Das Southwest Research Institute (SwRI) hat eine magnetostriktive (MST) Sonde entwickelt, die mithilfe von geführten Wellen Korrosion in Lagertanks erkennt und so eine kostengünstigere und effizientere Inspektionsmethode ermöglicht. Die Sonde von SwRI wird an der Seite eines Lagertanks angebracht und erstellt eine hochdetaillierte Karte der beschädigten Bereiche im Inneren.Das Southwest Research Institute (SwRI) hat eine magnetostriktive Wandlersonde (MST) entwickelt, die Korrosion in Lagertanks erkennen kann, ohne dass die Bediener die Tanks zur Inspektion entleeren müssen – ein Verfahren, das üblicherweise mit erheblichen Ausfallzeiten und dem manuellen Betreten beengter Räume verbunden ist.
Die Technologie nutzt Ultraschall-geführte Welleninspektion, um Korrosion und strukturelle Mängel von außen an der Tankwand zu erkennen. Da das Entleeren und Reinigen der Tanks vor der Inspektion entfällt, bietet die Sonde Öl- und Gasunternehmen die Möglichkeit, Wartungskosten zu senken und gleichzeitig Sicherheit und Betriebseffizienz zu verbessern.
Lagertanks werden im Energiesektor häufig zur Lagerung von Rohöl, Raffinerieprodukten, Flüssiggasen und anderen Flüssigkeiten eingesetzt. Branchenvorschriften schreiben regelmäßige Inspektionen vor, um Korrosion oder strukturelle Schäden zu erkennen, die zu Leckagen, Umweltschäden oder Geräteausfällen führen könnten. Für diese Inspektionen müssen die Tanks in der Regel außer Betrieb genommen, entleert und gereinigt werden, bevor Techniker manuelle Messungen durchführen können.
Die MST 8x8-Sonde von SwRI wurde entwickelt, um diese Herausforderungen durch berührungslose Inspektion zu bewältigen. Das Gerät besteht aus einem flexiblen Streifen mit acht Ultraschallsensoren, die an der Außenseite einer Tankwand angebracht werden. Nach der Installation erzeugen die Sensoren Schallwellen, die sich entlang der Struktur ausbreiten.
Bei Korrosion oder anderen Defekten werden die Wellen zum Sensorfeld zurückreflektiert. Durch die Analyse dieser reflektierten Signale können Ingenieure Anomalien in der Tankstruktur erkennen.
Das System nutzt horizontale Scherwellen, eine Form von Ultraschallwellen, die sich aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Defekten und ihrer Fähigkeit, sich über lange Strecken durch Metalloberflächen auszubreiten, besonders für die Strukturinspektion eignet.
„Viele Branchen verlangen regelmäßige Inspektionen von Lagertanks“, so Dr. Sergey Vinogradov vom SwRI, Autor einer kürzlich erschienenen Studie, die die Leistungsfähigkeit der Sonde beschreibt. „Dies kann ein sehr kostspieliges Verfahren sein, da der Tank entleert, gereinigt und manuell inspiziert werden muss. Unsere Sonde ermöglicht die Inspektion ohne Entleerung des Tanks, reduziert so teure Ausfallzeiten und erhöht die Inspektionssicherheit, da Arbeiten in gefährlichen, beengten Räumen vermieden werden.“
Die Acht-Sensor-Konfiguration der Sonde ermöglicht die gleichzeitige Datenerfassung aus verschiedenen Winkeln. Dieses Multisensor-System unterstützt die sogenannte Vollmatrix-Erfassung, bei der die Signale jeder Sender-Empfänger-Kombination im Array aufgezeichnet werden.
Die erfassten Daten werden anschließend mithilfe eines fortschrittlichen Bildgebungsalgorithmus, der sogenannten Totalfokussierungsmethode, verarbeitet. Dieses Verfahren ermöglicht es dem System, detaillierte zweidimensionale Karten der Tankstruktur zu erstellen und Bereiche hervorzuheben, in denen Korrosion oder Materialverlust auftreten können.
Anstatt lediglich das Vorhandensein eines potenziellen Defekts anzuzeigen, kann die Technologie ein hochauflösendes Bild erzeugen, das die Lage und ungefähre Größe der Anomalie zeigt. Dieser Detailgrad ermöglicht es den Bedienern, die strukturelle Integrität besser zu beurteilen und festzustellen, ob Wartungs- oder Reparaturarbeiten erforderlich sind.
„Dadurch kann das System nicht nur das Vorhandensein einer Anomalie anzeigen, sondern eine hochauflösende Karte der Struktur erstellen, die Bereiche mit potenzieller Korrosion aufzeigt“, sagte Vinogradov. „Dies hilft den Nutzern, das Ausmaß des Schadens einzuschätzen und zu entscheiden, wann teure und zeitaufwändige Tankreparaturen durchgeführt werden sollten.“
Das SwRI führte Feldtests der Sonde an mehreren Lagertanks durch, um ihre Leistungsfähigkeit unter realen Bedingungen zu bewerten. Laut Institut zeigte das System die Fähigkeit, Korrosion und andere strukturelle Probleme zu erkennen, ohne dass ein Zugang zum Inneren der Tanks erforderlich war.
Der Inspektionsansatz eignet sich auch für Strukturen mit komplexen Geometrien, einschließlich gekrümmter Oberflächen und Bereiche mit Anbauteilen wie Halterungen oder Beschlägen, die herkömmliche Inspektionstechniken erschweren können.
Die Technologie wurde zwar zunächst an Lagertanks getestet, doch laut SwRI lässt sich dieselbe Inspektionsmethode auch auf andere große Industrieanlagen anwenden. Zu den potenziellen Anwendungsgebieten zählen Pipelines, Schiffsrümpfe, Windkraftanlagentürme und Strukturen der Luft- und Raumfahrt.
Für die Öl- und Gasindustrie könnte die Technologie insbesondere für Anlagen mit großen Tanklagern oder Terminals relevant sein, bei denen die Außerbetriebnahme von Tanks den Betrieb beeinträchtigen kann. Nichtinvasive Inspektionsmethoden, die den Stillstandsaufwand reduzieren, könnten Betreibern helfen, alternde Infrastruktur zu verwalten und gleichzeitig den Durchsatz aufrechtzuerhalten.
SwRI plant, die Technologie der Industrie durch Geräteverkäufe, Lizenzvereinbarungen und Technologietransferprogramme mit Inspektionsunternehmen zugänglich zu machen.
