TY - CONF A1 - Jüngert, A. A1 - Dugan, S. A1 - Homann, Tobias A1 - Mitzscherling, Steffen A1 - Prager, Jens A1 - Pudovikov, S. A1 - Schwender, T. T1 - Advanced ultrasonic techniques for nondestructive testing of austenitic and dissimilar welds in nuclear facilities T2 - Proceeding QNDE 2017 N2 - Austenitic stainless steel welds as well as dissimilar metal welds with nickel alloy filler material, used in safety relevant parts of nuclear power plants, still challenge the ultrasonic inspection. The weld material forms large oriented grains which lead on the one hand to high sound scattering and on the other hand – to inhomogeneity and to the acoustic anisotropy of the weld structure. The ultrasonic wave fronts propagate not linearly, as in ferritic weld joints, but along the curves, which depend on the specific grain structure of the weld. Due the influence of these phenomena, it is difficult to analyze the inspection results and to classify the ultrasonic indications, which could be both from the weld geometry and from the material defects. A correct flaw sizing is not possible. In an ongoing research project, different techniques to improve the reliability of ultrasonic testing at these kinds of welds are investigated. In a first step (in the previous research project) two ultrasonic inspection techniques were developed and validated on plane test specimens with artificial and realistic flaws. In the ongoing project, these techniques are applied to circumferential pipe welds with longitudinal and transverse flaws. The technique developed at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) in Germany uses a combination of ray tracing and synthetic aperture focusing technique (SAFT). To investigate the unknown grain structure, the velocity distribution of weld-transmitting ultrasound waves is measured and used to model the weld by ray tracing. The second technique, developed at the Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing (IZFP) in Germany, uses Sampling Phased Array (Full Matrix Capture) combined with the reverse phase matching (RPM) and the gradient elastic constant descent algorithm (GECDM). This inspection method is able to estimate the elastic constants of the columnar grains in the weld and offers an improvement of the reliability of ultrasonic testing through the correction of the sound field distortion. The unknown inhomogeneity and anisotropy are investigated using a reference indication and the special optimization algorithm. Both reconstruction techniques give quantitative inspection results and allow the defect sizing. They have been compared to conventional ultrasonic testing with techniques, which are state of the art for components in nuclear power plants. The improvement will be quantified by the comparison of the probability of detection (POD) of each technique. T2 - 44th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation CY - Utah Valley Convention Center, Provo, Utah, USA DA - 15.07.2017 KW - Austenitic stainless steel KW - Nuclear power plants KW - Dissimilar welds KW - Nondestructive testing KW - Ultrasonic testing PY - 2018 SN - 978-0-7354-1644-4 SN - 0094-243X VL - 1949 SP - UNSP 110002, 1 EP - 9 AN - OPUS4-44148 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mitzscherling, Steffen A1 - Barth, Enrico A1 - Götschel, S. A1 - Homann, Tobias A1 - Prager, Jens A1 - Weiser, M. T1 - Verbesserung und Qualifizierung der Ultraschallprüfung von Mischnähten im Primärkreis von KKW T2 - DGZfP-Jahrestagung 2017 N2 - Die im Primärkreislauf von Kernkraftwerken anzutreffenden austenitischen Schweiß- und Mischnähte sind nicht nur extrem sicherheitsrelevant, sondern stellen auch sehr hohe Anforderungen an die Materialprüfung. Neben der eingeschränkten Zugänglichkeit ist das makroskopische Gefüge der Schweißnaht für die Prüfung mit Ultraschall von höchster Bedeutung. Um Materialfehler zuverlässig in Position und Größe bestimmen zu können, müssen die Kornorientierungen und die elastischen Konstanten des anisotropen Schweißnahtgefüges bekannt sein. Für die bildgebende Darstellung möglicher Materialfehler kommen folgende Arbeitsschritte zum Einsatz: Zunächst wird die Schweißnaht durchschallt, um mit einem inversen Verfahren wichtige Schweißnahtparameter wie beispielsweise die Kornorientierung bestimmen zu können. Auf der Basis dieser Parameter werden im nächsten Schritt die Schallwege mittels Raytracing (RT) simuliert. Zuletzt werden dieser RT-Simulation die Messdaten (A-Scans) von verschiedenen Sender- und Empfängerpositionen zugeordnet und nach der SAFT-Methode (Synthetic Aperature Focusing Technique) zeitaufgelöst überlagert. Die Kombination aus inversem Verfahren, RT und SAFT gewährleistet auch in anisotropen Werkstoffen eine ortsrichtige Visualisierung der Fehler. Wir erläutern diese drei Verfahren und stellen die Prüfanordnung von Prüfkörpern mit künstlichen Testfehlern vor. Messdaten sowie deren Auswertung werden mit den Ergebnissen einer CIVA-Simulation verglichen. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2017 CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Ultraschall KW - SAFT KW - Schweißnaht KW - Austenit PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-404329 SN - 978-3-940283-85-6 VL - DGZfP BB 162 SP - P16, 1 EP - 8 AN - OPUS4-40432 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mitzscherling, Steffen A1 - Barth, Enrico A1 - Götschel, S. A1 - Homann, Tobias A1 - Prager, Jens A1 - Weiser, M. T1 - Verbesserung und Qualifizierung der Ultraschallprüfung von Mischnähten im Primärkreis von KKW N2 - Die im Primärkreislauf von Kernkraftwerken anzutreffenden austenitischen Schweiß- und Mischnähte sind nicht nur extrem sicherheitsrelevant, sondern stellen auch sehr hohe Anforderungen an die Materialprüfung. Neben der eingeschränkten Zugänglichkeit ist das makroskopische Gefüge der Schweißnaht für die Prüfung mit Ultraschall von höchster Bedeutung. Um Materialfehler zuverlässig in Position und Größe bestimmen zu können, müssen die Kornorientierungen und