Wie Kontakt-Ultraschall interne Ventilleckagen erkennt

In Prozessanlagen bedeutet ein geschlossenes Ventil nicht immer eine zuverlässige Absperrung.

Interne Ventilleckagen sind schwer zu bemerken, weil sie im Inneren des Ventilkörpers auftreten. Es kann sein, dass kein sichtbarer Gasfahne, kein tropfendes Medium, kein deutlicher Geruch und kein äußerer Leckagepunkt für eine Inspektion vorhanden ist. Von außen kann das Ventil normal aussehen und der Stellungsanzeiger kann "geschlossen" anzeigen, während Prozessmedien dennoch einen beschädigten Sitz, Teller, Stopfen, Kugel oder eine beschädigte Dichtfläche passieren können.

Für Chemieanlagen, Erdgasstationen, kohlechemische Anlagen, Kraftwerke und Versorgungssysteme wird das Risiko an dieser Stelle ernst. Wird ein undichtes Absperrventil vor Heißarbeiten, Befahren von Behältern, Öffnen von Leitungen, Spülvorgängen oder der Übergabe zur Instandhaltung als zuverlässige Barriere betrachtet, kann sich ein verborgener Anlagenmangel schnell zu einem Sicherheits-, Produktions-, Qualitäts- und Compliance-Problem entwickeln.

Empfohlene Lösung und Produkte

Für Anwender, die einen vollständigen Workflow benötigen, siehe die CRYSOUND Lösung zur Erkennung interner Ventilleckagen. Empfohlene Produkte für diese Anwendung sind unter anderem CRY8125, CRY8124 und IA3104.

Warum interne Ventilleckagen schwer zu erkennen sind

1. Der Leckpfad befindet sich im Ventil

Äußere Leckagen lassen sich häufig durch Sichtkontrolle, Gasmessgeräte, Seifenlösung oder akustische Bildgebung finden. Interne Leckagen sind anders. Das Medium strömt durch die Dichtfläche im Inneren des Ventils, sodass die Außenseite des Ventils möglicherweise keinen offensichtlichen Fehler anzeigt.

Bediener bemerken oft nur indirekte Symptome wie wieder ansteigenden Druck nach dem Ventil, unvollständige Druckentlastung, instabilen Vordruck, Restgas oder Restflüssigkeit nach dem Spülen, ungewöhnlichen Energieverbrauch oder Schwankungen der Prozessqualität.

2. "Geschlossen" kann ein trügerisches Gefühl von Absperrsicherheit erzeugen

Ein Schließvorgang bestätigt nur, dass Antrieb, Spindel, Teller, Kugel oder Stopfen die geschlossene Position erreicht haben. Er beweist nicht, dass das Dichtpaar noch unversehrt ist. Verschleiß, Korrosion, Erosion, Partikel, thermische Verformung oder unvollständiges Anliegen können weiterhin dazu führen, dass Medien durch das Ventil strömen.

Dies ist besonders wichtig bei Instandhaltungs-Absperrventilen, Ventilen für brennbare oder toxische Medien, Hochtemperatur- und Hochdruckventilen sowie kritischen Versorgungsventilen. Bevor die Arbeit beginnt, sollte die Frage nicht nur lauten "Ist das Ventil geschlossen?", sondern auch "Leckt das Ventil intern noch?".

3. Herkömmliche Methoden hängen stark von Erfahrung und Standortbedingungen ab

Manuelles Abhören, mechanische Stethoskope, Temperaturprüfungen, Infrarot-Thermografie, Druckabfallprüfungen, Trendanalysen, Inspektionen während Stillständen und Offline-Sitzleckagetests haben alle ihren Wert. In lauten Anlagen mit vielen Ventilen, Dämmung, unterschiedlichen Medien, kurzen Wartungsfenstern und mehreren Prüfteams sind sie jedoch schwer durchgängig anzuwenden.

Viele Ergebnisse bleiben subjektiv, etwa "es klingt ungewöhnlich" oder "der Druckabfall scheint schneller als üblich zu sein". Solche Beschreibungen sind schwer zu vergleichen, zu wiederholen, zu übergeben oder in einen nachverfolgbaren Wartungsdatensatz zu überführen.

Wie Kontakt-Ultraschall hilft, interne Leckagen zu verifizieren

Wenn ein Ventil geschlossen ist und ein stabiler Druckunterschied zwischen Vor- und Rückseite anliegt, kann eine interne Leckage durch einen engen Spalt hochfrequente Ultraschallsignale erzeugen. Diese Signale entstehen durch Turbulenzen, Reibung und Auftreffvorgänge, wenn das Medium die Dichtungsstörung passiert.

Ein CRYSOUND Kontakt-Ultraschall-Sensor wird auf dem Ventilkörper oder einer angrenzenden metallischen Rohrleitungsoberfläche platziert, um körperschallgebundene Ultrasignale zu erfassen. Die Software analysiert anschließend Mehrpunkt-Pegel, Spektrum, Final-Curve-Verhalten und Wiederholbarkeit, um zu beurteilen, ob das Signalbild mit einer internen Leckage übereinstimmt.

Der entscheidende Mehrwert besteht nicht nur darin, ein Leck zu "hören". Kontakt-Ultraschall macht die Inspektion interner Ventilleckagen zu einem besser wiederholbaren Workflow: Betriebszustand prüfen, Daten an definierten Punkten erfassen, Signaleigenschaften analysieren, die Leckage als Referenz abschätzen und das Ergebnis für Berichte und spätere Vergleiche speichern.

Eine wiederholbare Feldmethode: MP1-MP5-Messung

Für die Inspektion interner Ventilleckagen ist es nicht empfehlenswert, sich auf eine einzelne Momentanmessung zu verlassen. Zuverlässiger ist es, zunächst den Zustand zu bestätigen, an definierten Punkten zu messen und die Beziehung zwischen diesen Punkten zu interpretieren.

Vor der Messung: bestätigen Sie, dass das Ventil geschlossen ist und nach Möglichkeit ein stabiler Druckunterschied anliegt. Dokumentieren Sie Medium, Ventiltyp, Ventilnennweite, Druck oder Druckdifferenz, Ventilkennzeichnung und Prüfort. Stellen Sie sicher, dass der Sensor stabilen Kontakt mit der Metalloberfläche hat. Ist das Ventil vollständig gedämmt, kann ein lokales Messfenster erforderlich sein.

Fünf-Punkt-Messung: MP1 dient typischerweise als entfernter Referenzpunkt auf der Zulaufseite, MP2 als naher Punkt auf der Zulaufseite, MP3 in der Nähe des Ventilkörpers oder der Dichtzone, MP4 als naher Punkt auf der Ablaufseite und MP5 als entfernter Referenzpunkt auf der Ablaufseite. Der Vergleich des Verhaltens an Zulauf, Ventilkörper und Ablauf hilft, Fehlinterpretationen aufgrund eines einzelnen Messpunkts zu reduzieren.

Wiederholen und bestätigen: Wenn ein Punkt einen isolierten Spitzenwert zeigt, wiederholen Sie die Messung und schließen Sie instabilen Kontakt, Anklopfen, externe Geräusche, Bypass-Leitungen und Prozessschwankungen aus. Eine zuverlässigeren Hinweis auf eine interne Leckage zeigt sich in der Regel als konsistentes Muster über zusammenhängende Messpunkte und Frequenzmerkmale hinweg.

Von "es klingt wie ein Leck" zu nachprüfbaren Daten

Im Feldeinsatz ist Kontakt-Ultraschall nicht nur ein Werkzeug zur Signalaufnahme. Er hilft dabei, die Ventilinspektion in einen dokumentierbaren und wiederholbaren Prozess zu überführen.

Das Gerät kann Pegel, Spektrum, Final Curve und Wiederholbarkeit analysieren und anschließend Bewertungen wie normal, Verdacht auf Leckage, interne Leckage oder starke interne Leckage unterstützen. Nach Eingabe von Medium, Ventiltyp, Ventilnennweite, Druck und Druckdifferenz kann das System zudem einen Leckagerichtwert für Risikoeinstufung, Wartungspriorisierung und spätere Vergleiche bereitstellen.

Diese Leckageabschätzung sollte als feldbasierter Referenzwert für Screening und Entscheidungsunterstützung behandelt werden. Sie ersetzt nicht behördlich vorgeschriebene Prüfungen, Abnahmeprüfungen des Herstellers, Druckprüfungen, Offline-Sitzleckagetests oder andere rechtlich geforderte Prüfverfahren.

Feldeinsatz: Welche Ventile sollten zuerst geprüft werden?

Auf Basis von Felderfahrung eignen sich die folgenden Ventile besonders gut für eine Verifizierung interner Leckagen:

• Instandhaltungs-Absperrventile: Ventile, die vor Heißarbeiten, Befahren von Behältern, Öffnen von Leitungen, Spülvorgängen, Blindplattenarbeiten oder der Übergabe von Anlagen eingesetzt werden.
• Ventile für brennbare, explosive, toxische oder gefährliche Medien: einschließlich Erdgas, Brenngas, Stadtgas/Koksgas, Wasserstoff, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Lösungsmitteldämpfe und vergleichbare Medien.
• Kritische Dampf- und Versorgungsventile: Interne Leckagen können zu kontinuierlichen Energieverlusten führen und Systemdruck oder Zustand nachgeschalteter Ausrüstung beeinträchtigen.
• Qualitätskritische oder wiederholt auffällige Ventile: Interne Leckagen können Kreuzkontaminationen, Mischungsverhältnissabweichungen, fehlgeschlagene Reinigungs- oder Sterilisationsabsperrungen oder Chargenqualitätsprobleme verursachen.
• Hochrisikoventile vor geplanten Stillständen: Eine Prüfung im laufenden Betrieb hilft zu entscheiden, welche Ventile zuerst repariert, ersetzt oder überwacht werden sollten.

Fall 1: Chemieanlage in Yulin, Provinz Shaanxi

In einer Chemieanlage in Yulin, Shaanxi, untersuchte das Team 8 verdächtige Wasser-Ventile bei einem Leitungsdruck von etwa 0,3 MPa. Die Verifizierung mit Kontakt-Ultraschall identifizierte 4 Ventile mit interner Leckage und 4 Ventile ohne offensichtliche interne Leckage. Nachfolgende Beobachtungen beim Zerlegen der Ventile stimmten mit den Inspektionsergebnissen überein und halfen dem Kunden zu entscheiden, welche Ventile vorrangig instandgesetzt werden mussten.

Einige dokumentierte Ventilkennzeichnungen waren HX-2114D, 2VX-1158C, 2XV-1155C und XV-1152D. Das System lieferte Leckagerichtwerte im Bereich von etwa 0,28 L/min bis 4,53 L/min und unterstützte damit eine risikobasierte Priorisierung der Instandhaltung.

Fall 2: Kohlechemisches Koksereiwesen in der Inneren Mongolei

In einem kohlechemischen Koksereibereich in der Inneren Mongolei umfasste das Medium unter anderem Koksgas, Stickstoff, Sauerstoff, Methan und weitere Gase. Die Umgebung war komplex und erforderte explosionsgeschützte Ausrüstung. Während der Instandhaltung nutzte der Kunde eine explosionsgeschützte akustische Bildgebungskamera zusammen mit einem explosionsgeschützten Kontakt-Ultraschall-Sensor, um 10 verdächtige Koksgasventile zu prüfen. Die Inspektion identifizierte 6 Ventile mit interner Leckage.

In solchen Szenarien eignet sich akustische Bildgebung für ein schnelles Screening äußerer Leckagen und ungewöhnlicher Schallquellen, während Kontakt-Ultraschall zur Verifizierung interner Leckagen an Schlüsselventilen eingesetzt wird. Feldaufnahmen, Messdaten und Berichte unterstützen anschließend die Wartungsplanung und Nachverfolgbarkeit.

Fall 3: Erdgas-Messstation mit Ventilgruppen in Reihen- und Parallelschaltung

In einer Erdgas-Großstrom-Messstation waren vier Ventilgruppen in einer Struktur mit zwei in Reihe und zwei parallel angeordnet. Der Druck nach den Ventilen stieg ungewöhnlich an, der Kunde konnte jedoch nicht feststellen, welches Ventil oder welche Ventilgruppe intern leck war. Durch eine punktweise Überprüfung der Ventile mit Kontakt-Ultraschall lokalisierte das Team schnell 2 Ventilgruppen mit interner Leckage, darunter auffälliges Verhalten bei in Reihe geschalteten Ventilen. Das Ergebnis war konsistent mit dem vor Ort beobachteten Anstieg des nachgeschalteten Drucks.

Dieser Fall zeigt, dass es beim Kontakt-Ultraschall nicht nur darum geht festzustellen, ob eine Leckage vorhanden ist. Er hilft auch dabei, den Fehlersuchbereich in komplexen Rohrleitungsanordnungen einzugrenzen und Instandhaltungsressourcen auf höher gefährdete Ventile zu konzentrieren.

Zusammenarbeit mit akustischer Bildgebung

Die Inspektion von Ventilleckagen sollte sich nicht auf ein einziges Werkzeug stützen. Für Gassysteme eignet sich akustische Bildgebung sehr gut für ein schnelles Screening äußerer Leckagen an Flanschen, Verbindungen, Rohrleitungen, Instrumentenanschlüssen und Ventilkörpern. Kontakt-Ultraschall eignet sich besser zur Verifizierung interner Leckagen an Gas- oder Flüssigkeitsventilen.

Zusammen ergeben sie einen umfassenderen Workflow: Akustische Bildgebung übernimmt das großflächige Screening, Kontakt-Ultraschall die Punktverifikation, und Softwareanalyse plus Berichterstellung unterstützen nachgelagerte Wartungs- und Managemententscheidungen.

Die Lösung zur Erkennung interner Ventilleckagen entdecken

Für einen vollständigen Workflow von externem Leckage-Screening über Kontakt-Ultraschall-Verifizierung und Leckagerichtwertabschätzung bis hin zu Berichten für Folgemaßnahmen besuchen Sie die CRYSOUND Lösung zur Erkennung interner Ventilleckagen.

Verwandte Produkte

• CRY8125 Acoustic Imaging Camera: tragbare akustische Bildgebung für Lecksuche im Feld und Inspektions-Workflows.
• CRY8124 Advanced Acoustic Imaging Camera: akustische Bildgebung zur Unterstützung des industriellen Leckage-Screenings und der Lokalisierung ungewöhnlicher Schallquellen.
• IA3104 Contact Ultrasound Sensor: Kontakt-Ultraschallmessung zur Verifizierung interner Ventilleckagen und punktbasierter Inspektion.

Wichtige Anwendungsgrenzen

Kontakt-Ultraschall ist wirksam zur Verifizierung interner Ventilleckagen unter Druck im laufenden Betrieb, jedoch sollten vor der Interpretation der Ergebnisse die folgenden Bedingungen berücksichtigt werden:

• Die Aussagekraft ist höher, wenn das Ventil geschlossen ist und ein stabiler Druckunterschied zwischen Zu- und Ablauf zur Verfügung steht.
• Der Sensor benötigt stabilen Kontakt zu einer Metalloberfläche. Starke Dämmung, Beschichtungen, Korrosion oder eingeschränkter Zugang können die Signalqualität beeinträchtigen.
• Ein einzelner Spitzenwert an einem Punkt sollte nicht alleinige Grundlage für eine Schlussfolgerung sein. Wiederholen Sie die Messung und schließen Sie äußere Störeinflüsse aus.
• Für Hochtemperatur-, Tieftemperatur- oder besondere Betriebsbedingungen wählen Sie Sonde und Zubehör gemäß Produktanleitung aus.
• Leckagerichtwerte eignen sich für Screening, Priorisierung, Instandhaltungsentscheidungen und zeitlichen Vergleich. Sie ersetzen nicht die vorgeschriebenen rechtlichen oder Offline-Prüfverfahren.

Fazit

Interne Ventilleckagen sind schwer zu erkennen, weil sie verborgen, schleichend und oft durch die bloße Tatsache überdeckt sind, dass das Ventil scheinbar geschlossen ist. Kontakt-Ultraschall hilft Inspektionsteams, subjektive Beurteilungen zu überwinden und einen wiederholbaren Workflow mit definierten Messpunkten, Datenaufzeichnungen, Leckagerichtwerten und Folgeberichten aufzubauen.

Für Anwender in der Prozessindustrie bedeutet dies eine frühere Identifizierung von Risiken durch fehlgeschlagene Absperrungen, weniger unnötige Demontagen, klarere Wartungsprioritäten und bessere Nachweise für die Kommunikation zwischen Sicherheits-, Instandhaltungs-, Produktions- und Managementteams.

Sind Sie daran interessiert, die Inspektion interner Ventilleckagen an Ihrem Standort zu verbessern? Füllen Sie das Kontaktformular unten aus, und das CRYSOUND Team hilft Ihnen bei der Auswahl einer geeigneten Inspektionskonfiguration für Ihre Ventile, Medien und Betriebsbedingungen.