Helium-Dichtheitsprüfung: Lecktest beim Druckgerätehersteller
Was ist eine Helium-Dichtheitsprüfung?
Die Helium-Dichtheitsprüfung ist ein Prüfgasverfahren: Helium wird als Prüfgas eingesetzt, ein Leckdetektor — üblicherweise ein Massenspektrometer — weist es nach. Laut Pfeiffer Vacuum erfüllt Helium die Anforderungen an ein Prüfgas, weil es in der Luft nur mit etwa 5 ppm vorkommt, was eine niedrige Nachweisgrenze erlaubt, und weil es inert, nicht entflammbar und nicht explosibel ist.
Normen dazu: EN ISO 20485 (Prüfgasverfahren, deutsche Ausgabe 2018) und EN 1779 (Kriterien zur Auswahl von Prüfmethoden und -verfahren, Ausgabe 1999). Ihren Text geben wir nicht wieder; die Verfahrensbeschreibungen unten stammen von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und den Geräteherstellern Pfeiffer Vacuum, Leybold und Inficon.
Welche Verfahren gibt es?
Vakuumverfahren, lokal (Sprühtest)
Das Prüfteil wird evakuiert und an den Leckdetektor angeschlossen; verdächtige Stellen werden von außen mit Helium besprüht.
Findet die Undichtheit und lokalisiert sie.
Vakuumverfahren, integral (Hülle oder Kammer)
Das evakuierte Prüfteil wird komplett eingehaust — in einer Prüfkammer oder einer gasdichten Folie — und von außen mit Helium beaufschlagt.
Misst die Gesamt-Leckrate des Teils, ohne zu zeigen, wo und wie viele Lecks es gibt.
Überdruckverfahren (Schnüffeln)
Das Prüfteil wird mit Helium oder einem heliumhaltigen Gasgemisch unter Überdruck gesetzt und von außen mit einer Schnüffelsonde abgesucht.
Lokalisiert Lecks; laut Pfeiffer Vacuum eine lokalisierende Methode, keine quantitative Messung.
Pfeiffer Vacuum empfiehlt, den Prüfablauf mit einer integralen Prüfung zu beginnen.
Druckprüfung und Dichtheitsprüfung: was sie jeweils zeigen
Die Druckgeräterichtlinie verlangt bei der Abnahme eine Druckfestigkeitsprüfung, die normalerweise als hydrostatischer Druckversuch durchgeführt wird (Anhang I Nr. 3.2.2). Für Druckbehälter darf der Prüfdruck den höheren von zwei Werten nicht unterschreiten: das 1,25-fache der Höchstbelastung im Betrieb unter Berücksichtigung von höchstzulässigem Druck und höchstzulässiger Temperatur oder das 1,43-fache des höchstzulässigen Drucks (Anhang I Nr. 7.4). Eine Dichtheitsprüfung nennt die Richtlinie an dieser Stelle nicht.
Die Helium-Dichtheitsprüfung kommt deshalb zusätzlich hinzu, wenn Spezifikation oder Kunde eine Dichtheit unterhalb einer Leckrate verlangen. Ein Vortrag der BASF auf der DGZfP-Jahrestagung 2005 fasst die Abgrenzung so: Eine Druckprüfung ist in erster Linie eine Festigkeitsprüfung, und eine Wasserdruckprüfung ist keine geeignete Maßnahme zum Nachweis einer Gasdichtheit.
Auf die Reihenfolge kommt es an: Soll die Gasdichtheit einer unlösbaren Verbindung nachgewiesen werden, muss das laut demselben Vortrag (Stand 2005) vor einer Wasserdruckprüfung geschehen; dafür reiche ein Überdruck von 0,5 bar aus. Pfeiffer Vacuum begründet das: Wasser in den Leckkanälen maskiert jedes Leck, eine Festigkeitsprüfung mittels Wasser-Berstdruckprüfung vor der Prüfgas-Lecksuche sei deshalb in den meisten Fällen nutzlos.
Leckrate als Abnahmekriterium
„Absolute Dichtheit gibt es nicht“, schreibt Leybold: Ein Bauteil gilt als technisch dicht, wenn die Undichtheit unter einem für das Teil festgelegten Grenzwert bleibt. Die Leckrate wird in mbar·l/s angegeben, im SI-System in Pa·m³/s; 1 mbar·l/s entspricht 0,1 Pa·m³/s. Ein DGZfP-Beitrag von 2021 nennt als notwendige Vorgaben für die Dichtheitsprüfung in der Produktion den Prüfdruck und die zulässige Leckrate.
