Aufnahme und Bewertungen von Korrosionsabtragsraten mittels 3D-Scanner und Pipecheck Software

Überprüfung von alten Druckrohrleitungen in Kraftwerken zur Bestimmung der Restlebensdauer

Hydro Safety Engineering ist ein Ingenieurbüro mit Sitz in Meran, welches sich seit fast zehn Jahren auf dem Gebiet der Planung, der Kontrolle, der Bewertung und des Betriebs von Wasserkraftwerken spezialisiert hat. Ingenieur Armin Kager war lange Mitarbeiter von Betreibergesellschaften großer Wasserkraftwerke und kennt somit bestens die Anforderungen in diesem Bereich und die Wünsche seiner Kunden. Zusammen mit den Partnern des Ingenieurbüros führt er visuelle Kontrollen, Kontrollen mit Inspektionskameras, nicht zerstörende Prüfungen (MT, UT, RT, Härteprüfungen usw.), Laboruntersuchungen und andere Kontrollen durch, um den Zustand von Rohrleitungen, Turbinen, Zuleitungssystemen und anderen Infrastrukturen zu erheben.

Die besondere Morphologie der Alpen bedingt sehr häufig, dass die Kontrollen und Prüfungen zumeist in sehr schwierigem Gelände bzw. bei erheblichen Neigungen der zu überprüfenden Infrastrukturen durchzuführen sind.

Überprüfung einer 100 Jahre alten Druckrohrleitung

Hydro Safety bekam von einem Kraftwerksbetreiber den Auftrag, Aussagen über die Restlebensdauer der Kraftwerksinfrastruktur zu geben. Hintergrund war, dass die Konzession des Kraftwerks mittelfristig auslief, und es somit dem Betreiber ein Anliegen war, in der Restlaufzeit der Konzession einen sicheren Betrieb der Anlage gewährleisten zu können. Hierfür musste der Grad der Abnutzung eines bestimmten Bereichs einer beinahe 100 Jahre alten Druckrohrleitung durch Abrasions- und Korrosionseffekte im Inneren der Rohrleitung erhoben werden.

Die Inspektion gestaltete sich als sehr anspruchsvoll, da der Einstiegsbereich in die Druckrohrleitung voll Wasser und Schlamm (Tiefe von über 80 cm) war, welchen es galt mit sämtlichen Gerätschaften schadensfrei zu überwinden. Zudem stellten der beschränkte Innendurchmesser (1.200 mm) und vor allem die Neigung der Rohrleitung (von ca. 80%) eine große Herausforderung für die Inspektionsteilnehmer dar. Auch die Kombination zwischen Krümmung in der Lage und Neigungswechsel im Höhenprofil stellte eine zusätzliche Schwierigkeit für die Sicherungs- und Seilarbeiten dar.

Die Messungen erfolgten an zwei besonders stark von Abrasion und Korrosion geschwächten Wandungsbereichen. Dabei wurden jeweils Flächen von ca. 400 mm mal 400 mm zuerst mit Stahlbürste, dann mit Wasserstrahl gereinigt, getrocknet und schließlich mit dem HandySCAN 3D Scanner und der Pipecheck Software vermessen. Die Genauigkeit der Messung sollte mindestens 0.05 mm betragen.

Untersuchte Stelle vor Abtrag Beschichtung und nach Reinigung der Oberfläche

Die größte Herausforderung war, in diesen beengten und sehr abschüssigen Verhältnissen den Laserscanner, das Tablet und den angeschlossenen Computer zu verwenden, ohne die Geräte durch Wasser, Verschmutzungen bzw. Herunterfallen zu beschädigen. Dies erfolgte durch eine akkurate Planung und Vorbereitung der Inspektion und durch die Tatsache, dass man sich für den Einsatz eines Handys mit großem Display (anstatt des Tablets) entschieden hatte, welches mittels Armschleife an den Unterarm eines der beiden Inspektoren angebracht wurde. Der leistungsfähige Computer wurde in einen eigens dafür ausgestatteten Rucksack verstaut, in welchem auch der HandySCAN 3D Platz fand. Am Ort der Aufnahme angekommen, wurden die Oberflächen gesäubert, mit den Markern bestückt und schließlich vermessen.

Aufnahme mit HandySCAN 3D Scanner

Nach Auswertung mit Pipecheck und büroeigener Software

Vorteile HandySCAN 3D – Pipecheck Combo

Die Kombination aus dem handgeführtem 3D-Scanner HandySCAN 3D, der Pipecheck-Software und einigen wenigen Messungen der Bezugswandstärken mittels Ultraschall war für das Projekt ideal. Laut Hydro Safety Engineering gewährleistet das System die bestmögliche Abschätzung der Korrosion bzw. der Restwandstärken. Genauigkeit und Datendichte sind wesentlich höher als bei herkömmlichen Messungen und somit nicht zu vergleichen. Der Grund für Kauf des 3D-Scanners und Software war die damit erzielbare Steigerung der Genauigkeit von Aufnahmen und Bewertungen von Korrosionsabtragungsraten bzw. die Möglichkeit der raschen Analyse der Daten mit Berechnungen des erwarteten Berstdrucks.

Vor der Anschaffung des Creaform-Systems wurden Raster-Wandstärkenmessungen von innen und außen sowie Vermessungen mit Korrosions-Schablonen, sogenannten Profilometern, vorgenommen. So wäre im vorliegenden Projekt die Durchführung der Arbeiten wie die Abschätzung und Bewertung des Korrosionsabtrags aufwendiger und ungenauer gewesen sowie die Datendichte um ein Vielfaches geringer ausgefallen. Aussagen über den mittleren Korrosions- bzw. Abrasionsabtrag und eine vollflächige Bewertung des Phänomens wären nicht möglich gewesen.

„Die Anwendung des HandySCAN 3D und der Pipecheck-Software setzt neue Maßstäbe bei der Abrasions- und Korrosionsermittlung. Wir freuen uns bereits jetzt auf andere, mögliche Einsätze unseres Geräts! Zum Beispiel werden wir den Scanner demnächst auch für die Vermessung von neuen und gebrauchten Laufrädern einer Peltonturbine einsetzen, um damit Rückschlüsse auf den Verschleiß desselben zu erhalten“, erklärt Armin Kager, Inhaber und leitender Ingenieur von Hydro Safety Engineering.