DE2734429A1

DE2734429A1 - Vorrichtung zur ueberwachung der innenwandkorrosion eines metallmantels

Info

Publication number: DE2734429A1
Application number: DE19772734429
Authority: DE
Inventors: Jaime Gratacos; Roger Mousteou; Christian Perrollet
Original assignee: Societe National Elf Aquitaine
Current assignee: Societe National Elf Aquitaine
Priority date: 1976-07-30
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1978-02-09
Also published as: IT1086175B; BR7705015A; IE45636B1; CA1075340A; US4111040A; IE45636L; NL7708342A; JPS5317363A; NO772624L; GB1543026A; FR2360070B1; FR2360070A1

Description

SCHIFF ν. FONER STREHL SCHDBFL-HOPF t£B4INGHAUS MNCK Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen der Innenwandkorrosion eines Metallmantels und insbesondere von Unterwasserleitungen, die zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen verwendet werden.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Feststellen der Innenwandkorrosion von Metallmänteln bekannt, die am Boden installiert sind, also zugänglich sind, und insbesondere von Leitungen, die auf dem Boden zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen verwendet werden.

Die Außenwand des Mantels oder der Leitung ist von einer Hülle bedeckt, die den Mantel bzw. die Leitung gegen Korrosion und externe Erosionen schützt. Dabei sind an verschiedenen Stellen abisolierte Zonen vorgesehen, auf denen die Detektorflächen von Meßeinrichtungen befestigt werden. Diese Messungen werden an den verschiedenen Stellen aufeinanderfolgend und diskontinuierlich ausgeführt, was die überwachung der Korrosion des gesamten Bauwerks, des begrenzten Metallmantels oder einer Leitung großer Längsabmessung gewährleistet.

Die Überwachungsweise der vorher abisolierten Zonen des Mantels oder der Leitung ist dem Boden angepaßt, um die wesentlichen Kosten der Feststell- bzw. Detektor- und Meßeinrichtungen und die Möglichkeit der Beschädigung zu berücksichtigen, wenn diese Einrichtungen an verschiedenen Stellen zwischen zwei Meßreihen aufgegeben werden.

Derartige Vorrichtungen sind im Meer nicht einsetzbar, da bei großen Wassertiefen die übertragung der Einrichtungen und ihre Handhabung unüberwindbare materielle Schwierigkeiten bietet.

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, diese Nachteile zu beseitigen und MeS- und Detektoreinrichtungen an verschiedenen Meßstellen zu schaffen, die gegenüber der äußeren Umgebung abgeschlossen sind. Die zu lösenden Probleme ergeben sich im wesentlichen aus der Dichtheit der Anordnung, der Stabilität und der Zuverlässigkeit der Meßeinrichtungen, die während ihrer Einsatzzeit nicht gewartet werden können.

Die Installierung von Detektor- und Meßeinrichtungen an vorher festgelegten Stellen ermöglicht die Ausführung von zugehörigen Reparierungsarbeiten der Oberflächen, das Installieren der Einrichtungen und ihr Eichen, insbesondere ihre Nullpunktseinstellung in der Fabrik, wodurch für eine Geneuigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen gesorgt wird, die erheblich besser sind als die, die man bei aufeinanderfolgenden und diskontinuierlichen Messungen am Boden mit transportablen Geräten erhält.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur überwachung der Innenwandkorrosion eines Metallmantels, der ein Fluid enthält, das korrosiv sein kann, der das Fluid von einem äußeren Medium trennt, dessen Außenwand von einer Hülle umgeben ist, die die Außenwand gegenüber der Außenumgebung isoliert. Die Vorrichtung hat wenigstens eine Einrichtung zum Messen einer physikalischen Größe, die eine Funktion des Oberflächenzustands der Innenwand ist. Eine solche Vorrichtung hat eine Detektoreinrichtung, die mit einem MeB- und Rechenmechanismus verbunden ist, sowie wenigstens eine Meßwertübertragungseinrichtung. Erfindungsgemäß ist bei einer derartigen Vorrichtung die Meßeinrichtung auf der Außenwand des Mantels angebracht und vollständig von der Hülle überdeckt, welche den Mantel gegenüber der Außenumgebung isoliert.

