Geführte Wellen (GWT) – Fernbereichsinspektion von Rohrleitungen
Die Prüftechnik mit geführten Wellen (engl. Guided Wave Testing, GWT) ist ein ultraschallbasiertes ZfP-Verfahren, das die schnelle Inspektion langer Rohrleitungsabschnitte über Distanzen von typischerweise 30 bis über 100 Metern von einem einzigen Messpunkt aus ermöglicht. Das Verfahren ist besonders wertvoll für Rohrleitungen, die unter Isolierung verlegt, erdvergraben oder schwer zugänglich sind – Situationen, in denen eine konventionelle Ultraschallprüfung Punkt für Punkt wirtschaftlich nicht vertretbar wäre.
Physikalisches Prinzip
Geführte Wellen sind elastische Wellen, die sich entlang der Rohrwand ausbreiten und durch die Rohrgeometrie (Durchmesser, Wanddicke) und das Wellenleiterprinzip geführt werden. Im Gegensatz zu konventionellen Ultraschallwellen, die senkrecht zur Oberfläche in das Material eindringen, propagieren geführte Wellen in axialer Richtung durch die gesamte Rohrwand. Es gibt verschiedene Wellentypen (Moden): Torsionsmoden (T-Moden), Longitudinalmoden (L-Moden) und Biegemoden (F-Moden). In der Praxis werden häufig Torsionsmoden (T(0,1)) eingesetzt, da sie nicht-dispersiv sind und eine gleichmäßige Wanddurchdringung bieten.
Prüfaufbau und Durchführung
Ein Array aus piezoelektrischen oder magnetostriktiven Transducern wird ringförmig um das Rohr angeordnet. Die Transducer erzeugen ein definiertes Wellenpaket, das sich in beide Richtungen entlang des Rohres ausbreitet. Reflexionen von Querschnittsänderungen – Schweißnähten, Flanschen, Krümmern, Korrosionsstellen oder Wanddickenänderungen – werden vom Transducerring empfangen und ausgewertet. Aus der Laufzeit der Echos und der bekannten Wellengeschwindigkeit wird die Entfernung der Reflektoren berechnet. Ein A-Bild (Amplitude über Entfernung) zeigt alle Reflexionen im Prüfbereich.
Detektierbarkeit und Empfindlichkeit
GWT ist empfindlich gegenüber Querschnittsänderungen im Rohr. Die Nachweisgrenze für Korrosionsstellen liegt bei etwa 5–9 % des Rohrquerschnitts (je nach Rohrdurchmesser und Randbedingungen). Flächige, gleichmäßige Wanddickenminderung ist schwerer zu detektieren als lokale Korrosionsgrübchen. Das Verfahren ist als Screening-Methode konzipiert: Verdächtige Bereiche werden anschließend mit konventioneller Ultraschall- oder Radiografieprüfung verifiziert und quantifiziert.
Anwendungsgebiete und Grenzen
Typische Anwendungen sind die Inspektion von Prozessrohrleitungen in der Petrochemie, erdverlegten Fernwärme- und Wasserrohren, isolierten Rohrleitungen (CUI – Korrosion unter Isolierung), Rohrdurchführungen durch Wände und Böden sowie Offshore-Pipelines. Grenzen des Verfahrens: Signalabschwächung durch viskose Beschichtungen, Sand, Bitumen oder Clamps; eingeschränkte Reichweite bei häufigen Krümmern; keine direkte Wanddickenmessung.