NDT- ZERSTÖRUNGSFREIE PRÜFUNG

Zerstörungsfreie Prüfung ist eine breite Gruppe von Methoden, die verwendet werden, um Diskontinuitäten zu erkennen, die mit bloßem Auge oder in der Oberfläche des Materials nicht erkannt werden können, ohne das Material zu beschädigen. Die gebräuchlichsten Methoden sind Sichtprüfung, Magnetpulverprüfung, Eindringprüfung, Ultraschallprüfung, Durchstrahlungsprüfung, Schallemission und Wirbelstromprüfung. Bei diesen Tests werden Defekte wie Korrosion, Risse, Wanddickenabnahme oder Lücken in inneren Strukturen in ferritischen und austenitischen Stählen, Aluminiumlegierungen, Nickel-, Kupfer- und Titanlegierungen während der Herstellung oder Verwendung identifiziert. Zerstörungsfreie Prüfmethoden können sich je nach Verfahren, Größe, Dicke und Struktur des Materials ändern.

Diese Tests sollten von qualifiziertem Personal durchgeführt werden. Wir bei SZUTEST bieten Dienstleistungen der zerstörungsfreien Prüfung für industrielle und geschweißte Produkte und Anwendungen gemäß den Normen ISO 9712 (EN 473) und ASNT TC 1A mit unserem qualifizierten Fachpersonal der Stufen II und III an.

Die Geschichte liefert kein bestimmtes Datum für den Beginn der zerstörungsfreien Prüfung als bekannte Technologie. Menschen haben von Anfang an zerstörungsfreie Prüfungen durchgeführt. Viele Jahre bevor die zerstörungsfreie Prüfung zum ersten Mal eingesetzt wurde, untersuchten die Menschen Objekte, um Größe, Form und sogar visuelle Oberflächenfehler.

ZERSTÖRUNGSFREIE PRÜFVERFAHREN

Sichtprüfung ist die schnellste und kostengünstigste Methode der zerstörungsfreien Prüfung. Dies ist der erste Schritt jeder Inspektion, bevor jede andere zerstörungsfreie Prüfung beginnt. Bei der Sichtprüfung mit bloßem Auge können auch Geräte wie Lupe, Lichtquelle, Boroskop und Spiegel verwendet werden.

Der Zustand der Oberfläche ist wichtig, um Diskontinuitäten wie Risse, Porositäten und Hinterschnitte zu erkennen. Erforderliche Reinigungen müssen abgeschlossen sein, bevor die Sichtprüfung beginnt. Es kann auf allen metallischen oder nichtmetallischen Materialien angewendet werden.

Visuelle Tests mögen als einfache Methode erscheinen, aber sie haben ihre eigenen Inspektionsbedingungen und die Erfahrung des Personals ist wichtig. Der Test muss bei ausreichender Beleuchtung, mindestens 500 Lux, mit einem Winkel von nicht weniger als 30 ° und einem Abstand zwischen Auge und Oberfläche von nicht weniger als 300 mm durchgeführt werden.

VORTEILE

Schnelle und sofortige Ergebnisse.

Erfordert minimale Vorbereitung.

Kostengünstig.

Günstige Ausrüstung.

NACHTEILE

Es können nur Oberflächenindikationen erkannt werden.

GESCHICHTE

Magnetpulverprüfungen wurden früher als Röntgenprüfungen durchgeführt. Der Engländer S.M. Saxby im Jahr 1868 und der Amerikaner William Hoke im Jahr 1917 versuchten, Risse in Kanonenläufen durch magnetische Anzeigen zu erkennen. Die industriellen Anwendungen wurden später als 1929 von Victor de Forest und Foster Doane hergestellt. 1934 gründeten sie eine Firma mit dem Namen Magnaflux.

Was ist das?

