Industrieklettern – Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Die Industriekletterer von GEARS überprüfen die sicherheitsrelevanten Anlagenkomponenten und Bauteile auf größtmögliche Fehlerfreiheit. Zur Anwendung kommen hierbei zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP). Bei diesem Verfahren finden keine Beeinflussung oder Minderung der Gebrauchseignung des Werkstoffes oder der Anlage statt. Dies hat gegenüber der zerstörenden Werkstoffprüfung ökonomische Vorteile. Bei der zerstörungsfreien Prüfung werden anhand verschiedener physikalischer Messungen die Anlagen überprüft ohne sie zu beeinträchtigen.

Unverzichtbarer Bestandteil im Gesamtprozess

Während des gesamten Prozesses der Errichtungsphase wie auch später während des Betriebes ist die Prüfung ein unverzichtbarer Bestandteil, damit die Anlagen fehlerfrei laufen. Bei der Prüfung werden sie von außen wie auch von innen betrachtet. Durch die zerstörungsfreie Prüfung erhalten wir Rückschlüsse und Aussagen über die Qualität und die innere Beschaffenheit der Anlagen sowie ihrer Einzelbauteile. Dank dieses Verfahrens wird das Material nicht verändert, beschädigt oder gar zerstört. Durch die physikalischen Verfahren lassen sich Inhomogenitäten wie Poren oder Einschlüsse an Schweißnähten erkennen und dauerhaft dokumentieren.

Spektrum an Energiewechselwirkungen

Durch die physikalischen Messtechnikgen kommt es zu Energiewechselwirkungen. Mit elektrischen, magnetischen oder mechanischen Methoden werden die Anlagen wie auch die einzelnen Bauelemente beim zerstörungsfreien Prüfverfahren untersucht. Die Werkstoffe werden Laser-, Röntgen-, g-Strahlung-, Elektronen-, Ionen- und Neutronenstrahlen ausgesetzt. Als Reaktion kann der Werkstoff diese Strahlung reflektieren, beugen, dämpfen, reflektieren oder absorbieren. Durch diese Signalrückkopplung wiederum können Rückschlüsse auf den untersuchten Stoff geschlossen werden. Um ein hohes Nutzsignal bei der Prüfung zu erhalten, muss die passende Energieform zum Werkstoff gewählt werden. Zwischen Prüfgerät und zu prüfendem Teil steht ein Prüfkopf, welcher die benötigte Energie direkt auf das zu prüfende Bauteil abgibt und somit eine zielgerichtete Prüfung ermöglicht.

Sichtprüfung (SP) / Visual Testing (VT)

Uns entgeht so gut wie nichts

Die Sichtprüfung oder Visuelle Prüfung (SP/VP), auch Visual Testing (VT) genannt, ist die visuelle oder akustische Kontrolle eines Bauteils auf Ungänzen (z. B. Materialfehler). Sie wird hauptsächlich durchgeführt nach Abschluss eines Fertigungsschrittes und dient der Qualitätssicherung. Diese Prüfung gilt als die erste und wichtigste.

Sichtprüfungen können auch an bereits in Betrieb befindlichen Bauteilen durchgeführt werden. Laut Norm wird unterschieden zwischen

  • direkter Sichtprüfung ohne Hilfsmittel (d. h. Betrachtung der Prüffläche mit dem bloßen Auge),
  • direkter Sichtprüfung mit Hilfsmittel (z. B. Lupe oder Spiegel) oder
  • indirekter Sichtprüfung oder auch „Umwegprüfung“ (mit Kamera, Videoskop o. Ä.)

Typische Fehler, die mittels der Sichtprüfung nachgewiesen werden können, sind mechanische Beschädigungen an der Oberfläche wie Kratzer, Risse, Unterschleifungen, Grat etc.

Bei austenitischen Stählen können zudem Anlassfarben ein Indikator für schlechte Schweißverbindungen oder unzulässige Wärmeeinbringung sein.

Da die Sichtprüfung hauptsächlich durch einen Mitarbeiter ausgeführt wird, kann hier eventuell der Fehlergrad gegenüber automatisierten Prüfungen etwas höher liegen. Das kann z. B. durch Konzentrationsschwankungen, Ermüdung oder Ähnliches geschehen, wodurch ein gewisser „Durchschlupf“ an Fehlern entstehen kann. Trotzdem ist die Sichtprüfung als Prüfung im Vorfeld nicht zu ersetzen, da bereits hier erste Qualitätsmängel aufgedeckt werden können.

