Ingenieurs hebben een nieuwe scantechniek ontwikkeld, geïnspireerd op de natuurlijke wereld, die corroderende metalen in olie- en gaspijpleidingen kan detecteren.

Door na te bootsen hoe vleermuizen verschillende golflengten van ultrageluid gebruiken om objecten te detecteren, jacht, en vermijd roofdieren, ingenieurs hebben een nieuw systeem ontwikkeld dat twee verschillende soorten straling combineert, snelle neutronen en gammastraling, om corrosie te detecteren - een belangrijke oorzaak van pijpleidinglekken.

Met duizenden kilometers pijpleidingen die worden gebruikt om olie en gas over enorme afstanden wereldwijd te transporteren, lekken zijn een groot probleem dat jaarlijks miljoenen kost en kan ongevallen en verwondingen veroorzaken, evenals aanzienlijke milieuschade.

Typisch, corrosie in oliepijpleidingen wordt gemeten met ultrasone of elektromagnetische technieken. Echter, deze zijn niet praktisch voor ondergrondse leidingen, of voor pijpleidingen bedekt met isolerende lagen van beton of kunststof.

Het nieuwe systeem, ontwikkeld door ingenieurs van Lancaster University, het Nationaal Fysisch Laboratorium, en een technologiebedrijf, hybride instrumenten Ltd, maakt gebruik van de gereflecteerde signalen, bekend als:backscatter, " van een combinatie van geïsoleerde snelle neutronen- en gammastraling.

Neutronen en gammastralen hebben nuttige complementaire eigenschappen. Neutronen interageren voornamelijk met materialen met een lage dichtheid, zoals kunststoffen. In aanvulling, snelle neutronen hebben een hoog doordringend vermogen, dus ze zijn geschikt voor het sonderen van dikke materialen. Gammastraling heeft voornamelijk een wisselwerking met metalen en kan niet altijd doordringen in zeer dikke materialen met een hoge dichtheid.

De twee stralingstypes produceren een verschillend elektronisch signaal. Dit betekent dat onderzoekers gegevens over beide soorten straling tegelijkertijd kunnen bewaren met behulp van een nieuw detectieapparaat genaamd een "Mixed Field Analyzer, " eerder ontwikkeld door Lancaster University en Hybrid Instruments Ltd.

Het systeem produceert een potloodachtige straal van indringende straling, van neutronen en gamma, die gericht is op het te inspecteren staalprofiel.

Het team testte de twee beeldvormingstechnieken in realtime in een laboratorium op stalen van koolstofstaal van verschillende diktes.

De onderzoekers konden verschillen in staaldikte zien. De sensoren werkten ook wanneer een isolerende laag werd gerepliceerd, met beton of kunststof, die de waarschijnlijkheid aangeeft dat defecten in staal, evenals corrosie en roest, variaties in de backscatter zou produceren.

Deze resultaten geven aan dat potentiële problemen bij gebruik op echte pijpleidingen gemakkelijker kunnen worden opgespoord en opgelost voordat olie en gas kunnen ontsnappen.

"De gecombineerde bundels van neutronen en gammastralen die parallel terugkaatsen naar een reeks detectoren, leveren een uitgebreide en snelle weergave op van de innerlijke structuur van staal, " zei Mauro Licata, doctoraat onderzoeker aan het project van Lancaster University.

"Dit systeem werkt een beetje zoals het getjilp van vleermuizen. Deze tjilpen zijn een superpositie van verschillende ultrasone golflengten, die terugkaatsen naar de oren van de vleermuizen. Naast het benadrukken van de voordelen van het combineren van meerdere reflectiedetectietechnieken om problemen zoals corrosie te detecteren, ons werk illustreert verder het aanzienlijke potentieel dat kan worden gehaald door inspiratie te putten uit, en nabootsen, systemen die zijn geëvolueerd in de natuurlijke wereld."

"Het isoleren van neutronen en gammastralen die in realtime worden terugverstrooid van een stalen oppervlak, op een manier die analoog is aan de manier waarop de hersenen van vleermuizen backscatter-echografie isoleren en zo verwarring met hun eigen getjilp vermijden, kan ons helpen om gebreken in leidingwanden sneller en effectiever te isoleren, " zei professor Malcolm Joyce van Lancaster University en Hybrid Instruments Ltd.

"Dit is een geweldig voorbeeld van NPL's toonaangevende neutronenfaciliteiten die worden gebruikt voor innovatieve wetenschap met een positieve impact, " zei Neil Roberts van het National Physical Laboratory.

Het is de bedoeling dat het detectiesysteem doorontwikkeld wordt en gebruikt wordt om storingen op te sporen door het van buitenaf op leidingdelen te richten. Echter, de onderzoekers zeggen dat er meer onderzoek nodig is op het gebied van neutronendetectoren om het systeem sneller te maken.

De onderzoekers suggereren dat de technologie ook in andere toepassingen kan worden gebruikt, zoals het inspecteren van de integriteit van constructies zoals bruggen.

Het onderzoek is geschetst in het artikel "Afbeelding van door corrosie veroorzaakte defecten in pijpleidingen met gecombineerde terugverstrooiing van neutronen/γ-stralen:een biometrische benadering, " die is gepubliceerd door het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .