Was Ultraschallprüfgeräte sind
Ein Ultraschall-Fehlerdetektor sendet einen Schallimpuls in ein Teil und liest, was zurückkommt. Eine Inhomogenität im Werkstoff reflektiert einen Teil des Impulses früher als die Rückwand, und die Laufzeit und die zurückkehrende Amplitude ergeben zusammen die Lage und ein Maß für die Größe des Fehlers. Weil der Schall durch den Werkstoff und nicht um ihn herum läuft, findet das Verfahren Fehler, die vollständig im Inneren liegen - was es zum üblichen Begleiter eines Oberflächenverfahrens an geschweißten und geschmiedeten Arbeiten macht.
Es ist eine Messung aus zwei Teilen. Das Gerät erzeugt, zeitmessst und zeigt an; der Taster entscheidet, was gefunden werden kann. Ein Senkrechttaster sendet den Schall entlang der Strahlachse und findet Dopplungen und zur Oberfläche parallele Fehler. Ein Winkeltaster bricht den Strahl unter einem Winkel in den Werkstoff hinein und ist das, worauf die Schweißnahtprüfung aufgebaut ist, weil die interessierenden Fehler in einer Schweißnaht meist schräg zur Oberfläche liegen und einen Strahl brauchen, der sie kreuzt.
Die Schwierigkeit besteht darin, dass das Gerät Echos zeigt und keine Fehler. Zu entscheiden, welches Echo ein Fehler ist, welches eine geometrische Reflexion an der Nahtoberraupe oder der Wurzel und welches elektrisches Rauschen, ist die Beurteilung durch die Bedienperson, auf der das Verfahren beruht, und deshalb stehen die Kalibrierung an einem Referenzkörper und eine schriftliche Anweisung im Zentrum jeder Prüfung und nicht an ihrem Rand.
Wie Ultraschallprüfgeräte messen
Ein piezoelektrischer Taster wandelt einen elektrischen Impuls in Schall und den zurückkehrenden Schall wieder in eine Spannung um. Das Gerät misst den Abstand zwischen Sendeimpuls und jedem Echo, rechnet ihn mit der Schallgeschwindigkeit des Werkstoffs um - die bei Stahl in Longitudinalwelle bei rund 5920 m/s liegt - und zeigt das Ergebnis als Kurve an, in der Echos als vertikale Ausschläge entlang einer Wegachse erscheinen. Die Geschwindigkeit muss auf den Werkstoff eingestellt werden, denn dieselbe Laufzeit ergibt in Aluminium oder in austenitischem Edelstahl eine andere Wegstrecke.
Die Bewertung der Größe beruht auf einem Zusammenhang zwischen Echoamplitude und Reflektorgröße, und dieser Zusammenhang wird mit Referenzreflektoren bekannter Größe in einem Körper aus demselben Werkstoff hergestellt. Das Gerät zeichnet aus diesen Referenzen eine Amplituden-Weg-Kurve, und nachfolgende Echos werden dagegen verglichen, sodass ein Fehler als äquivalenter Flachbohrungsdurchmesser oder als Länge bei einer angegebenen Amplitudenschwelle berichtet wird. Weil die Kurve von Taster, Werkstoff und Geometrie abhängt, wird sie für jede Aufgabe neu erstellt und nicht von der vorigen übernommen.
Die praktischen Grenzen kommen vom Strahl. Der Schall muss hineinkommen, die Oberfläche muss also glatt genug sein und ein Koppelmittel den Spalt überbrücken; eine raue oder verzunderte Oberfläche verliert den größten Teil der Energie, bevor sie in das Teil eintritt. Der Strahl hat außerdem eine Breite und ein Nahfeld, ein Fehler kleiner als die Strahlbreite wird also vom Strahl und nicht von sich selbst her bewertet, und ein oberflächennaher Fehler liegt in einer Zone, in der sich der Strahl noch nicht ausgebildet hat. Winkeltaster bringen Geometrie in die Rechnung, weshalb Tasterwinkel und Nahtvorbereitung Teil dessen sind, was eine Prüfanweisung festhält.
