DE102015212461A1

DE102015212461A1 - Verfahren zum Aufspüren von Korrosion an erdverlegten Stahlleitungen

Info

Publication number: DE102015212461A1
Application number: DE102015212461.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Kurth; Gerwin Heck
Original assignee: Gasunie Deutschland & Co KG GmbH
Current assignee: Gasunie Deutschland & Co Kg De GmbH
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2017-01-05
Also published as: WO2017001700A1; EP3374753A1

Abstract

Ein Verfahren zum Aufspüren von Korrosion an erdverlegten Stahlleitungen wird im Hinblick auf die Zuverlässigkeit und die Vermeidung unnötiger aber kostenintensiver Aufgrabungen dadurch verbessert, dass es die Messung von mindestens einem Korrosionsendprodukt im leitungsnahen Untergrund vorsieht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspüren von Korrosion, insbesondere Außenkorrosion, an erdverlegten Stahlleitungen.
In Europa gibt es mehrere sehr große und ausgedehnte Grastransportnetze für den Erdgastransport. Die Gesamtlänge eines Netzwerkes kann dabei mehr als 15.000 km betragen und es kann weit mehr als 100 Milliarden m³ pro Jahr transportieren. Dabei haben die Fernleitungsnetzbetreiber die Verpflichtung übernommen, ihre Anlagen so zu errichten und zu betreiben, dass die technische Sicherheit jederzeit gewährleistet ist. Aufgrund der hohen Relevanz des Themas Sicherheit entwickelt die Gasbranche fortlaufend ihre technischen Regeln zur Gewährleistung der technischen Sicherheit, etwa über die deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e.V. fort.
Trotz zahlreicher Maßnahmen zum Schutz vor Korrosion erdverlegter Stahlleitungen, wie etwa Beschichtungen der Stahlleitungen, müssen regelmäßig kostenintensive Aufgrabungen erfolgen, um Stellen mit potentieller Korrosion zu überprüfen. Aufgrund der mit hohen Drücken begasten Stahlleitungen ist eine ausreichende Korrosionsvorsorge für den Betrieb von Gasversorgungsleitungen als besonders wichtig anzusehen.
Ein bekanntes Verfahren zum Aufspüren von Korrosion an erdverlegten Stahlleitungen verwendet Molche, die in größeren Intervallen durch die Stahlleitungen fahren, um Korrosion festzustellen, wobei durch Ermittlung der Wanddicken der Stahlleitungen auch Außenkorrosion festgestellt werden kann. Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass es den Gastransport beeinträchtigt oder unterbricht und daher vergleichsweise lange Molchungsintervalle zur Anwendung kommen.
Ein anderes bekanntes Verfahren zum Aufspüren von Korrosion an erdverlegten Stahlleitungen besteht darin, regelmäßig Aufgrabungen vorzunehmen, um Stellen potentieller Korrosion an der freigelegten Stahlleitungen zu überprüfen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr arbeitsaufwändig und kostenintensiv.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufspüren von Korrosion an erdverlegten Stahlleitungen anzugeben, welches ohne Störung des Gastransportbetriebes und mit geringerem Arbeits- und Kostenaufwand durchgeführt werden kann als bekannte Verfahren.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Messung mindestens eines Korrosionsendproduktes im leitungsnahen Untergrund vorzunehmen. Solche Messungen können ohne große Grabungsarbeiten durchgeführt werden und die Messung eines oder mehrerer Korrosionsendprodukte, die ohne Korrosion der Stahlleitungen im leitungsnahen Untergrund nicht vorkämen, zeigt sicher an, dass in der Nähe Stahlkorrosion stattgefunden haben muss.
Um den spezifischen Nachweis eines oder mehrerer Korrosionsendprodukte sicherzustellen, wird empfohlen, dass die Messung des mindestens einen Korrosionsendproduktes durch Einbringen von mindestens einem auf das jeweilige Korrosionsendprodukt ansprechenden Sensors in den Untergrund erfolgt.
Die Nachweisgenauigkeit kann noch verbessert werden, indem die Messung von zwei oder mehreren Korrosionsendprodukten durch Einbringen von zwei oder mehreren auf die jeweiligen Korrosionsendprodukte ansprechenden Sensoren in den Untergrund erfolgt. Werden zwei oder mehrere Korrosionsendprodukte auf diese Weise nachgewiesen, die ansonsten im Untergrund nicht vorkämen, kann mit höherer Wahrscheinlichkeit auf das Vorhandensein von Korrosion geschlossen werden als im Falle des Vorliegens einer einzigen Messung. Selbstverständlich kann anstatt der zwei oder mehreren (separaten) Sensoren auch ein Kombinationssensor oder ein einzelner Sensor verwendet werden, der die Unterscheidung von zwei oder mehreren Korrosionsendprodukten erlaubt.
In Weiterbildung der Erfindung wird empfohlen, dass der oder jeder Sensor ein Signal abgibt, welches die Konzentration des oder der im leitungsnahen Untergrund vorgefundenen Korrosionsendprodukte anzeigt. Wenn der Sensor nicht nur das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein anzeigt, sondern auch die Konzentration des Korrosionsendproduktes im Untergrund, kann man die Höhe der Konzentration auswerten und zu genaueren oder spezifischeren Messergebnissen kommen.
