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Speicherfoliensysteme werden seit den 80-iger Jahren in der Röntgendiagnostik
eingesetzt. Die technische Modifizierung der anfänglich im medizinischen Bereich
genutzten Speicherfoliensysteme ermöglichte die Einführung der Computer-Radiographie
(CR) in die Digitale Industrielle Röntgenprüfung mit dem Ziel des Filmersatzes. Die Speicherfolien
detektieren im Vergleich zum Röntgenfilm einen wesentlich größeren
Dosisbereich. Die daraus resultierende Dynamik befähigt die Speicherfoliensysteme zur
Abbildung eines großen Objektumfanges und verringert zugleich das Risiko einer Fehlbelichtung.
Vor allem die Möglichkeit, unmittelbar nach dem Belichten das virtuell im Speicherleuchtstoff
gespeicherte Durchstrahlungsbild auszulesen, in digitalisierter Form im PC
zu speichern und auf dem Bildschirm betrachten zu können, verdeutlicht die Vorteile von
CR Systemen beim Gebrauch in der Durchstrahlungsprüfung. Eine vollständige Ablösung
des Röntgenfilmes durch digitale Techniken ist jedoch erst dann zu erwarten, wenn es gelingt,
eine Bildqualität zu erreichen, die besser oder gleichwertig zu der vom jeweiligen
Röntgenfilmsystem geforderten ist. Mit diesem Ziel hat in den letzten Jahren eine technische
Weiterentwicklung von CR Systemen für den industriellen Einsatz stattgefunden. Im
gleichen Zeitraum wurden mehrere Standards zur Bewertung von CR Systemen und zu
deren richtigen Gebrauch in der Durchstrahlungsprüfung entwickelt.
Heutzutage ist die Herstellung von Durchstrahlungsbildern mit einer entsprechend gewünschten
Bildgüte sichergestellt, was in den letzten Jahren zum verstärkten Einsatz von
CR Systemen in der Durchstrahlungsprüfung führte.
Im Rahmen einer von der EU finanzierten Studie (Filmfree) wurden anfänglich systematische
Untersuchungen zu den Einsatzmöglichkeiten und grenzen von CR Systemen für die
Durchstrahlungsprüfung von aluminothermischen Schweißnähten in Schienen durchgeführt.
Anhand der Ergebnisse ließen sich optimale Bedingungen und Strategien für die Durchstrahlungsprüfung
von Schienen ableiten, die anschließend im vor Ort Einsatz auf der
Teststrecke der Deutschen Bahn verifiziert wurden.
Im vorgestellten Beitrag werden die Vorteile des Einsatzes von CR Systemen bei der
Durchstrahlungsprüfung von aluminothermischen Schweißnahtverbindungen dargestellt
und deren Verwendung unter realen Verkehrsbedingungen im Schienenverkehr beschrieben.
Es wird gezeigt, wie unter den bestehenden Fahrbetriebsbedingungen die Durchstrahlungsprüfung
von Schweißungen in verlegten Schienen umgesetzt werden kann.
Ständige Betriebsbeanspruchungen der Eisenbahnschienen führen an den Rad-Schiene-Kontaktflächen zu Ermüdungserscheinungen des Materials. Infolgedessen entstehen unter anderem an bogenäußeren Schienenfahrkanten Rollkontaktermüdungsrisse, auch genannt Head Checks. Zur frühzeitigen zerstörungsfreien Prüfung der Ermüdungsrisse wird das Wirbelstromverfahren eingesetzt. Neben der Detektion von Rissen, reagiert die Wirbelstromprüfung außerdem sehr empfindlich auf Veränderungen von Materialeigenschaften, wodurch sich Verfestigungen auch ohne jedes Vorhandensein von Ermüdungsrissen nachweisen lassen. Längerfristige Beobachtungen haben gezeigt, dass die Wirbelstromprüfung das Potential besitzt, mögliche Orte der Entstehung von Ermüdungsrissen in einem extrem frühzeitigen Stadium nachzuweisen.
