Sichere Rohrleitungssysteme im Fokus: Zustandserfassung und Integritätsmanagement

Pipelines und Rohrleitungssysteme bilden das Rückgrat für den globalen Transport von Energie- und Prozessmedien wie Erdöl, Erdgas, Wasser oder zunehmend auch Wasserstoff. Über drei Millionen Kilometer Leitungsnetz durchziehen weltweit Kontinente – mit steigender Tendenz: Allein 2023 befanden sich laut Global Energy Monitor rund 69.700 Kilometer neue Gasleitungen im Bau, was einem Plus von 18 % gegenüber dem Vorjahr entspricht.

Doch mit dem Ausbau kritischer Infrastruktur wachsen auch die Anforderungen an deren sicheren, dichten und regelkonformen Betrieb – nicht nur an die Leitungen selbst, sondern ebenso an Armaturen, Dichtsysteme, Ventile und Stellantriebe, die in der Gesamtsystembewertung eine zentrale Rolle spielen.

Leckagen, Korrosionsschäden oder strukturelle Schwachstellen gefährden nicht nur die Versorgungssicherheit, sondern auch Umwelt, Betriebskosten und Compliance. Der Fachbeitrag zeigt, wie moderne Inspektionstechnologien – von intelligenten Molchverfahren bis zur oberirdischen CMI-Messtechnik – dazu beitragen, Rohrleitungen und ihre Komponenten zuverlässig zu überwachen und langfristig zu sichern.

Vorbereitung eines Inspektionsmolches (Bildquelle: Rosen Group)

1. Zustandserfassung mit Inspektionsmolchen

Korrosion stellt weltweit die Hauptursache für Pipelineschäden dar. Durch regelmäßige Inspektionen können potenzielle Probleme frühzeitig erkannt und kostspielige Reparaturen mit längeren Ausfallzeiten vermieden werden. Zudem tragen sie zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften bei und minimieren mögliche Umweltrisiken, die durch Leckagen entstehen können. Große Leckagen sind in der Regel schnell zu ermitteln, wo hingegen kleine (schleichende) schwieriger aufzuspüren sind und mitunter jahrelang unentdeckt bleiben können. Ein effektives Pipeline-Integritätsmanagement schützt also sowohl die Umwelt als auch die wirtschaftlichen Interessen der Betreiber.

Mit CMI identifizierte Fehlstellen (Bildquelle: Electromagnetic Pipeline Testing GmbH)

Im Rahmen von Inline-Inspektionen (ILI) werden in Rohrleitungen sogenannte Inspektionsmolche eingesetzt. Auf Grundlage unterschiedlicher Technologien können sie spezifische Schäden wie Risse, Lecks oder Korrosion lokalisieren und identifizieren. Bei einigen Inspektionen werden in der Analyse der gewonnenen Daten KI-Technologien wie die "Data Fusion" eingesetzt, die die Sensorsignale mittels sogenannter "neuronaler Netze" verarbeiten. So können aus großen Datenmengen spezifische Korrosions- oder Rissmuster abgeleitet und das Integritätsmanagement verbessert werden.

Einsatz intelligenter Messtechniken: zwei Beispiele

Bei der Magnetic Flux Leakage-Technik (MFL) wird in Rohrleitungen aus ferritischem Stahl mithilfe eines starken Dauermagneten ein Magnetfeld erzeugt. Die MFL-Sensoren erfassen bestehende Lecks, indem sie mittels Messung den Ort identifizieren, an dem der magnetische Fluss „gestört“ ist (magnetisches Flussleck) und speichern diese Information im Elektronikmodul. Einsetzbar ist diese Technologie innerhalb von Rohrleitungen, die Gase, Flüssigkeiten oder mehrphasigen Produkte befördern.

Zur Ortung und Identifizierung von Rissen oder anderen strukturellen Abweichungen eignet sich insbesondere die Ultraschallprüfung (UT). Bei dieser Technologie sendet ein Ultraschall-Sensor ultrahochfrequente Schallimpulse durch das Medium hindurch in die Rohrwand hinein, um mittels des Reflexionsverhaltens Erkenntnisse zu vorliegenden Schäden, anderen Anomalien oder zur Wanddicke zu gewinnen.

