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Niedrigdruck-Molch für verschiedene Durchmesser

ROSEN hat in den letzten 24 Monaten in Projekten gezeigt, dass Niedrigdruck-Molche für verschiedene Durchmesser von GAS-Pipelines geeignet sind, um unterschiedliche Inspektionsbereiche abzudecken.

Gaspipelines besitzen oft verschiedene Durchmesser. Eine Molchung in solchen heterogenen Netzen, wie sie in Deutschland üblich sind, wäre aufwändig und teuer. Molche sind meist für einheitliche Durchmesser konzipiert. Das Problem bei variablen Durchmessern ist unter anderem, die Sensoren am Molch so zu integrieren, dass einheitliche und belastbare Messwerte entstehen. Eine der Grundvoraussetzungen dafür ist eine möglichst konstante Durchflussgeschwindigkeit der Molche, die in der Regel über den Differenzdruck geregelt wird. Nun hat der Molchungs-Spezialist ROSEN neue Magnetstreuflussmolche (MFL) für Gaspipelines entwickelt und getestet. Die Ergebnisse daraus sind positiv.

ROSEN hat in den letzten 24 Monaten an einer Vielzahl von Projekten gearbeitet, in denen solche Molche eingesetzt wurden. Dabei sind Molch-Lösungen für verschiedene Parameter entwickelt worden. Systeme im Durchmesserbereich von 10/12 Zoll, 12/16 Zoll, 16/20 Zoll, 20/26 Zoll und 24/30 Zoll. Sie werden bei Pipelines mit bis zu 65 Kilometer eingesetzt. Der minimale Krümmungsradius beträgt dabei 1.5D 90° und der Wandstärkenbereich 0,2 bis 0,5 Zoll.

Foto: ROSEN Technology and Research Center GmbH

Umfangreiche Entwicklungsarbeit

Für MFL-Molche sind hohe Betriebsdrücke erforderlich, um konstante Geschwindigkeitsprofile zu erreichen. Wenn die Inline-Inspektion einer Gasleitung bei niedrigen Betriebsdrücken durchgeführt werden muss, steigt das Risiko von Geschwindigkeitsabweichungen, die sich negativ auf die erfassten Daten auswirken. Zudem sind hohe Differenzdrücke erforderlich, um die Inline-Inspektionssysteme durch Einschränkungen wie Rohrkrümmungen, Durchmesserübergänge und bei kleineren Durchmessern sogar Wandstärkenänderungen zu bewegen und die Geschwindigkeit zu regulieren.

Um die Geschwindigkeitsabweichungen zu minimieren setzt ROSEN spezielle technische Merkmale ein, die bisher für Einzel- Durchmesser-Prüfmolche implementiert wurden. „Darüber hinaus sind zusätzliche Maßnahmen zur Optimierung der Dichtungen erforderlich, um den bestmöglichen Kompromiss zwischen Dichtung und dem für den Antrieb des Molches erforderlichen Differenzdruck zu erreichen“, sagt Stefan Vages, ROSEN USA.

Das Unternehmen hat daher Inline-Inspektionsmolche entwickelt, die bei Niederdruck-Pipelines eingesetzt werden können, die mehrere Durchmesser besitzen. Bisher reichte das Druckniveau nicht aus, um den Anforderungen herkömmlicher MFL-basierter Inline-Inspektionsmolche, insbesondere an die Regulation der Geschwindigkeit, zu entsprechen. Nach Angaben von ROSEN lassen sich die gewonnen Erkenntnisse auch auf kleinere Durchmesserbereiche wie 8/10″ und 6/8″ im Wesentlichen übertragen.

Die Erfahrungen zeigen laut ROSEN auch: Die Multi-Durchmesser- Inspektionsmolche sind leistungsfähiger als bestehende Lösungen für Einzel-Durchmesser-Pipelines, zumindest was den größeren Durchmesserbereich der variablen Molche angeht.

Testverfahren

ROSEN hat die Molche in einem umfangreichen Verfahren getestet, wobei zunächst die für solche Molch-Typen kritischen Daten bewertet werden. Zuerst sind dies die mechanischen Daten. „Eine Hauptsorge bei diesen Projekten ist die Anforderung, 1,5D-Bögen im kleinsten Durchmesser mit Multi-Durchmesser- Inspektionssystemen zu passieren“, so Stefan Vages. Schon die Molchung von regelmäßigen 1,5D 90°-Bögen in Rohrleitungen mit einem einzigen Durchmesser stellt eine Herausforderung dar, da zusätzliche Differenzdrücke erforderlich sind, um die Inline-Inspektions-Molche durch diese Engstellen zu bewegen. Weitere Anforderungen sind typischerweise die Durchfahrt von T-Stücken über den gesamten Querschnitt, Spezialventile, BBCRs, Y-Stücke und andere Pipeline-Armaturen.

Anschließend wird ein Pflichtenheft erstellt, mit dessen Input die Molche konstruiert werden. Typischerweise werden zunächst die Messeinheiten für Metallverlust, ein MFL-System und ein Mess-Schiebersystem für die Geometrie entworfen. Kleinster Innendurchmesser, maximaler Innendurchmesser und die engsten zu überwindenden Kurven sind die Hauptfaktoren, die die Gestaltungsmöglichkeiten einschränken“, so Stefan Vages. Ein erstes Konzept der MFL-Einheit wird erstellt, das den Designanforderungen entspricht. Dieses Konzept wird dann verwendet, um eine Finite-Elemente-Modellierung durchzuführen und die erwarteten magnetischen Eigenschaften zu bewerten.