Die Auswertung kann beispielsweise so erfolgen, dass das Vorhandensein von Korrosion festgestellt wird, wenn das jeweilige Signal des oder der Sensoren eine oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegende Konzentration eines Korrosionsendproduktes angezeigt. Hierdurch werden mit Vorteil falsche Positivergebnisse vermieden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus dem Verhältnis der festgestellten Konzentrationen von zwei oder mehreren Korrosionsendprodukten weitere Eigenschaften der Korrosion ermittelt werden. Wenn beispielsweise das eine Korrosionsendprodukt bevorzugt bei oberflächennaher Korrosion und ein zweites Korrosionsendprodukt bevorzugt bei tieferliegender Korrosion entsteht, kann man aus dem Verhältnis der Konzentrationen der beiden Korrosionsendprodukte auf den Fortschritt der Korrosion bzw. deren Tiefe in der Wand der Stahlleitung schließen. Auch lässt sich aus dem Konzentrationsverhältnis mehrerer Korrosionsendprodukte beispielsweise eine aggressive und schnell fortschreitende Korrosion von einer anderen unterscheiden, die weniger schnell fortschreitet. Daraus wiederum kann man Erkenntnisse gewinnen, ob eine Aufgrabung und Reparatur der Stahlleitung bereits angezeigt ist oder noch Zeit hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird noch verbessert durch die Maßnahme, dass zwei oder mehrere Sensoren an unterschiedlichen Orten und/oder verschiedenen Tiefen in den leitungsnahen Untergrund eingebracht werden und dass aus dem Verhältnis der Konzentrationen eines Korrosionsendproduktes an verschiedenen Orten der Ort der Quelle des Korrosionsendproduktes ermittelt wird. Durch eine Anordnung mehrerer Sensoren im Untergrund kann somit gegebenenfalls eine Art grobes dreidimensionales Bild der Korrosionsstellen im Untergrund erstellt werden. Dadurch lassen sich genauere Angaben über das Vorhandensein und den Fortschritt der Korrosion von verschiedenen Anlageteilen der Gasförderungsanlage feststellen und insbesondere etwaige andere Quellen von Korrosionsendprodukten, die sich außerhalb der Anlage bzw. nicht auf der Stahlleitung befinden, aussortieren.
Eine besonders einfache Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der oder die Sensoren an der Spitze einer Sonde angebracht sind, die in den leitungsnahen Untergrund oder in eine in den leitungsnahen Untergrund eingebrachte Röhre eingeführt wird. Besteht die Sonde beispielsweise aus einem dünnen Metallrohr, so kann dieses in einen relativ weichen Untergrund ohne Anwendung von großen Kräften eingesteckt werden. Falls größere Kräfte bei härterem Untergrund erforderlich sind, dürfte sich die andere Variante empfehlen, wonach vorher eine Röhre in den Untergrund eingebracht wird, in die dann die Sonde eingeführt wird. Dabei kann man zusätzliche Daten gewinnen, indem man die Sonde bzw. die genannte Röhre nicht auf einmal bis zur Endtiefe in den Untergrund einbringt, sondern das Einbringen in einer oder mehreren geringeren Tiefen unterbricht und dort Messungen vornimmt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können handelsübliche Bodenuntersuchungsmaßnahmen und Messverfahren genutzt werden, die beispielsweise zum Aufspüren von Methanleckagen verwendet werden. Das hierfür üblicherweise eingesetzte Equipment muss nur geringfügig modifiziert werden, indem insbesondere ein methanempfindlicher Sensor durch einen oder mehrere für die Korrosionsendprodukte der Stahlleitung empfindliche Detektoren ersetzt wird.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird empfohlen, dass schwefelhaltige Gase als Korrosionsendprodukte der Korrosion von Stahlleitungen aufgespürt werden und insbesondere deren Konzentration im leitungsnahen Untergrund ermittelt wird. Solche schwefelhaltigen Gase kommen normalerweise im Untergrund nicht vor. Sie entstehen aber durch sulfatreduzierende Bakterien, die die Stallkorrosion verursachen. Somit sind schwefelhaltige Gase im Untergrund ein spezifischer Indikator für Stahlkorrosion. Insbesondere wird empfohlen, dass das schwefelhaltige Gas, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt wird, Schwefelwasserstoff ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Ein für Schwefelwasserstoff empfindlicher Sensor ist an der Spitze einer lanzenartigen Sonde befestigt, die in den Untergrund in der Nähe einer Gasleitung oder unterirdischer Anlagen eines Gastransportnetzes eingesteckt wird. Ist der Untergrund härter oder soll in größeren Tiefen die Schwefelwasserstoffkonzentration im Untergrund festgestellt werden, so wird eine Röhre in den Untergrund eingebracht, insbesondere mittels einer Bohrung. Der schwefelwasserstoffempfindliche Sensor kann sodann in die Röhre eingeführt werden, bis er an der Unterseite der Röhre auf den Untergrund trifft.
Als nächstes wird über den eingebrachten schwefelwasserstoffempfindlichen Sensor die Schwefelwasserstoffkonzentration im Untergrund gemessen und bei Überschreiten einer durch Erfahrung festzulegenden Konzentrationsgrenze auf das Vorliegen von Korrosion der erdverlegten Stahlleitung oder der im Untergrund befindlichen Anlage geschlossen. Statt eines einzigen Sensors können gleichzeitig mehrere Sensoren verwendet werden, die für verschiedene schwefelhaltige Gase oder andere Korrosionsendprodukte der Stahlkorrosion empfindlich sind. Es kann auch ein Kombinationssensor verwendet werden, der für mehrere schwefelhaltige Gase empfindlich ist und möglichst auf die jeweilige Konzentration der unterschiedlichen schwefelhaltigen Gase oder sonstigen Korrosionsendprodukte schließen lässt.
Die oben beschriebene Messung kann an mehreren Stellen im leitungsnahen Untergrund vorgenommen werden, entweder gleichzeitig mit mehreren Sensorsonden oder zeitlich nacheinander. Das Vorliegen mehrerer Messungen von unterschiedlichen Orten macht zum einen das Messergebnis sicherer und erlaubt zum anderen die genaue Lokalisation der Korrosionsquelle, so dass eine zur Beseitigung der Korrosion und zur Leitungswartung erforderliche Aufgrabung gezielt und mit dem kleinstmöglichen Aufwand durchgeführt werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Prüfverfahren wird die Prognosegenauigkeit hinsichtlich möglicher Außenkorrosionsherde gesteigert, so dass kostenintensive Aufgrabungen nur noch an Stellen des Leitungssystems erfolgen müssen, an denen ein wartungsbedürftiger Außenkorrosionsherd ermittelt wurde. Zudem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Feststellung und Verfolgung des Korrosionsfortschrittes besser als bei bekannten Verfahren. Mit Vorteil können durch das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche Kosten eingespart werden, insbesondere durch Vermeiden von Aufgrabungen.

