Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102009009195A1 - Wirbelstromprüfverfahren und-einrichtung zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen - Google Patents

Wirbelstromprüfverfahren und-einrichtung zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen Download PDF

Info

Publication number
DE102009009195A1
DE102009009195A1 DE102009009195A DE102009009195A DE102009009195A1 DE 102009009195 A1 DE102009009195 A1 DE 102009009195A1 DE 102009009195 A DE102009009195 A DE 102009009195A DE 102009009195 A DE102009009195 A DE 102009009195A DE 102009009195 A1 DE102009009195 A1 DE 102009009195A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
eddy current
comparison body
crack
open
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102009009195A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102009009195B4 (de
Inventor
Andreas Dipl.-Ing. Quaß
Uwe Dipl.-Ing. Carstensen
Ingo Dipl.-Ing. Becker
Frank Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EC WORKS GmbH
EC-WORKS GmbH
Original Assignee
EC WORKS GmbH
EC-WORKS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EC WORKS GmbH, EC-WORKS GmbH filed Critical EC WORKS GmbH
Priority to DE202009003635U priority Critical patent/DE202009003635U1/de
Priority to DE200910009195 priority patent/DE102009009195B4/de
Publication of DE102009009195A1 publication Critical patent/DE102009009195A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009009195B4 publication Critical patent/DE102009009195B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9073Recording measured data
    • G01N27/9086Calibrating of recording device

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wirbelstromprüfverfahren sowie eine -prüfeinrichtung 1 zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen in Bauteilen aus elektrisch leitfähigem Material. Dabei wird ein Prüfsystem, das ein Wirbelstrom-Prüfgerät (2) und einen eine Erregerspule und eines Messspule enthaltenden Wirbelstromsensor (3) umfasst, unter Verwendung eines oder mehrerer Vergleichskörper (4, 5, 6) justiert. Der oder die Vergleichskörper entsprechenden hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften dem zu prüfenden Bauteil und sind an einer Oberfläche mit einer oder mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen (10) sowie mit einer oder mehreren den ersten Vertiefungen entsprechenden zweiten Vertiefungen (10') versehen, wobei jedoch die zweite/n Vertiefung/en zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung (11) versehen ist/sind, so dass die Rissnachbildung (11) bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers verdeckt ist. Beim Prüfen des Bauteils werden durch das Prüfgerät (2) erhaltene Signalanzeigen anhand von an dem oder den Vergleichskörpern gewonnenen Signalanzeigen bewertet. Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Unterscheidung und Bewertung von kombinierten offenen und verdeckten Fehlstellen, wie sie beispeilsweise typisch für chloridinduzierte transkristalline Spannungsrisskorrosion sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen in Bauteilen aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Armaturen oder Behältern aus austenitischen Werkstoffen, bei dem einem zu prüfenden Bauteil in einer Prüfzone mittels einer Erregerspule ein wechselndes Magnetfeld aufgeprägt und die Rückwirkung der induzierten Wirbelströme auf das wechselnde Magnetfeld mittels einer außerhalb der Erregerspule angeordneten Messspule erfasst wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Wirbelstromprüfeinrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, mit einem Wirbelstrom-Prüfgerät, einer Erregerspule und einer außerhalb der Erregerspule angeordneten Messspule, wobei mittels der Erregerspule einem zu prüfenden Bauteil in einer Prüfzone ein wechselndes Magnetfeld aufprägbar ist und mittels der Messspule die Rückwirkung der induzierten Wirbelströme auf das wechselnde Magnetfeld erfassbar ist.
  • Zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen wie Armaturen für flüssige oder gasförmige Medien sind verschiedene zerstörungsfreie Prüfverfahren bekannt, wobei insbesondere die visuelle Prüfung und die Eindringprüfung angewendet werden. Diese so genannten Oberflächenverfahren sind für eine Detektion und Bewertung von nicht oder nicht vollständig oberflächenoffenen Fehlstellen systembedingt ungeeignet. Die ebenfalls angewendeten Ultraschall- und Röntgentechniken weisen bei der oberflächennahen Prüfung an dickwandigen Objekten oftmals zu geringe Prüfempfindlichkeiten auf. Bekannte Wirbelstromprüfverfahren sind nicht geeignet, sowohl oberflächenoffene als auch verdeckte Fehlstellen wie Risse zu detektieren, diese zu unterscheiden und zu quantifizieren.
