DGZfP-JAHRESTAGUNG 2003

ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung

Start > Beiträge > Plakate > Ultraschallprüfung: Print

Schadensbegrenzung und vorbeugende Instandsetzung durch zerstörungsfreie Ultraschallwanddickenmessungen

Ulrich Bücher GE-Panametrics
Robert-Bosch-Str.20A D-65719 Hofheim/Ts.
ulrich.buecher@ps.ge.com
Kontakt: Bücher Ulrich Dipl.-Ing.

Stichworte: *Verschleiss an Kesselrohren *Wanddickenmessung mittels Ultraschall *Materialabtrag *Datenverwaltung *Oxidaufbau *Revisionsplanung

Alter Wein in neuen Schläuchen ? oder tatsächlich eine technische Herausforderung. Dieses kann als Untertitel zu nachfolgendem Plakat verstanden werden. Schon seit Jahrzehnten werden Ultraschallwanddickenmesser zur Revisionsbegleitung eingesetzt. Das Messen erfolgt von einer Seite, so dass die Zugänglichkeit "nur" von dieser Seite gegeben sein muss.
Bei dem untersuchten und vermessenen Kessel erschliesst sich das "nur" wegen der Messpunktdichte und natürlich dem Zeitdruck während der Messwertaufnahme.

öffnen
In dem Kessel wurden ca. 44 Höhenmeter an ca. 100 Querkoordinaten erfasst. Hierin liegt nicht eine Fleissarbeit verborgen, sondern die Notwendigkeit anhand der Datenfelder die richtigen, weil notwendigen Schritt in der Instandhaltung zu unternehmen.
Unterstützend wurde die Messwertverwaltung in der obigen Umgebung am einfachsten und wirtschaftlichsten mit den Datenspeichern, welche im Ultraschallgerät integriert sind, zu bewerkstelligen.
Das Datenformat wird vom 36Dlplus vorgegeben und nach der Schicht am Rechner überspielt. Die selbe Datenstruktur steht dann für die nächste Messreihe im selben Format, jedoch ohne Messwerte für den nächsten Prüfer wieder zur Verfügung.
Ein weiterer wirtschaftlicher Aspekt wird durch die moderne Ultraschalltechnik bewerkstelligt, da an den schwachbelasteten Kesselbereichen konnte teilweise auf das entfernen der Schlacke verzichtet werden. Eine zuverlässige und exakte Wanddickenmessung wurde in diesen Bereichen mit der sogenannten Echo/Echo-Methode durchgeführt. D.h. das 36Dlplus wertet die Rückwandechofolge aus und der Messwert wird nahezu unabhängig von der Vorbereitung der Oberflächen.
Die beiden Bilder zeigen an einem lackierten Rohrstück die Messmethode.

In dem zugehörigen A-Bild kann der Prüfer die Nettowanddicke anhand der eingeklammerten Echos erkennen. Bei losen Anhaftungen und Beschichtungen erscheint die typische Echofolge nicht, so dass der Messwert aufgrund des A-Bildes sicher interpretiert werden kann. Der digitale mm-Wert wird im Datenspeicher des Ultraschallgerätes mit der Messposition und dem verwendeten Messkopf gespeichert. In der geteilten Bildschirmdarstellung hat der Prüfer zusätzlich den Überblick im Datenspeicher. Dieser ist sehr hilfreich, da bei grossen Datenmengen die Speicherbelegungen in dem Messablauf dargestellt werden und damit sichergestellt ist, dass keine Messpunkte ausgelassen worden sind.

öffnenöffnen

Über Standardsoftware können die Messdaten eingelesen und weiterverarbeitet werden.

Der Farbverlauf in der Kesselabwicklung gibt die Schwächung der Wanddicke über die komplette Höhe und alle vier Seitenwände. Die blauen Bereiche sind Fertigungszustand und die roten Bereiche ( 3,-3,5mm Restwanddicke ) die am stärksten belasteten Feuerungszonen.

Anhand der Abtragesraten über die Zeit und die verschiedenen Feuerungszonen werden die zeitlichen Verläufe der des Verschleisses sicher bestimmen.
Hieraus kann in Abstimmung und Abwägung zwischen Stillstandszeiten, Reparaturzeiten und -kosten, sowie Verfügbarkeit ein optimales und wirtschaftliches Zeitmanagement abgeleitet werden.
Hiermit wird deutlich, dass die Ultraschallwanddickenmessung im Kraftwerken, Kesseln und z.B. chemischen Anlagen ein hochaktuelles Verfahren zum wirtschaftlichen Betrieb solcher Anlagen und Apparate ist.
Am Ende möchten wir einige Weiterentwicklungen vorstellen.
Z.B. das Messen der Wanddicke durch eine Beschichtung OHNE Benutzung der Rückwandechofolge.
Hierbei wird mit einer Fast-Foure-Transformation (FFT) das Echo aus der Beschichtung bearbeitet, um die Beschichtungsdicke zu ermitteln. Notwendig ist lediglich ein spezieller Wanddickensensor und die entsprechende Rechenleistung im Ultraschallwanddicken Messgerät.
Ein typisches Echobild (A-Bild) sieht wie untenstehend aus:

Es werden zwei Messwerte angezeigt, der schwarz unterlegte entspricht der Beschichtungsdicke und der große Digitalwert stellt die Wanddicke dar.
Besonders interessant ist dieses Messen, wenn die Rückwand sehr stark korrodiert ist und keine auswertbare Echofolge entsteht oder die Beschichtungsdicke ebenfalls dokumentiert werden muss. Die selbe Rechenfunktion, allerdings im Frequenzbereich von 20MHz, wird für das messen der INNEREN Oxidschicht verwendet. Diese Oxidbildung wird bei einigen Kraftwerken beobachtet, um den Wärmeübergang zwischen Speisewasser und Kesselrohr zu bestimmen. Die Oberfläche an diesen Messstellen wird metallischblank vorbereitet, da ansonsten die hohen Frequenzanteile an der Aussenfläche des Kesselrohres zu stark gestreut werden.

Hier werden wieder zwei Messwerte angezeigt, schwarzunterlegt die Gesamtwanddicke und der grosse Digitalwert ist die innere Oxidschicht. Mit Hilfe von Ultraschallsensoren, welche die Ultraschallenergie über Magnetkraft (EMAT) erzeugen, lassen sich an stark verrosteten Flächen OHNE Koppelmittel Restwanddickenmessungen durchführen.

Hiermit wir deutlich, dass in einer "alltäglichen" zerstörungsfreien Prüfung wie dem Wanddickenmessen weiterer wirtschaftlicher Nutzen für den Anwender gehoben werden konnte. Auch in der Zukunft liegt noch ein hohes Entwicklungspotential vor uns, welches weitere Verbesserungen in wirtschaftlicher und technischer Hinsicht ausgeschöpft wird.

STARTHerausgeber: DGfZPProgrammierung: NDT.net