Korrosionsüberwachung Permanente Wanddicken-Messung von Rohrleitungen erhöht Anlagenverfügbarkeit

Autor / Redakteur: Christian Golletz, Ralf Küper / Dr. Jörg Kempf

Konnten Erosion und Korrosion von Rohren bisher nur in periodischen Abständen gemessen werden – ohne genau zu wissen, was zwischen den Messintervallen in den Anlagen geschieht –, so lassen sie sich jetzt permanent und vollautomatisiert kontrollieren und überwachen. Ein großer Gewinn in Sachen Anlagensicherheit und -effizienz!

Firmen zum Thema

Anbringen eines Hochtemperatur-Sensors Permasense WT210 für die Online-Messung der Wanddicke im Rohrbogen
Anbringen eines Hochtemperatur-Sensors Permasense WT210 für die Online-Messung der Wanddicke im Rohrbogen
(Bild: Emerson Automation Solutions)

Die Überwachung von Korrosion und Erosion in Anlagenteilen, insbesondere Rohrleitungen, gewinnt hinsichtlich der Anlagenverfügbarkeit und -sicherheit immer mehr an Bedeutung. Erosion tritt insbesondere in Rohren auf, in denen große Drücke herrschen. Die Abtragungen führen zu zwei negativen Effekten: Zum einen wird die Stabilität des Rohres durch die Verringerung der Wandstärke reduziert, zum anderen verunreinigen die Abtragungen das transportierte Medium. Korrosion innerhalb der Rohre entsteht meist durch Zusätze in den transportierten Medien.

Auch durch Korrosion wird die Materialstabilität verringert, was ebenfalls eine Verunreinigung der Medien zur Folge haben kann. Im Extremfall können Erosion und Korrosion zum Bersten von Rohrleitungen mit Produktaustritt führen, und stellen somit eine große Gefahr für Personal, Umwelt und Anlage dar. Um eine mögliche Beschädigung zu vermeiden, gilt es Rohrleitungen zu überwachen und somit zuverlässige Aussagen über den Anlagenzustand und die Sicherheit treffen zu können.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Status Quo mit Nachteilen: Manuelle Untersuchung

Bisher werden anfällige Anlagenteile manuell untersucht. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Verfahren, die beide die Dicke der Rohrwand als Maß für das Auftreten von Korrosion und Erosion heranziehen.

  • Rohrwanddicken-Messung mithilfe von Prüfplaketten, die über Stutzen in die Rohrleitung eingebracht werden: Die Dicke der Prüfplaketten wird in regelmäßigen Intervallen an den vorgesehenen Stutzen manuell erfasst und kontrolliert. Das Verfahren ist recht einfach und ohne separate technische Ausrüstung durchzuführen. Größter Nachteil ist die Tatsache, dass die Messungen nur im Anlagenstillstand durchgeführt werden können, wenn die Rohrleitungen nicht in Betrieb sind.
  • Einsatz eines Ultraschall-Hand­sensors: Auf diese Weise kann die Wandstärke theoretisch auch während des Betriebes gemessen werden. Aufgrund der oft schwer erreichbaren Rohrleitungen oder zu hoher Temperaturen der Rohrleitungen werden die Messungen in der Praxis jedoch ebenfalls während eines Anlagenstillstandes durchgeführt.

Weitere Nachteile beider manueller Techniken: Aufgrund der Untersuchung in periodischen Zeitabständen, die in der Regel im Bereich von sechs bis zwölf Monaten liegen, kann nur sehr ungenau vorhergesagt werden, wie sich der Zustand von Rohrleitungen im weiteren Betrieb verändern wird. Erosion und Korrosion können sich jedoch schnell und unvorhersehbar entwickeln.

Da die zu überprüfenden Anlagenteile oft schwer zugänglich sind, stellt die Kontrolle auch eine erhöhte Unfallgefahr für das Personal dar. Sie ist zudem sehr aufwändig, da zur Messung Gerüstbau, Absperrungen und Anlagenstillstände notwendig sind.

