Hochtemperaturprüfung
Korrosionsprüfung bis zu 550 °C
Die Korrosionsprüfung mit Ultraschall ist ein gängiges industrielles Verfahren zur Messung der Dicke von festen Materialien, wobei der Zugang nur von einer Seite des Prüfobjekts erfolgt. Ihr Hauptanwendungsgebiet ist die Überprüfung der Restwanddicke von Objekten, die der Korrosion oder Erosion unterliegen, wie Rohrleitungen oder Behälter. Die meisten Messungen werden bei Temperaturen bis zu 60 °C durchgeführt, wobei Standardgeräte und -verfahren verwendet werden können.
In Raffinerien und anderen petrochemischen Anlagen ist es jedoch oft notwendig, die Wanddicke von Anlagenteilen zu überprüfen, die Temperaturen von 60 °C bis 550 °C erreichen und während der Korrosionsmessung nicht abgekühlt werden können. Die Temperatur ist auch einer der Faktoren, die den Korrosionsprozess beschleunigen, so dass die Messung im Vergleich zu kälteren Objekten häufiger durchgeführt werden muss. Viele Raffinerien und Chemiewerke führen regelmäßige Stichprobenkontrollen der verbleibenden Wanddicke durch, um die Korrosionsrate richtig einzuschätzen und notwendige Erneuerungen vorherzusagen. Diese Messungen werden typischerweise manuell durchgeführt, wobei speziell entwickelte Geräte und modifizierte Prüftechniken verwendet werden.
Um den Messvorgang zu beschreiben, ist es hilfreich, mögliche Fehlerquellen bei der Messung zu analysieren:
Verringerung der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle mit steigender Temperatur
Bei Kohlenstoffstahl wird die Verringerung der Geschwindigkeit auf etwa 1 % pro 55 °C geschätzt. Das bedeutet, dass die Rücklaufzeit des Ultraschallechos zunimmt und das Ergebnis ohne Geschwindigkeitskorrektur künstlich hoch ausfällt. Dieser Fehler nimmt mit der Dicke des Prüfmaterials sowie der Temperaturerhöhung zu. Um diesen Fehler zu vermeiden, ist es wichtig, eine Kalibrierungsprozedur mit einem Prüfblock aus dem gleichen Material und mit der gleichen Temperatur wie das geprüfte Material durchzuführen. Im Idealffall kann der Kalibrierblock auf der Messstelle auf die Temperatur des Prüfobjektes erwärmt werden. Wenn dies nicht möglich ist, sollte eine entsprechende Schallgeschwindigkeitskorrektur (Softwareoption des Prüfgerätes) vorgenommen werden. Diese Option gibt dem Prüfer direkt Rückmeldung zur korrekten Auswertung.Bei Kohlenstoffstahl wird sie auf etwa 1 % pro 55° Celsius geschätzt. Das bedeutet, dass die Rücklaufzeit des Ultraschallechos zunimmt und das Ergebnis ohne Geschwindigkeitskorrektur künstlich hoch ausfällt. Dieser Fehler nimmt mit der Dicke des Prüfmaterials und der Temperaturerhöhung zu. Um diesen Fehler zu vermeiden, ist es wichtig, eine Kalibrierungsprozedur mit einem Prüfblock aus dem gleichen Material und mit der gleichen Temperatur wie das geprüfte Material durchzuführen. Am besten ist es, den Kalibrierblock auf der Messstelle zu erwärmen, bis er die gleiche Temperatur erreicht hat. Wenn dies nicht möglich ist, sollte eine entsprechende Schallgeschwindigkeitskorrektur vorgenommen werden. Am bequemsten ist es, dies in der Software des Geräts zu tun, da sie dem Bediener eine unmittelbare Rückmeldung zur korrekten Auswertung gibt.
Erhöhte Materialdämpfung bei steigender Temperatur
Bei Kohlenstoffstahl wird geschätzt, dass die Dämpfung einer 5 MHz-Longitudinalwelle bei Raumtemperatur 2 dB pro 100 mm Abstand beträgt. Das bedeutet, dass für die Ultraschallmessung, die auf dem Rückwandecho basiert, eine Korrektur von 4 dB pro 100 mm vorgenommen werden muss. Bei 500 °C beträgt die Dämpfung bis zu 30 dB (ca. 20 Mal höher). Dadurch ist eine erhebliche Verstärkungsanpassung erforderlich, um ein vernünftiges Signal zu erhalten.
Verschiebung des Nullpunkts bei Temperaturänderung
Bei Kontakt mit einem heißen Objekt erwärmt sich auch der Vorlauf des Prüfkopfes. Die Laufzeit der Ultraschallwelle zwischen dem piezoelektrischen Material und der Aufsatzfläche des Prüfkopfs wird somit länger. Dadurch kommt es zu einer künstlichen Vergrößerung der Dickenmesswerte. Dieser Fehler ist schwer zu korrigieren, da die Temperatur des Vorlaufs zum einen nicht genau bestimmt werden kann und zum anderen sich der Vorlauf nicht gleichmäßig erwärmt.
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