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PipeMon+: Echtzeitüberwachung von Rohrleitungen

Die Open Grid Europe hat ein Verfahren entwickelt, das beim Monitoring von Gastransportleitungen zum Einsatz kommt. PipeMon+ greift dabei auf Techniken des kathodischen Korrosionsschutzes zurück.

Um Beschädigungen an Rohrleitungen frühzeitig erkennen und entsprechende Maßnahmen einleiten zu können, hat der Übertragungsnetzbetreiber Open Grid Europe (OGE) ein Verfahren entwickelt, das die Pipeline- Überwachung nochmals verbessern soll. Dafür bedient sich PipeMon+ der Technik des kathodischen Korrosionsschutzes (KKS; siehe Kasten).

Echtzeitanalyse

Foto: Open Grid Europe GmbH

Aber wie funktioniert das? Bei einer kathodisch geschützten Rohrleitung fließt der Schutzstrom vom Pluspol der kathodischen Korrosionsschutzanlage über eine im Erdboden vergrabene Anode durch das Erdreich entlang der Rohrleitung zu den Fehlstellen in der Rohrumhüllung. Hier schützt der Strom die Leitung vor Korrosion. Anschließend fließt er zurück zur Korrosionsschutzanlage. Der über die Rohrleitung fließende Schutzstrom kann dann an den Rohrstrommessstellen gemessen und bewertet werden. Wenn nun ein Baugerät mit einem endlichen Ausbreitungswiderstand – beispielsweise ein Bagger – im Bereich der Rohrleitung gräbt, sie dabei beschädigt und einen elektrischen Kontakt zur Leitung herstellt, fließt ein Teil des Schutzstromes über das Gerät zurück zur Rohrleitung. So lange der Kontakt mit der Leitung besteht, wirkt der Bagger somit wie eine große Fehlstelle, die die Schutzstromverteilung an der Rohrleitung verändert. Durch eine permanente Messung des Stromflusses und der Rohr-/Bodenpotenziale sowie durch speziell entwickelte Analyseverfahren können Beschädigungen in Echtzeit erkannt und gemeldet werden, um kurzfristig Maßnahmen ergreifen zu können.

Permanent und temporär einsetzbar

PipeMon+ kann von Betreibern von kathodisch geschützten Rohrleitungen genutzt werden, um dauerhaft ausgewählte Leitungsnetze – beispielsweise in Gebieten mit hohen Schutzanforderungen – zu überwachen. Aber auch bei temporären Baumaßnahmen sowie befristet beim Neubau von Loopleitungen lässt sich das Verfahren problemlos anwenden. Für die Betreiber ergeben sich daraus zahlreiche Vorteile: So werden nicht nur Menschen und Umwelt geschützt, auch das Anlagengut und die Versorgung werden gesichert. Zudem sind die Investitionskosten für die Betreiber überschaubar, da PipeMon+ auf bereits bestehende KKS-Infrastruktur zurückgreifen kann. Neben der Installation der Überwachungssensoren auf dem kathodisch geschützten Leitungssystem bietet die OGE im Rahmen von PipeMon+ auch die Online-Überwachung der Leitung sowie die Alarmierung im Schadensfall innerhalb vereinbarter Reaktionszeiten an. (jr)

Kathodischer Korrosionsschutz

Das Problem: Korrosion entsteht durch einen natürlichen Prozess, nämlich der Oxidation von Metallen mit Wasser und Sauerstoff. Chemisch betrachtet erfolgt bei der Korrosion eine Ionenwanderung. Ein stählerner Behälter – zum Beispiel eine Rohrleitung – hat Kontakt zum Erdreich, welches als Elektrolyt wirkt: Elektrisch neutrale Atome aus dem Metallverbund wandern zu positiv geladenen Ionen im Elektrolyten. Dies hat eine Materialabtragung zur Folge – Korrosion.

Die Lösung: Wenn das Potenzial zwischen Metall und Elektrolyt ausreichend gesenkt wird, kommt die Oxidation zum Stillstand. Die Ionenwanderung wird beim kathodischen Korrosionsschutz (KKS) also eingeschränkt, im günstigsten Fall sogar gestoppt. Der stählerne Behälter muss somit keine elektrisch neutralen Atome aus dem Metallverbund mehr zu den positiv geladenen Ionen im Elektrolyten abgeben und die Materialabtragung (Korrosion) kommt zum Stillstand.

Die Möglichkeiten: Für den kathodischen Korrosionsschutz gibt es mehrere Wege. So wird eine Rohrleitung bei einer Galvanischen Korrosionsschutzanlage etwa elektrisch leitend mit einem Metall verbunden, das leichter oxidiert. Diese sogenannte Anode gibt Elektronen an Akzeptoren, beispielsweise Sauerstoff aus der Umgebung, ab. Die Oxidation findet hier also an der Anode statt, welche sich so im Laufe der Zeit auflöst. Alternativ dazu kann eine Korrosionsschutzanlage auch mit Fremdstrom in Betrieb gehen. Hierbei wird die Ionenwanderung durch einen von außen aufgezwungenen Strom unterbunden. Zunächst werden dafür in der Umgebung der zu schützenden Leitung Anoden eingebaut und an das Schutzstromgerät angeschlossen, mit dem die Anode positiv und die Leitung als Kathode negativ geladen wird. Der Schutzstrom, der zwischen Anode und Kathode fließt, bewirkt dabei, dass die mit dem Erdreich kontaktierten Metalloberflächen zur Stromaufnahme gezwungen werden.

Chemisch ausgedrückt heißt das: Die Ionenwanderung vom Metall zum Elektrolyt wird gestoppt. Eine Korrosion ist nicht mehr möglich. Auch bei diesem Verfahren muss die Anode jedoch nach einiger Zeit ersetzt werden. (jr)

Kontakt: Open Grid Europe GmbH, Hans-Willy Theilmeier-Aldehoff, 45326 Essen, Tel.: +49 (0) 201 3642-18341, kks@open-grid-europe.com