die elastischen Konstanten des anisotropen Schweißnahtgefüges bekannt sein. Für die bildgebende Darstellung möglicher Materialfehler kommen folgende Arbeitsschritte zum Einsatz: Zunächst wird die Schweißnaht durchschallt, um mit einem inversen Verfahren wichtige Schweißnahtparameter wie beispielsweise die Kornorientierung bestimmen zu können. Auf der Basis dieser Parameter werden im nächsten Schritt die Schallwege mittels Raytracing (RT) simuliert. Zuletzt werden dieser RT-Simulation die Messdaten (A-Scans) von verschiedenen Sender- und Empfängerpositionen zugeordnet und nach der SAFT-Methode (Synthetic Aperature Focusing Technique) zeitaufgelöst überlagert. Die Kombination aus inversem Verfahren, RT und SAFT gewährleistet auch in anisotropen Werkstoffen eine ortsrichtige Visualisierung der Fehler. Wir erläutern diese drei Verfahren und stellen die Prüfanordnung von Prüfkörpern mit künstlichen Testfehlern vor. Messdaten sowie deren Auswertung werden mit den Ergebnissen einer CIVA-Simulation verglichen. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2017 CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Ultraschall KW - SAFT KW - Schweißnaht KW - Austenit PY - 2017 AN - OPUS4-40434 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pavlenko, E. S. A1 - Sander, M. A1 - Mitzscherling, Steffen A1 - Pudell, J. A1 - Zamponi, F. A1 - Rössle, M. A1 - Bojahr, A. A1 - Bargheer, M. T1 - Azobenzene – functionalized polyelectrolyte nanolayers as ultrafast optoacoustic transducers JF - Nanoscale N2 - We introduce azobenzene-functionalized polyelectrolyte multilayers as efficient, inexpensive optoacoustic transducers for hyper-sound strain waves in the GHz range. By picosecond transient reflectivity measurements we study the creation of nanoscale strain waves, their reflection from interfaces, damping by scattering from nanoparticles and propagation in soft and hard adjacent materials like polymer layers, quartz and mica. The amplitude of the generated strain ε∼5×10−4 is calibrated by ultrafast X-ray diffraction. KW - Picosecond acoustic KW - Ultrafast optoacoustic KW - Nanolayer KW - Polyelectrolyte PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1039/c6nr01448h SN - 2040-3364 SN - 2040-3372 VL - 8 IS - 27 SP - 13297 EP - 13302 AN - OPUS4-37079 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Götschel, S. A1 - Höhne, Christian A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Mitzscherling, Steffen A1 - Prager, Jens A1 - Weiser, M. T1 - Ray tracing boundary value problems: simulation and SAFT reconstruction for ultrasonic testing T2 - World Conference on Non-Destructive Testing 2016 N2 - The application of advanced imaging techniques for the ultrasonic inspection of inhomogeneous anisotropic materials like austenitic and dissimilar welds requires information about acoustic wave Propagation through the material, in particular travel times between two Points in the material. Forward ray tracing is a popular approach to determine traveling paths and arrival times but is ill suited for inverse problems since a large number of rays have to be computed in order to arrive at prescribed end points. In this contribution we discuss boundary value problems for acoustic rays, where the ray path between two given points is determined by solving the Eikonal equation. The implementation of such a two Point boundary value ray tracer for sound field simulations through an austenitic weld is described and its efficiency as well as the obtained results are compared to those of a forward ray tracer. The results are validated by comparison with experimental results and commercially available UT simulation tools. As an application, we discuss an implementation of the method for SAFT (Synthetic Aperture Focusing Technique) reconstruction. The ray tracer calculates the required travel time through the anisotropic columnar grain structure of the austenitic weld. There, the formulation of ray tracing as a boundary value Problem allows a straightforward derivation of the ray path from a given transducer Position to any pixel in the reconstruction area and reduces the computational cost considerably. T2 - 19th World Conference on Non-Destructive Testing 2016 CY - München, Germany DA - 13.06.2016 KW - Ultrasonic testing KW - SAFT KW - Ray tracing KW - Simulation PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-370494 UR - www.ndt.net/?id=19437 SP - ID 19437, 1 EP - 8 AN - OPUS4-37049 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mitzscherling, Steffen A1 - Cui, Q. A1 - Koopman, W. A1 - Bargheer, M. T1 - Dielectric function of two-phase colloid-polymer nanocomposite JF - Physical chemistry, chemical physics N2 - The plasmon resonance of metal nanoparticles determines their optical response in the visible spectral range. Many details such as the electronic properties of gold near the particle surface and the local environment of the particles influence the spectra. We show how the cheap but highly precise fabrication of composite nanolayers by spin-assisted layer-by-layer deposition of polyelectrolytes can be used to investigate the spectral response of gold nanospheres (GNS) and gold nanorods (GNR) in a self-consistent way, using the established Maxwell–Garnett effective medium (MGEM) theory beyond the limit of homogeneous media. We show that the dielectric function of gold nanoparticles differs from the bulk value and experimentally characterize the shape and the surrounding of the particles thoroughly by SEM, AFM and ellipsometry. Averaging the dielectric functions of the layered surrounding by an appropriate weighting with the electric field intensity yields excellent agreement for the spectra of several nanoparticles and nanorods with various cover-layer thicknesses. PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1039/c5cp04326c SN - 1463-9076 SN - 1463-9084 VL - 17 IS - 44 SP - 29465 EP - 29474 PB - The Royal Soc. of Chemistry CY - Cambridge AN - OPUS4-34920 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -