DE102015100065A1

DE102015100065A1 - Rohr, Rohranordnung und Verfahren zur Messung der Dicke einer Beschichtung einer Pipeline

Info

Publication number: DE102015100065A1
Application number: DE102015100065.2A
Authority: DE
Inventors: Dieter Meendermann
Original assignee: Rosen Swiss AG
Current assignee: Rosen Swiss AG
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2016-07-07
Also published as: CA2972930C; WO2016110312A1; EP3243021A1; CA2972930A1; CL2017001774A1

Abstract

Rohr mit einer Beschichtung (6) und zum Transport eines Mediums, insbesondere eines wasserhaltigen Öl-Sand-Gemisches, umfassend eine Wand (5), die innenseitig mit der vorzugsweise aus zumindest einem Elastomer aufgebauten Beschichtung (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Dicke der Beschichtung (6) des Rohres von außen an der Innenseite des Rohres gemeinsam mit der Beschichtung (6) eine (erste) Wandleranordnung angeordnet ist, die zum Empfang eines von außen in die Wand (5) abgegebenen Signals ausgebildet ist, aus dem mittels der Wandleranordnung elektrische Energie zur Beaufschlagung zumindest eines elektrischen Leiters (1) gebildet werden kann, wobei der Leiter (1) der Wandleranordnung zumindest teilweise in der Beschichtung angeordnet ist und die Wandleranordnung zur Abgabe eines auf Basis der Beaufschlagung gebildeten Signals in die Wand (5) ausgebildet ist sowie Verfahren zur Messung der Dicke einer inneren Beschichtung einer Pipeline.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohr mit einer Beschichtung und zum Transport eines Mediums, insbesondere eines wasserhaltigen Öl-Sand-Gemisches, umfassend eine Wand, die innenseitig mit der vorzugsweise aus zumindest einem Elastomer aufgebauten Beschichtung versehen ist. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Rohr mit einer Wandleranordnung sowie ein Verfahren zur Messung der Dicke einer inneren Beschichtung einer Pipeline.
Herkömmliche Pipelines, die für den Transport von Öl-Sand-Gemischen oder anderen hoch-abrasiven Medien vorgesehen sind, werden innenseitig mit Beschichtungen versehen, um die Pipeline-Wand zu schützen. Typischerweise ist die Pipeline bzw. Rohrwand aus einem Stahl hergestellt, während die Beschichtung aus zumindest einem Elastomer, beispielsweise einem Polyurethan, aufgebaut ist. Die Dicke der Beschichtung verringert sich mit der Menge des transportierten, abrasiven Mediums, so dass zur Überprüfung der Beschichtung die Pipelines aufwendig auseinander gebaut werden müssen. Wünschenswert wäre es, für die Überprüfung der Dicke der Beschichtung und somit zur Beantwortung der Frage, wann ein Pipeline-Abschnitt ausgetauscht werden muss, eine einfache Meßmöglichkeit zur Dicke der Beschichtung zur Verfügung zu haben. Dieses ist bislang nicht der Fall.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Möglichkeit zur Messung der Dicke der Beschichtung von Rohren, insbesondere von Pipelines, zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch Gegenstände nach den Ansprüchen 1, 8 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den hierauf rückbezogenen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Messung der Dicke einer Beschichtung des Rohres von außen an der Innenseite des Rohres gemeinsam mit der Beschichtung eine erste Wandleranordnung angeordnet ist, die zum Empfang eines von außen in die Wand abgegebenen Signals ausgebildet ist, aus dem mittels der Wandleranordnung elektrische Energie zur Beaufschlagung zumindest eines elektrischen Leiters gebildet werden kann, wobei der Leiter der Wandleranordnung zumindest teilweise in der Beschichtung der Pipeline angeordnet ist und die Wandleranordnung zur Abgabe eines auf Basis der Beaufschlagung gebildeten Signals in die Wand ausgebildet ist. Ohne die Integrität des Rohres und somit einer Pipelinewand zu gefährden, ist innerhalb des Rohres und typischerweise abgedeckt durch die Beschichtung an der Innenseite des Rohres eine Wandleranordnung angeordnet, die ein von außen in die Wand abgegebenes Signals empfängt, dieses in elektrische Energie umwandelt und aufgrund der zur Verfügung stehenden Energie nun ein elektrischer Leiter, der zumindest teilweise in der Beschichtung angeordnet ist, überprüft werden kann. Dies erfolgt beispielsweise über eine Messung der an diesem Leiter anliegende Spannung bzw. des anliegenden Stroms. Bei Freiliegen des Leiters aufgrund bereits abgetragener Beschichtung kann sich das am Leiter gemessene elektrische Signal verändert werden, was sich in dem Signal, welches von der Wandleranordnung in die Pipeline wiedergegeben wird, widerspiegelt. Beispielsweise wird der Leiter aufgrund von Abrasion dünner, so dass sich ein höherer Widerstand ergibt. Über die Kenntnis der Position des elektrischen Leiters ist somit die Kenntnis eines Verschleißes der Beschichtung vorhanden. Entsprechend kann die Dicke der Pipeline näherungsweise bestimmt werden.
