Druckbehälter wie Kesselrohre und Druckbehälterkomponenten weisen häufig schwer erkennbare Defekte auf, beispielsweise mangelnde Verschmelzung, unvollständige Durchschweißung, Schlackeneinschlüsse, Poren, Risse usw. in den Schweißnähten. Eine zerstörende Prüfung jedes einzelnen Kessels oder Druckbehälters zur Bestimmung von Lage, Größe und Art dieser Defekte ist nicht möglich. Daher müssen zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt werden. Das heißt, ohne die Struktur zu zerstören, werden physikalische Methoden angewendet, um die Veränderungen der physikalischen Größen des Werkstücks oder der Struktur zu untersuchen und zu messen. So lassen sich Rückschlüsse auf die innere Struktur und mögliche Defekte ziehen.
Zerstörungsfreie Prüfgeräte für Stahlrohre
Der Zweck der zerstörungsfreien Prüfung ist:
(1) Verbesserung des Herstellungsprozesses und Sicherstellung der Produktqualität.
(2) Im Herstellungsprozess können Fehler frühzeitig erkannt werden, um Ausschuss zu vermeiden. Dadurch werden Zeit und Kosten gespart und die Herstellungskosten gesenkt.
(3) Die Produktzuverlässigkeit verbessern, die Produktsicherheit gewährleisten und Unfälle vermeiden. Zerstörungsfreie Prüfverfahren werden in allen Phasen der Produktentwicklung, -fertigung, -installation, -nutzung und -wartung angewendet. Durch eine Reihe von Tests werden die Qualität von Konstruktion, Rohmaterialien, Fertigungsprozess und Betrieb ermittelt, potenzielle Schadensursachen identifiziert und diese anschließend verbessert, um die Produktzuverlässigkeit zu erhöhen.
Gängige zerstörungsfreie Prüfverfahren sind die Durchstrahlungsprüfung, die Ultraschallprüfung, die Magnetpulverprüfung, die Eindringprüfung und die Wirbelstromprüfung. Darüber hinaus gibt es Lecksuche, Schallemissionsprüfung, Belastungsprüfung, Sichtprüfung usw.
Röntgenuntersuchung
Die Methode, bei der die Durchdringungsfähigkeit von Metallen und anderen Werkstoffen zur Prüfung der Schweißnahtqualität genutzt wird, nennt man Durchstrahlungsprüfung. Das Grundprinzip der Durchstrahlungsprüfung ist das Projektionsprinzip. Beim Durchgang der Strahlung durch das Schweißgut und bei Vorhandensein von Fehlern (wie Rissen, Schlackeneinschlüssen, Poren, unvollständigem Durchschweißen usw.) wird die Strahlung im Metall und im Fehler unterschiedlich stark abgeschwächt, wodurch sich auch die Empfindlichkeit des Prüffilms ändert. Die Strahlung wird im Metall schnell und im Fehler langsam abgeschwächt. Daher lassen sich Größe, Form und Lage der Fehler in der Schweißnaht durch Durchstrahlungsprüfung bestimmen. Da die Durchstrahlungsprüfung auf dem Projektionsprinzip basiert, ist sie besonders empfindlich gegenüber flächigen Fehlern (wie z. B. Schlackeneinschlüssen). Da die Ergebnisse aufgezeichnet und archiviert werden können, genießt die Durchstrahlungsprüfung in meinem Land großes Vertrauen in die Prüfverfahren für Kessel und Druckbehälter. Die Kesselvorschriften meines Landes schreiben vor, dass die Längsumfangsschweißnähte der Kesseltrommeln, die Längsnähte der Sammler und die Verbindungsnähte der Kesselböden bei Nenndampfdrücken von mindestens 0,1 MPa und unter 3,8 MPa einer 100%igen Röntgenprüfung unterzogen werden müssen; bei Kesseln mit einem Nenndampfdruck von mindestens 3,8 MPa ist eine 100%ige Ultraschallprüfung sowie eine Röntgenprüfung von mindestens 25% erforderlich.
Zerstörungsfreie Prüfgeräte für Stahlrohre
Die Ultraschallprüfung ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren, das die Reflexionseigenschaften von Schallwellen bei der Ausbreitung in verschiedenen Medien und an Grenzflächen nutzt. Da sich die Elastizität von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen stark unterscheidet, wird die Ausbreitung von Ultraschallwellen unterschiedlich beeinflusst. An heterogenen Grenzflächen kommt es daher zu Reflexion, Brechung und Wellenformumwandlung. Breiten sich Ultraschallwellen in einer Schweißnaht aus und weisen diese Fehler auf, werden sie an der fehlerhaften Grenzfläche reflektiert und vom Prüfkopf empfangen. Auf dem Bildschirm entsteht eine Wellenform, anhand derer Art, Lage und Größe des Fehlers beurteilt werden können. Herkömmliche Ultraschallprüfungsverfahren können die Ergebnisse nicht aufzeichnen und speichern, und die Fehlerbewertung ist zu stark von menschlichen Faktoren abhängig. Daher wird in meinem Land derzeit die radiografische Fehlerprüfung bei Niederdruckkesseln eingesetzt. Die Ultraschallprüfung ist empfindlicher für Flächenfehler (wie Risse, unvollständige Durchdringung usw.) und bietet daher bei dickeren Blechen Vorteile gegenüber der radiografischen Fehlerprüfung. Sobald Ultraschall-Fehlerdetektoren die Ergebnisse aufzeichnen und speichern können, wird sich der Anwendungsbereich der Ultraschall-Fehlerprüfung weiter ausdehnen.
