Verfahrenstechnik 4/2025

SCHALLEMISSIONSPRÜFUNG

SCHALLEMISSIONSPRÜFUNG BEI DRUCKBEHÄLTERNSCHÄDEN FRÜHZEITIGERKENNENSicht-, Ultraschall-, Röntgen-, Druck- und Leckageprüfungen gehören zu dengängigen zerstörungsfreien Prüfverfahren für Druckgeräte. Ergänzend kanneine Schallemissionsprüfung zur frühen Erkennung von Rissen, Korrosion,Leckagen und plastische Verformung sowie Reibung durchgeführt werden.Der Gesetzgeber schreibt die regelmäßige Überprüfungvon Druckgeräten vor, um Mängel und Materialermüdungfrühzeitig zu erkennen. Damit werden Unfälle, Explosionenund Lecks zuverlässig verhindert, die Menschund Umwelt ansonsten in Gefahr bringen können. Ein zerstörungsfreiesPrüfverfahren dafür stellt die Schallemissionsprüfung(SEP) dar, mit der Risse und Leckagen im frühen Stadiumdetektiert werden können. Ein zugelassener Prüfbetrieb kann beider Durchführung unterstützen.DRUCKBEHÄLTER UNTER LASTAnders als bei Ultraschallprüfungen, wo eine Schallwelle ins Materialgeschickt wird, wird bei der Schallemissionsprüfung dasMaterial des Behälters unter Last gesetzt: In der Regel wird dasEigenmedium – etwa Gas oder eine Flüssigkeit – bis zum gewünschtenPrüfdruck eingeleitet. Die Geräte müssen also häufignicht geleert werden, was den Aufwand – zeitlich, organisatorischund monetär – minimiert. Schäden wie Risse oder Leckagengeben unter dem Druck Schallwellen im Ultraschallbereich inder Wandung des Behälters ab, die von piezoelektronischen Sensorendetektiert werden können. Ihre Piezo-Kristalle bestehenaus besonderen Materialien wie Quarz oder Keramik und besitzendie notwendigen piezoelektrischen Eigenschaften: Sie erzeugeneine elektrische Spannung, wenn bereits kleinste mechanischeEinwirkungen wie Druck oder Zug auf sie ausgeübt werden.Die so erzeugte Spannung wird im Sensor als Messsignal umgesetzt.Das Messsystem filtert aus diesen Signalen Informationenheraus: die maximale Amplitude der Schallwelle, also der Momentdes höchsten Schalldrucks, seine Energie, die Zeit von derErkennung bis zum maximalen Ausschlag und die Dauer. Anhanddieser Merkmale werden Signale beurteilt und ausgewertet.Weil der Schall die Sensoren zu unterschiedlichen Zeitpunktenerreicht, können Signale anhand der Laufzeitdifferenz genau geortetwerden. Das Wissen um den Ursprung des Geräuschs istwichtig, da es Auskunft über die Bedeutung gibt: Bei der Druckprüfungdehnt sich der Behälter – die Bewegung kann beispielsweisezum Scheuern auf seinen Auflagern führen. Auch diesesGeräusch nehmen die Sensoren wahr. Lässt es sich nun lokalisieren,ist schnell klar, dass es sich dabei nicht um einen Riss aneiner kritischen Stelle wie einer Schweißnaht handelt. Währendder Prüfung kann der Behälter durch die Platzierung der Sensorenzu 100 Prozent überwacht werden, was eine genaue Beurteilungerlaubt.36 VERFAHRENSTECHNIK 2025/04 www.verfahrenstechnik.de