Die Magnetpulverprüfung ist eine Prüfmethode zur Erkennung von Defekten an der Oberfläche oder offen zur Oberfläche. Das Hauptprinzip dieser Methode besteht darin, dass ein externes Magnetfeld angelegt oder elektrischer Strom durch das Material geleitet wird, was wiederum einen magnetischen Fluss im Material erzeugt. Gleichzeitig werden sichtbare Eisenpartikel auf das Testmaterial gesprüht. Oberflächen- oder offene Oberflächendefekte im Material erzeugen eine Verzerrung des Magnetflusses, was zu einem Streufeld um den Defekt herum führt. Die magnetischen Partikel werden durch das Oberflächenfeld in den Bereich des Defekts gezogen und zeigen den Ort des Defekts an.

Diese Methode kann nur auf ferromagnetische Materialien angewendet werden. Alle anderen Materialien sollten mit anderen Methoden getestet werden.

Magnetpulverprüftechniken sind nachstehend angegeben. Am häufigsten wird einer verwendet

„Tragbarer Elektromagnet“.

Stromfluss-Techniken

Axialer Stromfluss

Stöße; Stromfluss

Induzierter Stromfluss

Magnetische Strömungstechniken

Leiter einfädeln

Benachbarte Leiter

Feste Installation

Tragbarer Elektromagnet (Joch)

Starre Spule

Flexible Spule

Tragbarer Elektromagnet (Joch)

Flexible Kabeltechnik

Spulentechnik

Gewindestangen- oder Kabeltechnik

Stöße; Stromfluss

Stromfluss-Technik

VORTEILE

Schnelle und sofortige Ergebnisse.

Erfordert keine detaillierte Reinigung und kann auf beschichteten Materialien aufgetragen werden. (Bis zu 50 µm)

Kostengünstig.

Kann Oberflächen- und offene Oberflächenfehler erkennen.

NACHTEILE

Es kann nur auf ferromagnetischen Materialien durchgeführt werden.

Benötigt Geräte, die mit Wechsel- oder Gleichstrom arbeiten. Kann in bestimmten Situationen teuer sein.

Teile müssen nach Abschluss der Inspektion möglicherweise entmagnetisiert und gereinigt werden.

Benötigt eine konstante Stromquelle für den Betrieb.

GESCHICHTE

Die Eindringprüfung hat in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts begonnen. Um Oberflächendefekte an den Materialien zu erkennen, wurden die Teile mit Öl bedeckt, dann gereinigt und Pulver aufgetragen. Wenn es einen Defekt an den Materialien gäbe, würde das Öl hineingelangen. Das Pulver würde am Öl im Defekt haften bleiben und es für das Auge besser sichtbar machen. Dies wird als „Öl- und Weissmethode“ bezeichnet.

Vor und während des Zweiten Weltkriegs verwendete die schnell wachsende Flugzeugindustrie immer mehr nichtmagnetische Leichtmetalle, die mit MT nicht getestet werden konnten. Magnaflux Zusammen mit Switzer in den USA begann Brent Chemicals in GB mit der Produktion von Fluoreszenz- und Farbeindringmitteln.

Was ist das?

Die Eindringprüfung ist eine weitere Methode, um oberflächenbedingte Defekte zu erkennen. Andere unter der Oberfläche können nicht erkannt werden. Es ist wichtig, eine saubere und glatte Oberfläche zu haben. Nach der mechanischen, chemischen Vorreinigung muss die Oberfläche trocken sein und jeglicher Schmutz wie Rost, Öl oder Farbe sollte von der Oberfläche gereinigt werden, da er den Prozess beeinträchtigt.

Der größte Vorteil dieser Methode ist, dass sie keine Einschränkungen hinsichtlich des Materials hat. Mittel können auf Stahl, Keramik, Glas und vielen anderen verwendet werden.

Verfahrensschritte sind;

OBERFLÄCHENVORBEREITUNG: Die zu prüfende Oberfläche sollte frei von Schmutz, Öl oder Beschichtung sein. Wasser, saubereres Lösungsmittel kann zum Reinigen von Verunreinigungen verwendet werden. Nachdem diese Schritte durchgeführt wurden, sollte die Oberfläche getrocknet werden, damit weder Wasser noch Lösungsmittel in den Diskontinuitäten zurückbleiben.