Magnetpulverprüfung
Die Magnetpulverprüfung nutzt das an der Fehlerstelle entstehende Streufeld, um magnetisches Pulver anzuziehen und so Fehler sichtbar zu machen, die mit bloßem Auge schwer erkennbar sind. Zunächst wird die zu prüfende Schweißnaht magnetisiert. Anschließend wird feines magnetisches Pulver (mittlere Partikelgröße 5–10 µm) gleichmäßig auf die Oberfläche aufgesprüht. Befinden sich keine Fehler in Oberflächennähe, kann die Schweißnaht als homogener Körper ohne Änderung der magnetischen Permeabilität nach der Magnetisierung betrachtet werden, und das magnetische Pulver ist ebenfalls gleichmäßig verteilt. Sind Fehler in Oberflächennähe vorhanden (z. B. Risse, Poren, nichtmetallische Schlackeneinschlüsse), enthalten diese Luft oder Nichtmetalle und weisen eine deutlich geringere magnetische Permeabilität als das Schweißgut auf. Durch die Änderung des magnetischen Widerstands entsteht an den Fehlerstellen auf oder nahe der Oberfläche der Schweißnaht ein Streufeld, das einen kleinen Magnetpol bildet. Das Magnetpulver wird von dem kleinen Magnetpol angezogen, und der Defekt wird durch die Ansammlung von mehr Magnetpulver sichtbar. Dabei entsteht ein mit bloßem Auge erkennbares Defektmuster. Oberflächen- oder oberflächennahe Schweißnahtfehler erzeugen aufgrund ihrer geringen magnetischen Permeabilität Streufelder. Sobald die Streufeldstärke das Niveau erreicht, das Magnetpulver absorbieren kann, werden die Oberflächen- oder oberflächennahen Schweißnahtfehler sichtbar. Je stärker das angelegte Magnetfeld, desto höher die Streufeldstärke und desto höher die Empfindlichkeit der Magnetpulverprüfung. Die Magnetpulverprüfung ermöglicht die einfache Erkennung von Oberflächen- oder oberflächennahen Fehlern, insbesondere von Rissen. Die Sichtbarkeit des Fehlers hängt jedoch von seiner relativen Position zu den Magnetfeldlinien ab. Bei senkrechter Ausrichtung zu den Magnetfeldlinien ist der Fehler am deutlichsten sichtbar, bei paralleler Ausrichtung hingegen kaum. Die Magnetpulverprüfung findet breite Anwendung bei der Herstellung, Installation und Inspektion von Kesseldruckbehältern, insbesondere bei der Prüfung von Kugeltanks. Sie ist ein unverzichtbares Prüfverfahren.
Durchdringende Fehlererkennung
Die Eindringprüfung ist ein Verfahren zur Untersuchung von Oberflächenfehlern in Schweißnähten. Sie ist unabhängig vom Magnetismus des Materials und kann für verschiedene metallische und nichtmetallische, magnetische und nichtmagnetische Werkstoffe eingesetzt werden. Die Eindringprüfung basiert auf der Benetzbarkeit von Feststoffen durch Flüssigkeiten und Kapillarwirkungen. Bei der Prüfung wird die zu prüfende Schweißnahtoberfläche zunächst in ein Eindringmittel mit hoher Eindringtiefe getaucht. Aufgrund der Benetzbarkeit und der Kapillarwirkung dringt das Eindringmittel in die Oberflächenfehler ein. Anschließend wird das Eindringmittel von der Schweißnahtoberfläche entfernt. Danach wird ein starker Entwickler aufgetragen, der das in die Oberflächenrisse eingedrungene Eindringmittel absorbiert. Auf der weißen Beschichtung entsteht ein klares Muster, das Form und Position des Fehlers anzeigt. Je nach Darstellungsmethode des Fehlers unterscheidet man zwischen Farb- und Fluoreszenzverfahren.
