Korrosion an einem Rohr aus Kohlenstoffstahl, die mit einem Scanner dargestellt werden kann (Beispiel)
Zusammenfassung
Die Korrosionsdarstellung ist eine Prüfmethode zur Zustandsüberwachung von Kohlenstoffstahl. Olympus bietet eine Auswahl an verschiedenen Produkten, die für die Korrosionsdarstellung Phased-Array-Ultraschall einsetzen. Um die Auswahl an diesen Lösungen zu erweitern, hat Olympus für die Durchführbarkeit von Korrosionsdarstellungen an Kohlenstoffstahl den RollerFORM Scanner in Verbindung mit einem OmniScan Prüfgerät getestet und bewiesen.
Der RollerFORM Scanner wurde wegen seines einzigartigen weichen Rollenbelags eingesetzt, der eine tauchtechnikartige Ultraschallprüfung von hoher Qualität bietet. Er benötigt nur wenig Koppelmittel und Druck für hervorragendes Ankoppeln und ein starkes Signal, selbst bei schwierig zu prüfenden Bereichen.
Die Eignung des RollerFORM Scanners für die Korrosionsdarstellung wurde durch eine Reihe an Tests demonstriert:
- Auflösung nahe der Oberfläche
- Nachweis kleinster Fehler
- Maximale Oberflächentemperatur
- Prüfung von Rohren in Achsrichtung
- Prüfung einer korrodierten Probe
Herausforderungen
Zwei sehr bekannte Lösungen für die Korrosionsdarstellung von Kohlenstoffstahl sind der HydroFORM Scanner und der Dual Linear Array Korrosionssensor (DLA). Je nach Anwendung können diese Lösungen gewisse Einschränkungen aufweisen:
|  HydroFORM Scanner von Olympus |  DLA-Korrosionssensor von Olympus |
Die Einschränkungen dieser häufig eingesetzten Technologien verdeutlichen, dass ein Bedarf an einem einfachen und schnellen Verfahren für die Prüfung von mittelgroßen Bereichen ohne Wasserzirkulationssystem bestand.
HerausforderungenDer RollerFORM Scanner gilt als eine vielversprechende Lösung für die Korrosionsdarstellung von Kohlenstoffstahl, da er einfach anzuwenden ist und einen weichen Rollenbelag besitzt, der sich an verschiedene Oberflächenformen anpasst. Der RollerFORM Scanner kann für einer schnelle Prüfung von mittelgroßen Bereichen, sowie von langen schmalen Bereichen, wie entlang eines Rohrs, eingesetzt werden. Eine Reihe an Tests wurde entwickelt und durchgeführt, um dessen Eignung für die Korrosionsdarstellung von Kohlenstoffstahl festzustellen. |  RollerFORM Scanner von Olympus |
Testergebnisse
Auflösung nahe der Oberfläche |  Justierkörper mit 30 Kreisscheibenreflektoren |
- 1,175 mm
- 1,980 mm
- 3,175 mm
Alle Tests wurden am Kreisscheibenreflektor mit einem Durchmesser von 3,175 mm mittels eines Scan mit 0°-Longitudinalwelle mit vier Elementen für jede Sendemodulierung durchgeführt. Die Scan-Auflösung betrug 1 mm × 1 mm mit einem Schallbündel, das eine Fläche von 48,5 mm abdeckt.
Unter optimalen Testbedingungen war eine Auflösung nahe der Oberfläche von 2,75 mm möglich. Bei regelmäßigem Einsatz konnte eine Auflösung nahe der Oberfläche von 3 mm an Kohlenstoffstahl erwartet werden. Nicht so tief liegende Defekte konnten durch das C-Bild der Amplitude erkannt werden (siehe untenstehende Abbildung). Auf diese Weise erfolgte die Darstellung der Schallschwächung von einem Rückwandecho eines nicht tief liegenden Defekts. Eine präzisere Prüfmethode (wie mit dem DLA-Sensor, HydroFORM Scanner oder Dickenmesser) wird empfohlen, um tiefer liegende Fehler, kritische Defekte, zu ermitteln.
 RollerFORM Scanner für die Prüfung von Kreisscheibenreflektoren |  OmniScan Prüfgerät für ein C-Bild der Amplitude |
Nachweis kleinster Fehler
Höhere Frequenzen werden gewöhnlich für die Erkennung von kleineren Defekten bevorzugt. Da Polymere dazu neigen hohe Frequenzen zu filtern, wurde festgelegt, dass der RollerFORM Scanner mit einer Sensorfrequenz von bis zu 5 MHz betrieben werden kann. Um festzustellen, welchen kleinsten Defekt der Scanner erkennt, wurden Tests mittels eines Justierkörpers mit 30 Kreisscheibenreflektoren durchgeführt.
Die untenstehende Abbildung zeigt das C-Bild der Dicke mit den erkannten Reflektoren bei 1,980 mm und 3,175 mm (2. und 3. Reihe). Nur die kleinsten Reflektoren bei 1,175 mm wurden nicht mit dieser Methode erkannt. Doch es war möglich den Reflektor mit dem kleinsten Durchmesser mittels der gleichen Methode, bestehend aus OmniScan Prüfgerät und C-Bild der Amplitude, zu erkennen. Mit einem anderen Verfahren (wie mit HydroFORM Scanner oder DLA-Korrosionssensor) könnten kritische Bereiche auch abgetastet werden.
Nachweis kleinster Fehler mittels eines C-Bilds der Dicke
Temperatur-Prüfung
Teile von hoher Temperatur erfordern häufig Wartungsprüfungen auf mögliche Korrosion. Um festzustellen, bei welcher Höchsttemperatur der RollerFORM Scanner unbeschädigt auf dem Prüfteil für kurze Zeit aufliegen kann, wurde eine Prüfung durchgeführt. Der Polymerrollenbelag des RollerFORM Scanners gilt als die temperaturempfindlichste Komponente. Verschiedene Tests an erhitzten Prüfteilen ergaben, dass der Scanner an Oberflächen von bis zu 80 °C für zwei Minuten aufliegen kann. Vor erneutem Einsatz musste sich der Scanner erst abkühlen. Diese Einsatzdauer erfolgte bei einer maximalen Umgebungstemperatur von 25 °C. Bediener müssen ihre eigene Einsatzdauer nach ihren Arbeitsbedingungen sorgfältig festlegen, falls die Umgebungstemperatur mehr als 25 °C beträgt. |  Rohrprüfung mit dem RollerFORM Scanner |
Prüfungen des Rohrs in Achsrichtung
Der RollerFORM Scanner erwies sich als nützlich für langes Abtasten von Rohren in Achsrichtung. Mit seinem weichen Rollenbelag und den zwei anpassbaren Mittelrollen konnte der Scanner auf gekrümmten Oberflächen mit einem minimalen Durchmesser von 102 mm und auf flachen Oberflächen eingesetzt werden. Die Sendemodulierungen wurden direkt im Prüfgerät OmniScan mit der Software MXU 4.4 (oder neuere Versionen) generiert. Mittels des Assistenten für das Prüfteil und die Schweißnaht konnte die gekrümmte Oberfläche und das Abtasten in Achsrichtung eingestellt werden. Das OmniScan Prüfgerät konnte dann die Schallbündel automatisch generieren, welche lotrecht zur Prüfteiloberfläche ausgerichtet waren.
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Abtasten mit RollerFORM Scanner in Achsrichtung (links), Prüfung (mittig) und anpassbare Mittelrollen (rechts)
Prüfung einer korrodierten Probe
Das Prüfteil stammte von einem Rohr mit einem Durchmesser von 508 mm und einer Wanddicke von 9 mm. Das Prüfteil wies einen starken Korrosionsbefall an der Innenseite und einen schwachen Korrosionsbefall an der Außenseite auf. Die Prüfung erfolgte in Umfangsrichtung des Prüfteils (auf der Außenoberfläche). Die Oberfläche wurde mit einer Auflösung von 1 mm × 1 mm geprüft.
Korrosion war deutlich im S-Bild und C-Bild zu erkennen (siehe Abbildung rechts unten). Die blaue Färbung im C-Bild repräsentiert die nominelle Dicke. Der Schweregrad der Korrosion wurde in den Farben gelb bis rot wiedergegeben, die mit einer konfigurierbaren Farbpalette festgelegt wurden.
 Prüfteil — ein korrodiertes gekrümmtes Blech |  Prüfdaten des korrodierten Prüfteils |
Zusammenfassung
Der RollerFORM Scanner erwies sich als nützliches Hilfsmittel für die Korrosionsdarstellung von Kohlenstoffstahl, trotz akustischer Einschränkung auf eine Auflösung nahe der Oberfläche von 3 mm und auf eine minimale erkennbare Fehlergröße von 2 mm. Die Anwendung verlief schnell und problemlos und ein Wasserzirkulationssystem war nicht erforderlich. Die Prüfung erfolgte schnell über Prüfbahnen in Achsrichtung des Rohrs.