Ausführungsvarianten
Der größte Teil der Spezifikation wird durch diese Entscheidungen festgelegt und nicht durch die Genauigkeitsklasse. Jede schränkt die nächste ein, deshalb werden sie der Reihe nach geklärt.
| Konfiguration | Festzulegende Optionen | Was sie tatsächlich entscheidet |
| Tastertyp | Ein Senkrechttaster oder ein Winkeltaster mit angegebenem Einschallwinkel | Was das Gerät finden kann. Ein Senkrechttaster kann einen Fehler nicht kreuzen, der parallel zu seinem eigenen Strahl liegt. |
| Tasterfrequenz und Kristallgröße | Die Nennfrequenz des Tasters und die Größe seines aktiven Elements | Das Verhältnis zwischen Durchdringung und Auflösung. Eine höhere Frequenz löst kleinere Fehler auf und dringt weniger tief ein; ein größerer Kristall sendet einen breiteren Strahl mit mehr Energie. |
| Bandbreite und Verstärkungsbereich des Geräts | Der vom Empfänger aufgenommene Frequenzbereich und die verfügbare Höchstverstärkung | Ob der Taster mit der Frequenz betrieben werden kann, für die er ausgelegt ist, und ob schwache Echos weit genug angehoben werden können, um lesbar zu sein. |
| Weg- und Amplitudenkurven | DAC, AVG oder TCG und ob das Gerät mehr als eine erstellen und speichern kann | Wie ein Fehler bewertet und aufgezeichnet wird. Ohne Referenzkurve sagt die Echoamplitude allein sehr wenig aus. |
| Abtastrate und dargestellte Auflösung | Die Rate, mit der das zurückkehrende Signal digitalisiert wird, und die Auflösung der Anzeige | Ob dicht beieinanderliegende Echos getrennt bleiben und ob dünne Querschnitte überhaupt gelesen werden können. |
| Anzeige und Betriebsart | A-Bild allein oder A-Bild mit B-Bild oder einer gespeicherten Referenzkurve | Ob die Bedienperson die Geometrie eines Fehlers sieht statt einer einzelnen Echofolge und ob eine Kurve als Nachweis aufbewahrt werden kann. |
| Speicherung und Bericht | Interner Speicher, Wechseldatenträger und das Berichtsformat, das das Gerät erzeugen kann | Ob ein Prüfnachweis ausgestellt und archiviert werden kann, was die meisten Anweisungen nachträglich verlangen. |
| Referenzkörper und Kalibrierung | Die für die Kalibrierung vorgehaltenen Körper und Taster sowie das Intervall, in dem der Satz geprüft wird | Ob nachweisbar ist, dass die Prüfung mit einem kalibrierten Gerät durchgeführt wurde, was den Nachweis erst verwendbar macht. |
So wählen Sie Ultraschallprüfgeräte aus
| Faktor | Warum er die Antwort bestimmt | Wie er vor der Anfrage geklärt wird |
|---|
| Der Werkstoff und seine Schallgeschwindigkeit | Die Wegskala wird aus der Geschwindigkeit berechnet, und grobkörniger oder austenitischer Werkstoff streut zusätzlich den Strahl und hebt den Rauschpegel | Werkstoff und Werkstoffgüte angeben. Bei gegossenem oder austenitischem Werkstoff sagen Sie das dazu, denn es ändert Taster und Frequenz. |
| Der gesuchte Fehler und seine Lage | Eine innere Dopplung, ein Nahtübergangsriss und ein Schmiedefehler liegen in verschiedenen Tiefen und Orientierungen und brauchen verschiedene Taster | Beschreiben, wie sich der Fehler vermutlich gebildet hat und wo im Querschnitt er vermutlich liegt. |
| Querschnittsdicke und Geometrie | Dünne Querschnitte schließen niedrige Frequenzen aus und legen Fehler ins Nahfeld, und komplexe Geometrie schickt Echos aus der Form selbst zurück | Den Dickenbereich und eine Zeichnung der Verbindung oder des Querschnitts angeben, einschließlich der Nahtvorbereitung. |
| Die Abnahmenorm | Sie nennt die Referenzkörper, die Tasterwinkel, das Abtastmuster und die Berichtsschwellen und legt häufig die Geräteklasse fest | Die Norm und die Abnahmestufe nennen, statt die Anforderung allgemein zu beschreiben. |
| Der Oberflächenzustand | Der Schall muss in den Werkstoff eintreten, und raue, verzunderte oder beschichtete Oberflächen verlieren den Strahl, bevor er nutzbar ist | Die Oberfläche so beschreiben, wie sie zum Zeitpunkt der Prüfung sein wird, und nicht so, wie sie gezeichnet ist. |
| Ob der Nachweis Bestand haben muss | Ein vollständiger Bericht mit gespeicherten Kurven und Kalibrierdaten ändert die Geräteklasse und die Dauer der Prüfung | Angeben, ob Kurven archiviert werden müssen, ob Berichte ausgestellt werden und wer sie liest. |
Ist einer dieser Punkte noch offen, senden Sie, was bekannt ist, zusammen mit der Zeichnung der Verbindung. Ein Angebot lässt sich gegen die Geometrie und die Norm erstellen und nach Vorliegen der übrigen Angaben verfeinern.