Methode zur Erkennung von Farbfehlern
Zur Darstellung von Defekten wird die Farbe eines Farbstoffs verwendet. Der im Prüfmittel gelöste Farbstoff sollte eine helle und gut sichtbare Farbe aufweisen. Das Fluoreszenz-Prüfverfahren nutzt die Lumineszenz fluoreszierender Substanzen zur Defektdarstellung. Bei der Fehlerprüfung wird die im Defekt adsorbierte fluoreszierende Substanz mit ultravioletten Strahlen bestrahlt und gelangt durch die Absorption von Lichtenergie in einen angeregten Zustand, wodurch sie in einen instabilen Zustand übergeht. Sie kehrt zwangsläufig von diesem instabilen Zustand in einen stabilen Zustand zurück, reduziert ihre potenzielle Energie und emittiert Photonen, d. h. sie fluoresziert.
Eddys aktuelle Fehlererkennung
Es handelt sich um ein Verfahren zur Werkstückfehlerprüfung, bei dem eine Erregerspule Wirbelströme in einem leitfähigen Werkstück erzeugt und die Änderung dieser Wirbelströme mithilfe einer Detektionsspule gemessen wird. Die Detektionsspulen für die Wirbelstromprüfung lassen sich anhand ihrer Bauform in drei Typen unterteilen: Durchgangsspulen, Sondenspulen und Einsteckspulen. Durchgangsspulen werden zur Prüfung von Drähten, Stäben und Rohren eingesetzt, da ihr Innendurchmesser perfekt auf runde Stäbe und Rohre abgestimmt ist. Sondenspulen werden zur lokalen Prüfung auf der Werkstückoberfläche platziert. Einsteckspulen, auch Innensonden genannt, werden in Rohre und Bohrungen zur Prüfung der Innenwände eingeführt.
Geräte zur zerstörungsfreien Prüfung von Druckbehälterzubehör
Die Wirbelstromprüfung eignet sich für Werkstücke aus leitfähigen Materialien wie Stahl, Nichteisenmetallen und Graphit, jedoch nicht für nichtleitende Materialien wie Glas und Kunstharz.
Seine Vorteile sind:
(1) Da die Testergebnisse direkt als elektrische Signale ausgegeben werden können, ist eine automatische Prüfung möglich.
(2) Da das berührungslose Verfahren angewendet wird (die Sonde berührt das zu prüfende Werkstück nicht direkt), kann die Detektionsgeschwindigkeit sehr hoch sein.
(3) Es eignet sich zur Erkennung von Oberflächenfehlern oder Fehlern in Oberflächennähe.
(4) Es hat ein breites Anwendungsspektrum. Neben der Fehlererkennung kann es auch Veränderungen in Material, Größe, Form usw. erkennen.
Schallemissionsprüfung
Das Verfahren, bei dem mit einer Sonde die von einem Festkörper aufgrund von Verformung oder Rissbildung und -entwicklung unter Einwirkung äußerer Spannungen ausgesendeten Schallwellen erfasst werden, um auf die Lage und Größe des Defekts zu schließen.
Ultraschall-Fehlererkennungsmethode
Das vom Prüfkopf ausgesendete Ultraschallsignal wird nach dem Auftreffen auf einen Defekt reflektiert und empfangen. Die Rolle des Defekts beschränkt sich dabei auf die passive Reflexion des Ultraschallsignals. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Schallemissionsanalyse die aktive Teilnahme des Prüfobjekts (Defekts) am Prüfprozess. Schallemissionen treten nur bei der Entstehung und Ausbreitung von Defekten auf; daher ist die Schallemissionsanalyse ein dynamisches, zerstörungsfreies Prüfverfahren. Anhand der Eigenschaften der ausgesendeten Schallwellen und der äußeren Bedingungen, die die Schallemissionen verursachen, lassen sich der Ort des Schalls (der Ort des Defekts) und die mikrostrukturellen Eigenschaften der Schallemissionsquelle bestimmen. Dieses Prüfverfahren ermöglicht es, nicht nur den aktuellen Zustand des Defekts zu erfassen, sondern auch dessen Entstehungsprozess sowie seine Entwicklung und Zunahme unter realen Einsatzbedingungen zu verstehen.
Die Schallemissionsprüfung lässt sich anhand der Anzahl der Messsonden in Einkanal-, Zweikanal- und Mehrkanalprüfung unterteilen. Die Einkanalprüfung kann lediglich feststellen, ob ein Prüfobjekt Fehler aufweist, jedoch nicht deren Position bestimmen. Die Zweikanalprüfung ermöglicht eine lineare Positionierung und wird üblicherweise zur Prüfung von Schweißnähten mit bekannten Eigenschaften eingesetzt. Die Mehrkanalprüfung umfasst in der Regel 4-, 8-, 16- oder 32-Kanal-Schallemissionsprüfungen und wird hauptsächlich zur Schallemissionsprüfung großer Bauteile verwendet. Sie kann nicht nur das Vorhandensein von Schallemissionsquellen feststellen, sondern diese auch lokalisieren.
Veröffentlichungsdatum: 12. Juni 2024