Ultraschallprüfung im Bergbau

Messung der gesamten Banddicke

Wie die vorstehend aufgeführten Herausforderungen zeigen, ist verstärkter Gummi ein mit Ultraschall recht schwierig zu messendes Material, da die Dämpfung im Inneren der Struktur sehr hoch ist. Das Band besteht aus mehreren Gummilagen und häufig Zwischenlagen aus Textilgewebe, die ein leichtes Eindringen der Ultraschallwellen in das Material verhindern. Ein großer Teil der Schallenergie wird an der ersten Verstärkungslage reflektiert. Ein Teil des Schalls dringt tiefer in das Material ein, um wertvolle Informationen zu den weiteren Lagen zu gewinnen. Das gibt besonders, wenn das Band Textil- und Stahlseile enthält.

Angesichts des schichtartigen Aufbaus des Gummis finden sich teilweise vollständige Laminierungen im Gummi. Einige der Rückwandechos sind jedoch noch sichtbar. Das Hauptproblem hierbei sind nicht ausgebildete Bediener, die das Vorhandensein von Laminierungen nicht erkennen. Das ist der Hauptgrund, warum ein A-Bild mit hoher Auflösung wichtig ist, denn es ermöglicht dem Bediener ein einwandfreies Verständnis des Zustands im Inneren des Prüfobjekts. SONOWALL 70 liefert ein A-Bild mit hoher Auflösung. Bei einigen Gummisorten ist die Dämpfung so hoch, dass eine viel höhere Impulsspannung erforderlich ist, um die obere Schicht zu messen oder zu Kalibrierungszwecken die Rückwand zu erreichen. Die niedrigere Impulsspannung vieler Dickenmessgeräte macht sie ungeeignet für diese Art von Messungen. Diese Art von Förderbändern hat gewöhnlich brandbeständige Eigenschaften und wird im Bergbau unter Tage eingesetzt. Wir versuchen, diese Herausforderung durch stärkere Impulse (400 V) in unseren Dickenmessgeräten zu meistern.
Die Ultraschallprüfung von Förderbändern hat jedoch ihre Grenzen. Es ist nicht immer möglich, die Gesamtdicke des Bands zu messen. Das gilt besonders bei einigen Bändern mit Stahlverstärkungen und Textil, bei denen die Stahlseile sehr dicht beieinander liegen. Vor der Prüfung sollte eine Machbarkeitsstudie durchgeführt werden, um die mögliche Aussagefähigkeit der Prüfung zu bestimmen. Hierzu sollte eine große Auswahl von Prüfköpfen eingesetzt werden. SONOTEC und deren Distributoren bieten Vorführungen vor Ort an, um die Anforderungen der Kunden zu überprüfen.

Messverfahren

Angesichts der genannten Faktoren ist es nicht ungewöhnlich, dass die angezeigten Dicken sehr unterschiedlich sind. Der Grund hierfür sind die Variationen zwischen den verschiedenen Bedienern und einem oder mehreren der vorgenannten Faktoren. Die effizienteste Vorgehensweise besteht darin, so viele Fehler wie möglich auszuschließen und dafür zu sorgen, dass jeder Bediener in genau der gleichen Weise misst. Hierfür ist die Impulsechotechnik empfohlen. Das heißt, dass das Gerät auf den Einfach-Echo-Modus geschaltet werden muss. SONOTEC empfiehlt Prüfköpfe mit zwei Elementen. In diesem Fall muss für den bei den Messungen verwendeten Prüfkopf eine V-Fehlerkorrekturkurve erstellt werden. Gummi für Förderbänder ist gewöhnlich einzigartig und kann sich von Band zu Band unterscheiden. Die Schallgeschwindigkeit sollte daher mit einer Probe bekannter Dicke(n) des zu überprüfenden Gummis kalibriert werden. Idealerweise sollte eine Zwei-Punkt-Kalibrierung vorgenommen werden. Hierzu werden zwei Referenzdicken desselben Materials benötigt. Falls das nicht möglich ist, wird empfohlen, den Prüfkopf auf Null zu justieren und eine Ein-Punkt-Kalibrierung durchzuführen. Die Schallgeschwindigkeit in der Art von Gummi, die üblicherweise für Förderbänder verwendet wird, sollte um 1650 m/s liegen. Wenn kein Muster verfügbar ist, wird empfohlen, eine V-Fehlerkorrektur zu erstellen, den Prüfkopf auf Null zu justieren und die Schallgeschwindigkeit von Hand einzustellen. Die Messung des Gummis oberhalb des Verstärkungsgewebes (obere Schicht) ist relativ einfach. Das Gewebe liegt rechtwinklig zur Ausbreitung des Ultraschalls und hat eine deutlich andere akustische Impedanz. In den meisten Fällen ist das Amplitudensignal wesentlich stärker und leichter auszuwerten als das Rückwandecho.
Die Überprüfung von Förderbändern mit Stahlseilen ist schwieriger. Die Seile sind nicht über die gesamte Fläche verteilt. Sie zu orten ist schwierig und muss durch Beobachtung der Amplituden erfolgen, die vor dem erwarteten Rückwandecho auftreten. Die zweite Schwierigkeit entsteht durch die runde Form des Seils, das kein idealer Reflektor ist.