Dichtigkeitsprüfung

Die Dichtigkeitsprüfung, auch Dichtheitsprüfung, ist vor allem bei der Herstellung verschiedener Produkte und Systeme relevant, um ein hohes Maß an Sicherheit und Qualität zu gewährleisten. Ziel ist die Vermeidung von undichten Stellen und mögliche Korrosionsschäden, zum Beispiel bei Rohrbrüchen, Stahlbeton, Leichtbeton und vielen anderen Betonarten. Bewährte Prüfmethoden sind unter anderem die Druckmessung und die Unterwassermethode, die mit hochtechnologischen Lecksuchgeräten ausgeführt werden, sodass eine entsprechende Reparatur stattfinden kann.

Prüfung der Dichte: Wasser und Luft

Die regelmäßige Dichtigkeitsprüfung wird am häufigsten mit Wasser oder Luft durchgeführt. Luft hat eine niedrigere Viskosität und ist daher besser geeignet, um genauere Prüfergebnisse zu erzielen. Diese hängen jedoch von der maximal zulässigen Leckage und dem Prüfdruck ab, da ein Bauteil wie Beton nie absolut dicht ist. So hängt die maximal zulässige Leckage einerseits mit der Dichte des Betons zusammen und andererseits mit dem tolerierbaren Spielraum, durch den kein eindringendes Wasser und insbesondere keine Luft entweichen kann.

Bei einer Druck- oder Durchflussmessung (mit Luft) wird die Leckage in Ncm³/min oder mbar*L/sec bestimmt. Dabei entsprechen 60 Norm cm³/min = 1 mbar*L/sec. Hier steht 1 Norm cm³ auch für die Gasmenge auf einem Raum von 1 cm³, wobei ein Massenstrom gemeint ist und kein Raummaß. Das Druckprüfergebnis kann auch um 10 % abweichen, wenn es statt in Norm nur in cm³/min oder ml/min angegeben wird. Dies ist der Fall, wenn der barometrische Druck und die Umgebungstemperatur nicht berücksichtigt werden.

Die Messung mit Wasser wird häufig in Dichtigkeitsprüfungen für flüssigkeitsführende Systeme wie Rohrleitungen, Tanks und Behälter eingesetzt. Sie wird in Volumeneinheiten wie Litern pro Stunde (L/h) oder Kubikmetern pro Stunde (m³/h) angegeben, je nach Größe des Prüflings und den spezifischen Anforderungen der Prüfung.

Verschiedene Dichtigkeitsprüfverfahren

Zu den gebräuchlichsten Dichtigkeitsprüfverfahren in der Serienfertigung von Bauteilen gehören die Druckluft- und die Unterwasserprüfung. Während bei der ersten Methode Faktoren wie Druckabfall und Druckanstieg in Bezug auf den Prüfdruck im Prüfling untersucht werden, kommen bei der zweiten Methode ein Tauchbecken, eine Dichtvorrichtung und ein Druckregler zum Einsatz. Da letztere Methode jedoch zeitaufwendiger ist, gibt es weitere Möglichkeiten für die professionelle Dichtheitsprüfung:

1. Farbeindringprüfung: Dieser Prüftest findet häufig bei Rohren und Schweißnähten statt. Ein flüssiger Farbstoff wird auf die Oberfläche aufgetragen und wenn eine Verfärbung auftritt, weist diese auf eine undichte Stelle hin.
2. Helium-Lecktest: Heliumgas wird in das zu prüfende System oder Bauteil eingeleitet und austretendes Helium mit einem Detektor bzw. Massenspektrometer nachgewiesen. Dieses Verfahren eignet sich besonders für sehr genaue und empfindliche Dichtheitsprüfungen.
3. Rauchgasprüfung: Ein Rauchgas wird in das Bauteil oder die Baugruppe eingeleitet, sodass es an einer undichten Stelle wieder austritt und diese erkannt wird.
4. Ultraschallprüfung: Ultraschallwellen können durch Beton geschickt und die anschließend reflektierten Wellen analysiert werden. Im Falle einer Undichtigkeit kommt es zu anormalen Abweichungen bei der Messung der Ultraschallwellen.
5. Tracergasprüfung: Ein spezielles Gas, häufig Helium oder Wasserstoff, wird als Tracergas verwendet. Dieses strömt in das zu prüfende System, bevor ein geeignetes Messgerät wie ein Detektor austretendes Gas identifiziert.
6. Kapazitive Prüfung: Bei diesem Test wird die elektrische Kapazität eines Bauteils oder einer Einheit gemessen, um mögliche Undichtigkeiten anzuzeigen. Auch als elektrische Leitfähigkeitsprüfung bekannt, können dadurch Lecks und Risse lokalisiert werden. Dies ist besonders effektiv bei dünnen Betonschichten.
7. Kernbohrungen und Inspektion: Durch Entnahme von Betonproben aus verschiedenen Bereichen des Bauwerks und anschließende visuelle Inspektion lassen sich Lecks und Risse besser feststellen.
8. Thermografie: Infrarotaufnahmen des Betons geben Aufschluss über Temperaturunterschiede an verschiedenen Stellen.

