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Wärmetauscherprüfung

Technische Herausforderungen von der Datenaufnahme bis zur Dokumentation

Dr.-Ing. Bernd Heutling, Delta Test GmbH

Einleitung

Delta Test führt seit zwanzig Jahren weltweit Wirbelstromprüfungen durch. Einen wesentli-chen Anteil an den durchgeführten Prüfungen bilden die Prüfungen von paramagnetischen und ferromagnetischen Wärmetauschern. Kurze Reaktionszeiten von der Anfrage bis zur Auftragsdurchführung werden durch die firmeneigene Produktion von Sonden und Kalibrier-körpern sicher gestellt. Optimal kurze Prüfzeiten bei gleichzeitig hoher Qualität der Befunde werden durch den Einsatz von manuellem und mechanisiertem Prüfequipment in Kombina-tion mit softwareseitiger Unterstützung des Prüfpersonals sichergestellt. Insbesondere bei der technisch schwierigen Prüfung von Wärmetauscherrohren aus ferromagnetischem Mate-rial ist das optimale Zusammenspiel von hochqualifiziertem, erfahrenem Prüfpersonal sowie gut abgestimmtem Prüfequipment wichtig.

Wärmetauscher

Aufgrund der Vielzahl von (wärmetauschenden) Stoffen, Aggregatzuständen und Bauweisen erhebt dieser Abschnitt nicht den Anspruch auf Vollständigkeit.

Chemische Prozesse beruhen in vielen Fällen auf der Erwärmung oder Abkühlung eines Produkts. Dabei erfolgt üblicherweise die Abkühlung des Produkts durch Abführung der Wär-me an einen anderen Stoff, der dabei erwärmt wird; dieses Prinzip wird für die Erwärmung umgekehrt angewandt (Abb. 1).

Abb. 1: Prinzip des Wärmeaustauschs bei geringen Fließgeschwindigkeiten im Gegenstromverfahren



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Bei der indirekten Wärmeübertragung (also in Rekuperatoren) erfolgt der Wärmeaustausch in der Rohrwand durch Wärmeleitung. In der thermischen Grenzschicht der Flüssigkeiten zur Rohrwand findet der Wärmeaustausch aufgrund der quasi-laminaren Strömung ebenfalls durch Wärmeleitung statt. Die Angleichungsgeschwindigkeit hängt dabei von der Tempera-turdifferenz der beiden Medien (in Abbildung 1 jeweils als Flüssigkeit angenommen, die im Gegenstromverfahren geführt werden), dem Rohrwandmaterial und der Führung der Fluid-ströme (Gegen-, Gleich- oder Kreuzstrom) ab.

Für den Wärmeübergang zwischen Rohroberfläche und Flüssigkeit ist eine turbulente Strö-mung günstig, was insbesondere bei hohen Fließgeschwindigkeiten erreicht wird. Durch ho-he Geschwindigkeit steigt aber auch der Strömungswiderstand, so dass die durch den ver-besserten Wärmeübergang optimierte Effizienz des Wärmetauschers wieder gesenkt wird.

Wärmetauscher bestehen in den meisten Fällen aus Metall, jedoch auch aus Kunststoff, Glas oder Siliciumcarbid. In der Klimatechnik kommen vor allem Kupfer und Aluminium auf-grund ihrer guten Wärmeleitfähigkeiten zum Einsatz. Für den industriellen Einsatz werden vor allem Stahl und insbesondere Edelstahl genutzt, da die Beständigkeit der Materialien ge-gen die korrosiven Eigenschaften der Produkte benötigt wird. Kunststoff, Glas oder Silicium-carbid werden in der chemischen Industrie für Wärmetauscher eingesetzt, wenn die chemi-sche Aggressivität der Produkte den Einsatz metallischer Werkstoffe nicht erlaubt. Da sich die Wirbelstromprüfung nur für leitfähige Werkstoffe eignet, beschränkt sich ihr Einsatz auf die Prüfung von paramagnetischen und ferromagnetischen Wärmetauschern.

Die Bauformen sind mannigfaltig, konzentrieren sich im industriellen Einsatz meistens auf Geradrohr- und U-Rohrkühler (s. Abb. 2 und 3), wobei letztere trotz ihrer komplexeren Bau-weise insbesondere in beengten Anlagen Anwendung finden.

