Ein Versuchsaufbau mit Rohrleitungen

Auf dem Testgelände der BAM in Horstwalde wird ein sogenannter Deflagrationsversuch vorbereitet. Damit soll das Verhalten einer Rohrleitung bei einem schnellen Verbrennungsvorgang untersucht werden.

Quelle: BAM

Projektlaufzeit

01.05.2015 - 30.04.2018

Projektart

BAM eigenes Projekt

Projektstatus

Laufend

Kurzbeschreibung

Wie kann man Rohrleitungssysteme kontinuierlich überwachen und so Schäden frühzeitig erkennen? In einer Machbarkeitsstudie erprobt die BAM dafür die verteilte akustische und faseroptische Sensorik.

Ort

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Unter den Eichen 87
12205 Berlin

Im Fokus der BAM: Faseroptische Sensoren zur Überwachung von Rohrleitungen

Nahaufnahme einer Hand mit einem faseroptischen Sensor an einem Rohr

Quelle: BAM

Bereits kleinste Lecks in Rohrleitungen können große Schäden verursachen. Deshalb ist es wichtig, dass potenziell gefährliche Veränderungen an Rohrleitungen frühzeitig erkannt und überwacht werden. Das Projekt untersucht, wie man Rohrleitungssysteme kontinuierlich auf Schäden wie Risse, Brüche oder Ablagerungen überwachen kann. Teilprojekte widmen sich der Auswertung und Analyse von Schadensbildern, Applikationstechniken für Sensoren sowie der Entwicklung von Messmethoden am realistischen Modell.

Stilisierter Programmablaufplan

Quelle: BAM

Die BAM führt mit dem Projekt AGIFAMOR in einer Machbarkeitsstudie Methoden und langjährige Erfahrung aus der chemischen Sicherheitstechnik, auf dem Gebiet der Gefahrgutumschließungen und der zerstörungsfreien Prüfung zusammen. Im Projekt werden Messmethoden überprüft und ein Messverfahren zum kontinuierlichen Rohrleitungsmonitoring entwickelt.

Ein Pfeil in der Mitte einer Zielscheibe

Quelle: BAM

Das Projekt entwickelt Methoden, um Rohrleitungen kontinuierlich und mit möglichst geringem Aufwand zu überwachen. Die BAM überprüft und erprobt dazu den Einsatz von verteilter akustischer und faseroptischer Sensorik. Nach Möglichkeit sollen dadurch eine Schadensfrüherkennung für Rohrleitungssysteme ermöglicht und somit zentrale Fragestellungen der Industrie beantwortet werden.

Händeschütteln

Quelle: BAM

Das Projekt wird allein von der BAM getragen und ohne weitere Drittmittel finanziert. Beteiligt sind die Fachbereiche für Gase und Gasanlagen; Konstruktiven Brand- und Explosionsschutz Gase; Gefahrguttanks und Unfallmechanik; Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren; Faseroptische Sensorik; Betriebsfestigkeit und Bauteilsicherheit.


Damit Rohrleitungssysteme in Zukunft noch sicherer werden: Das Projekt "Anwendung der verteilten akustischen und faseroptischen Sensorik zur kontinuierlichen Überwachung von Rohrleitungen" (AGIFAMOR) der BAM untersucht Schadensursachen in komplexen Rohrleitungssystemen und entwickelt Techniken für die dauerhafte Überwachung durch verteilte akustische und faseroptische Sensorik.

Denn die Sicherheit von Rohrleitungssystemen und Pipelines ist besonders relevant, da schon kleine Lecks für Betreiber zu hohen Reparaturkosten führen oder Umwelt- und Personenschäden verursachen können. Ziel des Projektes ist es, mit möglichst geringem Aufwand ausgedehnte Rohrleitungsstrukturen auch unter erschwerten Bedingungen, zum Beispiel bei hohen Temperaturen, kontinuierlich überwachen zu können.

Kompetenzen der BAM

Die BAM kombiniert in diesem Projekt fachübergreifende und langjährige Erfahrung sowohl mit Gasanlagen, Gefahrguttanks und Umweltmechanik als auch mit Sensorik, optischen und faseroptischen Verfahren bis hin zu Betriebsfestigkeit und Bauteilsicherheit. Außerdem stehen einzigartige experimentelle Einrichtungen zur Verfügung – zum Beispiel das Testgelände Technische Sicherheit der BAM (BAM TTS) im brandenburgischen Horstwalde für Versuche im Realmaßstab.

Schadenursachen an Rohrleitungen identifizieren

  • Gemeinsam mit Industriepartnern wird festgestellt und klassifiziert, mit welcher Häufigkeit welche Ursache (Korrosion, mechanische Beanspruchung etc.) für welches Schadensbild (Riss, Pitting, Ablagerung) verantwortlich ist.

Spezifische Techniken für Sensoren und Sensorapplikationen

  • Die BAM entwickelt und erprobt Applikationstechniken für sogenannte vibro-akustische Sensorfasern, die über auftretende Geräusche in Rohrleitungen Schäden detektieren sowie Techniken für die Temperaturmessung mit Sensorfasern. Ziel ist, dass mit vergleichsweise geringem Installationsaufwand sehr ausgedehnte Rohrleitungssysteme dauerhaft und kontinuierlich über ihre gesamte Länge überwacht werden können.
  • Unterschiedliche Varianten der Sensorapplikation und unterschiedliche Sensorfasern werden durch statistische Vergleichsmessungen erprobt und bewertet.
  • Das Messsystem wird durch die sogenannte Sensitivitätsanalyse auf Empfindlichkeit untersucht und mit konventionellen akustischen Sensoren sowie Referenzverfahren wie Laservibrometrie, der Messung mechanischer Schwingungen mit einem Laser, verglichen.
Detailansicht eines Rohrleitungssystems

Rohrleitungssysteme in Industrieanlagen führen meist große Mengen an Gasen oder Flüssigkeiten über lange Distanzen. Aufgrund der hohen Fördermengen können selbst kleinste Leckagen zu hohen Schäden führen.

Quelle: iStock.com/SpaceManKris

Entwicklung von Messmethoden am realistischen Modell

  • Realitätsnahe Versuchsaufbauten: Auf dem BAM TTS wird ein Rohrprüfstand errichtet, damit Tests unter realistischen Bedingungen möglich sind.
  • Schadensbilder charakterisieren: Akustische Phänomene werden an unbeschädigten Rohrleitungen als Referenz gemessen. An beschädigten und unbeschädigten Rohrleitungen werden Vergleichsversuche unter statischer und dynamischer Druckbelastung sowie mit unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt und die Veränderung des Klangbildes untersucht.
  • Die verteilte akustische und faseroptische Sensorik soll anhand dieser veränderten Klangbilder und Referenzmessungen im Stande sein, die verschiedenen Schadensarten zu identifizieren und somit zuverlässig zu erkennen.