Treffsichere Lecksuche in Strahlheizrohren mit Helium

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Moderne Massenspektrometer detektieren Konzentrationen von wenigen ppm

Die Lecksuche mit dem Edelgas Helium und der Nachweis dieses Edelgases mit Helium-Lecksuchgeräten hat in den letzten Jahrzehnten sehr an Bedeutung gewonnen. Heute kann man diese Methode als die wichtigste in der Lecksuchtechnik bezeichnen. Moderne Massenspektrometer, die dabei zum Einsatz kommen, sind in der Lage, Konzentrationen von wenigen ppm zu detektieren. Im Rahmen der Versuche wurde ein PhönixL300 des Herstellers Oerlikon-Leybold mit einer Messgenauigkeit von < 5 × 10-12 mbar l/s im Schnüffelmodus eingesetzt. Dies entspricht in etwa einer Auflösung von < 5 ppt.

Im Rahmen eines Grundlagenversuches wurde die Tauglichkeit der Helium-Lecksuchtechnik für das Auffinden defekter Strahlheizrohre an zwei für das Glühen von Stahlrohren typischen Rollenherdöfen unterschiedlicher Größe, jeweils mit Kühlstrecke, getestet. Zwar stellten sich die Spitzenwerte der Messungen nicht wie erwartet in Abhängigkeit von der Entfernung vom Impfpunkt zur Gasentnahme ein.

Position die Messgasentnahme hängt vom Ofentyp ab

Allenfalls die Höhe der Peaks ließ ansatzweise einen Schluss über die Entfernung zwischen Leck und Messpunkt zu. Der Vergleich der Kurven von Ofen A und Ofen B zeigte, dass die Verdünnung beim größeren Ofen A stärker war. Das eigentliche Ergebnis aber war, dass in beiden Öfen bei jeder versuchsweise vorgenommenen Heliumimpfung ein eindeutiger Ausschlag am Messgerät zugeordnet werden konnte.

Der wesentliche Punkt des Helium-Lecksuchverfahrens besteht darin, das Helium zu einem definierten Zeitpunkt lediglich einem einzigen, ganz bestimmten Strahlheizrohr zuzuführen und anschließend auf einen signifikanten Ausschlag am Heliumdetektor zu warten. Bleibt dieser Ausschlag innerhalb eines gewissen Zeitraumes aus, kann davon ausgegangen werden, dass das geprüfte Strahlheizrohr intakt ist. Erst nach diesem Gutbefund wird das nächste Strahlheizrohr geprüft. Abhängig vom Ofentyp ist zu entscheiden, an welcher Position die Messgasentnahme zu erfolgen hat.

Regelmäßige Überprüfung beugt Schäden vor

Die manuelle Überprüfung sämtlicher Brenner eines Wärmebehandlungsofens ist mit dieser Methode zwar denkbar, wäre aber kostenintensiv und wenig sinnvoll. Zielführend ist die Implementierung eines Systems, das die Überprüfung in regelmäßigen Zeitabständen während des laufenden Ofenbetriebes automatisch durchführt. Eine entsprechende Steuerungs- und Auswerteeinheit, die auch in die Ofenbrennersteuerung integriert sein kann, ordnet jedem gemessenen Heliumwert exakt ein defektes Strahlheizrohr zu und leitet vorprogrammierte Maßnahmen ein. Das undichte Rohr wird dann entweder außer Betrieb genommen oder das System löst einen Alarm aus.

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