Farbeindringprüfung (FE) / Penetrant Testing (PT) / Rot-Weiß-Prüfung

Die Farbe bringt es an den Tag

Die Farbeindringprüfung gehört zu den ältesten zerstörungsfreien Prüfverfahren und dient der Ermittlung von Fehlstellen an Oberflächen bzw. oberflächennahen Bereichen (Oberflächenrissprüfung). Früher wurde dabei einfach mit Öl und Kreide gearbeitet. Bei der Farbeindringprüfung wird die Kapillarwirkung der zur Bauteiloberfläche hin offenen Ungänze (z. B. ein Riss) ausgenutzt. Ein auf dieser Oberfläche aufgebrachter Farbstoff (Penetriermittel, meist rot) dringt dabei in die Ungänze ein und verbleibt nach der anschließenden Zwischenreinigung der Bauteiloberfläche auch darin. Als nächstes wird nach der Zwischenreinigung ein Entwickler (weiß) auf die Werkstückoberfläche aufgebracht, der dann den roten Farbstoff aus den Materialtrennungen bzw. Ungänzen herauszieht – daher stammt auch der umgangssprachliche Name Rot-Weiß-Prüfung.

Durch dieses  „Ausbluten“ der Anzeige wird die Ungänze für den Prüfer auf der Oberfläche sichtbar. Man unterscheidet je nach Norm zwischen linearen und nicht linearen Anzeigen.

Die Farbeindringprüfung eignet sich für eine Oberflächenrissprüfung bei fast allen metallischen sowie nichtmetallischen Materialien. Sie findet eine breite Anwendung im industriellen Bereich, wo es dafür eine Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten gibt.

Magnetpulverprüfung (MP) / Magnet Particle Testing (MT) / Schwarz-Weiß-Prüfung/Fluxen

Schnell und effizient

Die Magnetpulverprüfung ist genau wie die Farbeindringprüfung ein schnelles Verfahren zur Ermittlung von Fehlstellen an Oberflächen und oberflächennahen Bereichen. Diese Prüfung wird auch als Magnetstreuflussverfahren oder umgangssprachlich als Fluxen oder Schwarz-Weiß-Prüfung bezeichnet.

An ferromagnetischen Stahl- oder Eisenwerkstoffen werden Oberflächenanzeigen bzw. oberflächennahe Anzeigen ermittelt, wie zum Beispiel Risse. Am häufigsten kommt dieses Verfahren mit fluoreszierendem Prüfmittel zum Einsatz. Alternativ kann man auch mit dem Auftragen einer Untergrundfarbe Weiß (Kontrastfarbe) mit schwarzem Prüfmittel arbeiten.

Für die Prüfung wird das Bauteil magnetisiert. Ist das zu untersuchende Teil so groß, dass eine komplette Magnetisierung nicht möglich ist, wird nur der zu prüfende Bereich magnetisiert. Die durch die Magnetisierung entstehenden Feldlinien verlaufen parallel zur Oberfläche. Risse und oberflächennahe Ungänzen, die quer zu den Feldlinien liegen, erzeugen ein magnetisches Streufeld. Das bedeutet, die Feldlinien treten an der Fehlstelle aus dem Material aus und auf der anderen Seite wieder ein – als Folge davon bilden sich um die Ungänze herum Magnetpole. Wird nur Eisenpulver über dieses Streufeld verteilt, dann wird es durch den magnetischen Effekt angezogen und sammelt sich an der Fehlstelle. Poren und Risse, die unter der Oberfläche liegen, können allerdings nur bedingt lokalisiert werden.

Ultraschallprüfung (US) / Ultrasonic Testing (UT)

Wir hören ganz genau hin

Die Ultraschallprüfung ist ein akustisches Verfahren zum Auffinden von Materialfehlern im Volumen und an allen schallleitfähigen Materialien durchführbar, ganz gleich welcher Art diese sind. Natürlich lässt sich diese Prüfung auch an Bauteilen durchführen, die sich in Betrieb befinden wie z. B. an Schweißnähten, Behältern, Wellen, Blechen, Schmiedeteilen, Gussteilen und vielen mehr.

Um Ultraschall „sichtbar“ zu machen, benötigt man Ultraschallprüfgeräte. Mit diesen wird Ultraschall erzeugt, in ein schallleitfähiges Material umgeleitet, wieder empfangen und ausgewertet. Heutzutage ist es üblich, dabei hauptsächlich digitale Geräte einzusetzen.

Ein solches Ultraschallprüfgerät funktioniert folgendermaßen: Mithilfe eines Ultraschallprüfkopfes sendet man einen Schallimpuls in einer für die Prüfung geeigneten Frequenz aus. Anschließend „lauscht“ das Gerät dem Echoimpuls, der von der Rückwand oder der Ungänze zurückgeworfen wird. Dieses Echo wird dann auf einer oszillografischen Mattscheibe als Amplitude dargestellt. Anhand der dargestellten Echohöhe und Tiefenlage auf dem Display können Ungänzen wie Risse, Dopplungen, Dopplungen, Bindefehler, Lunker, Seigerungen etc. im Material nachgewiesen werden. Ebenso ist es möglich, Wanddickenmessungen oder Abnutzungen durch Erosion oder Korrosion nachzuweisen.

Bei der Ultraschallprüfung wird für gewöhnlich die AVG-Methode angewendet. Hier wird eine Ersatzfehlergröße (KSR) angenommen , nach der dann bewertet wird. Alternativ kann hier auch mit der Vergleichsfehlermethode gearbeitet werden, bei der die Echohöhe im Prüfstück an einem Vergleichskörper gemessen wird, der über gleiche Materialeigenschaften sowie eine bekannte Fehlergröße verfügt.

Über die Erstellung einer DAC anhand von einem Testblocksatz können dann Ungänzen in diversen Tiefenlagen mit unterschiedlichen Empfindlichkeitseinstellungen nachgewiesen werden. Eine weitere Möglichkeit ist das Ausrechnen der Tiefenlage und der ungefähren Ausdehnung der Fehlerstellen im Material durch die Halbwertsmethode.

Die Messung des Schallwegs gibt uns Aufschluss über eventuelle Fehlstellen in Schweißnähten, Compositewerkstoffen (CFK/GFK), Guss- oder Schmiedeteilen. Außerdem können flächenhafte Fehler in Halbzeugen wie Blechen etc. nachgewiesen werden.

Anwendungsbeispiele:

  • Digitale Schweißnahtprüfungen u. a. mit dem Phased-Array-Verfahren
  • Dopplungsprüfungen
  • Wanddickenmessungen z. B. im Schiffbau (IACS-Standards), im Anlagenbau und in der Instandhaltung
  • Sonderprüfungen z. B. an Klebeverbindungen, Laminaten und Compositeverbindungen (CFK/GFK)

Wirbelstromprüfung

Hier sind pulsierende Kräfte am Werk

Die Wirbelstromprüfung ist ein elektromagnetisches Prüfverfahren, das zuverlässig und schnell oberflächennahe Bereiche ausfindig macht und anzeigt. Das Verfahren ist u. a. für das Auffinden von Unregelmäßigkeiten und Delaminationen geeignet. Außerdem kommt es bei Verwechslungsprüfungen (Verifikation von Materialeigenschaften) und bei der Schichtdickenmesseng, z. B. bei Rohrleitungen, zur Anwendung.

Dichtheitsprüfung

Wir lassen nichts entweichen

Um optimale Dichtigkeit zu gewährleisten, kommen bei Behältern, Tanks. Wärmetauschern und Anlagekomponenten der Industrie die Helium-Lecksuche sowie andere Lecksuchverfahren zur Anwendung. Damit können wir bei den untersuchten Objekten auch feinste Undichtigkeiten nachweisen.

Oberflächenrissprüfung

Umfassende Kontrolle auf einen Blick

Hier arbeiten wir mit Magnetpulver- und Farbeindringprüfungen – beides sind schnelle Verfahren zur Ermittlung von Fehlstellen an Oberflächen bzw. oberflächennahen Bereichen.

Hinweis                                                                                                              

Alle hier erwähnten Prüfverfahren können wir unseren Kunden in Zusammenarbeit mit unseren Partnern BIS Inspection Service und Günzel NDT Service aus dem Seil heraus anbieten. Die Arbeit mittels Seilzugang ist gegenüber der mit Gerüst oder Kran das wesentlich effizientere Verfahren und bedeutet für unsere Kunden eine enorme Zeit- und Kostenersparnis. Denn gerade an exponierten Stellen benötigt ein eingespieltes Team mithilfe von Seilzugangstechnik deutlich weniger Zeit und verursacht zudem weniger Stillstandszeiten.

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