Abb. 2: Geradrohr-Wärmetauscher Abb. 3: U-Rohr-Wärmetauscher

Prüfplan für Wärmetauscher?

Da alle Anlagen einem u. a. betriebsbedingten Verschleiß unterliegen, der sowohl Produktivi-tät als auch Betriebsbereitschaft reduzieren kann, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, War-tungs- und Instandhaltungssysteme zu implementieren. Diese sollen bei möglichst geringem Kostenaufwand z. B. durch rechtzeitige Erkennung von Versagensgründen gewährleisten, dass die Anlagen sicher und produktiv sind. Wünschenswert ist es in diesem Zusammen-hang, durch die Wartungs- und Instandhaltungssysteme Erkenntnisse zu gewinnen, die ge-eignet sind, die Lebenszeit der Objekte zu verlängern (Abb. 4).

Bei der Inbetriebnahme können Bauteile aufgrund von Auslegungs-, Fertigungs- und / oder Montagefehlern versagen. Insbesondere bei kritischen Bauteilen ist dann eine „Nullprüfung“



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ratsam, um den einwandfreien Zustand sicherzustellen und ggf. Garantieansprüche stellen zu können.

Über die weitere Lebenszeit können unterschiedliche Gründe, die oftmals aus der Betriebs-weise des Bauteils resultieren, zum Versagen führen. Eine regelmäßige Überprüfung ist daher insbesondere bei sicherheits- oder betrieblich relevanten Bauteilen empfehlenswert. Die regelmäßige Prüfung von Wärmetauschern empfiehlt sich aus technischen Gründen wie:

• Kontrolle des Objektzustandes

• Kontrolle des Schädigungsfortschritts

• Vorbeugen von Leckagen

• allgemeine Betriebssicherheit

Gegen Ende der zu erwartenden Betriebszeit führen dann häufig verschiedene Altersgründe, die schon in der Auslegung, Fertigung und Montage oder durch die spätere Betriebsweise forciert werden, zum Ausfall des Bauteils. Eine regelmäßige oder besser zustandsabhängige Überprüfung mit geeigneten Instandhaltungsmaßnahmen kann zu einer deutlichen Verlänge-rung der Betriebszeit des Bauteils führen. Dadurch lässt sich eine Verringerung der Kosten bewirken im Vergleich zur statischen Strategie „kompletter Austausch der Baugruppe nach Erreichen der geplanten Lebensdauer“.

Auch wirtschaftliche Aspekte spielen bei der Auslegung von Prüfplänen für Wärmetauscher eine Rolle, z. B.:

• Vermeidung von Produktionsausfällen und der damit verbundenen Kosten aufgrund unerwarteter Leckagen

• Reduktion getauschter Rohre auf die tatsächlich geschädigten Rohre und damit bei eigener Durchführung der Arbeiten o Kostenersparnis hins. der Rohrlagerung o Kostenersparnis hins. des vorgehaltenen Personals für die Reparaturarbeiten o geringere Ausfallzeiten des Wärmetauschers

bzw. bei Vergabe der Arbeiten o Kostenersparnis durch reduziertes Auftragsvolumen o geringere Ausfallzeiten des Wärmetauschers

Abb. 4: Versagensgründe und –wahrscheinlichkeit im Verlauf der Betriebszeit



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• Vermeidung verschenkter möglicher Betriebszeit durch a priori festgelegtes Austau-schen zu einem vorherberechneten Zeitpunkt, obwohl die technisch tatsächlich mögli-che Betriebsdauer noch nicht erreicht ist.

Schädigung von Wärmetauschern

Eine Schädigung von Wärmetauschern kann durch eine große Zahl von Faktoren ausgelöst werden. Als eine der Hauptursachen für die Beschädigung (und im schlimmsten Fall Lecka-ge) eines Wärmetauschers kann die Korrosion angesehen werden.

Die DIN EN ISO 8044 beschreibt die Korrosion als „die Reaktion eines metallischen Werk-stoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion […] führen kann.“ Die Norm definiert u. a. 37 Korro-sionsarten, darunter Lochfraßkorrosion, Spannungsrisskorrosion und Erosionskorrosion.