2. Inspektion nicht-molchbarer Leitungen und Dükerpeilung

Inline-Inspektionen (ILI) mit Molchen zur Bewertung der Leitungsintegrität eigenen sich nicht für alle Rohrleitungssysteme oder Pipelines. So können auftretende Durchmesseränderungen, starke Bögen (z. B. bei Dükern) oder einragende Bauteile einen freien Durchgang eines Molches verhindern. In dem Fall sind andere Untersuchungsmethoden zur Überprüfung der Pipelineintegrität oder von Schäden erforderlich.

Neues CMI-basiertes Verfahren ermöglicht oberirische Inspektion

Der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) hat im vergangenen Jahr gemeinsam mit mehreren Kooperationspartnern das Forschungsprojekt „Korrosionsschutz neu“ ins Leben gerufen. Mithilfe der in Deutschland entwickelten Technologie, die auf Current Magnetometry Inspection (CMI) beruht, wird derzeit eine geeignete Alternative zur kostspieligen Freilegung nicht-molchbarer Rohrleitungen untersucht.

Die Methodik soll dabei „in einem einzigen Messdurchgang die Erfassung von 
Fehlstellen und deren Korrosionszustand ermöglichen“, beschreibt der DVGW das Ziel des Projekts. „Darüber hinaus ergeben sich mit der Umrüstung auf Wasserstofftransport weitere Fragestellungen, wie zum Beispiel die Zustandsbewertung der Rohrleitung, welche mit CMI effizient beantwortet werden können.“

Die magnetische Vermessung zur Ortung von Korrosion oder Lecks kann von der Oberfläche aus, bis in große Tiefen, ferngesteuert und im laufenden Betrieb durchgeführt werden. CMI nutzt einen künstlich angelegten Wechselstrom, um präzise Magnetfeldmessungen unabhängig von Umgebungsbedingungen zu ermöglichen. Die Wechselströme werden dabei als sogenanntes Mehrfrequenzsignal auf die Rohrleitung aufgebracht.

Das CMI-Inspektionsboot „Yellow-Fin“ an einem Ufer kurz vor dem Einsatz (Bildquelle: Electromagnetic Pipeline Testing GmbH)

Laut Projektpartner EMPIT bietet die Technologie „prinzipiell die Möglichkeit zur Erfassung der relevanten Parameter, die für die Bewertung eines wirksamen Korrosionsschutzes an jeder Umhüllungsfehlstelle erforderlich sind. Damit birgt das Verfahren das Potenzial für eine umfassende Beschreibung der korrosionsrelevanten Eigenschaften einer Fehlstelle“.

Präzise Dükerpeilung mit CMI

Bei der präzisen Positionsbestimmung und bei der Ermittlung der Überdeckungen von Rohrleitungen, die Gewässer oder andere Infrastrukturen unterqueren – sogenannten Dükern – stoßen konventionelle Methoden (wie Bodenradar/GPR und klassische Magnetometrie) in ihrer Genauigkeit und Zuverlässigkeit aufgrund von Bodeneigenschaften und externen Einflüssen an ihre Grenzen. Als besonders problematisch gelten zum Beispiel feuchte Untergründe wie Flussbette, die die Signalreichweite stark einschränken.

Als besonders vorteilhaft hat sich CMI für den Einsatz unter komplexen Bedingungen, wie etwa in Fließgewässern oder Bereichen mit intensiver Schifffahrt, erwiesen. Praxisbeispiele zeigen, dass mit der Methode präzise Inspektionen auch in großen Gewässertiefen und bei anspruchsvollen Geometrien durchgeführt werden können. Die Ergebnisse bieten entscheidende Informationen für ein effektives Risikomanagement und tragen zur Minimierung von Umwelt- und Infrastrukturrisiken bei.

Die Methode, die also sowohl die Lage der Rohrleitung als auch ihre Überdeckung in einem einzigen Inspektionslauf sehr genau bestimmen kann, hat sich mittlerweile als Standard bei deutschen Netzbetreibern etabliert und wird kontinuierlich weiterentwickelt, um künftig auch Inspektionen in Tiefen bis 3000 m zu ermöglichen.