Die nächstliegenden Alternativen
Das sind die Typen, um die es bei einer Anfrage für Ultraschallprüfgeräte meist tatsächlich geht, und der Punkt, an dem die Auswahl wirklich entschieden wird.
| Nächste Alternative | Was sie vom Ultraschall-Fehlerdetektor unterscheidet |
| Magnetpulverprüfgeräte | Finden oberflächliche und oberflächennahe Fehler in ferromagnetischem Werkstoff, indem sie das Teil zu einem Magneten machen, und zeigen die Anzeige unmittelbar auf der Oberfläche. Sie können einen tief im Querschnitt liegenden Fehler nicht sehen - genau dafür wird ein Ultraschallgerät eingesetzt - und auf nicht ferromagnetischem Werkstoff funktionieren sie überhaupt nicht. |
| Ultraschall-Wanddickenmessgeräte | Nutzt dasselbe Impuls-Echo-Prinzip, liest aber nur den Abstand zur Rückwand und berichtet damit verbleibenden Werkstoff, statt nach einer Inhomogenität zu suchen. Es ist ein Gerät zur Korrosionskartierung; ein Fehlerdetektor ist ein Gerät zum Auffinden von Fehlern, und die beiden unterscheiden sich darin, wie viel des Rückkehrsignals sie auswerten. |
| Schichtdickenmessgeräte | Messen eine Schicht auf der Oberfläche auf magnetischem oder Wirbelstromweg und sagen nichts über das Innere des Werkstoffs aus. An einem beschichteten Teil muss die Beschichtung in der Ultraschallmessung häufig berücksichtigt werden, statt mit demselben Gerät gemessen zu werden. |
| Durchstrahlungsprüfung | Sendet Strahlung durch das Teil und bildet den inneren Volumenbereich ab, was ein dauerhaftes zweidimensionales Bild eines Fehlers ergibt. Sie verlangt Zugang zu beiden Seiten und bringt ein Strahlenschutzregime mit, und sie ist gegenüber engen flächigen Fehlern, die die Wanddicke in Strahlrichtung nicht verringern, weniger empfindlich als der Ultraschall. |
| Wirbelstromprüfung | Findet oberflächliche und oberflächennahe Fehler in leitfähigem Werkstoff ohne Koppelmittel und tastet Rohre schnell ab. Die Eindringtiefe ist gering, weshalb sie den Ultraschall an Rohr und Stab ergänzt, statt ihn an massiven Querschnitten zu ersetzen. |
| Schallemissionsprüfung | Hört auf den Schall, der von einem aktiv wachsenden Fehler unter Last freigesetzt wird, statt ihn aktiv zu suchen. Sie erfasst eine ganze Struktur auf einmal und ortet, braucht aber einen Lastzyklus und sagt wenig über die Größe eines ruhenden Fehlers aus. |
Ein Fehlerdetektor sucht eine Inhomogenität irgendwo im Querschnitt und wertet die von ihr zurückkommenden Echos aus; ein Wanddickenmessgerät liest nur die Rückwand. Diese Grenze - wie viel des Signals ausgewertet wird - trennt die beiden Produkttypen.
Was die Anfrage enthalten sollte
Die erste Antwort kann ein Angebot sein statt einer Liste von Fragen, wenn die Anfrage diese Angaben enthält. Ist ein Wert nicht bekannt, senden Sie die Beschreibung der Aufgabe und wir bestätigen, was daraus folgt.
- Werkstoff und Werkstoffgüte sowie ob er grobkörnig oder austenitisch ist
- Der gesuchte Fehler, wie er sich vermutlich gebildet hat und wo im Querschnitt er liegt
- Der Querschnittsdickenbereich und eine Zeichnung der Verbindung oder Geometrie
- Die Abnahmenorm und die anzuwendende Abnahmestufe
- Der Oberflächenzustand zum Zeitpunkt der Prüfung
- Die voraussichtlich einzusetzenden Tastertypen, einschließlich Winkel und Frequenzen, falls die Norm sie festlegt
- Ob gespeicherte Kurven und ein schriftlicher Bericht verlangt werden
- Ob das Gerät in der Werkstatt oder vor Ort eingesetzt wird und welche Energie verfügbar ist
- Lokal verfügbare Referenzkörper oder Kalibrieranordnungen
- Menge, Zielhafen und gewünschter Liefertermin