  • In der DE 42 41 437 A1 ist ein Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Tiefenerfassung von Rissen in Rollkörpern aus ferromagnetischem Material, insbesondere Schienenfahrzeugrädern beschrieben, bei dem eine Prüfzone der Lauffläche eines Schienenfahrzeugrades (Prüflings) wenigstens annähernd magnetisch gesättigt wird, dem Prüfling in der Prüfzone mit einer Erregerspule ein magnetisches Wechselfeld aufgeprägt wird und die Rückwirkung der induzierten Wirbelströme auf das Wechselfeld mit einer außerhalb der Erregerspule im Abstand von der Oberfläche des Prüflings befindlichen Messspule erfasst wird. Durch die Messung bei unterschiedlichen Frequenzen sollen dabei Rückschlüsse auf die Größenordnung eines verdeckten Risses unterhalb der Oberfläche des Prüflings gezogen werden können. Die Prüfspulenanordnung und der Prüfling werden bei der Messung in eine Relativbewegung versetzt und zugleich mit dem Signal der Messspule die relative Winkelstellung von Prüfspulenanordnung und Prüfling detektiert, was eine Risslokalisierung am Umfang des Prüflings gestattet. Mit dem aus der DE 42 41 437 A1 bekannten Wirbelstromprüfverfahren ist es jedoch nicht möglich, oberflächenoffene und verdeckte Risse zu unterscheiden und zu quantifizieren.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Armaturen aus austenitischem Werkstoff, auf offene und verdeckte bzw. teilverdeckte Fehlstellen, insbesondere Risse zu schaffen, mit dem/der zur Oberfläche hin offene Fehlstellen, die keine kritische Tiefenerstreckung aufweisen, von verdeckten bzw. teilverdeckten Fehlstellen, die eine kritische bzw. unzulässige Tiefenerstreckung aufweisen, zuverlässig unterschieden werden können, wobei die Prüfobjekte sowohl in montierter Einbaulage als auch demontiert geprüft werden können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Wirbelstromprüfverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Wirbelstromprüfeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
  • Das erfindungsgemäße Wirbelstromprüfverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das die Erregerspule (Senderspule), die Messspule (Empfängerspule) und das Wirbelstrom-Prüfgerät umfassende Prüfsystem unter Verwendung eines oder mehrerer Vergleichskörper justiert wird, wobei der oder die Vergleichskörper hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften dem zu prüfenden Bauteil entsprechen und an einer Oberfläche mit einer oder mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen sowie mit einer oder mehreren den ersten Vertiefungen entsprechenden zweiten Vertiefungen versehen sind, wobei jedoch die zweite/n Vertiefung/en zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung versehen ist/sind, so dass die Rissnachbildung bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers verdeckt ist, und dass beim Prüfen des Bauteils durch das Prüfgerät erhaltene Signalanzeigen anhand von an dem oder den Vergleichskörpern gewonnenen Signalanzeigen bewertet werden.
  • Dementsprechend beinhaltet die erfindungsgemäße Wirbelstromprüfeinrichtung der eingangs genannten Art einen oder mehrere Vergleichskörper zur Justierung des aus Wirbelstrom-Prüfgerät, Erregerspule und Messspule gebildeten Prüfsystems und als Bewertungsmaßstab für beim Prüfen des Bauteils durch das Prüfgerät erhaltene Signalanzeigen. Der oder die Vergleichskörper entsprechen dabei hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften dem zu prüfenden Bauteil und sind an einer Oberfläche mit einer oder mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen sowie mit einer oder mehreren den ersten Vertiefungen entsprechenden zweiten Vertiefungen versehen, wobei jedoch die zweite/n Vertiefung/en zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung versehen ist/sind, so dass die Rissnachbildung bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers verdeckt ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Wirbelstromprüfverfahren und der entsprechenden Prüfeinrichtung lassen sich zur Oberfläche hin offene Fehlstellen, insbesondere Korrosionsmulden und/oder Korrosionsnarben, und verdeckte sowie teilverdeckte Fehlstellen, insbesondere verdeckte Risse zuverlässig erfassen und unterscheiden. Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Wirbelstromprüfverfahren bzw. die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung den Nachweis, dass zur Oberfläche hin offene Korrosionsmulden und/oder Korrosionsnarben eine bestimmte maximale Tiefenerstreckung nicht überschreiten.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Vertiefungen sowie die zweiten Vertiefungen des verwendeten Vergleichskörpers unterschiedlich tief ausgebildet, während die von der Gegenseite der Oberfläche in den Vergleichskörper eingebrachten, sich bis zum jeweiligen Grund einer der zweiten Vertiefungen erstreckenden Rissnachbildungen eine im Wesentlichen konstante Nuttiefe aufweisen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die jeweilige Prüfzone mit mindestens einem Permanent-Magnet mit hoher Magnetfeldstärke, vorzugsweise einem Neodym-Magnet, magnetisiert wird. Hierdurch lassen sich Störsignale bei der Messung unterdrücken.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Prüfzone das wechselnde Magnetfeld mit einer Frequenz im Bereich von 8 bis 12 kHz, vorzugsweise im Bereich von 9 bis 11 kHz aufgeprägt wird. Praktische Versuche haben gezeigt, dass sich mit einer Prüffrequenz in diesem Bereich ein Optimum an Prüfempfindlichkeit und Störungsdämpfung erzielen lässt.
