Messprinzip: Pulse-Echo-Methode
Ultraschall-Wanddickenmessgeräte basieren auf der Laufzeitmessung eines Ultraschallimpulses. Ein Piezoelement sendet einen kurzen Schallimpuls in das Prüfteil. Der Impuls durchläuft die Wandung, wird an der gegenüberliegenden Fläche reflektiert und kehrt zum Sender zurück. Die gemessene Laufzeit t ergibt zusammen mit der materialspezifischen Schallgeschwindigkeit c die Wanddicke d:
d = c · t / 2
Da die Schallgeschwindigkeit von Werkstoff und Temperatur abhängt, muss das Gerät auf die tatsächliche Schallgeschwindigkeit kalibriert werden. Typische Werte: Stahl ca. 5 920 m/s, Aluminium ca. 6 320 m/s, Kunststoff 2 300–2 700 m/s.
Mehrfachecho-Methode
Bei der Mehrfachecho-Methode (auch: Multiple-Echo oder Through-Coating) wird nicht der erste Rückwandecho, sondern der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rückwandechos gemessen. Da beide Echos die Beschichtung gleich oft durchlaufen, fällt die Laufzeit in der Koppelmittelschicht und im Anstrich heraus. Die Methode ermöglicht die Wanddickenmessung durch Beschichtungen hindurch, ohne dass diese entfernt werden muss — ein entscheidender Vorteil bei der Korrosionsüberwachung lackierter Bauteile. Voraussetzung ist ein ausreichender Schallimpuls für mindestens zwei Rückwandechos, was bei stark dämpfenden oder sehr dünnen Werkstoffen nicht immer gegeben ist.
Messauflösung und Messbereich
Moderne Handgeräte erreichen eine Auflösung von 0,01 mm und decken einen Messbereich von typisch 0,6 bis 300 mm ab. Für Sonderfälle sind Geräte mit Sonden für Hochtemperaturmessungen bis 500 °C (und in Sonderfällen bis 600 °C) erhältlich, bei denen spezielle Hochtemperaturvorlaufkeile oder -koppelmittel (z. B. hochviskose Öle, Salzschmelzen) verwendet werden. Einzelpunktmessungen sind für Routineprüfungen geeignet; für die flächige Kartierung von Korrosionsfeldern werden Scanning-Systeme mit manueller oder automatischer Führung eingesetzt.
Kalibrierung und Normung
Die Kalibrierung erfolgt auf Kalibrierkörpern aus dem Prüfwerkstoff mit bekannten Dicken. EN ISO 16809 regelt das Verfahren der Ultraschall-Wanddickenmessung, einschließlich Anforderungen an Geräte, Prüfköpfe, Koppelmittel, Kalibrierung und Dokumentation. Regelmäßige Überprüfungen am Kalibrierkörper sichern die Messgenauigkeit während des Einsatzes.
Typische Geräte
Bekannte Hersteller und Geräte sind u. a. der Elcometer 500 (Mehrfachecho, Through-Coating), die GE Krautkrämer DM-Serie (robuste Bauform, breiter Messbereich) sowie die Olympus 38DL Plus (Mehrfachecho, Datenlogging, Hochtemperaturoptionen). Diese Geräte verfügen über interne Datenspeicher, USB-Schnittstellen und Software zur Visualisierung von Messpunkten auf Bauteilzeichnungen (B-Scan-ähnliche Auswertung).
Anwendungsfelder
Wanddickenmessgeräte sind unverzichtbar bei der Korrosionsüberwachung von Rohrleitungen, Tanks, Druckbehältern und Schiffsrümpfen. Sie ermöglichen die Restlebensdauerabschätzung durch Trendverfolgung der Wanddickenmesswerte über mehrere Prüfzyklen (Risk-Based Inspection, RBI).