Nicht zuletzt kostet die manuelle Vorgehensweise viel Zeit und bedarf aufwändiger Planung. So sind vorhandene Rohrisolierungen zu entfernen und nach der Kontrolle zu erneuern, zusätzlich müssen die gesamten Daten manuell erfasst und ausgewertet werden. Aufgrund der relativ seltenen Durchführung der Kontrollen, der damit einhergehenden mangelnden Erfahrung des Prüfpersonals sowie der manuellen Datenerfassung, kommt es oft zu ungenauen Messungen und Auswertung der Daten. Ein wiederholtes Messen und Auswerten ist notwendig, um eine zuverlässige Aussage über den Anlagenzustand treffen zu können, dies wird in der Praxis jedoch meist nicht durchgeführt.

Vollautomatisiert auf der sicheren Seite

Alle zuvor aufgeführten Nachteile vermeidet die neue Permasense-Lösung von Emerson. Sie setzt als erstes Verfahren auf permanente vollautomatisierte Wanddickenmessung. Dabei werden Sensoren von außen an den zu überwachenden Stellen befestigt, ohne jedoch die zu überwachende Wandung zu beschädigen. Die montierten Sensoren messen von diesem Zeitpunkt an permanent die Wanddicke der entsprechenden Rohrleitung. Die Befestigung geschieht entweder mit Spannbändern außen am Rohr oder per klassischer Befestigung mit Schrauben oder Schweißverbindungen.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Die zweite Variante ist insbesondere für Anwendungen in hohen Temperaturbereichen von Vorteil, da eine thermische Dehnung der Rohrleitungen die Befestigung nicht beeinflussen kann. Für den Temperaturbereich bis 120 °C ist ein Sensor verfügbar, der magnetisch auf der Rohrleitung befestigt wird und auch durch eine vorhandene Lackschicht messen kann.

Da eine externe Energieversorgung oft nicht möglich ist, besitzt jeder Sensor eine eigene Batterie, die einen Einsatz über mehrere Jahre hinweg gewährleistet.

Alle Sensoren übertragen ihre Messdaten mithilfe des kabellosen Wireless-Hart-Standards. Dieser bietet zwei Vorteile: Zum einen dient jeder Sensor als Sender und Empfänger und sichert somit eine stabile Datenübertragung, zum anderen können Sensoren einfach, schnell und effizient montiert und in Betrieb genommen werden.

Eine Temperaturkompensation in den Sensoren entkoppelt die Erfassung der Wanddicke von Temperatureinflüssen.

Die gewonnenen Messdaten werden direkt zum Arbeitsplatz des zuständigen Mitarbeiters weitergeleitet und können dort in Echtzeit mit hoher Frequenz und Qualität visualisiert und analysiert werden. Der Wegfall von manuellen Messungen an schwer zugänglichen Orten trägt wesentlich zur Sicherheit des Anlagenpersonals bei.

Ursachenforschung leicht gemacht

Mit Permasense lassen sich nicht nur Erosion und Korrosion frühzeitig und zuverlässig erkennen, sondern auch – durch die Korrelation von Prozessbedingungen – deren Ursachen leichter aufspüren. Mit der entsprechenden Zudosierung chemischer Neutralisatoren als Maßnahme kann ein drohender Materialverschleiß dann rechtzeitig verhindert werden. Auch Materialoptimierungen und Rohrleitungsplanungen sind deutlich einfacher als bisher.

Durch die Entkopplung von Messung und Anlagenstillstand werden unnötige Wartungsausfälle vermieden, der sichere Betrieb zwischen zwei Stillständen ist somit vorhersehbar und planbar. Notwendige Wartungs- und Reparaturmaßnahmen sind dank der permanent zur Verfügung stehenden Messdaten ebenfalls effizient planbar.

Durch den tieferen Einblick in den Prozess ist ersichtlich, welchen Einfluss Produktionsumstellungen auf die Rohrleitungen haben. Ein optimierter Anlagenbetrieb ist mithilfe der zusätzlich verfügbaren Informationen leicht umsetzbar.

Last not least müssen Betreiber von Chemieanlagen gegenüber Prüfinstanzen ihre Wartungsintervalle darlegen. Mithilfe der Permasense-Messdaten kann der Anlagenzustand gegenüber Prüfinstanzen belegt und somit eine Verlängerung der Wartungsintervalle erreicht werden.

* C. Golletz ist Field Sales Engineer, R. Küper ist Business Development Manager Plantweb & Operational Certainty, Emerson Automation Solutions, Langenfeld.

(ID:44681488)