Laser-Roboter von Inspector Systems vermessen Innenkontur von Rohren - Tiefseerohre werden meist genutzt, um Erdöl, Erdgas oder Wasser über große Distanzen zu transportieren.
Sind diese Transportmedien hochkorrosiv, wird das Rohrinnere mit einer korrosionsbeständigen Legierung (Corrosion Resistant Alloy, CRA) geschützt. Dabei gibt es Unterschiede: ist die Legierung metallurgisch mit dem Trägerstahl verbunden, handelt es sich um plattierte- bzw. ummantelte Rohre (Clad Pipes). Man spricht von ausgekleideten Rohren (Mechanically Lined Pipes) wenn eine korrosionsbeständige Hülse in den Trägerstahl eingesetzt wird - auch Pipe-In-Pipe genannt.
Beides hat seine Vor- und Nachteile. Hat man sich für eine Art entschieden, gilt es, die internationalen Vorschriften und Standards hinsichtlich Designs und Materialauswahl für den Bau der Pipeline einzuhalten. Besonders wichtig hierbei sind Prüfungen und Verifizierungen unterschiedlichster Art im Vorfeld, um die Unversehrtheit bei späterer Belastung sicherzustellen, denn Leckagen dürfen in der Öl- und Gasindustrie nicht vorkommen.
Ein herausforderndes Projekt
Die Verlegung von Tiefseerohren auf dem Meeresgrund sind grundsätzlich mit Herausforderungen verbunden, insbesondere mit zunehmender Wassertiefe. Der Auftraggeber von Inspector Systems beherrscht die Kunst, starre Rohre von höchster Stabilität auf Spulen aufzuwickeln, bevor sie zur Verlegung auf die offene See gebracht werden. Im sogenannten R-Verfahren, R-Lay oder auch Reel-Lay, eine der effektivsten Installationsmethoden von Rohrleitungen für Offshore-Öl-/Gasanwendungen, werden in der Regel zwölf Meter lange einzelne Rohrstücke zu mehreren Kilometer langen Strängen auf einer sogenannten „Spoolbase“ an Land zusammengeschweißt und für den Transport zum Verlegeort im Meer auf eine riesige Trommel eines Schiffes aufgespult. Bei der Offshore-Verlegung wird das Rohr dann wieder abgespult, gerichtet und auf dem Meeresboden versenkt.
Durch die hohen mechanischen Anforderungen des Auf- und Abspulens, beschränkt sich dieses Verlegeverfahren aktuell auf kleine und mittlere Rohrgrößen im Bereich von 3 bis 16 Zoll. Was aber gilt es hierbei zu beachten bzw. herauszufinden? Bei der Trommelverlegung werden wiederholt plastische Dehnungen (Formänderungen) unterschiedlicher Größe in eine Rohrleitung eingebracht, welche in der Folge die Materialeigenschaften verändern. Ein im Allgemeinen irreversibler Prozess, der sowohl die Festigkeit als auch die Zähigkeit des Materials beeinflussen kann. Um die Auswirkungen auf das Material bewerten zu können und um sicherzustellen, dass das strukturelle Rohrverhalten auch den Beanspruchungsanforderungen entspricht, werden vorab umfangreiche Tests auf Zug, Druck, Alterung etc. durchgeführt sowie Spulenwicklungen simuliert.
Inspector Systems erfährt eine Bestätigung für seine Erfahrung und Qualität
Aufgrund der langjährigen Erfahrung und der bekannten Produktqualität wurde Inspector Systems und seine hochpräzise Laserroboter-Technologie von einem weltweit führenden Anbieter von Lösungen in der Öl- und Gasindustrie für oben genannte Vorfeldtests für eine definierte Prüfungsthematik beauftragt. Dabei handelte es sich um die Vermessung der Innenkontur ausgekleideter Tiefseerohre mit Hilfe der Lasertechnologie zur Beurteilung und Verifizierung für die spätere Verlegung im Meer. Der Hintergrund ist die bevorstehende Erschließung eines riesigen Öl- und Gasfeldes vor der Küste Brasiliens. An seinen Produktionsstandorten in Europa und Nordamerika führte der Kunde Simulationen von Biegezyklen an den zur Verlegung bestimmten Rohrtypen der Größe 6-, 8,- 10- und 12 Zoll durch.
Hierbei wurden 12-Meter-Testohre eines Rohrtyps auf einer Biegevorrichtung mit dem identischen Biegeradius, wie dem der Trommel auf dem Schiff eingerichtet. Die Simulation umfasste anschließend mehrere Biegezyklen und das anschließende Richten des Rohres. Dabei kann der Prozess des Biegens der Rohre für das Spulen dazu führen, dass sich z.B. die Legierung löst oder die Ovalisierung des Rohres übermäßig zunimmt, was höchst unerwünscht ist. Die Ovalisierung eines Rohres ist ein Schlüsselparameter für Tiefseeanwendungen. Sie beeinflusst extrem die Fähigkeit des Rohres, dem Bersten unter äußerem Druck zu widerstehen.
Präzise Messdaten zur sicheren Auswertung
Um die dafür benötigten Messdaten zu erlangen, kamen spezielle Laser-Roboter von Inspector Systems zum Einsatz. Bestehend aus einer Antriebseinheit mit Encoder-Wegmessung und einem um 360° rotierbaren Laser-Messkopf mit hochauflösender Inspektionskamera wurden, abhängig von der Position im Testrohr, in Abständen von 5 bis 10 mm hunderte von Querschnittsmessungen in einem Testrohr durchgeführt, um das Verhalten der Ovalität vor-, während- und nach dem Biegen bzw. Richten beurteilen zu können. Die Messung selbst erfolgte mittels Lasertriangulation, d.h. bei diesem Verfahren sendet ein Sensor einen Lichtpunkt auf die Rohrinnenfläche und das reflektierte Licht trifft wiederum im Sensor in einem speziellen Winkel auf eine Empfängerzelle.
Je nach Distanz ändert sich der Einfallswinkel und somit die Position des Lichtpunktes. Bei jeder Querschnittsmessung wurde somit während der Kreisrotation des Laserpunktes entlang der Rohrinnenfläche, entsprechend der gewünschten Auflösung, die Abstände von 450 bis 1.000 Messpunkten mittels Winkelmessung erfasst und daraus die Daten zur Beurteilung des Innenprofils geliefert. Ein integriertes Inklinometer zur Erfassung eventueller Neigungsänderungen sorgte zudem für zusätzliche Validität der Messwerte. Die Laser-Roboter verrichteten ihre Arbeit denkbar einfach und zuverlässig, dass der Kunde die Bedienung und Auswertung nach Fortschritt des Projektes selbst übernahm.