AUFBRINGEN VON EINDRINGMITTEL: Eindringmittel kann durch Sprühen, Pinseln, Fluten, Tauchen auf das zu prüfende Teil aufgetragen werden. Die Eindringzeit hängt von den Eigenschaften des Eindringmittels, der Temperatur, dem Material und den zu findenden Defekten ab. Die Wartezeit sollte den Anforderungen der Norm entsprechen und zwischen 5-60 Minuten liegen.

ENTFERNUNG VON ÜBERFLÜSSIGEM EINDRINGMITTEL: Beim Entfernen des überschüssigen Eindringmittels muss die Reinigung sorgfältig durchgeführt werden. Wasser oder Reinigungslösungsmittel können wieder verwendet werden. Beachten Sie, dass während des Reinigungsprozesses Wasser oder das Reinigungslösungsmittel nicht direkt auf die Oberfläche aufgetragen werden sollte, da es in die Diskontinuitäten gelangen und das Eindringmittel entfernen könnte.

ANWENDUNG DES ENTWICKLERS: Nachdem das unerwünschte Eindringmittel entfernt wurde, sollte der Entwickler sofort aufgetragen werden. Es wird verwendet, um das Eindringmittel, das sich innerhalb der Diskontinuitäten befindet, herauszuziehen und auch um einen Kontrast zu erzeugen. Die Wartezeit sollte den Anforderungen der Norm entsprechen und zwischen 10-30 Minuten liegen.

BEWERTUNG: Das Eindringmittel beginnt herauszukommen, dann beginnt die erste Bewertung. Die Größe der Diskontinuitäten sollte gemessen und notiert werden. Je größer das Leck ist, desto tiefer ist die Diskontinuität.

Arten von Eindringmitteln, Reinigern und Entwicklern sind in der Norm EN 3452-1 festgelegt.

VORTEILE

Preiswert.

Kann bei so gut wie jedem Material angewendet werden.

Ausrüstungen sind leicht zu transportieren.

Kleine Objekte mit unterschiedlichen Formen können leicht inspiziert werden.

Benötigt keine Stromquelle, um zu funktionieren.

NACHTEILE

Kann nur Diskontinuitäten erkennen, die zur Oberfläche offen sind.

Viel langsamer im Vergleich zu MT.

Kann nicht auf Farbe aufgetragen werden.

Reinigung, Oberflächenzustand sind wichtig.

GESCHICHTE

Neueste Methode, die in der Industrie eingesetzt wird. Die Methoden des Ultraschalls wurden 1847 von James Precott Joule und 1880 von Pierre Curie und seinem Bruder Paul Jacques entdeckt. Erst 1912 wurde nach dem Titanic-Unglück ein erster Antrag gestellt. Der Engländer Richardson bestätigte in seinen Patentanmeldungen die Identifizierung von Eisbergen durch Ultraschall. In Frankreich begannen Chilowski und Langevin während des Ersten Weltkriegs mit der Entwicklung zur Erkennung von U-Booten per Ultraschall.

Im Jahr 1929 schlug Sergei Y. Sokolo vor, Ultraschall zum Testen von Gussteilen zu verwenden, im selben Jahr erzeugte er hochfrequente Schwingungen in Materialien mit Hilfe eines Quarzkristalls. Die Detektion von Blechen in Platten und feinen nichtmetallischen Einschlüssen in warmgewalzten Profilen wurde während des Zweiten Weltkriegs notwendig. Bereits existierende ZFP-Methoden wie Röntgen, MT, PT und ET konnten diese Probleme nicht lösen.

