Schweißnahtprüfung mit Ultraschall

Typische Fehler

Es gibt unterschiedliche Arten von Diskontinuitäten:

• Punktindikationen
• Große Indikationen
• Längsschnittindikationen
• Transversale Indikationen

Prüfausrüstung

Ultraschallprüfgerät

Es ist ein Ultraschallprüfgerät (z. B. SONOSCREEN ST10 oder SONOWALL 70) erforderlich. Das Gerät sollte in der Lage sein, Ultraschallimpulse zu senden und zu empfangen und diese in grafischer Form darzustellen (A-Bild). Winkelprüfköpfe, automatisierte trigonometrische Berechnungen und AVG-, DAC- oder AWS-Software sind das Minimum für die Schweißnahtprüfung. Es ist entscheidend, dass die Ausrüstung in Übereinstimmung mit der Norm EN-12668-1 kalibriert und hergestellt wurde. In den meisten Branchen, in denen offizielle Schweißnahtprüfungen durchgeführt werden, müssen die Geräte mindestens einmal jährlich nach diesem Standard kalibriert werden.

Ultraschallprüfköpfe

Zweielemente-Senkrechtprüfköpfe (z. B. TS- und TL-Serie), Winkelprüfköpfe (z. B. WS-, WM- und WL-Serie) – Die Prüfkopfauswahl hängt stark vom Material ab, welches geprüft werden soll; die Geometrie, die Dicke, die minimale gesuchte Fehlergröße und viele weitere Faktoren müssen berücksichtigt werden. Um den Prüfkopfauswahlprozess zu vereinfachen, ist eine Faustregel 4 MHz-Prüfköpfe für Dicken von 8 - 50 mm und 2 MHz über 50 mm Materialdicke zu verwenden. Für eine ordnungsgemäße Prüfung müssen zwei Winkel verwendet werden. Für dünnere Schweißnähte bis zu 20 mm werden Winkel von 60° und 70° empfohlen. Für dickere Objekte werden 45° und 60° bevorzugt.

Skizze der Prüfung

Der nächste Schritt ist die Erstellung der Prüfskizze. Diese sollte die Prüfkopfbewegungszone, den Teil der Schweißnaht, der von der Prüfung abgedeckt wird, und den Punkt, an dem der Ultraschallstrahl in das Prüfobjekt eingebracht wird, deutlich darstellen. Auf dem Prüfobjekt sollte der Nullpunkt der Messung dauerhaft gesetzt und auf der Skizze markiert werden. Es muss möglich sein, die Prüfung auf Basis des Prüfberichts nach deren Abschluss exakt zu reproduzieren.

Koppelmittel

In der Regel handelt es sich dabei um ein Gel auf Wasserbasis, Öl, Fett oder Tapetenkleister. Es ist entscheidend, dass während des gesamten Prüfungsprozesses (d. h. Kalibrierung, Verlustabschätzung, Empfindlichkeitsjustierung und Prüfung) das gleiche Koppelmittel verwendet wird.

Durchführung der Ultraschallprüfung

Vorbereitung der Oberfläche

Zu Beginn muss eine Sichtprüfung der Schweißnaht und des sie umgebenden Materials durchgeführt werden um sicherzustellen, dass die Oberfläche für eine Ultraschallprüfung geeignet ist. Es können Schweißspritzer oder andere Hindernisse, die die Bewegung der Sonde einschränken auftreten; diese müssen vor Beginn der Prüfung entfernt werden. Darüber hinaus sollte die Nahtgeometrie auf mögliche Wurzeldurchbrüche oder Decklagenüberlappungen untersucht werden, da diese Indikationen aufgrund der Geometrie zeigen.

Vorbereitung der Ausrüstung

• Vor der Prüfung mit Winkelprüfköpfen müssen das X-Maß (Ausrittspunkt des Schalls) und der tatsächliche Brechungswinkel bestimmt werden. Das X-Maß ist der Punkt, an dem die Mitte des Schallfeldes aus dem Vorlauf der Sonde austritt. Dieser Punkt ist ein Nullpunkt für alle trigonometrischen Abstands- und Tiefenmessungen. Er kann unter Verwendung des Kalibrierblocks K1 oder K2 bestimmt werden.
• Die Überprüfung des Prüfkopfwinkels ist für die korrekte Berechnung von Entfernungen und Tiefen wichtig und kann ebenfalls mit dem K1 oder K2 Kalibrierblock bestimmt werden.
• Der nächste Schritt ist die Durchführung einer Entfernungskalibrierung. Dieser Vorgang wird durch die Prüfkopfauswahl beeinflusst und kann am K1 oder K2 Kalibrierblock erledigt werden. Um eine ordnungsgemäße Kalibrierung zu gewährleisten, muss die Dicke des Kalibrierblockes größer sein, als der Prüfkopfdurchmesser. Die Entfernungsjustierung ist notwendig um die präzise Schallgeschwindigkeit und die Verzögerung durch den Prüfkopfvorlauf zu bestimmen. Der bevorzugte Kalibriertyp ist die 2-Punkt-Kalibrierung, bei der diese beiden Faktoren gleichzeitig berechnet werden.
• Zum Schluss muss eine Empfindlichkeitsjustierung durchgeführt werden. Dies schließt die Wahl der Bewertungsmethode ein und erzeugt eine Bewertungskurve auf dem Prüfgerätedisplay. Die DAC-Methode erfordert einen speziell angefertigten Kalibrierblock aus dem gleichen Material, üblicherweise mit Seitenbohrlöchern in unterschiedlichen Tiefen; um eine hohe Genauigkeit zu erreichen, sollte die Tiefe der Bohrungen den Bereich der aktuellen Prüfung abdecken. Die AVG und AWS-Methoden erfordern keine zusätzlichen Blöcke, da die Kurvenberechnung empirisch vorgenommen wird.

Klassifikation von Diskontinuitäten

Die Indikationen sollten nach ihrer Ausdehnung bewertet werden. Zuerst muss die maximale Amplitude der Indikation gefunden werden. Wenn die Amplitude stetig bis auf Null abnimmt, wenn der Prüfkopf von der Indikation wegbewegt wird, bedeutet dies, dass die Diskontinuität kleiner als das Schallfeld des Prüfkopfes ist. Wenn die Amplitude nicht bis auf Null abfällt und innerhalb eines dynamischen Bereiches von -6dB bleibt, bedeutet dies, dass die Indikation größer als die Schallfeldausdehnung ist. Fehlerhafte Indikationen können häufig auftreten: Diese sind auf Wellenumwandlungen, die durch die Objektgeometrie auftreten, zurückzuführen und müssen korrekt bewertet und ignoriert werden. Dies ist der schwierigste Teil im gesamten Prozess der Ultraschallprüfung.