Wenn die Detektoreinrichtung bzw. die Detektormittel von einem Detektorkörper gebildet werden, der insbesondere von einer Detektorfläche begrenzt wird, wird diese Detektorfläche auf ein

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Element der Oberfläche der Außenwand des Mantels aufgebracht. Der Detektorkörper ist dabei vollständig von der Wand Überdeckt, welche den Mantel von der äußeren Umgebung bzw. von dem externen Medium isoliert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Element der Außenwand des Mantels, auf dem die Detektoroberfläche von wenigstens einer Meßeinrichtung aufgebracht ist, einen Teil einer Zone der Außenwand, die in Kontakt mit einem nicht korrosiven Medium steht, das von dem Medium außerhalb des Mantels durch eine starre Platte in Form eines Deckels getrennt ist, der seinerseits außenseitig von der Hülle überzogen ist, die den Mantel von dem externen Medium isoliert, wobei der Detektorkörper sich in dem nicht korrosiven Medium befindet.

Bei dieser Ausführungsform befinden sich für jede Meßeinrichtung der Detektorkörper, der Meß- und Rechenmechanismus sowie die Meßwertübertragungseinrichtung insgesamt in dem^nicHt korrosiven Medium.

Derartige Ausführungsformen werden insbesondere dann benutzt, wenn der Mantel zum Lagern von Kohlenwasserstoffen dient.

Wenn der Mantel ein zylindrisches Rohr ist, wird die starre Platte in Form der Abdeckung vorzugsweise von einem Abschnitt einer zylindrischen Leitung in Form einer den Mantel umgebenden Muffe gebildet, wobei dichte Ringverbindungen vorgesehen sind, welche die Enden der Muffe mit der Außenwand des Mantels verbinden.

Derartige Ausführungsformen werden für zylindrische Leitungen, die für den Transport von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen dienen und insbesondere für derartige Leitungen verwendet, wenn sie auf eine bestimmte Wassertiefe untergetaucht sind.

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Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zum überwachen der Innenwandkorrosion eines Metallmantels. Die Vorrichtung hat wenigstens eine Meßeinrichtung für eine physikalische Größe, die eine Funktion des Oberflächenzustands der Innenwand des Mantels ist. Eine derartige Einrichtung wird von einem Detektorkörper gebildet, der insbesondere von einer Detektorfläche begrenzt ist. Die Einrichtung ist mit einem Meß- und Rechenmechanismus und mit wenigstens einem Meßwertübertragungsmechanismus verbunden. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Detektorfläche des Detektorkörpers auf ein Oberflächenelement der Außenwand des Mantels aufgebracht ist, wobei der Detektorkörper vollständig von der Hülle tiberdeckt ist, welche den Mantel gegenüber dem äußeren Medium isoliert. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Überwachung der Korrosion der Innenwand von Leitungen für den Transport von Kohlenwasserstoffen, die am Meeresboden installiert werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei welcher der Detektorkörper von der Hülle überzogen ist, die den Mantel gegenüber dem äußeren Medium isoliert,

Flg. 2 in einer Schnittansicht eine Vorrichtung, bei der der Detektorkörper sich in einem nicht korrosiven Medium befindet, das gegenüber dem äußeren Medium durch eine Platte in Form eines Deckels isoliert ist,

Fig. 3 in einer Schnittansicht eine Vorrichtung, bei welcher die Meßeinrichtung vollständig in einem nicht korrosiven Medium liegt, das gegenüber dem äußeren Medium durch eine Platte in Form eines Deckels isoliert ist,

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Fig. 4 einen Längsschnitt einer Vorrichtung, die mit' einer zylindrischen Leitung versehen ist, in welcher die Platte in Form eines Deckels von einer zylindrischen Muffe bzw. Hülse gebildet wird und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung von Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Mantel 1, beispielsweise aus einem dicken Blech, gezeigt, in dem sich ein Fluid 2 für die Lagerung im Ruhezustand oder in Bewegung, beispielsweise infolge von Konvektion oder Zwangskonvektion befindet, das insgesamt oder teilweise korrosiv sein kann, wenn es Heterogenitäten aufweist.

Der Mantel 1 hat eine Innenwand 3, an der eine Korrosion auf der Fluidseite auftreten kann, und eine Außenwand 4, die von dem äußeren Medium 5 durch eine Hülle 6 getrennt und isoliert ist.

In einer festgelegten Zone des Mantels 7 ist eine Einrichtung 8 zum Überwachen der Korrosion angeordnet. Die Einrichtung hat einen Detektorkörper 9, der insbesondere von einer Detektorfläche 9' begrenzt ist, die auf die vorgegebene Zone 7 aufgebracht ist, die vorher so abgerichtet worden ist, daß auf der ganzen Ausdehnung die Metallstärke des Mantels 1 bis auf wenige Tausendstel Millimeter konstant ist. Die überwachungseinrichtung 8 hat außerdem einen Meß- und Rechenmechanismus 10, sowie eine Meßwertübertragungseinrichtung 11, von der eine elektrische Leitung 12 für die Fernübertragung oder ein Kanal für elektromagnetische Wellen ausgeht, die bzw. der in einer nicht gezeigten Empfänger-, Registrier- und Umsetzeinrichtung endet.

