Wie verhalten sich Lecksucher, wenn feuchte Prüfobjekte getestet werden?
Teil 2
Frage: In Ihrem letzten Tipp haben Sie gesagt, dass Feuchtigkeit für den Lecksucher schädlich ist. Das hat doch aber nichts mit unseren Produkten zu tun. Trotz der aufwendigen Wasserdruckprüfung mit anschließender Trocknung und Dichtheitsprüfung hat vor kurzem ein Kunde ein Produkt reklamiert. Was führt also dazu, dass wir offensichtlich ein Leck übersehen haben?
Antwort: Immer noch Feuchtigkeit. In Ihrer Frage haben Sie eine Wasserdruckprüfung erwähnt. Während dieser Wasserdruckprüfung dringt Wasser in die Leckagekanäle ein. Mikroskopisch betrachtet ist Wasser ein Dipol. Viele dieser kleinen Magnete haften aneinander und können dadurch Leckagekanäle verschließen, die um ein Zehntausendfaches größer sind als die Moleküle selbst. Damit besteht die Gefahr, dass Sie Lecks übersehen. Das heißt aber nicht, dass durch mit Wasser verstopfte Leckagekanäle kein Materialtransport stattfindet. Von der Oberfläche des Wasserfilms wird Wasser abdampfen. Die Wassermoleküle können dann im Prüfobjekt z. B. die Frequenz von Schwingquarzen verändern, elektrische Verbindungen korrodieren, Prozesse verunreinigen, etc.
Hintergrund: Prüfgasverfahren zählen zu den empfindlichsten Methoden der Dichtheitsprüfung. Voraussetzung zur Ausnutzung der hohen Empfindlichkeit von Prüfgasmethoden ist allerdings, dass das Prüfgas ungehindert durch Leckagekanäle durchtreten kann. Leckagekanäle können z. B. durch Prozessrückstände verschlossen sein, aber auch durch Flüssigkeitsreste nach einer Wasserdruckprüfung.
Viele Anwender von Dichtheitsprüfverfahren glauben, dass erst im Verlauf einer Druckprüfung mögliche Schwachstellen im Prüfobjekt aufreißen und Leckagen durch den Stress auf das Material entstehen. Damit erscheint es als logisch, eine Dichtheitsprüfung erst nach einer Druckprüfung durchzuführen und während dieser Prüfung einen Prüfdruck anzuwenden, der mindestens dem Betriebsdruck entspricht.
Andere Anwender glauben, dass Wasser Leckagekanäle verschließen kann und damit die Zuverlässigkeit von Prüfgasmethoden in Frage gestellt und deren hohe Empfindlichkeit nicht ausgenutzt werden kann.
Bereits vor annähernd 30 Jahren sind Anwender aus der chemischen Industrie in Deutschland der Frage nachgegangen, welches Lager denn nun recht hat und welche Leckraten man nach einer Wasserdruckprüfung überhaupt noch nachweisen kann (1).
Dazu wurde ein Rohrbündelwärmetauscher mit Leckagen in der Größenordnung von < 10-2 bis < 10-3 mbar · l/s präpariert. Der Versuchswärmetauscher wurde mit verschiedenen Verfahren vom Test mit schaumbildenden Mitteln bis hin zur Helium-Dichtheitsprüfung untersucht. Zumindest bei Prüfdrücken über 5 bar konnten die Lecks mit allen Prüfmethoden nachgewiesen werden. Eine optische Erkennung der Leckagen mit dem freien Auge oder einer Lupe war nicht möglich. Danach wurde der Versuchs-Wärmetauscher einer Wasserdruckprüfung mit 50 bar Überdruck über eine Dauer von einer Stunde unterzogen. Im anschließenden Trocknungsverfahren wurde der Innenraum eine Stunde lang mit einem trockenen Luftstrom gespült. In Wiederholungsprüfungen konnte keine der vor der Wasserdruckprüfung gefundenen Leckagen mehr zweifelsfrei nachgewiesen werden. Nur noch bei den höchsten Prüfdrücken von 10 bar konnten Lecks mit Prüfgasverfahren gefunden werden. Die erzielten Messwerte waren allerdings um mehrere Potenzen kleiner als bei der Prüfung im trockenen Zustand.
Eine "Trocknung" mit einem Luftstrom über eine Stunde ist also keinesfalls ausreichend, um ein feuchtes Prüfobjekt für eine Dichtheitsprüfung vorzubereiten. Erst nach der Trocknung in einem Vakuumofen bei einer Temperatur von 200 °C über eine Dauer von
15 Stunden bei einem Druck von 20 mbar konnten die meisten – aber nicht alle! – Leckagen wieder nachgewiesen werden.
Wir empfehlen also, Dichtheitsprüfungen mit Prüfgasen grundsätzlich vor einer Wasserdruckprüfung durchzuführen. Nur wenn eine Druckbelastung des Prüfobjekts mit hoher Wahrscheinlichkeit neue Leckstellen öffnet, ist eine Dichtheitsprüfung auch nach der Wasserdruckprüfung sinnvoll. Dies setzt aber voraus, dass das Prüfobjekt einwandfrei und restlos getrocknet werden kann.
(1) K.-O. Cavalar, Vakuum-Technik, 29. Jahrgang 1980, Heft 7, S 201ff.