I N H A L T

Konventionelle magnetinduktive Drahtseilprüfung Durchstrahlungsprüfung Bildgebendes Verfahren Vergleich des Prüfzeitaufwandes Zusammenfassung

Die magnetinduktive Prüfung von Drahtseilen dient der Sicherheit der Luftseilbahnen durch rechtzeitiges Erkennen von Drahtbrüchen, von Abnützung und Korrosion in Trag-, Zug- und Förderseilen. Die Unterscheidung der Drahtbruch- von Korrosionsanzeigen bei vollverschlossenen Tragseilen ist oft schwierig und gelingt nur in wenigen Fällen zweifelsfrei. Die Unterscheidung erfolgt subjektiv, d.h. unter Einbezug der Erfahrung. Meistens wird erst aufgrund von Durchstrahlungsaufnahmen über die Weiterverwendbarkeit eines Drahtseiles entschieden. Durchstrahlungsaufnahmen zu erstellen ist ein aufwendiges Verfahren und insbesondere wegen der Arbeitssicherheit (Umgang mit stark radioaktiven Quellen) und wegen des exponierten Einsatzortes bei Luftseilbahnen nicht unproblematisch. Es erfordert den Einsatz einer besonders ausgebildeten und ausgerüsteten Equipe.

Bisher erfolgte die Erfassung des Streufeldes eines Schadens in einem Drahtseil entweder summarisch am ganzen Seilumfang, in zwei 1 80°-Sektoren aufgeteilt oder in vier sich überlappenden 1 80°-Sektoren. Neu wird die detaillierte Erfassung des magnetischen Streufeldes eines Drahtseils, aufgeteilt in 24 bis 60 Sektoren, je nach Seildurchmesser, unter Zuhilfenahme des sog. Hall-Effektes von Halbleitern und durch die fortschreitende Erweiterung der Kapazitäten eines Personal-Computers möglich. Die bildliche Darstellung des hoch aufgelösten magnetischen Streufeldes und die vielfältigen Möglichkeiten der Auswertung der gewonnenen Daten liefern neue Entscheidungsunterlagen.

Nachstehend werden die beiden bisherigen Prüfverfahren in Erinnerung gerufen und das bildgebende Verfahren vorgestellt.

Konventionelle magnetinduktive Drahtseilprüfung (in Anwendung seit 1933):

Inhomogenitäten des Seiles erzeugen magnetische Streufelder. Die Meßspule erfaßt diese magnetischen Streufelder summarisch am ganzen Seilumfang. Die Schadenstelle ist aufgrund der Diagrammanzeigen erkennbar. Drahtbrüche, Korrosion und Beschädigungen werden angezeigt.

Durchstrahlungsprüfung (in Anwendung seit 1974):

Die Durchstrahlungsprüfung bildet die Volumendichte eines Prüfkörpers in einer Ebene flächenhaft ab. Gammastrahlen eines radioaktiven Isotops durchdringen das Seil und treffen mehr oder weniger geschwächt auf einen Röntgenfilm auf der Rückseite des Seils. Kleine Drahtbruchweiten, Korrosion, Abnützung und Beschädigung sind in der Regel nicht erkennbar. Mit der Durchstrahlungsprüfung lassen sich erfahrungsgemäß nicht alle Drahtbrüche erkennen, zwischen 10 und 30 % der Drahtbrüche bleiben unerkannt.

Röntgenaufnahmen des Seils mit den Diagrammanzeigen in obiger Abbildung, die Drahtbrüche sind im Originalfilm natürlich besser erkennbar.

Bildgebendes Verfahren (Einführung ab 1996):

Magnetische Streufelder auf der Seiloberfläche werden hoch aufgelöst erfaßt und abgebildet. Die Meßdaten lassen sich vielfältig auswerten und darstellen (wie im folgenden noch gezeigt werden soll). Weil sich die magnetischen Felder dem geringsten Widerstand folgend ausbreiten kann u.E. nicht von Tomografie gesprochen werden, auch wenn die Resultate der Streufeldaufzeichnung oft auch eine Körperdarstellung sind.