Der Detektorkörp.er 9 von Fig. 1 ist mit wenigstens einem Leiter 9" mit einem Meß- und Rechenmechanismus 11 verbunden. Der Detektorkörper 9 wird von der gleichen Hülle 6 umgeben, welche den Mantel 1 gegenüber dem äußeren Medium 5 isoliert. Der Leiter 9* geht

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durch die Hülle 6 hindurch. Die Meß- und Rechenmechanismen und die übertragungseinrichtung werden von einer eigenen Hülle 13 für eine Isolierung gegenüber dem äußeren Medium 5 umgeben.

In Fig. 2 finden sich die gleichen Bauelemente wieder. Darüberhinaus ist eine Platte 14 in Form eines Deckels luftdicht an der Außenwand 4 des Mantels 1 mit Hilfe einer Verbindung 14' so befestigt, daß die Zone 7 umschlossen wird. Die Platte kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Sie trennt einen Raum 15 ab, der ein nicht korrosives Fluid enthält. Der Detektorkörper 9 befindet sich in diesem Raum 15. Die Platte 14 ist gegenüber dem äußeren Medium 5 durch die Hülle 6 isoliert, welche den Mantel 1 gegenüber dem äußeren Milieu isoliert.

In Fig. 3 finden sich die gleichen Bauelemente wie in Fig. 2 wieder. In dem Raum 15 befinden sich jedoch nicht nur der Detektorkörper 9, sondern auch der Meß- und Rechenmechanismus 10 sowie die übertragungseinrichtung 11.

Fig. 4 zeigt den Fall, bei welchem der Mantel 1 von einem zylindrischen Rohr mit der Achse xx¹ gebildet wird, in dem beispielsweise ein flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoff umläuft.

Die Platte 14 in Form des Deckels wird hier von einer zylindrischen Büchse bzw. Muffe 14 gebildet, die luftdicht an der Außenwand 4 des zylindrischen Rohres 1 mittels einer Verbindung 14' so angebracht ist, daß sie die Zone 7 umgibt, die hier ein Abschnitt der Außenwand 4 ist.

Auf dieser Zone 7 ist wenigstens eine Einrichtung zum Feststellen und Messen einer physikalischen Größe angeordnet, welche eine Funktion des Zustands der Oberfläche der Innenwand 3 des zylindrischen Rohres ist. Es sind zwei derartige Einrichtungen ge-

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zeigt, die in dem Ringraum 15 angeordnet sind, der von der Innenwand der Muffe 14 und von der Zone 7 der Außenwand 4 des zylindrischen Rohres 1 gebildet wird.

Die Muffe 14 ist gegenüber dem äußeren Medium 5 mittels einer Hülle 6 isoliert, die den gesamten Mantel 1, hier der Rohrmantel 1, gegenüber dem äußeren Medium 5 isoliert.

Zum Feststellen eines Korrosionseintritts an der Innenfläche eines Behälters oder einer Leitung werden z.Zt. mehrer Überwachungeneinrichtungen verwendet, die entweder Wirbelströme, Ultraschall oder auch Gammastrahlung benutzen.

Ultraschall oder Gammastrahlen verwendende Vorrichtungen werden bei beweglichen Installierungen eingesetzt. Vorrichtungen, welche die Messung von Eigenschaften der Wirbelströme verwenden, werden nur für ortsfeste Installierungen eingesetzt, da sie um das zu überwachende Rohr herumgelegte Wicklungen aufweisen.

Die Installierung von festen Einrichtungen für die Feststellung der Korrosion ermöglicht es, die Oberflächen in der Fabrik für die genaue Positionierung der Einrichtungen vorzubereiten, diese Einrichtungen zu installieren, sie zu eichen und insbesondere in einem Fabriklabor auf den Nullpunkt einzustellen.

Diese Technik, die bei Leitungen anwendbar ist, die auf dem Boden oder in der Erde verlegt werden, kann auch bei Leitungen eingesetzt werden, die auf dem Meeresboden installiert werden.

Während die gegenwärtig für das Verlegen auf dem Boden benutzten Verfahren bei Seeleitungen nicht einsetzbar sind, ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, das Auftreten der Korrosion zu beobachten und die Korrosion durch Anwendung einer Antikorrosionsbehandlung einzuschränken. Diese überwachung gibt den Unterwasserleitungen für den Transport von Kohlenwasserstoffen im

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Zusammenhang mit der Betriebsdauer der Produktionsfelder eine lange Lebensdauer.

Die obengenannten Vorrichtungen sind gegenüber Stärkenänderungen der Wand, insbesondere gegenüber einer Stärkenreduzierung infolge der Korrosion sehr empfindlich, die ggfs. durch die Wirkung der Erosion verstärkt wird, welche durch sich bewegendes Fluid hervorgerufen wird.

Unabhängig von oder gleichzeitig mit den oben beschriebenen Vorrichtungen kann eine überwachungsvorrichtung 8 verwendet werden, die als Detektorkörper 9 wenigstens einen Dehnungsmeßstreifen verwendet, der auf einen Bereich 7 der Außenwand des Mantels 1 (Fig. 1) oder der Leitung 1 (Fig. 4) aufgebracht wird.

Dehnungsmeßstreifen sind nicht nur gegenüber Stärkenänderung der Masse des in Betracht gezogenen Metalls sondern auch hinsichtlich der Kontinuität dieses Metalls empfindlich. Sie ermöglichen somit das Auffinden von Einbuchtungen, die sich infolge von Korrosion bilden. Eine solche Korrosion mit Rißmerkmalen kann tief in das Metall eindringen, ohne daß die Dicke insgesamt beeinträchtigt wird. Diese Form der Korrosion ist für die Langlebigkeit von Speicherbehältern und metallischen Leitungen besonders nachteilig. Infolge der Dehnungsmeßstreifen, die permanent auf die festen und geschützten Detektorflächen aufgebracht werden, ist es möglich, eine derartige Form der Korrosion festzustellen und somit zu überwachen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

f 1. Vorrichtung zur überwachung der Innenwandkorrosion eines Metallmantels, der ein Fluid enthält, welches korrosiv sein kann, der das Fluid von der Außenumgebung trennt, dessen Außenwand von einer Hülle umgeben ist, die die Außenwand von der Außenumgebung isoliert, mit wenigstens einer Einrichtung zum Messen einer physikalischen Größe, die eine Funktion des Oberflächenzustands der Innenwand ist, wobei die Einrichtung Detektormittel, die mit einem Meß- und Rechenmechanismus verbunden sind, und wenigstens eine Meßwertübertragungseinrichtung hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel (8, 9) auf der Außenwand (4) des Mantels (1) angeordnet sind und vollständig von der Hülle (6, 13) bedeckt sind, die den Mantel (1) von der Außenumgebung (5) trennt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß die Detektormittel von einem Detektorkörper (9) gebildet werden, der insbesondere von einer Detektorfläche (9¹) begrenzt wird, die auf ein Oberflächenelement (7) der Außen-

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wand (4) des Mantels (1) aufgebracht ist, wobei der Detektorkörper (9) vollständig von der Wand (6, 13) bedeckt ist, die den Mantel (1) gegenüber der Außenumgebung (5) isoliert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (7) der Außenwand (4) des Mantels (1), auf das die Detektorfläche (9¹) wenigstens einer Meßeinrichtung (8) aufgebracht ist, Teil einer Zone der Außenwand ist, dio mit einem nicht korrosiven Medium in Kontakt steht, das von dem Medium außerhalb des Mantels (1) durch eine starre Platte (14) in Form eines Deckels getrennt ist, der seinerseits außen von der Hülle (6) überdeckt ist, die den Mantel (1) gegenüber der Außenumgebung (5) isoliert, wobei sich der Detektorkörper (9) in dem nicht korrosiven Medium befindet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Meßeinrichtung (8) der Detektorkörper (9), der Meß- und Rechenmechanismus (10) und die Meßwertübertragungseinrichtung (11) in dem nicht korrosiven Medium liegen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) zum Lagern von Kohlenwasserstoffen dient.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) eine zylindrische Leitung ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Platte (14) in Form eines Deckels von einem Abschnitt einer zylindrischen Leitung in Form einer Muffe gebildet wird, welche den Mantel (1) umgibt, wobei abdichtende Ringverbindungen (14*) die Enden der Muffe (14) mit der Außenwand (4) des Mantels (1) verbinden.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Leitung strömende Kohlenwasserstoffe enthält.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Leitung in Wasser bis zu einer bestimmten Tiefe eingetaucht ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Detektorfläche (9¹) begrenzte Detektorkörper (9) von wenigstens einem Dehnungsmeßstreifen gebildet wird.

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