordt het gebruik van X-ray computed tomography (CT) verkend voor het beoordelen van de degradatie van asbestcementbuizen uit het veld. CT-scans onthullen gedetailleerde inzichten, waarbij de nadruk ligt op het belang van een alomvattend begrip van buisdegradatie. De studie valideert CT door vergelijkingen met sterkteproeven en een commerciële inspectietechniek, waarbij de bruikbaarheid ervan wordt aangetoond voor gedetailleerde metingen van buisdegradatie die cruciaal zijn voor waterbedrijven.

Lees volledig onderzoek

Ultrasone inline inspectie van een drinkwaterleiding op basis van cement

Deze studie suggereert een methode om ultrasone signalen van leidinginspecties te vertalen naar degradatieniveaus voor een cementgebaseerd drinkwatersysteem. Met behulp van gegevens van een Nederlandse waterleiding automatiseert het proces om relatieve degradatieniveaus te schatten en de verslechterde conditie te visualiseren. De studie benadrukt het belang van het overwegen van de geluidssnelheid in cement voor het bepalen van degradatiediepte, terwijl wordt erkend dat verder onderzoek naar absolute degradatieniveaus nodig is.

Lees volledig onderzoek

Detectie van zure aantasting in cementgebonden waterleidingen met ultrasone puls-echo-techniek

De studie heeft als doel de staat van het Nederlandse drinkwaternetwerk te beoordelen, met de nadruk op het identificeren van assets die aan het einde van hun levensduur zijn. Met behulp van ultrasone testen onderzoekt het onderzoek specifiek de degradatie in cementgebonden leidingen als gevolg van zure aanvallen. De meting omvat ultrasone pulssnelheid in mortelblokken blootgesteld aan zoutzuur. De studie benadrukt belangrijke factoren bij het detecteren van door zuur veroorzaakte schade en onderstreept de geschiktheid van een transducer voor dit doel.

Lees volledig onderzoek

Dankzij de inzet van de Acquarius hoefden we minder leidingen op te graven om te inspecteren.
Fred Bergman medewerker onderhoud Civiele techniek en Bouwkunde bij Waterschap Aa en Maas
Fred Bergman

Waterschap Aa en Maas

Ontdek wat onze aanpak voor jouw areaal kan betekenen. Neem contact op met Erik.

FREQUENTLY ASKED QUESTIONS

Hoe is de Acquarius opgebouwd?

Uit een flexibele schuim prop waarin voorin en achterin sensoren en elektronica is geplaatst.

Hoe lanceer je de Acquarius?

De Acquarius wordt met een Proptoren en waterdruk in de leiding gelanceerd.

Hoe lang duurt een inspectierun met de Acquarius?

Inspectie run kan met een maximale snelheid 0.5m/s worden uitgevoerd. 

Hoe lang duurt het na een inspectie totdat het rapport wordt opgeleverd?

Ongeveer 3 weken na het uitvoeren van de inspectie.

Hoe wordt de Acquarius uit de leiding gehaald?

De Acquarius kan uit de ontvangst put worden gehesen of eventueel via T-stuk/mangat opening.  

Hoe wordt de Acquarius voortgestuwd?

Door waterdruk, een verschil druk van ca 0,1 bar voor grotere leidingen en tot 1.5 bar voor de kleinste leiding.

Kan de Acquarius door bochten?

De Acquarius is zelfs in staat haakse bochten te nemen 

Kan de Acquarius meerdere materialen tegelijk meten?

De Acquarius wordt van tevoren uitgerust met de juiste sensoren om de materialen, die bekend zijn van de te inspecteren leiding, te kunnen meten.

meer veelgestelde vragen

BEKIJK ONZE INSPECTIETECHNIEKEN

Onze website maakt gebruik van cookies en daarmee vergelijkbare technieken. Klik op 'Ik ga akkoord' om toestemming te geven voor het plaatsen van cookies. Lees meer over cookies