Lochfraßkorrosion entsteht vor allem bei passivierten Werkstoffen unter Vorhandensein ei-nes Elektrolyten. Das Auftreten wird stark beeinflusst von hohen Temperaturen, niedrigem Elektrodenpotential des Werkstoffs sowie einem niedrigen pH-Wert des Elektrolyten, i. e. des Fluids, und einer geringen Sauerstoffkonzentration im Elektrolyt.

Für das Auftreten von Spannungsrisskorrosion ist die Erfüllung von drei Bedingungen notwendig: zum einen muss der Werkstoff empfindlich gegen Spannungsrisskorrosion sein. Außerdem müssen Zugspannungen vorliegen in Form von Eigenspannungen oder extern aufgebrachten Spannungen. Darüber hinaus muss ein spezifisches Angriffsmittel vorhanden sein; dies sind bei austenitischen Stählen Chlorid-haltige Fluide und bei Kupfer-Zink-Legie-rungen u. a. Ammoniak, Amine, Nitrite oder Nitrate.

Abb. 5: Erosionseffekte in Fluiden

Die Erosionskorrosion ist nicht nur von den mechanischen Werkstoffeigenschaften abhängig, sondern auch von den Strömungsbedingungen, also Geschwindigkeit und Geometrie, sowie von eventuellen besonderen Stoffbedingungen wie z.B. gelösten Festkörperteilchen in Flui-den oder Tröpfchenbildung in Gasen, die zu abrasivem Abtrag führen können (Abb. 5 und 6).

Abb. 6: verschiedene Schädigungsarten (Innenkorrosion, Dampferosion, Erosion)



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Das physikalische Prinzip der Wirbelstromprüfung

Das physikalische Prinzip der Wirbelstromprüfung wird hier nur oberflächlich dargestellt; für eine eingehende Betrachtung sei auf die Fachliteratur verwiesen.

Grob vereinfacht wird bei der Wirbelstromprüfung durch den sinusförmigen Stromfluss durch einen Spulendraht ein magnetisches Feld, das sog. Primärfeld, induziert (Abb. 7). Ist die Spule nahe genug an einem elektrisch leitfähigen Objekt, dringt das magnetische Feld in das Material ein und induziert dort einen Strom. Aufgrund der Spulenanordnung (in sich rund und senkrecht zur Oberfläche des Prüfobjekts) ergeben sich geschlossene Stromflusslinien, die sog. Wirbelströme. Aufgrund des Skineffekts nimmt die Stromdichte mit steigendem Abstand von der Oberfläche ab. Die Wirbelströme induzieren wiederum ein magnetisches (Sekun-där-)Feld, das dem Primärfeld entgegengerichtet ist. Das resultierende Gesamtfeld wird von einer Messspule gemessen.

Abb. 7: vereinfachtes Prinzip der Wirbelstromprüfung

Trifft die Prüfsonde auf geänderte Materialbedingungen (Leitfähigkeits-, Permeabilitäts- oder Gefügeveränderungen (s. Abb. 7)), verändert sich die Impedanz der Spulenanordnung und damit das Messsignal.

Sensoranordnungen für Prüfungen auf Risse und Wandd ickenminderungen

Abb. 8: Differenzsensor mit Bohrungs-signal



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Für eine gleichzeitige Untersuchung von Wärmetauscherrohren auf Risse und Wanddicken-änderungen ist eine geeignete Sensorkombination von Differenz- und Absolutsystemen in Verbindung mit einem Mehrkanal-Wirbelstromprüfgerät notwendig. Beide Systeme werden unabhängig von einander an Justierfehlern auf das Prüfproblem eingestellt (Abb. 8 und 9).

Abb. 9: Absolutsensor mit Signal einer Wanddickenminderung

Prüfbereiche bei der Wärmetauscherprüfung mit Wirbe lstrom

Bei Geradrohr-Wärmetauschern können wie in Abbildung 10 gezeigt die Prüfbereiche Rohr-boden „Prüfseite“, Rohrbereich und Rohrboden „Rückseite“ unterschieden werden.