Beides gehört deshalb vor der Prüfung in die Spezifikation oder Prüfanweisung — nicht erst ins Protokoll. Nicht zu verwechseln mit dem Grenzwert ist die Nachweisgrenze des Geräts: Leybold (PHOENIX 4 Quadro) und Inficon (UL3000 Fab) geben für diese Helium-Leckdetektoren im Vakuumbetrieb 5 · 10⁻¹² mbar·l/s als kleinste nachweisbare Leckrate an. Das ist eine Geräteeigenschaft, kein Abnahmewert.
Prüfprotokoll und Prüfpersonal (LT)
Ins Protokoll gehören aus der Praxis: Prüfteil und Zeichnungsstand, Verfahren (lokal, integral oder Schnüffeln), Prüfdruck und Prüfgaskonzentration, festgelegte Grenzleckrate, eingesetzter Leckdetektor, gemessene Leckrate und Ergebnis, Datum, Prüfer und seine Qualifikation. Das ist eine Betriebsfestlegung, keine Vorgabe der Richtlinie in dieser Form.
Als Qualifikationsnorm für das Personal ist EN ISO 9712 verbreitet (ISO 9712:2021, deutsche Fassung 2022): Sie regelt Qualifizierung und Zertifizierung von Personal für zerstörungsfreie Prüfungen und nennt im Anwendungsbereich die Dichtheitsprüfung (LT), ohne hydraulische Druckprüfungen. Als Technik führt sie unter anderem die Prüfgasmethode (LT-TG). Die DGZfP bietet die Dichtheitsprüfung in den Stufen 1 bis 3 an. Welche Qualifikation für die Dichtheitsprüfung Ihres Geräts verlangt ist, legt das angewandte Regelwerk bzw. die Spezifikation fest.
Schweißanweisung, Verfahrensprüfung und Schweißerprüfung der Nähte, die später dicht sein müssen, führt die Druckgeräte Schweißdoku Software; Dichtheitsprüfungen protokolliert sie nicht. Welche Prüfungen die Kategorie Ihres Geräts nach sich zieht, steht auf der Seite Einstufung nach Druckgeräterichtlinie. Passend dazu: Rohrbündelwärmetauscher: Schweißen und DGRL.
Was diese Seite nicht leistet
Diese Seite gibt den Richtlinientext und Angaben von BAM, DGZfP und Geräteherstellern wieder. Sie legt keine Grenzleckrate fest, ersetzt weder EN ISO 20485 noch EN 1779 noch eine Prüfanweisung und keine Rechtsberatung.
Häufige Fragen
- Was ist eine Helium-Dichtheitsprüfung?
- Die Helium-Dichtheitsprüfung ist ein Prüfgasverfahren: Helium dient als Prüfgas, ein Leckdetektor weist es nach. Helium eignet sich laut Pfeiffer Vacuum, weil es in der Luft nur mit etwa 5 ppm vorkommt und inert, nicht entflammbar und nicht explosibel ist. Das Prüfgasverfahren beschreibt EN ISO 20485.
- Welche Verfahren gibt es für die Helium-Dichtheitsprüfung?
- Die BAM ordnet die Heliumdichtheitsprüfung den Vakuumverfahren zu: Das Prüfteil wird evakuiert und lokal mit Helium besprüht oder integral in einer Kammer oder Folie mit Helium beaufschlagt. Daneben gibt es das Überdruckverfahren, bei dem das Teil mit Helium gefüllt und von außen mit einer Schnüffelsonde abgesucht wird.
- Ersetzt die Helium-Dichtheitsprüfung die Druckprüfung?
- Nein. Die Druckgeräterichtlinie verlangt bei der Abnahme eine Druckfestigkeitsprüfung, normalerweise als hydrostatischen Druckversuch (Anhang I Nr. 3.2.2). Die Dichtheitsprüfung beantwortet eine andere Frage: ob das Gerät unterhalb einer festgelegten Leckrate dicht ist. Laut einem BASF-Vortrag auf der DGZfP-Jahrestagung 2005 ist eine Wasserdruckprüfung keine geeignete Maßnahme zum Nachweis der Gasdichtheit.
- Welche Leckrate gilt als dicht?
- Absolute Dichtheit gibt es nicht; ein Bauteil gilt laut Leybold als technisch dicht, wenn die Undichtheit unter einem für das Teil festgelegten Grenzwert bleibt. Diesen Grenzwert legt die Spezifikation des Geräts fest. Die Leckrate wird in mbar·l/s angegeben; im SI-System ist Pa·m³/s zulässig, 1 mbar·l/s entspricht 0,1 Pa·m³/s.
- Wer darf eine Helium-Dichtheitsprüfung durchführen?
- EN ISO 9712:2022 regelt Qualifizierung und Zertifizierung von Personal für zerstörungsfreie Prüfungen und führt die Dichtheitsprüfung (LT) als eigenes Verfahren, mit der Prüfgasmethode als Technik LT-TG. Die DGZfP bietet die Dichtheitsprüfung in den Stufen 1 bis 3 an.
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