Der Erfassung der magnetischen Felder dient der Hall-Effekt (nach Edwin Hall, 1879). Diese Sonden geben im Betrieb eine dem auf den Sensor einwirkenden Magnetfeld proportionale Spannung ab. 24-60 Hallsonden werden rund um das Seil angeordnet und einzeln an den Multiplex-Verstärker angeschlossen.

Während dem Prüfvorgang wird das Seil mit dem Prüfgerät abgefahren (Tragseile) oder das Seil läuft durch das stationäre Prüfgerät (Zug- und Förderseile). In Schritten von vorerst 0,6 mm Seillänge werden die Hallspannungen der Sensoren registriert und abgespeichert. Die Abbildung des Streufeldes erfolgt längs der Seilachse. Mit den am Seilumfang gesammelten Daten wird ein Bild der abgewickelten Seiloberfläche erzeugt. Die numerischen Werte können vielfältig weiterverarbeitet und als Graustufenbilder, Falschfarbenbilder oder Reliefdarstellung aufbereitet werden.

Beispiel 1: Tragseil 46 mm Durchmesser mit Außendrahtbruch

Magnisches Streufeld im freien Seil und beim Drahtbruch --- Streufeld im freien Seil --- Streufeld beim Drahtbruch

36 Hallsonden am Seilumfang (ca. 4,3 mm seitlicher Abstand), Seilabschnitt 170 mm lang, Abwicklung:

Da es sich hier, wie aus dem Bild ersichtlich, sowohl in der Mitte des Drahtbruches als auch im drahtbruchfreien Seil um homogene magnetische Streufelder handelt, ist eine Messung des Querschnittsverlustes bzw. eine Eichung der Querschnittsmessung möglich. Das sichtbar gemachte Streufeld erlaubt die Messung des Querschnittes in Kenntnis der Meßbedingungen, es ist nicht mehr eine "blinde" Messung. Die Erfahrung wird zeigen, in welchem Maß Messungen in inhomogenen Streufeldern korrigiert werden müssen

Streufeld in zwei Querschnitten durch das Tragseil, die Differenz der beiden Felder entspricht dem Querschnitt des gebrochenen Drahtes (1,7 % des Seilquerschnittes):

Schwieriger wird das Erkennen und Bewerten innerer Seilschäden. Wie lassen sich innere Drähtbrüche von Schweißstellenanzeigen unterscheiden? Wie gut sind innere Drahtbrüche bei überlagerter, innerer oder äußerer Korrosion erkennbar?

Viele Erfahrungen liegen noch nicht vor. Die Seilprüfung aber lebt sehr stark von der Erfahrung, eben weil die Prüfgeräte nur indirekt, über das magnetische Streufeld eines Seils, Aufschluß über den Zustand geben. Die vorliegenden Beispiele mögen aber zeigen, daß die Fehlererkennbarkeit derjenigen der Durchstrahlungsprüfung eher überlegen ist.

Beispiel 2: Tragseil 46 mm Durchmesser mit 4 Innendrahtbrüchen: 36 Hallsonden am Seilumfang, Seilabschnitt 1,4 m lang, Bruchweite 1-3,5 mm (aus Gammaaufnahmen, das Streufeld bei kleinen Bruchweiten ist proportional zur Länge des Drahtendenabstandes) Querschnittsanteil eines gebrochenen Drahtes 0,92 %:

Oberes Bild: konventionelles, magnetinduktives Prüfsignal, mittleres Bild: hochauflösende Streufeld-Erfassung, S Innendrahtbrüche (senkrechte Linien) und Steigung der Drähte in der äußeren Lage (schräge Textur). Untere Bilder: Querschnitt durch das Drahtseil mit Streufeld und (sofern zutreffend) die berechnete Lage des Innendrahtbruches, in der Mitte "Lupe" auf zwei Drahtbrüche.