Abb. 10: Prüfbereiche

Aufgrund der großen leitfähigen Masse der Rohrböden können mit den hoch empfindlichen, auf die Prüfung des gesamten Rohrquerschnitts optimierten Durchlaufspulen keine Aussa-gen über die Rohrbodenbereiche getroffen werden. Daher können die Rohrböden nur mit einer lokalen rotierenden Prüfung mit sog. Rotiersonden geprüft werden, während die freien Rohrbereiche mit Innendurchlaufsonden geprüft werden (Abb. 11).

Abb. 11: Wirbelstromprüfungen über der Rohrlänge eines Wärmetauschers



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Die Prüfung von U-Rohr-Wärmetauschern ist aufgrund der unterschiedlich stark gekrümmten Bogenbereiche deutlich schwieriger (Abb. 12). Die Krümmung lässt den Einsatz von Stan-dardsensoren nicht zu, sondern verlangt nach speziell an diese Aufgabe angepasste, flexible Sensoren (Abb. 13).

Abb. 12: Bogenseite eines U-Rohr-Kühlers Abb. 13: Bogensonden für die U-Rohr-Prüfung

Beim Einsatz von Bogensonden müssen je-doch einige Randbedingungen beachtet wer-den. Durch den Zug am Sondenkabel wird die Bogensonde, die einen geringeren Füll-grad aufweisen muss, um den Bogen bewäl-tigen zu können, im Bogen gegen die Innen-seite des Rohr(bogen)s gezogen werden, so dass die Sonde auf der einen Wandungssei-te an der Prüffläche anliegt und auf der ge-genüberliegenden Seite einen deutlichen Lift-Off-Effekt zu verzeichnen hat (Abb. 14). Dadurch werden Defekte auf der Rohrinnen-seite zu groß und Defekte auf der Rohrau-

ßenseite zu klein bewertet. Letztlich ist es aufgrund dieser Einschränkung notwendig, die Re-gistriergrenze im Bogenbereich bei paramagnetischen Materialien um ca. 10% und bei ferro-magnetischen Werkstoffen um ca. 20% zu senken.

Bei paramagnetischen Werkstoffen können daher die geraden und die gekrümmten Ab-schnitte in einem Zug geprüft werden, wäh-rend bei ferromagnetischem Material die Ab-schnitte getrennt geprüft werden müssen, um eine optimale Fehlerauflösung zu ermög-lichen. Lediglich bei sehr engen Krümmungs-radien kann es notwendig werden, die Bögen jeweils zur Hälfte von beiden Seiten aus zu prüfen (Abb. 15).

Bei allem zusätzlichen Aufwand der Prüfung muss allerdings bedacht werden, dass die Wirbelstromprüfung der Bogenbereiche eine

Abb. 14: Effekte bei der Bogenprüfung

Abb. 15: Bogensonden angepasst an die Bogenradien



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Aussage über den Rohrzustand auch für solche Rohre ermöglicht, die durch andere ZfP-Me-thoden nicht prüfbar sind (RT, VT, etc.). Außerdem können U-Rohrkühler in ihrer Hülle ver-bleiben, so dass deutlich geringere Kosten für die Demontage anfallen.

Prüfung von ferromagnetischen Wärmetauscherohren

Für das Zustandekommen der Magnetisierung in Materie gibt es verschiedene Mechanis-men. Die mikroskopische Behandlung dieser Vorgänge (Spins bzw. magnetische Momente von Elektronen und Kernen) ist ein Thema der Quantenphysik und der Festkörperphysik, auf das an dieser Stelle nicht weiter eingegangen werden soll. Dennoch soll auf makroskopi-scher Ebene eine Einordnung der magnetischen Eigenschaften von Festkörpern vorgenom-men werden (Abb. 16).

Abb. 16: Physikalische Grundlagen, stark vereinfacht

Die Magnetisierung eines Körpers hängt ab vom äußeren, ihn magnetisierenden Feld, das durch dessen Feldstärke H beschrieben wird. Die daraus resultierende Flussdichte B im Körper hängt von seiner relativen Permeabilität µr ab. Dabei unterscheiden sich paramagne-tische Werkstoffe (wie z. B. Zn und Al) mit relativen Permeabilitäten µr ≥ 1 deutlich von ferro-magnetischen Werkstoffen (µr >> 1).