Der industrielle Einsatz von Ultraschallprüfungen begann in drei Ländern: Amerika, England und Deutschland. Hauptpersonen waren Adolf Trost, Donald O. Sproule und Floyd Firestone. Sproule und Trost verwendeten Übertragungstechnik mit getrennten Sender- und Empfängersonden. Trost erfand die sogenannte „Trost-Tonge“. Die 2 Sonden wurden auf gegenüberliegenden Seiten einer Platte angebracht, von einer mechanischen Vorrichtung – der Tonge – in derselben Achse gehalten und durch kontinuierlich fließendes Wasser mit beiden Oberflächen gekoppelt. Sproule platzierte die beiden Sonden auf der gleichen Seite des Werkstücks. Also erfand er Doppelkristallsonden. Er verwendete diese Kombination auch mit unterschiedlichen Abständen voneinander. Firestone war der erste, der die Reflexionstechnik einsetzte.

Was ist das?

Die Ultraschallprüfung basiert auf der Übertragung hochfrequenter Schallwellen auf Materialien und deren Rückempfang, um Diskontinuitäten zu erkennen. Zum Senden der Schallwellen werden Prüfköpfe mit Impulsgeber/Empfänger-Spezialität verwendet. Eine an ein Ultraschallprüfgerät angeschlossene Sonde sendet Schallwellen in das Material. Die Schallwellen durchdringen das Material und werden zur Sonde zurückreflektiert. Wenn eine Diskontinuität gefunden wurde, kehren Schallwellen zur Sonde zurück, bevor die Entfernung abgeschlossen ist.

Die Ultraschallprüfung ist in der Lage, beliebige Schweißnähte, Gussteile und Schmiedeteile zu scannen. Einige der häufigsten Branchen, in denen Ultraschallprüfungen eingesetzt werden, sind unter anderem Petrochemie, Automobil, Luft- und Raumfahrt und Stahlbau.

VORTEILE

Schnelle und hochgenaue Ergebnisse.

Es hat keinen Schaden für die Umwelt oder den Menschen.

Praktische und leicht zu transportierende Ausrüstung.

Erfordert minimale Vorbereitung.

Kann auch zum Messen der Dicke verwendet werden.

Interne Diskontinuitäten können erkannt werden.

NACHTEILE

Die Oberfläche muss zugänglich sein.

Lineare Defekte, die parallel zur Schallwelle ausgerichtet sind, werden möglicherweise nicht gefunden.

Ausrüstungen sind teuer.

Materialien in verschiedenen Formen, klein oder dünn sind schwer zu inspizieren.

Erfordert eine Kopplung, um die Schallwelle auf das Testmaterial zu übertragen.

Es ist die Anwendung von elektromagnetischer Strahlung (Strahlung), die verwendet wird, um versteckte Defekte bei Röntgenuntersuchungen oder Röntgenmaterial zu finden.

Hochenergische elektromagnetische Wellen durchdringen das Material. Die Strahlung, die das Material durchdringt, beeinflusst den strahlungsempfindlichen Film, der auf der anderen Seite des Materials angeordnet ist.  Wenn dieser Film gebadet wird, exponiert er das Innere des Materials, durch das die Strahlung hindurchgeht. Die Blackouts auf dem Bild gelten als Zeichen von Diskontinuitäten.

Es kann angewandt werden, um erwartete Volumen- und Oberflächendefekte in allen metallischen oder nichtmetallischen Materialien zu erkennen.

Die Dicke des Testmaterials kann bestimmte Werte in Abhängigkeit von der Art der zu verwendenden Strahlungsquelle nicht überschreiten.

Es kann auf jede Art von Material mit Ausnahme der Dickenbegrenzung angewandt werden.

Beide Oberflächen des Testmaterials müssen zugänglich sein.

Die für die Prüfung benutzten Methoden sind im Vergleich zu den anderen Methoden teurer.

Zum Schutz vor Strahlung ist sorgfältige Arbeit erforderlich.