Infolge der Betriebsbeanspruchung unterliegen Eisenbahnschienen an
ihrer Fahrkante sog. Rollkontakt-Ermüdung. Diese entsteht bevorzugt in Bögen
durch eine Kaltverformung des Schienenstahls und zeigt sich anfänglich in einer erhöhten
Verfestigung des kontaktbeanspruchten Oberflächenbereichs. Im weiteren
Verlauf entstehen zahlreiche, flach in das Schieneninnere verlaufende Risse sog.
Head Checks. Diese Risse neigen ab einem gewissen Stadium dazu, in das Innere
der Schiene abzukippen, was im Endstadium zu einem Schienenbruch führen kann.
Seit einigen Jahren wird in Deutschland bei der DB AG das Wirbelstromverfahren
erfolgreich zur zerstörungsfreien Prüfung der Schädigungstiefe von Head Checks
eingesetzt. Hiermit wurde u. A. angestrebt, zuverlässige Planungsgrößen für den
Einsatz von Instandhaltungsmaßnahmen zu erhalten, durch deren gezielten Einsatz
ein weiteres Risswachstum wirkungsvoll unterbunden werden kann. Bereits bei einem
der ersten systematischen Einsätze der Wirbelstromprüfung an einer Bogenstrecke
mit hohem Betriebsaufkommen wurde auffällig, dass die Ermüdungsrisse
nicht gleichmäßig entlang des Bogens verteilt auftraten, sondern sich auf kurze Distanzen
Anhäufungen von Rissbefall mit intakten, unbefallenen Abschnitten abwechselten.
Solch wellenförmiges Auftreten von Head Checks wurde auch in den nachfolgenden
Prüfergebnissen der Wirbelstromprüfung vielerorts beobachtet. Aus der
Literatur war bekannt, dass sich die Ermüdungsrisse bevorzugt in verfestigten Materialzonen
bilden. Mit Hilfe von Härtemessungen konnte an verlegten und befahrenen
Schienen gezeigt werden, dass die unbefallenen Zonen etwa die Grundhärte des
Schienenwerkstoffes aufwiesen, während die mit Ermüdungsrissen befallenen Zonen
um ca. 10 25% erhöhte Härtewerte aufwiesen. Die Wirbelstromprüfung reagiert
sehr empfindlich auf Veränderungen der Materialeigenschaften. Somit lassen
sich Verfestigungen der o. g. Art leicht auch ohne jedes Vorhandensein von Ermüdungsrissen
bereits nachweisen. Im Zuge einer längerfristigen Beobachtung einer
neu gebauten Strecke konnte herausgefunden werden, dass sich nach einer gewissen
Betriebszeit wellenförmig verteilte Zonen mit Prüfsignalen, die auf Verfestigungen
schließen lassen auftraten. Im weiteren zeitlichen Ablauf bildeten sich Ermüdungsrisse
tatsächlich in den vorher bestimmten Stellen mit Verfestigung, während die
Zonen ohne diese Prüfsignale weitgehend rissfrei blieben. Diese Ergebnisse zeigen,
dass die Wirbelstromprüfung das Potential besitzt, mögliche Orte der Entstehung
von Ermüdungsrissen in einem extrem frühzeitigen Stadium nachzuweisen.
The recognition of surface damage on rails is of critical importance in order to guarantee a high level of safety for normal train operation. Without early recognition systems, defect damage (e.g. cracks) in the rail, will increase in size and can eventually lead to fracture of the rail. Special grinding trains are in general use for rail maintenance and are employed to machine down worn rails and prevent surface damage in an early stadium. The company SPENO INTERNATIONAL SA along with the BAM, DB AG and other partners have integrated an eddy current instrument into a grinding train. The equipment has been developed for detection of Head Check type defects and provides information on defect position and depth. Initial experiments were presented at the DACH-conference 2004 in Salzburg. This system has been continually developed and as will be shown is ready for practical application. It is named HC Grinding Scanner. The actual measuring system and results will be presented.