Phased-Array-Ultraschall als Ersatz für die Durchstrahlungsprüfung

Einführung

Durchstrahlungs- und Ultraschallprüfungen sind zwei zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP). Mit beiden Verfahren können Schweißnähte und Komponenten auf Defekte, wie Risse, Haftverlust, Porosität usw. volumetrisch geprüft werden. Die Auswahl eines Verfahrens hängt häufig von externen Verfahrensentscheidungen oder von kleinen Unterschieden in der Nachweisfähigkeit für eine bestimmte Prüfung ab. Ultraschallverfahren wurden in den letzten Jahren immer mehr zu einem Ersatz für die Durchstrahlungsprüfung in der Praxis und in Normen wichtiger Organisationen, wie ASME (American Society of Mechanical Engineers) und API (American Petroleum Institute). Auch wenn das Ultraschallverfahren in den meisten Normen nicht festgelegt ist, hat sich besonders Phased-Array-Ultraschall als Prüfverfahren durchgesetzt. Oft wird Phased-Array-Ultraschall (PA) gleichzeitig mit der Laufzeitbeugung (TOFD) ein, wenn moderne Prüfgeräte und Scanner es zulassen. In der Vergangenheit richteten sich normkonforme Prüfverfahren nach Regelfällen oder Anhängen von Normen, doch mit zunehmender Verwendung und Anerkennung in der Industrie, wurden Ultraschallprüfverfahren ab 2010 und danach direkt in den Hauptteil wichtiger Normen, wie z. B. ASME Sec. V. Art. 4., übernommen. Moderne Phased-Array-Prüfgeräte werden immer leichter, einfacher zu tragen, kostengünstiger und benutzerfreundlicher, wodurch Ultraschall zu einem praktischen und sicheren Ersatz zur Durchstrahlungsprüfung wird.

Typische Vorteile von Ultraschall verglichen mit der Durchstrahlungsprüfung:

• Hohe Erkennungswahrscheinlichkeit, besonders von Rissen und Haftverlust
  • In vielen Studien können ebene Fehler besser mit der Ultraschallprüfung als mit der Durchstrahlungsprüfung erkannt werden
• Genaue Größen- und Tiefenbestimmung von Fehlern und weniger Fertigungsausschuss oder Reparaturen mittels Bruchanalyse
  • Ultraschall ermöglicht die Bestimmung der Fehlertiefe (und nicht nur der Fehlerart und –länge) für eine volumetrische Betrachtung des Schweregrads des Fehlers
• Keine Strahlungsemission, Schadensverursachung, zusätzlichen Lizenzen und kein zusätzliches Personal
• Keine abgeschirmten Bereiche, keine Arbeitsunterbrechung während Ultraschallprüfungen
• Keine Verursachung von chemischen Materialien oder Abfallmaterialien (im Gegensatz zur Durchstrahlungsprüfung mit Filmfolie)
• Echtzeit-Analysen für sofortige Bewertung und direkte Rückmeldung zum Schweißer
• Konfigurations- und Prüfberichte im elektronischen Format (im Gegensatz zur Durchstrahlungsprüfung mit Filmfolie)

Beispiele an Normen, in denen die Durchstrahlungsprüfung durch die Ultraschallprüfung ersetzt wurde

• ASME Code Case 2235
• ASME Code Case 179
• ASME Code Case 168
• ASME Code Case N-659
• ASME Code N-713
• API 620/650 App. U
• ASME Sec. V Mandatory Appendixes

Typische Geräte und Prüfanforderungen

• Datenerfassung für die vollständige Rohdatenspeicherung von A-Bildern und mit Weggeberfähigkeit (OmniScan oder Focus LT)
• Prüfplan und -verfahren mit dokumentierten Prüfablauf und essentiellen Parametern
• Industriescanner (mit Weggeber) zum wiederholten Abtasten einer Schweißnaht oder Komponente (teilautomatisiert oder automatisiert)
  • Die Wahl basiert auf der Anzahl Schweißnähte, dem Rohrdurchmesser oder anderen Anwendungsgegebenheiten
• Lieferbare Prüfdaten
  • Analyse erfolgt mit einem Datenerfassungsgerät oder zur Nachanalyse mit der OmniPC oder TomoView Software
• Erwiesene Leistung des Geräts, Verfahrens und Bedieners sowie Prüfverfahrens
• Alternative Akzeptanzkriterien, nach Bedarf
• Sensoren, Vorlaufkeile, Koppelmittelversorgung und anderes Zubehör
• Gezielte Schulungen mit Zertifizierungen

OmniScan MX2 (für Multi-Gruppen) und OmniScan SX (für Einzelgruppen)

Völlig automatisierter WeldROVER Scanner und teilautomatisierter Compact Scanner mit einem OmniScan Prüfgerät

NDT SetupBuilder und OmniPC Software für Entwurf und Analyse

Fazit

Die Durchstrahlungsprüfung zu ersetzen, wurde zu einem Industrietrend und anerkannten Prüfverfahren für Normen. Moderne benutzerfreundliche, kostengünstige und tragbare Phased-Array-Geräte mit entsprechender Software begünstigen den Einsatz von Ultraschall. Die Hauptgründe für den anhaltenden Trend liegen auch an der Einsparung von Verfahrenskosten und Zeit, an der verbesserten Sicherheit für Bediener und in der Arbeitsumgebung sowie am Einsatz alternativer Akzeptanzkriterien, was zu weniger Fertigungsausschuss und Reparaturen führt.