Vorteilhafterweise ist die Wandleranordnung mit einer Mehrzahl von Leitern versehen, die in Richtung der Dickenerstreckung, d. h. vorzugsweise senkrecht zur Wand, an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. Somit sollte zumindest ein Teil der jeweiligen Leiter betrachtet von der Innenseite der typischerweise metallischen Wand unterschiedlich weit beabstandet sein.
Durch die Abfrage der Leiter und durch ein entsprechendes Signal kann dann bestimmt werden, welche der Leiter bereits freigelegt bzw. verändert wurden. So kann mit einer dem Abstand der Leiter entsprechenden Auflösung bestimmt werden, wie weit der Verschleiß der Beschichtung vorangeschritten ist.
Neben einer Positionierung in unterschiedlichem Abstand von der Wand können natürlich die Leiter auch in Umfangsrichtung innenseitig der Wand unterschiedlich positioniert werden, um eine Information über die Abrasion der Beschichtung in Umfangsrichtung zu erhalten.
Auch in Längsrichtung der Pipeline betrachtet können eine Mehrzahl von entsprechenden Wandleranordnungen bzw. gegebenenfalls Leiter einer einzigen Wandleranordnung positioniert werden, um auch in Längsrichtung der Pipeline Informationen hinsichtlich der Abrasion zu erhalten.
Vorzugsweise ist zumindest ein Leiter mit einem abtraganfälligen Leiterteil versehen, bevorzugter sind alle Leiter mit abtragsanfälligen Leiterteilen versehen. Hierbei handelt es sich um Bruch- oder Beschädigungsstellen, die bei Freiliegen der schützenden Beschichtung durch das zu transportierende Medium angegriffen und von diesem zerstört werden. Bei Beaufschlagung des zugehörigen Leiters mit Strom bzw. Spannung ergibt sich somit ein deutlich unterschiedliches Signal im Vergleich zu einem nicht geschädigten Leiter.
Vorteilhafterweise bildet der Leiter in einem von dem Gemisch unbeeinflussten Zustand zumindest zum Zeitpunkt der Beaufschlagung gegebenenfalls mit einer Schaltelektronik einen geschlossenen Leiterkreis aus, so dass auf einfache Weise mittels einer Durchgangsprüfung bestimmt werden kann, ob der Leiter freigelegt und unterbrochen wurde und somit die Beschichtung entsprechend reduziert ist.
Vorzugsweise ist auf der Außenseite des Rohres zumindest ein Teil eines Wandlers oder einer Wandleranordnung angeordnet, dessen/deren Signal im Betriebsfall von der ersten Wandleranordnung empfangbar ist. Hierbei kann es sich um einen fest auf der entsprechenden Stelle der Wand positionierten Wandlerteil handeln, der gemeinsam mit einem im Überprüfungsfalle aufzusetzenden weiteren Teil eine weitere Wandleranordnung ergibt, über die ein beispielsweise als Ultraschallsignal ausgebildetes Signal in der Wand der Pipeline erzeugt werden kann. Insofern kann durch permanent installierte Geräte auch eine Permanentüberwachung der Beschichtung vorgenommen werden. Diese Überwachung kann durch drahtgebundene oder drahtlose Übertragung des von der weiteren, außen angeordneten Wandleranordnung aufgenommen Signals auch an einem entfernten Ort vorgenommen werden. So können eine Vielzahl von Messstellen mit erfindungsgemäßen Rohranordnungen gebündelt in einer Zentrale überwacht werden.
Zur Erzeugung von Ultraschall, der sowohl zur Übertragung von Energie als auch von Signalen durch die Wand von Rohren von Pipelines gut verwendbar ist, ist die Wandanordnung bzw. sind beide Wandleranordnungen mit einem piezo-elektrischen Element versehen. Hierbei kann es sich um eine Keramik oder auch einen Kristall handeln, der fest mit der metallischen Oberfläche des Rohres verbunden ist und im Falle der innenseitigen Anordnung in die Beschichtung integriert ist. Beispielsweise kann nach einer Aufbringung der Wandleranordnung an der Innenseite diese mit der Beschichtung, die beispielsweise gegossen wird, überdeckt werden.