Beispiel 3: Tragseil 60 mm Durchmesser mit 9 Innendrahtbrüchen:

Oberes Bild: konventionelles, magnetinduktives Prüfsignal, mittleres Bild: Hochauflösende Streufeld-Erfassung, 9 Innendrahtbrüche (senkrechte Linien). Unteres Bild: "Lupe" Ausschnitt 400 - 800 mm der oberen Darstellung, in Falschfarben.

40 Hallsonden am Seilumfang, Seilabschnitt 2,48 m lang, Querschnittsanteil eines Drahtes: 0,88

Beispiel 4: Litzenseil 33 mm Durchmesser mit 7 Drahtbrüchen) Die Fragestellung in diesen Fall lautete: Ist immer derselbe, (fehlerhafte) Draht gebrochen oder sind verschiedene Drähte gebrochen ? 32 Hallsonden am Seilumfang, Seilabschnitt 4,798 m lang, Querschnittsanteil eines Drahtes: 1,26 %: Die hochaufgelöste Streufeldaufzeichnung unten rechts und die flache Verteilung der magnetischen Streutelder in der linken Darstellung erlauben den Schlul3, daß keine inneren Drahtbrüche vorliegen.

Oberes Bild: konventionelles, magnetinduktives Prüfsignal. Unteres Bild links: Streufeld im Querschnitt des Seils, die Litze mit dem Drahtbruch ist deutlich erkennbar. Die errechnete Lage des Drahtbruches ist dargestellt. Unteres Bild rechts: "Lupe" Ausschnitt 600 - 1300 mm des oberen Diagrammes mit 5 Innendrahtbrüchen.

Die Auswertung einer einzelnen Sonde (einer Datenzeile) erlaubt die kontinuierliche Messung der Seilschlaglänge.

Beispiel 5: Tragseil 47 mm Durchmesser mit äußerer Korrosion 36 Hallsonden am Seilumfang, Seilabschnitt 3 m lang mit örtlicher Korrosion. Die Fragestellung lautet: Werden durch die Anzeigen der äuBeren Korrosion die Anzeigen möglicher innerer Drahtbrüche übertönt?

Die hochaufgelöste Streufeldaufzeichnung unten rechts und die flache Verteilung der magnetischen Streufelder in der linken Darstellung erlauben den Schluß, daß keine inneren Drahtbrüche vorliegen.

Vergleich des Prüfzeitaufwandes

Die Prüfung der Drahtseile einer Luftseilbahn erfolgt, um die Datenflut klein zu halten, vorerst mit der konventionellen magnetinduktiven Prüfmethode. Wenn bei dieser Prüfung Schadenanzeigen registriert werden, die eine weitere Untersuchung erforderlich machen, wird das bildgebende Verfahren eingesetzt. Weil es sofort anschließend an die ordentliche Prüfung und mit den gleichen Geräten ausgeführt werden kann ergeben sich keine weiteren Umtriebe.

Für die drei Prüfverfahren können die folgenden Leistungen erwartet werden:

• MagnetinduktiveDrahtseilprüfung: 3000 m proStunde
• Bildgebendes Verfahren 40-400 m pro Stunde
• Durchstrahlungsprüfung: 1,2 m pro Stunde

Bis die Erfahrungen mit dem bildgebenden Verfahren ausreichend gefestigt sind, wird fallweise auf die Durchstrahlungsprüfung noch nicht vollständig verzichtet werden können.

Zusammenfassung

Das beschriebene, hochauflösende magnetinduktive Prüfverfahren erweitert die Aussagekraft der konventionellen Prüfung. Die ersten Erfahrungen mit der neuen Methode zeitigten überraschend gute Resultate. Bisher wurde in keinem Fall eine zusätzliche Untersuchung mittels Gammagraphie notwendig. Die Unterscheidung der Schadenarten Korrosion und innere Drahtbrüche in vollverschlossenen Seilen ist verbessert worden. Ein entscheidender Schritt in Richtung vermehrter Sicherheit bei Seilbahnen ist gemacht.

Anschrift des Autors:

August Haller EMPA
Uberlandstraße 129
CH-8600 Dübendorf

Home	Fachbeiträge online

© Copyright DGZfP mail@dgzfp.de, created by NDTnet