Beim Paramagnetismus werden die (gemäß dem Bohr'schen Atommodell vorhandenen) Ele-mentarmagnete durch ein äußeres Magnetfeld so ausgerichtet, dass ihre Ausrichtung mit der des äußeren, erregenden Magnetfelds übereinstimmt. Befindet sich der paramagnetische Stoff in einer Spule, werden die Elementarmagnete in die Richtung des äußeren Feldes verdreht. Nach dem Abschalten des äußeren Feldes kehren die Elementarmagnete wieder in ihre Ausgangsrichtung zurück und der Testkörper weist nach außen keine verbleibenden magnetischen Eigenschaften auf (Abb. 17, Neukurve).

Bei ferromagnetischen Werkstoffen findet ebenfalls eine fast vollständige Ausrichtung der Elementarmagnete statt, die darüber hinaus teilweise irreversibel, also unumkehrbar, ist. Das bedeutet, dass der Testkörper nach Abschalten des äußeren Feldes messbare magnetische Eigenschaften, eine Restmagnetisierung oder auch Remanenz aufweist. Diese kann erst durch Anlegen eines äußeren Gegenfeldes mit einer materialabhängigen Feldstärke, der Koerzitivfeldstärke, entfernt werden. Der Kreislauf aus Magnetisierung, Remanenz, Koerzitiv-feldstärke und Gegenmagnetisierung wird anschaulich durch die Hysteresekurve beschrie-ben (Abb. 17, rote Magnetisierungskurve).



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Abb. 17: Magnetisierungskurven

Diese Ummagnetisierungsvorgänge in ferromagnetischen Werkstoffen, die das von parama-gnetischen Werkstoffen bekannte Wirbelstromverhalten überlagern, erschweren die Wirbel-stromprüfung stark. Durch den Einsatz von Vormagnetisierungsverfahren und vor allem ge-schultem und sehr erfahrenem Prüfpersonal ist es jedoch möglich, auch bei ferromagneti-schen Rohrwerkstoffen Wirbelstromprüfungen erfolgreich durchzuführen.

Dazu werden mehrere Prüfkanäle (Differenz- wie auch Absolutkanäle) kombiniert und die Auswertungen anhand komplexer Signalausprägungen vorgenommen; dies bedingt zwangs-läufig das oben geforderte erfahrene Prüfpersonal.

Beispielhafter Ablauf einer Wärmetauscherprüfung

Da die Wirbelstromprüfung im Prinzip eine vergleichende Prüfung ist, wird nach Auftragsein-gang ein passender Set von Vergleichsrohren ggf. gefertigt und bereitgestellt. Anhand dieser Vergleichsrohre, die im optimalen Fall natürliche, sonst künstlich eingebrachte Vergleichsfeh-

ler enthalten, wird das Prüfequipment bereits im Labor auf volle Funktionstüchtigkeit untersucht. Vor Ort wird die Prüfausrüstung nochmals vor Prüfbeginn justiert und die Einstellungen protokol-liert. Der Prüfhelfer schiebt die Prüfsonde durch das zu prüfende Rohr und positioniert es am jen-seitigen Rohrbodenausgang (Abb. 18).

Die Datenaufnahme wird gestartet und sowohl die Wirbelstromdaten als auch die üblicherweise gleichzeitig aufgenommen Weginformationen wer-den vom Prüfrechner aufgezeichnet. Durch die au-

tomatische Verknüpfung können einzelne Befunde eindeutig und reproduzierbar z-Positio-nen, i.e. Positionen über der Rohrlänge, zugeordnet werden.

Abb. 18: Prüfsonde am Rohrbodenausgang



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Nach Ende der Datenaufnahme werden die Wirbelstromdaten im Hintergrund durch Signal-auswertungsalgorithmen analysiert und nach dem Abschluss der Befundeingabe durch den Prüfer mit dessen Befunden abgeglichen. Sollten Diskrepanzen auftreten, wird der Prüfer auf diese hingewiesen und eine Nachbewertung ermöglicht (Abb. 19).

Der schwerste Befund führt zur Ge-samtbewertung eines Rohres, z. B.:

• 20%-Innenfehler bei 500 mm

• 40%-Innenfehler bei 630 mm

• 30%-Innenfehler bei 770 mm führt zu einer Gesamtbewertung von 40%-Schädigung.

Optimierte Dokumentation für die Wärmetauscherprüfu ng

Bei der herkömmlichen Prüfung werden alle relevanten Anzeigen über dem Rohrverlauf mit -geschätzten- z-Koordinaten (=Position über der Rohrlänge) dokumentiert; bei der konventio-nellen, zeit-basierten Prüfung kann nur eine Schätzung der z-Positionsangaben unter Annah-me einer gleichmäßigen Prüfsondengeschwindigkeit durchgeführt werden. Die abschließen-de Bewertung des Rohres erfolgt dabei anhand des schwerwiegendsten Befundes im Rohr (s. o.).

Im Fall von Wiederholprüfungen kann dann die Berechnung des Degradationsfortschritts zwi-schen z.B. der letzten und der aktuellen Prüfung aus den jeweils schwerwiegendsten Befun-den eines Rohres erfolgen:

∆-Wert = max. Befund neue Prüfung - max. Befund frühere Prüfung

Werden jedoch die z-Positionen bei konventioneller, i.e. zeit-basierter Datenaufnahme, nur geschätzt, so kann es zu signifikanten Fehlbewertungen der Degradationsgeschwindigkeiten kommen (Abb. 20).

In folgenden Abschnitten werden Beispiele für mehrdeutige Degradationsabschätzungen bei fehlender Eindeutigkeit der Fehlerposition dargestellt.

In der ersten Prüfung (Abb. 20) wurde keine relevante Anzeige vermerkt. Nach einer gewissen Betriebsdauer wird erneut geprüft und bei dieser ersten Wiederholprüfung werden sowohl eine 20- als auch eine 50-prozentige Wanddickenschädigung diagnostiziert. Eine Degradationsfortschrittsbetrachtung zwischen zweiter und erster Prüfung ergibt aufgrund der maximalen Schädigung von 50% korrekt einen Schädigungsfortschritt (∆-Wert) von 50%.

Wird nach einem weiteren Betriebsintervall nochmals geprüft und wie gezeigt (Abb. 20, 3. Prüfung, Fall 1) z.B. sowohl eine 50%-ige als auch eine 70%-ige Wanddickenschädigung festgestellt, so ergibt sich:

∆-Wert = 70% - 50% = 20%

Die zwangsläufige Vernachlässigung der z-Position verdeckt die Tatsache, dass sich offen-sichtlich zwei Fehlstellen unterschiedlich stark weiter entwickelt haben: eine 20%-ige Fehl-stelle zu einer 50%-igen Schädigung und eine 50%-Anzeige zu einer 70%-Anzeige. In die-sem Fall beträgt der tatsächliche Degradationsfortschritt ∆z also nicht +20%, sondern ∆z=+30%.

Abb. 19: Datenauswertung in der Impedanzebene (links) und

im Y-s-Diagramm (rechts)



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Abb. 20: Fehleinschätzung des Degradations-fortschritts bei Ana-lysen nicht-z-basier-ter Befunde

Im zweiten Beispiel (Abb. 20, 3. Prüfung, Fall 2) hat sie die vormals 20%-ige Fehlstelle zu ei-ner 70%-igen Schädigung entwickelt, während die 50%-ige Fehlstelle sich nur unwesentlich verändert hat. Daher würde sich der ∆-Wert wieder berechnen zu:

∆-Wert = 70% - 50% = 20%

wohingegen der tatsächliche Schädigungsfortschritt ∆z sich zu +50% ergibt.

Das letzte Beispiel (Abb. 20, 3. Prüfung, Fall 3) behandelt den Fall, dass eine weitere Fehl-stelle (40%-ige Wanddickenschädigung) aufgetreten ist, während sich wiederum die 50%-ige Fehlstelle nur unwesentlich verändert hat und nur ein 20%-iger Schädigungsfortschritt für die vormals 20%-Fehlstelle aufgetreten ist. In diesem Fall vernachlässigt der konventionelle Degradationsfortschritt ∆=±0 die neue Fehlstelle komplett. Diese wird in im tatsächliche Schädigungsfortschritt ∆z = +40% berücksichtigt.

Eine korrekte Beurteilung des tatsächlichen Schädigungsfortschritts ∆z ist jedoch nur mög-lich, wenn die relevanten Ereignisse für Prüfungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten exakt und reproduzierbar über der Rohrlänge erfasst und dokumentiert werden können, um ge-währleisten zu können, dass tatsächlich nur diejenigen Befunde für eine Entwicklungsab-schätzung herangezogen werden, die aufgrund ihrer Position zu vergleichen sind. Hierzu ist die y(t)-basierte Datenerfassung der konventionellen Wirbelstrominspektionssysteme nur be-dingt geeignet, da sie Bedienungsfehler wie Sondensteckenbleiben, ungleichmäßige Prüfge-schwindigkeiten etc. nicht zuverlässig kompensieren kann. Vorteilhaft ist unter den geforder-ten Randbedingungen eine y(s)-basierte Datenerfassung über dedizierte Wegerfassungsein-heiten.

Werden y(s)-basierte Daten und Befunde erfasst, ergeben sich erweiterte Dokumentations-möglichkeiten (Abb. 21), mit deren Hilfe der Betreiber eine Optimierung seiner Prüfzyklen unterstützen kann.

Für die zuverlässige Erfassung y(s)-basierter Daten sind notwendig:

• der Einsatz von Wegerfassungssystemen mit Signalauflösung im 1/10 mm-Bereich

• die automatische Übernahme der Signalposition (über der Rohrlänge) in die Doku-mentation



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Abb. 21: erweiterter ∆-Vergleich

Empfehlenswert sind darüber hinaus auch der Einsatz von automatischen Signalauswer-tungsalgorithmen, um die einheitliche Bewertung über eine große Rohranzahl, selbst bei Schichtwechseln und bei Wiederholprüfungen sicherstellen zu können.

Vorteile durch regelmäßige Prüfungen von Wärmetausc hern

Eine regelmäßige Prüfung von Wärmetauschern ermöglicht seitens der Betriebstechnik eine deutliche Optimierung durch Reduktion unerwarteter Anlagenstillstände aufgrund von Wär-metauscherleckagen und damit Sicherstellung und Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit.

Eine weitere Optimierung der Prüfpläne durch eine tiefgehende Analyse der Degradations-fortschritte der Wärmetauscher kann durch den Einsatz von z-basierten Wirbelstromprüfun-gen erreicht werden. Die zustandsabhängige Planung der Prüfzyklen ermöglicht einen weite-ren Schritt zur Absicherung der Anlagenverfügbarkeit bei gleichzeitiger Minimierung des Prüfbedarfs und erfüllt damit wesentliche Bestandteile der oft propagierten RBI („risk based inspection“).

Literatur

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Herbert Jüttemann: Wärme- und Kälterückgewinnung; 4. Auflage; Werner Verlag Düsseldorf 1999

Hugo Libby; Introduction to Electromagnetic Nondestructive Test Methods; 1971

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B. Heutling, W. Sievert, U. v. Behr: Just-in-Time-Prüfung mit induktiven Prüfverfahren – Eine Betrachtung von Kosten und Nutzen; DACH-Tagung 2008

Heptner; Stroppe; Magnetische und magnetinduktive Werkstoffprüfung; VEB Deutscher Ver-lag für Grundstoffindustrie; 1965

B. Heutling: Zerstörungsfreie Online-Materialcharakterisierung von Stahlfeinblechen mittels Hamonischen Analyse von Wirbelstromsignalen; Verlag PZH – Produktionstechnisches Zentrum GmbH; 2004

E. Hering, R. Martin, M. Stohrer: Physik für Ingenieure; VDI-Verlag; 3. Auflage; 1989

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Wärmetauscherprüfung Technische Herausforderungen von der ... · rungen u. a. Ammoniak, Amine, Nitrite oder Nitrate. Abb. 5: Erosionseffekte in Fluiden Die Erosionskorrosion ist