Akustische Emission ist das Phänomen der Strahlung akustischer Wellen in Festkörpern, das auftritt, wenn ein Material irreversible Veränderungen in seiner inneren Struktur erfährt, beispielsweise infolge von Rissbildung oder plastischer Verformung aufgrund von Alterung, Temperaturgradienten oder äußeren mechanischen Kräften. Insbesondere tritt AE während der Prozesse der mechanischen Belastung von Materialien und Strukturen auf, begleitet von strukturellen Veränderungen, die lokale Quellen elastischer Wellen erzeugen. Dies führt zu kleinen Oberflächenverschiebungen eines Materials, die durch elastische oder Spannungswellen erzeugt werden, die erzeugt werden, wenn die angesammelte elastische Energie in einem Material oder auf seiner Oberfläche schnell freigesetzt wird. Die von AE-Quellen erzeugten Wellen sind von praktischem Interesse für die Überwachung des strukturellen Zustands (SHM), die Qualitätskontrolle, das Systemfeedback, die Prozessüberwachung und andere Bereiche. In SHM-Anwendungen wird AE typischerweise verwendet, um Schäden zu erkennen, zu lokalisieren und zu charakterisieren.

Akustische Emission sind die transienten elastischen Wellen innerhalb eines Materials, die durch die schnelle Freisetzung von lokalisierter Spannungsenergie verursacht werden. Eine Ereignisquelle ist das Phänomen, das elastische Energie in das Material freisetzt, die sich dann als elastische Welle ausbreitet. Akustische Emissionen können in Frequenzbereichen unter 1 kHz nachgewiesen werden und wurden bei Frequenzen bis zu 100 MHz gemeldet, aber der größte Teil der freigesetzten Energie liegt im Bereich von 1 kHz bis 1 MHz. Schnelle stressabbauende Ereignisse erzeugen ein Spektrum von Stresswellen, die bei 0 Hz beginnen und typischerweise bei mehreren MHz abfallen.

Die drei Hauptanwendungen von AE-Techniken sind: 1) Quellstandort – Bestimmung der Orte, an denen eine Ereignisquelle aufgetreten ist; 2) materialmechanische Leistung – Bewerung und Charakterisierung von Materialien / Strukturen; und 3) Zustandsüberwachung – Überwachung des sicheren Betriebs einer Struktur, z. B. Brücken, Druckbehälter und Rohrleitungen usw. Neuere Forschungen konzentrieren sich auf die Nutzung der AE nicht nur zur Lokalisierung, sondern auch zur Charakterisierung der Entstehungsmechanismen wie Risswachstum, Reibung, Delaminierung, Matrixrissbildung usw. Dies würde AE die Möglichkeit geben, dem Endbenutzer mitzuteilen, welcher Quellmechanismus vorhanden ist, und ihm zu ermöglichen, festzustellen, ob strukturelle Reparaturen erforderlich sind.

Die Technik wird zum Beispiel verwendet, um die Bildung von Rissen während des Schweißprozesses zu untersuchen, anstatt sie nach dem Schweißen mit der bekannteren Ultraschallprüftechnik zu lokalisieren. In einem Material unter aktiver Spannung, wie z. B. einigen Komponenten eines Flugzeugs während des Fluges, können in einem Bereich montierte Wandler die Bildung eines Risses in dem Moment erkennen, in dem er sich ausbreitet. Eine Gruppe von Wandlern kann verwendet werden, um Signale aufzuzeichnen und dann den genauen Bereich ihres Ursprungs zu lokalisieren, indem die Zeit gemessen wird, bis der Schall verschiedene Wandler erreicht. Die Technik ist auch wertvoll für die Erkennung von Rissen, die sich in Druckbehältern und Rohrleitungen bilden, die Flüssigkeiten unter hohem Druck transportieren. Diese Technik wird auch zur Abschätzung der Korrosion in Stahlbetonkonstruktionen verwendet.

VORTEILE VON AE

Hohe Empfindlichkeit, frühzeitige und schnelle Erkennung von Diskontinuitäten.

In der Lage, eine Struktur in einer Phase zu scannen, dauern Tests nicht lange.

Der Zugriff auf Sensoren reicht aus, anstatt die gesamte Oberfläche zu untersuchen.

Hängt nicht von der Größe des Defekts ab. (MT, UT, RT schon)

Echtzeitüberwachung, Ergebnisse können während des Tests empfangen werden.

Ermöglicht die Lokalisierung von Diskontinuitäten auf großen Strukturen. (z.B. Flüssiggastanks oder Lagertanks)

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