Pipeline Condition and Asset Management

Chesapeake AWWA – When it Breaks, it Pours January 16, 2014

Ian Mead P.E., BCEEProvidence, RI

Agenda

• Why is This Important?• Asset Management Framework and Risk• The Condition Assessment Toolbox• Case Studies• Wrap Up

Why is This Important?

When it Breaks, it Pours

• Los Angeles Sept. 2009

When it Breaks, it Pours

• Atlanta GASept. 2009

When it Breaks, it Pours

• Washington D.C. 2008

• Providence, RI  1996

A Wake-Up Call To Utilities

Approach: Condition Assessment and Asset Management Programs

Defensible & Sustainable 

CapitalPlanning

• Review existing information• Determine remaining service life and renewal needs for pipes

• Desktop probability of pipe failure/condition analysis• Review pipe assessment tools and approaches

• Location of buried facilities• Verification of high points• Preparatory field work 

(excavations, pipe access, soils, and water)• Procurement of appropriate technology vendors• Implementation of pipe assessment tools

New Prioritization Approach is a Continuous Process

Capital Plans

GIS Data

Hydraulic Model

O&M DataField Samples

Anecdotal Data

Innovyze CapPlan®

Riva DS 

Defensible & Sustainable 

CapitalPlanning

Casses/LEYP

ManagementStrategies

KANEW

ASSET CONDITION RANKING

SERVICE LIFE ANALYSISDATA GAP REVIEW

0

1

2

3

4

5

6

2011

2023

2035

2047

2059

2071

2083

2095

2107

2119

Lined DI – 1976 ‐Present

Lined DI 1968 –1975

Lined Cent CI ‐1957 ‐ 1975

Lined Cent CI ‐1936 ‐ 1956

• Service Life Analysis ‐ KANEW– How much is required over time?– Budget impacts shown over time

• Statistical Failure Analysis– What do past breaks/condition say about existing pipe condition?– How strong are correlations and which factors have greater affect on pipes?

• Micro Modeling –Innovyze CapPlan©, Riva DA or Others– Weigh the various parameters that impact renewal– Produces a list of pipe segments for renewal 

or inspection

Using Advanced Tools for Inspection Prioritization

Condition Assessment Toolbox

• Visible Structural Defects‐ CCTV video of all pipe types‐ Valve location and operation

• Finding Pipe Locations & Voids‐ GPR,  Potholing, PPR

• AC Pipe Issues• Leaks 

‐ All pressure pipe types

• Wall Thickness Degradation‐ Corrosion of Metallic Pipes 

• Loss of Wire Prestress‐ PCCP

Leak Detection Tools 

• Pure Technologies– Free Swimming with SmartBall– Tethered with Sahara (Pipe Wall Assessment and CCTV)

• Wachs– Acoustics and CCTV from valve, hydrant, or tap– Assessment and exercising of valves

• Echologics– Acoustic leak detection– Acoustic condition assessment

• Other– Correlators, ground microphones

Wall Thickness Tools

‐ External vs. Internal?‐ Destructive vs. NDT?

• Ultrasonic/Impact Echo (NDT Corp)• Electromagnetics/BEM/Magnetic Flux Leakage (PICA, 

InfraMetrix)• Coupons/Coating Tests• Corrosion Assessments/Sampling

PCCP Wire/Pipe Assessment Tools

• Electromagnetics (EM – Pure Technologies)• Resistance Testing• Coupons/Wire Tests• Corrosion Assessments/Sampling• Fiber Optic/Acoustic Monitoring of Wire Breaks

Free Swimming Inline Leak and Gas Pocket Location: SmartBall™

Investigator™

Wachs Leak Detection

LDS1000™ by Wachs Water ServicesCondition Assessment of Large Diameter Transmission Mains

Acoustic Condition Assessment

• Acoustic signals induced in pipe by flowing water or acoustic exciters

• Velocity of acoustic wave is measured, wall thickness is calculated from propagation delay

• Calculated wall thickness is average value for pipe section along which velocity is measured,  typically 300 – 400 foot long sections

Noise Source

Measure soundvelocity

Ultrasonic Investigations

Ultrasonic (Echo Impact) Investigations of PCCP

Sonic/ Ultrasonic / Impact Echo Measurements

Full ThicknessPipe Resonance No Resonance Coating Thickness

Resonance

Impact

Sensors

Micro-crackedArea Delamination

SONIC/ULTRASONIC  DATA ANALYSIS

Determines Condition of each pipe section

•Concrete Strength parameters•Core Cracking•Pipe thickness

Coating delamination Erosion

Inner core delamination•Location and severity of deterioration

PICA Sea Snake for Ferrous Wall Thickness  and Pitting 

• Ferrous pipe sizes from 4” diameter to 78” diameter.  

• Under pressure or in a drained pipeline. 

• Measures changes in wall thickness. 

• Detect localized pitting and general corrosion

• Can see corrosion on both the interior and the exterior of the pipe.  

PICA reports the location and the severity of each defect. 

6” tool

20‐28” SeeSnake tool

PCCP Wire Break Assessment and Monitoring

Robotic EM Assessment

Manned EM Inspections

Free Swimming EM Tool

Wire Resistance Testing

Electric Resistance Measurements Between Adjacent Wires

Pipe Penetrating Radar

Condition Assessment Programs

• Assessment Report– “Real Time” Pipe Condition at Test Locations– Modification of Criticality Analysis (LoF, CoF)– Optimization of System (ARV, Blowoffs, etc.)

• Recommendations for CIP Projects • Develop Emergency Response Plan

– Catastrophic and Critical Pipe Failures– Mitigation of Environmental Impacts– Remediation of Property Damage

• Define or Modify Preventative Maintenance Program

• Large Water Utility• Impact Echo• Visual Inspection• Hammer Sounding• Soil and Groundwater Testing

• Electromagnetics 

• Large Diameter PCCP• Failure Risk curves• Fiber Optic Monitoring • Rehabilitation• 5‐year Cycle• $1M CA Program

Case Study ‐ RI

• Large Water Utility• Impact Echo• Visual Inspection• Hammer Sounding• Electromagnetics for PCCP 

• Acoustic Leak Detection

• Large Diameter Water Transmission Mains

• Tethered Leak Detection• CFRP Repair• Joint Seals• Follow Up Inspections• $500k

Case Study ‐MA

• Large Sewer Utility• Pump Station Upgrades• Surge Analysis• Soil and Groundwater Testing 

• $800k

• Various Diameter PCCP• Failure Risk curves• Acoustic Leak Detection• Acoustic Pipe Integrity Testing

Case Study ‐ NY

• Large Water Company• Risk Prioritization• Various Diameter PCCP• Evaluate CA Tools• Phased Implementation

• Water Authority• Multiple Types and Diameters

• Pilot Technologies• Risk Prioritization• Evaluate All Assets• Master Plan

Case Study ‐ NJ Case Study ‐ HI

Wrap Up

• Be Prepared• Evaluate Asset Management Framework• Know Your Toolbox• Be Proactive

Questions?