Insbesondere ist auf der Außenseite des Rohrs eine weitere Wandleranordnung angeordnet, die mit einer Auswerte- oder Anzeigeeinheit verbindbar ist. Eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst somit sowohl auf der Innen- wie auch auf der Außenseite eine Wandleranordnung, die zerstörungsfrei Energie von der Außen- zur Innenseite des Rohres und umgekehrt zur Auswertung führende Signale transportieren kann.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Messung der Dicke einer inneren Beschichtung einer Pipeline ist somit wie vorbeschrieben ausgebildet.
Insbesondere wird bei einer entsprechend vorhandenen Rohranordnung mit vorzugsweise Ultraschallwandlereinheiten auf der Außen- wie auch auf der Innenseite des Rohres zunächst außerhalb des Rohres ein Ultraschallsignal in der Wand des Rohres erzeugt, dieses zumindest teilweise von der ersten Wandleranordnung empfangen und in elektrische Energie umgewandelt. Aufgrund dieser Energie wird zumindest ein elektrischer Leiter, vorzugsweise eine Mehrzahl von Leitern, die in der Beschichtung angeordnet sind, mit Spannung und/oder Strom beaufschlagt. Ein sich auf Basis dieser Beaufschlagung ergebendes Ultraschallsignal wird von der ersten Wandleranordnung in der Wand des Rohres erzeugt und von der weiteren Wandleranordnung detektiert, wobei das detektierte Signal von der Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit ausgewertet, gespeichert und/oder angezeigt wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung erkennen. Es zeigt schematisch dargestellt:
1 eine Wandleranordnung als Teil eines erfindungsgemäßen Rohres,
2 den Gegenstand nach 1 in einer weiteren Ansicht,
3 ein erfindungsgemäßes Rohr in einer aufgeschnittenen, teilweisen Ansicht,
4 eine teilweise Ansicht einer erfindungsgemäßen Rohranordnung,
5 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Rohranordnung.
Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele können auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemäßen Gegenständen kombiniert werden. Sofern sinnvoll, werden funktional gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugsziffern versehen.
Gemäß 1 ist eine Wandleranordnung mit einer Reihe von unterschiedlich weit in eine Beschichtung hineinragenden elektrischen Leitern 1 in Form von Verschleißdrähten versehen. Diese sind ist auf einer Leiterplatte 2 n-förmig angeordnet. Das Leitergehäuse der Wandleranordnung weist neben einer nicht weiter bezifferten Elektronik zur Erzeugung von Energie aus einem aufgenommenen Ultraschallsignal einen piezo-elektrischen Schallgeber in Form einer Piezokeramik 4 auf (2). Dies kann zur Aufnahme und Abgabe von Ultraschallwellen verwendet werden.
Die Piezokeramik ist gemäß der 3 und 4 in Kontakt mit einer Innenseite einer Wand 5 eines Rohres, welches mit einer Beschichtung 6 versehen ist. Auf der von der Innenseite abgewandten anderen Außenseite der Wand 5 ist genau gegenüberliegend ein weiterer Teil einer Wandleranordnung in Form einer äußeren Piezokeramik-Scheibe 7 vorhanden. Die Verschleißdrähte ragen von einer Innenseite der Wand 5 unterschiedlich weit in Richtung der inneren Oberfläche der Beschichtung.
Bei Abrasion der Beschichtung wird somit zunächst der in der 3 höchststehende Draht geschädigt, woraufhin ein entsprechend gegenüber dem unbeeinflussten Zustand des Verschleißdrahtes gerändertes Signal von der Elektronik der Wandleranordnung über Ultraschall an die Keramikscheibe 7 übermittelt werden kann. Das von der Keramikscheibe 7 aufgefangene Signal kann über eine Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit 8 entsprechend aufgefangen angezeigt sowie ggf. weitergeleitet und/oder gespeichert werden (4).
Gemäß 5 umfasst die Elektronik auf der Rohrinnenseite und in der ersten Wandlereinheit einen Impulsformer 9, einen Transmitter 10, die einen Piezokristall 11 zum Schwingen bringen. Die so in der Rohrwand 12 erzeugte Ultraschallwelle wird von einem weiteren Piezokristall 11.1 auf der Außenseite des Rohres detektiert. In der Auswerteeinheit wird dann das Signal über einen Oszillator 14 und einen Analogschalter 15 auf einen Ultraschallverstärker gegeben. Über einen Analog/Digital-Wandler ergibt sich dann das auf der Anzeigeeinheit 20 anzuzeigende Signal.
Innerhalb des Rohres ist neben einem Gleichrichter und einem Energiespeicher 18 in der Wandleranordnung eine Überwachungsschaltung 17 mit den hieran angeordneten elektrischen Leitern 1 vorhanden.