  • Hinsichtlich der Prüfempfindlichkeit ist es ferner günstig, wenn die Erregerspule und/oder die Messspule der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung jeweils einen Ferritkern aufweisen.
  • Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wirbelstromprüfverfahrens sowie der erfindungsgemäßen Wirbelstromprüfeinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
  • 1 eine erfindungsgemäße Wirbelstromprüfeinrichtung mit einem Wirbelstrom-Prüfgerät, einem Wirbelstromsensor und einem Vergleichskörper;
  • 2 einen Wirbelstromsensor auf einem Vergleichskörper mit einem Vergleichsfehler, der eine Korrosionsnarbe mit einer angrenzenden, (teil-)verdeckten rissartigen Fehlstelle simuliert;
  • 3 einen Wirbelstromsensor auf bzw. an einem zu prüfenden Bauteil, welches eine Korrosionsmulde mit einer unterhalb der Mulde gewachsenen rissartigen Fehlstelle aufweist;
  • 4 eine Draufsicht auf einen Vergleichskörper mit mehreren gleichlangen, jedoch unterschiedlich tiefen Nuten;
  • 5 eine Draufsicht auf einen weiteren Vergleichskörper mit einer Reihe unterschiedlich großer Mulden und einer zweiten Reihe entsprechender Mulden, die jedoch zusätzlich im Muldengrund mit von der Gegenseite eingebrachten Risssimulationen versehen sind;
  • 6 eine Schnittdarstellung des Vergleichskörpers der 5 entlang der Schnittlinie A-A.
  • Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Wirbelstromprüfeinrichtung 1 dient der Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen in Bauteilen aus elektrisch leitfähigem Material. Sie ist insbesondere bestimmt für die zerstörungsfreie Materialprüfung von Armaturen, Behältern und anderen Bauteilen aus austenitischen Werkstoffen auf offene und (teil-)verdeckte Fehlstellen, insbesondere von Rissen, die aufgrund von Korrosion oder anderen Belastungen des Prüfobjektes entstanden sein können. Derartige Prüfobjekte befinden sich beispielsweise in Kraftwerken, insbesondere Kernkraftwerken, und anderen Prozessanlagen.
  • Die erfindungsgemäße Wirbelstromprüfeinrichtung (Wirbelstromprüfsystem) 1 umfasst ein Wirbelstrom-Prüfgerät 2, einen oder mehrere an dem Prüfgerät 2 angeschlossene Wirbelstrom-Prüfsensoren 3 und einen oder mehrere Vergleichskörper 4, 5, 6.
  • Bei dem Wirbelstrom-Prüfgerät 2 handelt es sich beispielsweise um ein Mehrfrequenz-Mehrkanal-Wirbelstrom-Prüfgerät mit eigener Zentralprozessoreinheit (CPU), einem Speicher zur Signalspeicherung sowie einer Schnittstelle für eine Netzwerkanbindung. Das Prüfgerät 2 weist ferner eine Anzeige 7 bzw. einen Farbbildschirm sowie Schnittstellen zum Anschluss eines Druckers und eines externen Bildschirms auf. Die Spannungsversorgung des Prüfgerätes 2 erfolgt über einen auswechselbaren Akkumulator.
  • Die Einstellparameter der jeweiligen Wirbelstromprüfung werden in dem Prüfgerät 2 oder in einem externen Computer gespeichert und zusammen mit einer Prüfungsdokumentation archiviert.
  • Das gemessene Wirbelstromsignal wird auf der Anzeige 7 des Prüfgerätes 2 in einer XY-Impedanzebenendarstellung visualisiert und bei Bedarf gespeichert. Dazu werden die Messdaten per Netzwerkanbindung auf einen externen Computer übertragen und auf einem geeigneten Datenträger, z. B. einer CD oder DVD gespeichert.
  • An dem Wirbelstrom-Prüfgerät 2 sind eine Erregerspule (Senderspule) 3.1 und eine Messspule (Empfängerspule) 3.2 angeschlossen, die vorzugsweise in einem gemeinsamen Sensorgehäuse (Wirbelstrom-Prüfsensor) 3 integriert sind. Der im Reflexionsverfahren betriebene Wirbelstrom-Prüfsensor 3 ist hinsichtlich der Form seiner Anlage- bzw. Sensorfläche sowie hinsichtlich seiner Sender-Empfängerspulen 3.1, 3.2 an die jeweilige Prüfaufgabe angepasst.
  • Das erfindungsgemäße Prüfsystem wird anhand von Vergleichskörpern 4, 5, 6 eingestellt (kalibriert), die hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften einem zu prüfenden Bauteil 8 entsprechen und künstliche und/oder natürliche Vergleichsfehlstellen in Form von oberflächenoffenen Vertiefungen 9, 10 sowie oberflächenoffenen Vertiefungen 10' mit davon ausgehenden verdeckten Rissnachbildungen 11 aufweisen.
  • Bei der Kalibrierung (Justierung) des Wirbelstrom-Prüfsystems sowie bei der Prüfung eines zu untersuchenden Bauteils 8 werden mittels der Erregerspule 3.1, die ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, in einer Prüfzone des zu prüfenden Bauteils 8 Wirbelströme induziert. Die Rückwirkung der induzierten Wirbelströme auf das wechselnde Magnetfeld wird dabei mittels der Messspule 3.2 erfasst.
  • Die Spulenachsen der Erregerspule 3.1 und der Messspule 3.2 verlaufen mit seitlichem Abstand zueinander und im Wesentlichen senkrecht zu einer dem zu untersuchenden Prüfobjekt (Bauteil) 8 zugewandten Anlagefläche des Sensorgehäuses 3. Die Anlagefläche des Sensorgehäuses 3 ist vorzugsweise an die Kontur des zu prüfenden Bauteils 8 angepasst. Sie kann somit insbesondere eben oder auch bogenförmig ausgebildet sein. Sowohl die Erregerspule 3.1 als auch die Messspule 3.2 können unmittelbar an der Anlagefläche des Sensorgehäuses 3 angeordnet sein, so dass sie bei der Messung das zu prüfende Bauteil 8 berühren. Alternativ können die Erregerspule 3.1 und die Messspule 3.2 (bzw. das Sensorgehäuse 3) aber auch berührungslos mit geringem Abstand zur Oberfläche des zu prüfenden Bauteils 8 über dieses hinwegbewegt werden.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die beiden Spulenachsen parallel zueinander. Die Spulen 3.1, 3.2 haben zudem im Wesentlichen den gleichen Spulendurchmesser. Die Messspule 3.2 kann jedoch auch einen kleineren Durchmesser als die Erregerspule 3.1 aufweisen. Des Weiteren weisen die Erregerspule 3.1 und die Messspule 3.2 jeweils einen Ferritkern (nicht gezeigt) auf. Zur Unterdrückung bzw. Minimierung von Störsignalen, insbesondere von δ-Ferrit-Störsignalen bei zu prüfenden Stahlgussbauteilen, ist in dem Sensorgehäuse 3 mindestens ein Permanent-Magnet (nicht gezeigt) mit hoher Magnetfeldstärke, vorzugsweise ein Neodym-Magnet vorgesehen.
  • Die in den 1 und 4 dargestellten Vergleichskörper 4 weisen jeweils von ihrer Oberfläche bzw. Oberseite her eingebrachte Nuten 9 als künstliche Fehlstellen auf, die hinsichtlich ihrer Nutlänge übereinstimmen, jedoch unterschiedliche Nuttiefen aufweisen. Die Länge der zur Oberfläche hin offenen Nuten 9 kann beispielsweise ca. 10 mm betragen. Ihre Nuttiefe ist abgestuft und beträgt zum Beispiel 0,2 mm, 0,5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm bzw. 4 mm.
  • Der in 2 schematisch dargestellte Vergleichskörper 5 weist an seiner Oberseite eine muldenförmige Vertiefung 10 mit einer von der Gegenseite her eingebrachten dünnen sehr Nut 11 auf, wobei der Nutgrund den Muldengrund berührt. Die muldenförmige Vertiefung 10 stellt eine oberflächenoffene Fehlstelle dar, die einen – durch die Nut 11 simulierten – verdeckten Riss aufweist.
  • In 3 ist ein Bauteil 8 dargestellt, das eine Korrosionsmulde 12 mit einer von der Mulde ausgehenden, unterhalb der Bauteiloberfläche gewachsenen rissartigen Fehlstelle 13 aufweist. Solche Fehlstellen 13 können zum Beispiel in Armaturen aus austenitischen Werkstoffen sowie anderen Bauteilen durch transkristalline Spannungskorrosion entstehen.
