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Auswahl von Ultraschall-Dickenmesssonden: Korrosionsüberwachung vs. Präzisionsmessung an dünnwandigen Bauteilen

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Auswahl von Ultraschall-Dickenmesssonden: Korrosionsüberwachung vs. Präzisionsmessung an dünnen Wänden

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Zwei Aufgaben zur Dickenmessung, für die nicht dieselbe Standard-Sonde verwendet werden sollte
Bei der Korrosionsüberwachung wird die minimale Restwandstärke an einer Oberfläche ermittelt, die rau, narbig, beschichtet oder gekrümmt sein kann. Bei der präzisen Dünnwandmessung muss das System eng beieinanderliegende Echos voneinander trennen und einen kleinen, in der Regel besser definierten Abschnitt messen. Beide Verfahren nutzen die Ultraschall-Laufzeitmessung, stellen jedoch unterschiedliche Anforderungen an den Schallkopf, das Messgerät, die Kalibrierung und die Abtastmethode.

Die richtige Ausgangsfrage lautet daher nicht: „Welche Frequenz ist am besten?“, sondern: „Welches Echo muss unter welchen Oberflächen- und Materialbedingungen zeitlich gemessen werden?“ Für Korrosionsuntersuchungen wird üblicherweise eine Kontakt-Sonde mit zwei Elementen verwendet, da deren Sende- und Empfangselemente unterhalb der Eintrittsfläche einen sich kreuzenden Schallweg bilden. Bei Präzisionsmessungen kommt häufig eine Ein-Element-Verzögerungsleitung oder eine andere hochauflösende Konfiguration zum Einsatz, die entsprechend dem Material und dem Dickenbereich ausgewählt wird. Keine der beiden Kategorien garantiert eine Mindestdicke, ohne das gesamte Sonden- und Messgerätesystem zu testen.

Wie aus der Puls-Echo-Dickenmessung ein Zahlenwert wird
Das Messgerät misst ein mit den Echos verbundenes Zeitintervall und rechnet es anhand der dem Material zugeordneten Schallgeschwindigkeit um. In der einfachsten idealisierten Darstellung entspricht die Dicke der Schallgeschwindigkeit multipliziert mit der Hin- und Rücklaufzeit und dividiert durch zwei. Reale Systeme müssen zudem die Sondenverzögerung, den Nullpunktversatz, die V-Pfad-Korrektur bei Doppelelementen, Beschichtungsechos, Modenumwandlung, temperaturabhängige Schallgeschwindigkeit und die Echoauswahl berücksichtigen.

Ein scheinbar stabiler digitaler Wert kann dennoch falsch sein, wenn das Messgerät sich auf das falsche Echo fixiert. Zu den bewährten Verfahren gehört es, bei hohem Risiko die Wellenform zu betrachten oder zu überprüfen, die Kalibrierung an repräsentativem Material durchzuführen und das Ergebnis anhand bekannter Dicken nahe beiden Enden des vorgesehenen Messbereichs zu überprüfen.