Claims

Rohr mit einer Beschichtung (6) und zum Transport eines Mediums, insbesondere eines wasserhaltigen Öl-Sand-Gemisches, umfassend eine Wand (5), die innenseitig mit der vorzugsweise aus zumindest einem Elastomer aufgebauten Beschichtung (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Dicke der Beschichtung (6) des Rohres von außen an der Innenseite des Rohres gemeinsam mit der Beschichtung (6) eine (erste) Wandleranordnung angeordnet ist, die zum Empfang eines von außen in die Wand (5) abgegebenen Signals ausgebildet ist, aus dem mittels der Wandleranordnung elektrische Energie zur Beaufschlagung zumindest eines elektrischen Leiters (1) gebildet werden kann, wobei der Leiter (1) der Wandleranordnung zumindest teilweise in der Beschichtung angeordnet ist und die Wandleranordnung zur Abgabe eines auf Basis der Beaufschlagung gebildeten Signals in die Wand (5) ausgebildet ist.
Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandleranordnung eine Mehrzahl von Leitern (1) aufweist, die in Richtung der Dickenerstreckung der Beschichtung (6) an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind.
Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter unterschiedlich weit von der Innenseite der Wand (5) beabstandet in der Beschichtung (6) platziert sind.
Rohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Leiter (1) einen abtraganfälligen Leiterteil aufweist.
Rohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (1) in einem von dem Gemisch unbeeinflussten Zustand zumindest zum Zeitpunkt der Beaufschlagung einen geschlossenen Leiterkreis mit einer Schaltelektronik ausbildet.
Rohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite des Rohres zumindest ein Teil einer weiteren Wandleranordnung angeordnet ist, deren Signal im Betriebsfall von der Wandleranordnung empfangbar ist.
Rohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandleranordnung ein piezoelektrisches Element umfasst.
Rohranordnung umfassend ein Rohr nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der Außenseite des Rohres eine weitere Wandleranordnung angeordnet ist, die mit einer Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit (8) verbindbar ist.
Verfahren zur Messung der Dicke einer inneren Beschichtung einer Pipeline, umfassend eine Rohranordnung nach Anspruch 8, wobei von der weiteren, außerhalb des Rohres anzuordnenden Wandleranordnung ein Ultraschallsignal in der Wand (5) des Rohres erzeugt und dieses zumindest teilweise von der ersten Wandleranordnung empfangen und in elektrische Energie umgewandelt wird, aufgrund dieser Energie zumindest ein elektrischer Leiter (1), der in der Beschichtung angeordnet ist, mit Spannung und/oder Strom beaufschlagt wird und ein sich auf Basis dieser Beaufschlagung ergebenes Ultraschallsignal von der ersten Wandleranordnung in der Wand (5) des Rohres erzeugt und von der weiteren Wandleranordnung detektiert wird, wobei das detektierte Signal von der Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit ausgewertet, gespeichert und/oder angezeigt wird.