  • Das zu prüfende Bauteil 8 wird mit einem Wirbelstrom-Prüfsensor 3 einer erfindungsgemäßen Wirbelstrom-Prüfeinrichtung 1 berührend oder berührungslos mit geringem Abstand vollflächig abgetastet wird. Der Wirbelstrom-Prüfsensor 3 kann hierzu sowohl manuell, teilmechanisiert oder mechanisiert, insbesondere durch einen automatisierten Manipulator (nicht gezeigt) geführt werden.
  • In den 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines weiteren erfindungsgemäßen Vergleichskörpers 6 dargestellt, der an einer Oberfläche (Oberseite) mit mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen 10 sowie mit mehreren den ersten Vertiefungen 10 entsprechenden zweiten Vertiefungen 10' versehen ist. Die zweiten Vertiefungen 10' sind zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung 11 versehen, so dass die jeweilige Rissnachbildung 11 bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers 6 verdeckt ist.
  • Die ersten und zweiten Vertiefungen 10, 10' sind jeweils in Form von halbkugelförmigen Mulden ausgebildet. Insbesondere ist gezeigt, dass die ersten Vertiefungen 10 sowie die zweiten Vertiefungen 10' unterschiedlich tief ausgebildet sind, während die von der Gegenseite der Oberfläche in den Vergleichskörper 6 eingebrachten, sich bis zum jeweiligen Grund einer der zweiten Vertiefungen 10' erstreckenden Rissnachbildungen 11 eine im Wesentlichen konstante Nuttiefe aufweisen.
  • Die muldenförmigen Vertiefungen 10, 10' sowie Rissnachbildungen 11 werden mittels Funkenerosion und/oder anderen geeigneten Verfahren in den Vergleichkörper 6 eingebracht. Dazu wird das überschüssige Material vor dem Erodieren der Risssimulation 11 mechanisch oder ebenfalls funkenerosiv entfernt. Dadurch wird eine konstante Nuttiefe bei unterschiedlichen Ligamenten erreicht. Dies ist insbesondere für die Erkennung von verdeckten Rissen günstig, die aufgrund einer begrenzten Tiefenerstreckung als unkritisch angesehen werden. Typische zu detektierende Fehlstellen befinden sich in Tiefen von 0 bis 5 mm.
  • Der Durchmesser der zur Oberfläche hin offenen halbkugelförmigen Vertiefungen 10, 10' beträgt beispielsweise 1 mm, 2 mm, 4 mm, 6 mm bzw. 8 mm. Die Dimensionierung und räumliche Anordnung der künstlichen Korrosionsmulden 10, 10' und Risse 11 erfolgt in Korrelation mit tatsächlichen Befunden bzw. erwarteten Befunden.
  • Der Spulendurchmesser der Erregerspule 3.1 ist vorzugsweise größer als der Durchmesser der jeweiligen ersten oder zweiten Vertiefung 10, 10' des Vergleichskörpers 6. Insbesondere bei bislang nicht oder nur eingeschränkt prüfbaren Gusswerkstoffen ist mit Verwendung größerer Senderspulen (Erregerspulen 3.1) eine Minimierung des Störsignalpegels möglich und damit eine relativ empfindliche Prüfung durchführbar. In Abhängigkeit von den verwendeten Werkstoffen kann auch eine Prüfkombination von verschiedenen Wirbelstromsensoren 3 sinnvoll sein. Die erfindungsgemäßen Wirbelstromsensoren 3 können sowohl als Einzelsensoren als auch in Sensor-Arrays gefertigt und eingesetzt werden.
  • Bevor die Rissnachbildungen 11 von der Gegenseite (Unterseite) des Vergleichskörpers her eingebracht werden, werden an den jeweiligen Stellen zunächst unterschiedlich tiefe Nuten 14 eingearbeitet, wobei die Nuttiefe von der zugeordneten Mulde 10' mit dem kleinsten Durchmesser zu der Mulde mit dem größten Durchmesser hin abnimmt. Die Breite der Nuten 14 beträgt beispielweise etwa 4 mm.
  • Die anschließend eingebrachten Rissnachbildungen (Risssimulationen) 11 haben jeweils eine im Wesentlichen konstante Länge von etwa 10 mm. Die im Wesentlichen konstante Nuttiefe liegt vorzugsweise im Bereich von ca. 2 bis 4 mm, und beträgt beispielsweise ca. 3 mm. Zur Oberfläche (Oberseite) ergeben sich Ligamentdicken von zum Beispiel 0,5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm und 4 mm.
  • Die Dicke (Stärke) der plattenförmigen Vergleichskörper 4, 5, 6 beträgt mindestens 7 mm, vorzugsweise mindestens 9 mm. Die Dicke des Vergleichskörper 5, 6 ist größer als die Standard-Eindringtiefe gemäß § 2.36 der DIN EN 1330-5.