Claims

Verfahren zum Aufspüren von Korrosion an erdverlegten Stahlleitungen, gekennzeichnet durch die Messung mindestens eines Korrosionsendproduktes im leitungsnahen Untergrund.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des mindestens einen Korrosionsendproduktes durch Einbringen von mindestens einem auf das jeweilige Korrosionsendprodukt ansprechenden Sensors in den Untergrund erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung von zwei oder mehreren Korrosionsendprodukten durch Einbringen von zwei oder mehreren auf die jeweiligen Korrosionsendprodukte ansprechenden Sensoren in den Untergrund erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Sensor ein Signal abgibt, welches die Konzentration des oder der im leitungsnahen Untergrund vorgefundenen Korrosionsendprodukte anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhandensein von Korrosion festgestellt wird, wenn das jeweilige Signal des oder der Sensoren eine oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegende Konzentration eines Korrosionsendproduktes anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Verhältnis der festgestellten Konzentrationen von zwei oder mehreren Korrosionsendprodukten weitere Eigenschaften der Korrosion ermittelt werden, insbesondere deren Fortschritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Sensoren an unterschiedlichen Orten und/oder verschiedenen Tiefen in den leitungsnahen Untergrund eingebracht werden und dass aus dem Verhältnis der Konzentration eines Korrosionsendproduktes an verschiedenen Orten der Ort der Quelle des Korrosionsendproduktes ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Sensoren an der Spitze einer Sonde angebracht sind, die in den leitungsnahen Untergrund oder in eine in den leitungsnahen Untergrund eingebrachte Röhre eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Messungen in verschiedenen Tiefen vorgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass handelsübliche Bodenuntersuchungsmaßnahmen und Messverfahren genutzt werden, die beispielsweise zum Aufspüren von Methanleckagen verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass schwefelhaltige Gase als Korrosionsendprodukte der Korrosion von Stahlleitungen aufgespürt werden und insbesondere deren Konzentration im leitungsnahen Untergrund ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das schwefelhaltige Gas Schwefelwasserstoff ist.