Sensoren und Magnetisierer

Foto: ROSEN Technology and Research Center GmbH

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Konstruktion solcher Messeinheiten ist die umlaufende Sensorabdeckung. Während Prüfmolche für einen Durchmesser nur einen relativ kurzen Weg zurücklegen müssen, sind Systeme für mehrere Durchmesser erforderlich, um einen größeren Bereich abzudecken. Mehrere Sensorebenen können erforderlich sein, um eine vollständige Abdeckung des größten Durchmessers und die gewünschte Auflösung am Umfang zu erreichen.

Insbesondere bei MFL-Molchen mit kleinem Durchmesser ist es notwendig, zwei MFL-Module einzusetzen, um eine vollständige Abdeckung des Umfangs bei gleichzeitiger Wahrung der erforderlichen Flexibilität zu erreichen. Bei Molchen mit größerem Durchmesser und MFL-Technologie ist es möglich, ein einziges Magnetisiermodul zu verwenden, da mehr Platz für das Zusammenfallen der einzelnen Magnetstäbe vorhanden ist.

Ein Vorteil des Einmodul-Magnetisierers ist, dass weniger Komponenten mit der Rohrwand in Berührung kommen. Dies verringert die vom System erzeugte Gesamtreibung und führt zu einem stabileren Laufverhalten. Bei der Verwendung eines einzelnen Magnetisierers für die MFL-Prüfung von Pipelines mit mehreren Durchmessern ist die Verteilung der Sensorträger über den Umfang zu berücksichtigen. Zwei Sensorebenen sind notwendig, um eine vollständige Abdeckung sowohl im kleinsten als auch im größten Durchmessersegment zu gewährleisten.

„Insgesamt ist festzustellen, dass das Design von Messeinheiten für Anwendungen mit mehreren Durchmessern wesentlich komplexer ist als bei herkömmlichen Inspektionsmolchen, die in Pipelines mit einem einzigen Durchmesser eingesetzt werden“, so Stefan Vages, ROSEN USA. Da es in der Regel mehr bewegliche Teile und damit mehr Hohlräume gibt, in denen sich Schmutz ansammeln kann, ist es hier sehr wichtig, ein gründliches Reinigungsprogramm zu haben. „So kann sichergestellt werden, dass die Inspektionsmolche beim Durchlaufen der Rohrleitung optimal funktionieren“, so Stefan Vages.

Darüber hinaus ist zu beachten, dass der Magnetisierer besonders starkem Verschleiß unterliegt, insbesondere an den Rädern, die zur Aufnahme der Joche dienen. Abhängig von Ablagerungen und Prüfgeschwindigkeit kann der Verschleiß der Räder die Prüfergebnisse beeinflussen. Die Entfernungen, die mit diesen reibungsoptimierten Inspektionsmolchen zurückgelegt werden können, reichen typischerweise von 35 km (22 Meilen) bis 60 km (37 Meilen). Kürzere Rohrleitungssegmente sind aus Verschleißgesichtspunkten nicht von Bedeutung.

DICHTUNGEN

Nach den Messeinheiten musste ROSEN als nächstes die Dichtungen konstruieren, was sehr wichtig ist, da Rohrleitungen mit relativ niedrigem Gasdruck inspiziert werden sollen. Je nach Größenbereich ist es möglich, Elektronik und Batterien in diese Elemente aufzunehmen, um Platz zu sparen und die Molchlänge auf ein Minimum zu reduzieren. Für die neu entwickelten Inline-Inspektionssysteme 12/16″ wurde zum Beispiel ein neuer Ansatz für die Dichtmanschetten entwickelt, der die Dichtfähigkeit verbessert und gleichzeitig die Reibung dieser Elemente optimiert.

Dieser besitzt einen individuelle Aufhängungsansatz und ermöglicht es jeder Dichtungsebene, sich unabhängig von ihrer Position im Rohr an die Geometrie anzupassen. In dem frei werdenden Raum in der Mitte der Module werden Elektronik und Batterien untergebracht. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die Pumpenprüfung in Bezug auf die mechanische Leistungsfähigkeit der Molche. Zu diesem Zweck baut ROSEN einen Pumpenprüfstand (mit Druckluft) auf, der die schwierigsten Merkmale der Molche bei der eigentlichen Rohrleitungsprüfung beinhaltet. „Die Prüfmolche durchfuhren alle mechanischen Engstellen problemlos und bestätigten damit die mechanische Konformität“, berichtet Stefan Vages, ROSEN USA. Nach erfolgreichem Abschluss der Tests wurden die Molche für die erste Inspektion vorbereitet.

EINSATZ IM BETRIEB

Die neu konstruierten ILI-Molche 12/16″ wurden im August 2017 erstmals eingesetzt. Die Pipeline bestand sowohl aus 12″ als auch aus 16″ Rohren. Nach ca. 2,7 km geht die Pipeline von 16″ auf 12″ über. Kurz nach der Markierung von 10 km (6,2 Meilen) geht es zurück zu 16″.

Mit den beiden Inline-Inspektionsmolchen 12/16″ RoGeo XT und 12/16″ RoCorr MFL-A wurde ein kompletter Datensatz erfasst. Während der Inspektionen trat kein Sensorverlust auf und die Geschwindigkeit lag über die gesamte Dauer der jeweiligen Inspektion im gewünschten Bereich. „Dies bedeutet, dass die Daten uneingeschränkt ausgewertet werden können und die Standardleistungsbeschreibung gilt“, so Stefan Vages. (sg)

Kontakt: ROSEN Technology and Research Center GmbH, 49811 Lingen (Ems, Tel. +49 (0) 591-9136-0, rosen-lingen@rosen-group.com