  • Beim Prüfen eines Bauteils 8 durch das Prüfgerät 2 erhaltene Signalanzeigen werden anhand von an dem oder den Vergleichskörpern 6 gewonnenen Signalanzeigen bewertet. Insbesondere verdeckte Fehlstellen können so sicher detektiert werden. Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Unterscheidung und Bewertung von kombinierten offenen und verdeckten Fehlstellen 12, 13, wie sie beispielsweise typisch für chloridinduzierte transkristalline Spannungsrisskorrosion sind.
  • Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten denkbar, die auch bei abweichender Gestaltung von dem in den Ansprüchen enthaltenen Erfindungsgedanken Gebrauch machen. So ist es beispielsweise möglich, anstelle mehrerer Vergleichskörper 4, 6 lediglich einen Vergleichskörper zu verwenden, der verschiedene künstliche Fehlstellen in Form von Vertiefungen 9, 10, 10' und Rissnachbildungen 11 gemäß den 1, 2, 4 und 5 in sich vereinigt. Auch können alternativ oder zusätzlich zu den halbkugelförmigen Mulden anders geformte Mulden 10, 10', beispielsweise ovale oder elliptische Mulden in den oder die Vergleichskörper 4, 5, 6 eingearbeitet sein. Der erfindungsgemäße Vergleichskörper 4, 5, 6 kann ferner nicht nur eben, sondern auch bogen- oder kalottenförmig ausgebildet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 4241437 A1 [0003, 0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - DIN EN 1330-5 [0042]

Claims (20)

  1. Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen (12) sowie verdeckten Rissen (13) in Bauteilen aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Armaturen oder Behältern aus austenitischen Werkstoffen, bei dem einem zu prüfenden Bauteil (8) in einer Prüfzone mittels einer Erregerspule (3.1) ein wechselndes Magnetfeld aufgeprägt und die Rückwirkung der induzierten Wirbelströme auf das wechselnde Magnetfeld mittels einer außerhalb der Erregerspule angeordneten Messspule (3.2) erfasst wird, wobei die Erregerspule (3.1) und die Messspule (3.2) an einem Wirbelstrom-Prüfgerät (2) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das die Erregerspule, die Messspule und das Wirbelstrom-Prüfgerät umfassende Prüfsystem unter Verwendung eines oder mehrerer Vergleichskörper (4, 5, 6) justiert wird, wobei der oder die Vergleichskörper (4, 5, 6) hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften dem zu prüfenden Bauteil entsprechen und an einer Oberfläche mit einer oder mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen (10) sowie mit einer oder mehreren den ersten Vertiefungen entsprechenden zweiten Vertiefungen (10') versehen sind, wobei jedoch die zweite/n Vertiefung/en (10') zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung (11) versehen ist/sind, so dass die Rissnachbildung (11) bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers (6) verdeckt ist, und dass beim Prüfen des Bauteils (8) durch das Prüfgerät (2) erhaltene Signalanzeigen anhand von an dem oder den Vergleichskörpern (4, 5, 6) gewonnenen Signalanzeigen bewertet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die verwendeten Vergleichskörper (4, 5, 6) eine Wanddicke von mindestens 7 mm, vorzugsweise mindestens 9 mm aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Vertiefungen (10) sowie die zweiten Vertiefungen (10') unterschiedlich tief ausgebildet sind, während die von der Gegenseite der Oberfläche in den Vergleichskörper (6) eingebrachten, sich bis zum jeweiligen Grund einer der zweiten Vertiefungen (10') erstreckenden Rissnachbildungen (11) eine im Wesentlichen konstante Nuttiefe aufweisen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Vertiefungen (10, 10') jeweils in Form von halbkugelförmigen Mulden ausgebildet sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberfläche des oder eines der Vergleichskörper (4) oberflächenoffene Nuten mit konstanter Länge jedoch unterschiedlicher Tiefe eingebracht sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Vertiefungen (10, 10') sowie die von der Gegenseite der Oberfläche in den Vergleichskörper (5, 6) eingebrachten Rissnachbildungen (11) mittels Funkenerosion in den Vergleichskörper eingebracht sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfzone mit mindestens einem Permanent-Magnet mit hoher Magnetfeldstärke, vorzugsweise einem Neodym-Magnet, magnetisiert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfzone das wechselnde Magnetfeld mit einer Frequenz im Bereich von 8 bis 12 kHz, vorzugsweise im Bereich von 9 bis 11 kHz aufgeprägt wird.
  9. Wirbelstromprüfeinrichtung zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen (12) sowie verdeckten Rissen (13) in Bauteilen (8) aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Armaturen oder Behältern aus austenitischen Werkstoffen, mit einem Wirbelstrom-Prüfgerät (2), einer Erregerspule (3.1) und einer außerhalb der Erregerspule angeordneten Messspule (3.2), wobei mittels der Erregerspule (3.1) einem zu prüfenden Bauteil (8) in einer Prüfzone ein wechselndes Magnetfeld aufprägbar ist und mittels der Messspule (3.2) die Rückwirkung der induzierten Wirbelströme auf das wechselnde Magnetfeld erfassbar ist, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Vergleichskörper (4, 5, 6) zur Justierung des das Wirbelstrom-Prüfgerät (2), die Erregerspule (3.1) und die Messspule (3.2) umfassenden Prüfsystems und als Bewertungsmaßstab für beim Prüfen des Bauteils (8) durch das Prüfgerät (2) erhaltene Signalanzeigen, wobei der oder die Vergleichskörper (4, 5, 6) hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften dem zu prüfenden Bauteil entsprechen und an einer Oberfläche mit einer oder mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen (10) sowie mit einer oder mehreren den ersten Vertiefungen entsprechenden zweiten Vertiefungen (10') versehen sind, wobei jedoch die zweite/n Vertiefung/en zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung (11) versehen ist/sind, so dass die Rissnachbildung (11) bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers (5, 6) verdeckt ist.
  10. Prüfeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die verwendeten Vergleichskörper (4, 5, 6) eine Wanddicke von mindestens 7 mm, vorzugsweise mindestens 9 mm aufweisen.
  11. Prüfeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Vertiefungen (10) sowie die zweiten Vertiefungen (10') unterschiedlich tief ausgebildet sind, während die von der Gegenseite der Oberfläche in den Vergleichskörper (6) eingebrachten, sich bis zum jeweiligen Grund einer der zweiten Vertiefungen erstreckenden Rissnachbildungen (11) eine im Wesentlichen konstante Nuttiefe aufweisen.
  12. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Vertiefungen (10, 10') jeweils in Form von halbkugelförmigen Mulden ausgebildet sind.
  13. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberfläche des oder eines der Vergleichskörper (4) oberflächenoffene Nuten mit konstanter Länge jedoch unterschiedlicher Tiefe eingebracht sind.
  14. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (3.1) und/oder die Messspule (3.2) in einem Sensorgehäuse (3) angeordnet sind, das mindestens einen Permanent-Magneten mit hoher Magnetfeldstärke, vorzugsweise einen Neodym-Magneten aufweist.
  15. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (3.1) und die Messspule (3.2) in einem gemeinsamen Sensorgehäuse (3) integriert sind.
  16. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenachse der Erregerspule (3.1) und die Spulenachse der Messspule (3.2) mit seitlichem Abstand zueinander verlaufen.
  17. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (3.1) und/oder die Messspule (3.2) jeweils einen Ferritkern aufweisen.
  18. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (3.1) und die Messspule (3.2) den gleichen Spulendurchmesser aufweisen.
  19. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (3.1) einen größeren Spulendurchmesser als die Messspule (3.2) aufweist.
  20. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulendurchmesser der Erregerspule (3.1) größer als der Durchmesser der jeweiligen ersten oder zweiten Vertiefung (10, 10') des Vergleichskörpers (5, 6) ist.
DE200910009195 2009-02-17 2009-02-17 Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen Expired - Fee Related DE102009009195B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202009003635U DE202009003635U1 (de) 2009-02-17 2009-02-17 Wirbelstromprüfeinrichtung zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen
DE200910009195 DE102009009195B4 (de) 2009-02-17 2009-02-17 Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910009195 DE102009009195B4 (de) 2009-02-17 2009-02-17 Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009009195A1 true DE102009009195A1 (de) 2010-08-26
DE102009009195B4 DE102009009195B4 (de) 2014-07-03

Family

ID=40786316

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202009003635U Expired - Lifetime DE202009003635U1 (de) 2009-02-17 2009-02-17 Wirbelstromprüfeinrichtung zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen
DE200910009195 Expired - Fee Related DE102009009195B4 (de) 2009-02-17 2009-02-17 Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202009003635U Expired - Lifetime DE202009003635U1 (de) 2009-02-17 2009-02-17 Wirbelstromprüfeinrichtung zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE202009003635U1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013002775A1 (de) 2013-02-16 2014-03-13 Daimler Ag Umformwerkzeug und Verfahren zum Umformen eines Bauteils
US10161914B2 (en) 2016-12-20 2018-12-25 General Electric Company Inspection methods with probe for substantially round hole

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4241437A1 (de) 1992-12-10 1994-06-16 Juergen Rohmann Wirbelstromprüfverfahren und -einrichtung zur Erkennung und Tiefenerfassung von Rissen in Rollkörpern

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4241437A1 (de) 1992-12-10 1994-06-16 Juergen Rohmann Wirbelstromprüfverfahren und -einrichtung zur Erkennung und Tiefenerfassung von Rissen in Rollkörpern

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.Yashan, et al. "Inspection of Hidden Defects in Metal-Metal Loints of Aircraft Structures Using Eddy Current Technique with GMR Sensor Array", ECDT 2006, Tu4.4.4, S. 1-8 *
A.Yashan, et al. "Inspection of Hidden Defects in Metal-Metal Loints of Aircraft Structures Using Eddy Current Technique with GMR Sensor Array", ECDT 2006, Tu4.4.4, S. 1-8 Hiroyuki Fukutomi, et al. "Identification of Crack Depths from Eddy Current Testing Signal", IEEE Transact. on Magnetics, Vol. 34, No. 5, Sept. 1998, S. 2893-2896 R.C.McMaster, et al. "Nondestructive Testing Handbook" Second Edition, Vol. 4, Electromagnetic Testing, 1986, S. 71, 72 und S. 259-264
DIN EN 1330-5
Hiroyuki Fukutomi, et al. "Identification of Crack Depths from Eddy Current Testing Signal", IEEE Transact. on Magnetics, Vol. 34, No. 5, Sept. 1998, S. 2893-2896 *
R.C.McMaster, et al. "Nondestructive Testing Handbook" Second Edition, Vol. 4, Electromagnetic Testing, 1986, S. 71, 72 und S. 259-264 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009009195B4 (de) 2014-07-03
DE202009003635U1 (de) 2009-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1769239B1 (de) Verfahren zur zerstörungsfreien prüfung von rohren
DE102013003500B4 (de) Verfahren zur Erfassung zeitlich veränderlicher thermomechanischer Spannungen und/oder Spannungsgradienten über die Wanddicke von metallischen Körpern
EP1960767B1 (de) Verfahren und System zur zerstörungsfreien, elektromagnetischen Ultraschallprüfung eines metallischen Werkstücks
EP2567224B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur zerstörungsfreien materialuntersuchung mittels ultraschall
DE102007026540A1 (de) Nicht zerstörendes Prüfverfahren und Prüfvorrichtung für eine durch Kugelstrahlen behandelte Oberfläche
DE102007004223A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohren, Stangen o. dgl. Fertigteilen zur Ausrüstung von Ölfeldern
EP1910816A1 (de) Verfahren zur zerstörungsfreien prüfung von rohren auf oberflächenfehler
DE102013211616A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Defektgrößenbewertung
US10823701B2 (en) Methods and systems for nondestructive material inspection
DE69606626T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum kontrolle von röhren mittels wirbelströmen
DE102009009195B4 (de) Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen
DE102011122481B4 (de) Verfahren und Anordnung zur Überwachung und Lokalisierung von Materialschäden und Diskontinuitäten in Leichtbau-Verbundstrukturen
DE102007001464A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer und/oder des Ermüdungszustandes von Bauteilen
DE102006019128A1 (de) Vorrichtung zum Erkennen von Defekten an Metallteilen
WO2015044130A1 (de) Materialprüfgerät und prüfverfahren zur zerstörungsfreien prüfung von eigenschaften eines prüflings
EP2706351B1 (de) Verfahren, Vorrichtung und Verwendung der Vorrichtung zur zerstörungsfreien quantitativen Bestimmung von Schichtdicken eines Schichten aufweisenden Körpers
DE102008039818A1 (de) Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von metallischen Werkstücken auf Fehler mittels Ultraschall
DE102013018114A1 (de) Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines Prüfkörpers
EP1052505A1 (de) Verfahren zur Oberflächenuntersuchung an einem, wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht aufweisenden Prüfgut
BE1031018B1 (de) Inspektionsvorrichtung zur Untersuchung des Kathodenschutzes sowie Verfahren hierzu
DE102015004607A1 (de) Sensoreinheit, System und Verfahren zur Detektion und Lokalisierung von Anomalien in Prüfobjekten aus elektrisch leitfähigem Material
EP3969891B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur induktiven prüfung von metallischen werkstücken zur detektion von oberflächennahen anomalien
EP3455618B1 (de) Vorrichtung mit schutzvorrichtung zur untersuchung einer rohrwand oder eines sonstigen werkstücks
DE102021133875A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallspannungsmessung mit Longitudinalwellen an Eisenbahnrädern
WO2008135054A1 (de) Verfahren zur werkstoffcharakterisierung bei einer plattierten ferromagnetischen werkstoffprobe

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee