Corrosie onder isolatie detecteren

Nieuwe technologie van Senergetics maakt continu monitoren met optische sensoren mogelijk

In de procesindustrie zijn pijpleidingen veelal met steenwol en een aluminium mantel geïsoleerd om warmteverlies tegen te gaan. Een groot probleem is echter dat er op sommige plekken corrosie onder de isolatie ontstaat, die pas zichtbaar is als de isolatie helemaal is verwijderd, bijvoorbeeld bij groot onderhoud. Startup Senergetics heeft een nieuwe technologie ontwikkeld om geïsoleerde leidingen met behulp van optische vezels met sensoren continu te kunnen monitoren.

Sluipmoordenaar

"Uit de meetdata kan nu al met meer dan 90 procent betrouwbaarheid afgeleid worden waar zich de corrosieplekken bevinden, die daarna gericht aangepakt kunnen worden. Dat bespaart niet alleen hoge kosten, maar verhoogt ook de procesveiligheid. Ook is deze technologie geschikt om lokale energieverliezen en lekken langs de leidingen in kaart te brengen", aldus CEO en medeoprichter Frank Jacobs die verwacht de technologie, integrated photonics sensing geheten, in de tweede helft van 2025 op de markt te brengen.

“Ik ben bij diverse bedrijven in totaal zo'n 25 jaar verantwoordelijk geweest voor de technische isolatie, voornamelijk in de procesindustrie, en weet dat corrosie onder isolatie daar als ‘sluipmoordenaar’ bekendstaat. Het heeft me altijd verbaasd dat er nooit een goede oplossing is bedacht om die corrosie te voorkomen of in een vroeg stadium te ontdekken en aan te pakken.

Optische vezels

In maart 2022 neemt hij deel aan een programma van Hightech XL uit Eindhoven, dat ondernemers en technisch talent bij elkaar brengt om nieuwe geavanceerde technologie tot wasdom te laten komen. Daar is een voordracht over optische vezels met gevoelige optische sensoren, waar de presentator vertelt dat het mogelijk is om in lange optische vezels duizenden sensoren aan te brengen. Dit brengt hem op het idee om eens te kijken of het mogelijk is met zo’n optische vezel corrosie onder isolatie te detecteren. Op deze bijeenkomst ontmoet hij ook Anitha, professor in de micro-elektronica uit India. Zij is ook in deze technologie geïnteresseerd. Samen besluiten zij Senergetics op te richten om te onderzoeken of de integrated photonics sensing een oplossing zou kunnen bieden voor het probleem van corrosie onder isolatie.

Het onderzoek van Senergetics levert eind 2022 al een proof of concept op. De nieuwe technologie heeft belangrijke voordelen. Zo kunnen de optische vezels aan de buitenkant van de leidingen worden aangebracht zonder dat de isolatie er eerst af moet. Een fabriek kan dus tijdens het plaatsen van de vezels in bedrijf blijven. Verder is het mogelijk om met deze technologie pijpleidingen continu te monitoren. “Met de data van de sensoren stellen we een profiel van een leiding op. Afwijkingen daarvan in de loop van de tijd zetten ons op het spoor van corrosie. Aan de hand van data-analyse met behulp van kunstmatige intelligentie kunnen we het systeem leren corrosie nauwkeurig te herkennen”, legt Jacobs uit.

"De nieuwe technologie combineert de kennis en ervaring van optische sensoren, data-analyse en isolatie in de industrie"

Resultaten uit pilots

Het fonds DeepTech XL steekt in 2023 kapitaal in Senergetics, dat het bedrijf in staat stelt om pilots op te zetten bij Unilever, bij onderhoudsbedrijf Sitech op de Chemelot-site in Geleen en bij Kaefer, de installateur van isolatie in de industrie in Duitsland. “De pilots hebben tot nu toe veel positieve reacties en resultaten opgeleverd. Kaefer heeft bijvoorbeeld in een testopstelling een aantal corrosiepunten gesimuleerd. Die hebben we allemaal gevonden, sterker nog, we vonden plekken die Kaefer zelf niet eerder had opgemerkt. Het bedrijf is zo positief over deze technologie, dat wij nu gebruik mogen maken van zijn testopstelling bij het verder ontwikkelen van onze technologie. We streven ernaar om die in de tweede helft van 2025 aan te bieden op de markt”, aldus Jacobs.

Hij wijst erop dat de nieuwe technologie de kennis en ervaring van optische sensoren, data-analyse en isolatie in de industrie combineert. “We willen komen tot specifieke sensoren die metingen kunnen doen in het veld met een dashboard dat aangeeft waar zich onder de isolatie plekken met een hoog risico op corrosie bevinden. In samenspraak met andere bedrijven ontwikkelen we sensoren die voor onze toepassingen geschikt zijn. Uiteindelijk zal het intellectueel eigendom daarvan ons toebehoren. De data-analyse en domeinkennis zijn al van het begin af aan van ons en passen we toe in dataverwerkingsmodellen. De juiste vertaling van de meetgegevens is waar het uiteindelijk om draait. Dat is waar wij sterk in zijn.”   

Fibre bragg grating technologie

Senergetics maakt gebruik van de zogenaamde Fibre Bragg Grating-technologie, waarbij in een optische vezel met behulp van een laser fijne krasjes zijn aangebracht. Die krasjes weerkaatsen licht dat door de optische vezel gaat, waardoor de golflengte ervan verandert. Aan de golflengte valt af te lezen wat de verandering of afwijking op de plek van het krasje is.

"Als het signaal van een sensor plotseling verandert, dan zien we dat bij het continu monitoren meteen en ook als dat signaal in de loop van de tijd langzaam verandert. In specifieke gevallen duidt dit op aanwezigheid van water onder of in de isolatie. Met de signaalverschillen brengen we in kaart hoe het water zich door de isolatie beweegt, hoe vaak en in welke hoeveelheid. Aan de hand daarvan kunnen we vaststellen hoe corrosief de omgeving op bepaalde plekken rondom een pijp is. We zien dus niet de corrosie zelf, maar wel hoe corrosief het klimaat ter plekke is”, legt Jacobs uit.

Met deze techniek kan Senergetics dus niet meteen na het aanbrengen van de optische sensoren de plekken met corrosie aanwijzen, maar wel na een paar maanden monitoren na het plaatsen van de sensoren. Hij merkt op, dat bestaande technieken voor het opsporen van corrosie, zoals metingen met ultrageluid, röntgenstraling en ook visuele inspectie alle slechts momentopnamen opleveren, waarvan de resultaten niet altijd betrouwbaar zijn. “Het aantal vals positieve resultaten is vrij hoog. Voordeel van onze technologie is dat je door continu te monitoren afwijkingen eerder op het spoor bent en beter herkent”, aldus Jacobs.

"Corrosie onder isolatie leidt wereldwijd tot een jaarlijkse kostenpost van meer dan 100 miljard euro"

Vooral bij complex leidingwerk

Corrosie onder isolatie is vooral een probleem in fabrieken en veel minder bij lange transportleidingen, aangezien in fabrieken bij hogere temperaturen wordt gewerkt en het leidingwerk complex is. “In fabrieken heb je met spaghetti-achtige structuren te maken, dat maakt het moeilijk om ze visueel te inspecteren, wat de kans vergroot dat je iets mist”, licht Jacobs toe.

Hij wijst erop dat de corrosie onder isolatie wereldwijd leidt tot een jaarlijkse kostenpost van meer dan 100 miljard euro. Sitech heeft eerder becijferd dat, als bedrijven door continu monitoren gericht reparaties kunnen uitvoeren waarbij ze dus niet alles open hoeven te maken, ze tot 60% kunnen besparen op de kosten van het bestrijden van corrosie onder isolatie. Voordeel is ook dat het toch al schaarse technische onderhoudspersoneel bij een onderhoudsstop veel effectiever kan worden ingezet op die plaatsen waar reparaties werkelijk nodig zijn. Daarmee valt een investering in ons systeem met een terugverdientijd van ongeveer een jaar zeker te rechtvaardigen. De terugverdientijd zal echter van fabriek tot fabriek verschillen, onder andere doordat ze met verschillende temperaturen werken.

Energieverliezen detecteren

Los daarvan leent de technologie zich volgens Jacobs ook om energieverliezen bij leidingen op te sporen. “Als je als het ware een heat map maakt over een bepaalde periode kun je op basis daarvan berekenen hoeveel energie verloren gaat op bepaalde plekken. Met gerichte reparaties aan bijvoorbeeld 5 procent van je leidingen kun je dan 80 tot 90 procent van abnormaal energieverlies elimineren”, verklaart Jacobs.

Energieverliezen opsporen met een thermocamera kan ook, maar levert volgens hem slechts een momentopname die beïnvloed kan zijn door zonnestraling. Continu monitoring filtert dergelijke invloeden eruit.

Ook is het mogelijk om met continu monitoren lekken te detecteren. Een plotseling lokale temperatuurverandering kan wijzen op lekkage. “We kunnen het datamodel zo trainen dat het een alarm afgeeft op het moment dat iets duidelijk abnormaal afwijkt”, aldus Jacobs.

Kosten in kaart brengen

Hoe groot de kosten gemoeid met energieverliezen in de procesindustrie wereldwijd zijn, valt volgens hem moeilijk te becijferen, omdat sommige fabrieken bij lage temperaturen werken en andere bij hoge temperaturen. Hoe extremer de procestemperatuur is, hoe groter de energieverliezen zijn wanneer de isolatie gebreken vertoont. “Maar ik durf best te beweren, dat de kosten gemoeid met energieverlies wereldwijd nog groter zijn dan 100 miljard euro per jaar. Uit onze calculaties komt naar voren, dat de kosten van energieverlies bij isolatiegebreken makkelijk kunnen oplopen tot boven 20.000 euro per jaar per kilometer pijpleiding. Daarom is het voor elk bedrijf van belang die energieverliezen en de gerelateerde kosten in kaart te brengen en te bepalen wat er aan gedaan kan worden”, stelt Jacobs.

Volgens Jacobs is Senergetics al zo ver met het trainen van een model voor het analyseren van data en met machine learning, dat het systeem met meer dan 90 procent betrouwbaarheid plekken met een hoog risico op corrosie kan aanwijzen. Met meer data en validaties wil het bedrijf uitkomen op minimaal 98 procent betrouwbaarheid.
“Onze ambitie is om de integriteit van installaties continu te monitoren met sensoren die hiervoor speciaal ontwikkeld zijn en met datamodellen en kunstmatige intelligentie corrosie, energieverliezen en lekkages met een hoge mate van betrouwbaarheid direct detecteerbaar en zichtbaar te maken. Daar willen wij het verschil maken”, besluit Jacobs.