BETRIEBSTECHNIKWICHTIGE EINFLUSSGRÖSSENWährend derSchallemissionsprüfungwerdenexterne Sensorenam DruckbehälterangebrachtBEI DER SEP ENTFÄLLT DIELEERUNG DES BEHÄLTERSFür Schallemissionsprüfungen sind Umgebungsgeräusche, Materialund Wandstärke, Geometrie und Medium wichtige Einflussgrößen.Prüfer müssen berücksichtigen, dass Störgeräuschevon Leckagen bei einer Prüfung von Anfang an vorhanden seinoder durch die Druckeinwirkung erst entstehen können. Ebensomüssen die Prüfer Auflagergeräusche und die Geräusche von nebenstehendenMaschinen erkennen und abgrenzen können.Mögliche Schäden sind zudem unterschiedlich laut: Um zumBeispiel Risse erkennen zu können, müssen vor der Prüfung Ventileund Dichtungen geprüft und bei Bedarf nachgezogen oder erneuertwerden – sonst würden dort mögliche Leckagen die Geräuschedes Risswachstums schlicht übertönen. Auch die Detektionvon Korrosion ist herausfordernd: Der chemische Prozessund das Abplatzen von Materialschichten sind zwar hörbar, aberleise. Um deren Begleitgeräusche aufzunehmen, benötigen dieSensoren eine niedrige Resonanzfrequenz – und sind deswegenempfindlich auf Störgeräusche aus der Umgebung, etwa Windund Regen.Ein weiterer Faktor ist die Wandstärke: In einem dünnen Materialkann sich der Schall nahezu nur in zwei Dimensionen ausbreiten,in X- und Y-Richtung; bei einem Behälter mit einerWanddicke von mehreren Zentimetern ist eine voluminösereAusbreitung in drei Richtungen möglich – der Schall verläuft sichdann schneller im Material; außerdem kann es zu Reflexionenund Interferenzen kommen. Hier sind mehr Sensoren notwendigund ihre Auflage muss genau geprüft werden. Befindet sich einflüssiges Medium wie Wasser oder Öl im Behälter, wird dieSchallwelle im Vergleich zu einem gasförmigen Inhalt gedämpft,auch hier sind mehr Sensoren notwendig.KOORDINIEREN, DURCHFÜHREN,DOKUMENTIERENDie SEP kann bei Druckgerä ten, die nach der Betriebssicherheitsverordnungwiederkehrend geprü ft werden müssen, alsNORMEN UND GRENZWERTEBei Ultraschallprüfungen legen Normen fest, wann eineFehleranzeige noch zulässig ist. Bei der Schallemissionsprüfunggibt es keine konkreten Grenzwerte. Die Normgibt lediglich vor, welche Werte aufgezeichnet werdenmüssen: Signalrate als Funktion von Zeit und Last sowiedie Amplitude als maximaler Ausschlag des Spannungssignalsüber der Zeit. Die Quellen der Geräusche müssengeortet und zugeordnet werden. Eine weitere Norm gibtvor, aufgrund welcher Parameter die Signale beurteiltwerden: Auch hier gibt es keine Grenz- oder Schwellenwerte,stattdessen nennt die Norm Beispielwerte.Konkrete Richtwerte muss sich jede Prüforganisation, dieSchallemissionsprüfungen durchführt, selbst erarbeitenund damit interne Kriterien entwickeln.Sonderprü fverfahren fü r die Innenbesichtigung im Rahmen derinneren Prü fung oder für die hydrostatische Festigkeitsprü fungeingesetzt werden.Es ist sinnvoll, dass ein zugelassener Prüfbetrieb wie die TechnischeÜberwachung Hessen GmbH die Prüfungen organisiert, koordiniert,durchführt und dokumentiert. Das Personal ist nach ENISO 9712:2022 qualifiziert und besitzt die nötige Erfahrung und Expertiseim Bereich der zerstö rungsfreien Prü fung. Zudem ist esvon Vorteil, wenn der Partner alle notwendigen Bereiche abdeckenund aus einer Hand anbieten kann; TÜV Hessen etwa kannebenfalls die Festigkeitsprüfung und innere Prüfung bescheinigenund falls notwendig, Folgeprüfungen, wie Ultraschallprüfungenetwa an Schweißnähten in die Wege leiten und durchführen.Damit muss keine weitere Firma mit ins Boot geholt werden, wasVerzögerungen wie Wartezeiten auf Dokumente von einem Sachverständigenvermeidet. TÜV Hessen erklärt bei Bedarf auch diemöglichen Prüftechniken und Sonderverfahren, etwa den Einsatzeiner Ultraschallkamera zur Detektion von Leckagen, dieauch ergänzend zur Schallemissionsprüfung durchgeführt wird.Unternehmen reduzieren damit Kosten und Zeit für die Vorbereitungund die Durchführung der Prüfung. Dabei kommt stetsder Stand der Technik zum Einsatz, der valide Ergebnisse liefert.Die Schallemissionsprüfung ist nicht nur für Druckgeräte ein geeignetesVerfahren, sondern generell für beanspruchte Bauteileund Strukturen. Auch besteht die Möglichkeit, mit der Schallemissionsmessungein Monitoring einzurichten, um somit eineStruktur permanent überwachen zu können.Bilder: Aufmacher industrieblick – stock.adobe.com, sonstiges TÜV Hessenwww.tuev-hessen.deUNTERNEHMENTÜV Technische Überwachung HessenGmbH (TÜV Hessen)Robert-Bosch-Straße 16, 64293 DarmstadtE-Mail: mailbox@tuevhessen.deAUTORBenedikt Lorsbach, TÜV Hessenwww.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2025/04 37