Sichere Schweißverbindungen an Thermoplasten per Ultraschallprüfung
Obgleich Tanks aus Thermoplasten für eine Lebensdauer von ungefähr 15 bis 25 Jahren ausgelegt sind, bleiben viele Behälter aufgrund ökonomischer Zwänge weit über diesen Zeitraum hinaus im Einsatz Ferner werden in ihnen oft Chemikalien gelagert, für die sie nicht konstruiert wurden. Bei den meisten führen Risse zum Versagen, aber in Bezug auf die Sichtprüfung der Tanks mangelt es an Know-how. So braucht man in Anbetracht der Gefahren und der Zeit, die erforderlich ist, um die Behälter zu entleeren und zur Bewertung der baulichen Intaktheit zu begehen, dringend zerstörungsfreie Prüfverfahren (Non-destructive Evaluation, NDE). Unternehmen aus verschiedenen europäischen Ländern vereinten ihr Expertenwissen im Rahmen von POLYTANK(öffnet in neuem Fenster) (Development and validation of an automated ultrasonic system for the non-destructive evaluation (NDE) of welded joints in thermoplastic storage tanks), wobei sie potenzielle Fehlermechanismen in Kunststofftanks bestimmen, und entwickelten zu deren Identifizierung Ultraschallprozeduren, -verfahren und -ausstattung für zerstörungsfreies Prüfen. Ein neu entwickeltes zerstörungsfreies Prüfsystem umfasste die Ultraschallprüfung des gesamten Schweißvolumens an den Außenflächen des Behälters. Das bedeutet, dass es nicht notwendig ist, den Behälter zu öffnen, um das Innere auf die Prüfung vorzubereiten. Bis heute war diese vollständige Volumenprüfung von Schweißnähten an Tanks nicht möglich. Die Projektpartner stellten etliche Schweißverbindungen mit idealisierten Fehlern bekannter Größe und Form her, welche repräsentativ für die bei im Dienst stehenden Chemiekalienbehältern aus Thermoplasten vorhandenen Mängel sind. Nachfolgend analysierten sie die NDE-Daten, um die Grenzen der Fehlererfassung für alle entwickelten Verfahren und Prozeduren zu bestimmen. Parallel dazu leiteten sie die Bedeutung von Fehlergröße und -menge im Verhältnis zu den Betriebsanforderungen her. Dieser Nachweis gelang durch Vergleich der Resultate der mechanischen Langzeitprüfung von Schweißverbindungen, die bekannte Fehler enthielten, mit denen von Schweißnähten ohne Mängel. Der Prototyp der Ultraschallausrüstung zum zerstörungsfreien Prüfen besteht hauptsächlich aus einem modularen Prüfmanipulatorsystem, einem Abtastsystem sowie einem Hochleistungsultraschallwandler. Zudem weist er Steuerungssoftware, Datenanalysesoftware sowie ein Ultraschalldatenerfassungs- und -auswertungsinstrumentarium auf. Der Prototyp wurde unter Labor- und Vor-Ort-Bedingungen beurteilt, wobei man Behälterproben mit echten Betriebsmängeln verwendete. Die Informationen über die entwickelten Prüfverfahren wird man dem Europäischen Komitee für Normung (CEN) als Grundlage zur Erstellung einer europäischen Norm vorlegen.
Schlüsselbegriffe
Ultraschallprüfung, Schweißverbindungen, Thermoplastbehälter, Thermoplasttanks, Behälter aus Thermoplasten, zerstörungsfreies Prüfen