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Der Nachweis von Rissen an Oberflächen hat wegen der großen sicherheitstechnischen Relevanz dieses Bereiches auch in der zerstörungsfreien Materialprüfung mit Ultraschall an Bedeutung gewonnen. Mit der Beschreibung der Ausbreitung von Longitudinalwellen an der Oberfläche wurden der Effekt des streifenden Einfalls von LongitudinaIwellen und die Schallfeldverteilung von Longitudinalwellen-Winkelprüfköpfen im Nahfeld berechnet.
Die Ultraschallprüfung von großen Schmiedewellenrohlingen für den Turbinen- und Generatorbau mit Durchmesser bis zu 2000 mm ist nach wie vor eine Herausforderung für die Ultraschallprüfung, weil kleinste "Fehlstellen" nachgewiesen werden müssen. So sind Registriergrenzen in der Größenordnung von 1 mm Kreisscheibe in Wellenmitte durchaus gängige Praxis. Die Prüfung dieser Schmiedeteile wird derzeit meist manuell durchgeführt. Eine mechanisierte Ultraschallprüfung hat den Vorteil einer dem Prüffortschritt angepaßten reproduzierbaren Dokumentation und der Speicherung der Meßdaten in Form von A-Bildern. Bei der Verwendung der Gruppenstrahlertechnik mit deren Möglichkeit der elektronischen Schallfeldsteuerung, wie Änderung des Einschallwinkels oder Fokussierung des Schallbündels, kann eine Ultraschallprüfung des gesamten Querschnitts schnell, ortsgenau reproduzierbar und zuverlässig durchgeführt werden. Durch Speicherung der A-Bilder in einem Pixelnetz können für die Auswertung der Meßwerte Tomogramme d.h. Schnittbilder Quasi-Online erstellt werden. Durch Übernahme der Meßdaten in ein CAD-Auswerte-programm können die Ergebnisse z.B. dr können die Ergebnisse z.B. dreidimensional ortsgetreu dargestellt werden. Ein Vergleich der unterschiedlichen Ultraschallprüfergebnisse zwischen manueller und mechanisierter Prüfung wird an einer Beispielwelle vorgestellt.
Zur Steigerung der Zuverlässigkeit in der Prüfaussage und zur Vermeidung von Fehlinterpretationen ist es sinnvoll, die Auswertung und Bewertung von Ultra-schall-meßdaten zu vereinheitlichen. Dies ist insbesondere bei der mechanisierten Ultraschallprüfung vereinheitlichen. Dies ist insbesondere bei der mechanisierten Ultraschallprüfung gefragt, denn durch die Vielzahl der Meßdaten, der unterschiedlichen Ultraschall-Gerätetechnik und der individuell angepaßten Soft-ware sind unterschiedliche Darstellungen der Ergebnisse möglich. Eine "Standardisierung" der Aus- und Bewertung ist somit nicht möglich. Ein Ziel der hier vorzustellenden Auswerterichtlinie ist deswegen eine Vereinheitlichung der Darstellung. In der Richtlinie werden Mindestanforderungen vorgeschrieben. In diesem Beitrag werden Beispiele für die verschiedenen Darstellungsarten und die Vorgehensweise bei der Bewertung von Amplitude, Laufzeit, Dynamik und Anzeigennmuster gezeigt. Ein weiteres Ziel der Richtlinie ist, die Auswertehilfen und Auswertetechniken so zu dokumentieren, daß der Weg, der zum Prüfergeb-nis führt, jederzeit nachvollziehbar ist.
Bewertung kritischer Befunde bei der Ultraschallprüfung an Schweißnähten mit Modellrechnungen
(2000)
Typische Probleme bei der Schweißnahtprüfung mit Ultrschall entstehen bei ferritischen Werkstoffen vor allem durch Anzeigen von der Nahtkontur, vor allem aus dem Wurzelbereich. Die klassischen Methoden der Unterscheidung formbedingter Anzeigen von Fehlern - z.B. durch Vergleich der A-Bilder von beiden Seten einer Stumpfnaht - können unterstützt werden durch die Modellierung derartiger Anzeigen im Zusammenhang mit hypothetischen Fehlern im wurzelnahen Bereich. Im Beitrag wird die Anwendung vereinfachender Modelle auf diese Problematik vorgestellt und an Beispielen demonstriert.
Neu entwickelte Gasturbinen werden im Prüffeld mit wechselnden Belastungen beaufschlagt. Dazu wird die Gasturbine mit einer Wasserreibbremse gekoppelt, mit der eine definierte Last erzeugt werden kann.
Ursprünglich war die Wasserreibbremse für eine bestimmte Leistung, die den früheren Leistungen der Gasturbine entsprach, ausgelegt worden. Die erste Prüfung fand im Jahr 1975 statt. Da neuere Gasturbinen wesentlich höhere Leistungen erbringen und die vorhandene Wasserreibbremse weiterhin eingesetzt werden sollte, musste eine Nachqualifizierung vorgenommen werden. Das Ziel war die Absicherung auf eine mögliche Sprödbruchgefahr.
Zunächst wurde eine Studie zur Prüfbarkeit erstellt. An speziellen Testkörpern wurden im Ultraschallabor der BAM Vorversuche zur Machbarkeit, zur Empfindlichkeitsein-stellung und zur Vorbereitung der Prüfung durchgeführt. Dazu wurden spezielle Gruppenstrahlerprüfköpfe gefertigt und ein an die komplizierte Geometrie der Bremsscheiben angepasster Manipulator gebaut. Ferner wurde, um die Prüfzeiten zu reduzieren, die Software zur Datenerfassung und zur Auswertung angepasst.
Im Werk Berlin der Siemens AG wurde in Zusammenarbeit mit der Siemens AG Erlangen eine Ultraschallprüfung mit der Gruppenstahlertechnik der Wasserreibbremse durchgeführt. Überprüft wurde das gesamte Volumen auf axial, radial und tangential beanspruchte Fehler in den Bereichen der Welle und der Bremsscheibe.Die Überprüfung ergab keine relevanten Fehler, so dass die Wasserreibbremse weiterhin eingesetzt werden kann.
Im Gegensatz zur Impuls-Echo-Technik, die im Wesentlichen auf der
Anton Erhard, Berlin Reflexion am Fehler basiert, wird bei der Time-Of-Flight Diffraction Technique (TOFD-Technik) die Beugung der Schallwellen am Fehler zum Nachweis genutzt. Zwei Winkelprüfköpfe für Longitudinalwellen sind in V-Durchschallung angeordnet. Die Prüfköpfe befinden sich jeweils auf einer Seite der Schweißnaht und werden bei der Messung parallel zur Schweißnaht verschoben. Das ausgesandte Schallbündel trifft auf Fehlerränder, an denen gebeugte Wellenanteile entstehen, die je nach Entstehungsort mit unterschiedlichen Schalllaufzeiten empfangen, in hochfrequenten A-Bildern abgespeichert und für die Auswertung in B-Bildern dargestellt werden.
Die Untersuchungen zeigen, dass die TOFD-Technik Beiträge zur Fehlergrößenabschätzung liefert, aber keinesfalls die Impuls-Echo-
Technik mit nachgeschalteter Röntgenprüfung ersetzen kann.