Zu den gebräuchlichsten Prüfmethoden zählen auch die Durchflussmessung, der Halogen-Schnüffel-, Ionisations-, Radioaktivitäts- und der Vakuum-Fluoreszenz-Test. Diese werden mit den entsprechenden Dichtigkeitsprüfgeräten durchgeführt.

Druckmessungen: Relativdruck-, Absolutdruck- und Differenzdruckmessung

Zur Messung der Betondichte werden häufig Relativdruck-, Absolutdruck- und Differenzdruckmessungen durchgeführt.

Relativdruckmessung

Bei der Relativdruckmessung wird der Druck im Beton im Verhältnis zum Umgebungsdruck bestimmt. Ein Vorteil dieser Methode ist ihre Einfachheit und Genauigkeit, allerdings kann der Umgebungsdruck durch äußere Einflüsse schwanken, was die Ergebnisse beeinflusst.

Absolutdruckmessung

Die Absolutdruckmessung berücksichtigt den Druck in Bezug auf den absoluten Nullpunkt und schließt den atmosphärischen Druck mit ein. Sie ist jedoch aufwendiger in der Durchführung und erfordert spezielle Geräte für die verwendeten Materialien. Dies hängt vor allem damit zusammen, dass unterschiedliche Höhenlagen berücksichtigt werden müssen, da sich der Druck mit der Höhe ändert. Für die durchgeführte Dichtigkeitsprüfung ist eine genauere Kalibrierung und Justierung der Messgeräte notwendig.

Differenzdruckmessung

Die Differenzdruckmessung kann den Druckunterschied zwischen verschiedenen Betonproben oder Prüfbereichen erfassen. Damit sind gezielte Vergleiche mit einem bekannten Referenzvolumen möglich, wobei zwei getrennte Druckmessungen durchgeführt und die Ergebnisse miteinander verglichen werden. So ist die Messwertauflösung unabhängig vom Prüfdruck und weniger von Temperaturschwankungen bestimmt.

Häufig gestellte Fragen

Welchen Einfluss haben verschiedene Gase auf die Genauigkeit der Dichtheitsprüfung?

Die Wahl des verwendeten Gases, wie Helium oder Luft, beeinflusst die Genauigkeit der Dichtheitsprüfung durch Druckmessung. Helium wird aufgrund seiner geringen Molekülgröße häufig bevorzugt, da es leichter durch kleine Lecks strömt und somit die Erkennung von Lecks verbessert. Luft hingegen reagiert aufgrund ihrer höheren Viskosität und Zusammensetzung weniger empfindlich auf kleine Lecks, was sich auf die Genauigkeit der Messung auswirkt.

Welche Rolle spielt die Temperatur bei der Druckmessung?

Die Umgebungstemperatur hat einen signifikanten Einfluss auf die nächste Dichtigkeistprüfung, da sie die Dichte des Gases verändert. Eine Temperaturänderung kann den Druck im System beeinflussen und somit die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen, weshalb regelmäßige Kontrollen sinnvoll sind.

Wann muss eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt werden?

Beim Verdacht auf undichte Stellen und bei der Herstellung von Beton muss eine Dichtigkeitsprüfung erfolgen, um zum Beispiel den Eintritt von Feuchtigkeit und die einfache Abnutzung von Betonbauwerken zu minimieren.