DE19640859B4

DE19640859B4 - Method and device for non-destructive determination of the material condition in components

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Publication number: DE19640859B4
Application number: DE1996140859
Authority: DE
Inventors: Karlheinz G. Univ.Prof. Dr.-Ing. Schmitt-Thomas; Erich Dr.-Ing. Tolksdorf; Erwin Dipl.-Ing. Kellerer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2016-10-04
Also published as: DE19640859A1

Abstract

Verfahren zur zerstörungsfreien Feststellung des Werkstoffzustandes in Bauteilen (1), insbesondere zur Feststellung von Zeitstandschädigungen, bei dem durch einen Ultraschall-Sendewandler (11) an einem ersten Messpunkt der Bauteiloberfläche eine Schwingung angeregt wird und die Schwingung an mindestens einem weiteren Messpunkt der Bauteiloberfläche im Abstand von dem ersten Messpunkt durch mindestens einen Ultraschall-Empfangswandler (14) aufgenommen und mit der von dem Ultraschall-Sendewandler (11) angeregten Schwingung verglichen wird, um eine für eine Änderung des Werkstoffzustandes charakteristische Abweichung zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung in mehreren aufeinanderfolgenden Prüfvorgängen mit einer in jedem Prüfvorgang geänderten Frequenz angeregt wird, um in jedem Prüfvorgang durch die Änderung der Frequenz die Eindringtiefe der Schwingung in den Bauteilquerschnitt zu ändern, und dass das von dem Ultraschall-Empfangswandler (14) aufgenommene Schwingungssignal bei jeder Frequenz erfasst wird, wobei die Schwingung in Form einer Oberflächenwelle im Dauerstrichbetrieb angeregt wird, die sich jeweils einstellende Phasenverschiebung (T) zwischen der angeregten und der empfangenen Oberflächenwelle mit einer...method for non-destructive Determination of the material condition in components (1), in particular for the detection of creep damage caused by a Ultrasonic transmitting transducer (11) at a first measuring point of the component surface a Vibration is excited and the vibration at least one another measuring point of the component surface at a distance from the first Measuring point through at least one ultrasonic receiving transducer (14) recorded and excited by the ultrasonic transmitting transducer (11) vibration is compared to one for a change of Material condition to detect characteristic deviation, thereby characterized in that the oscillation in several successive Testing with one in each inspection process amended Frequency is stimulated to change in each inspection process the frequency the penetration depth of the vibration in the component cross-section to change, and that received by the ultrasonic receiving transducer (14) Vibration signal is detected at each frequency, with the vibration in the form of a surface wave In continuous wave mode is excited, each adjusting phase shift (T) between the excited and the received surface wave with a...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Feststellung des Werkstoffzustands in Bauteilen, insbesondere zur Feststellung von Zeitstandschädigungen, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for nondestructive detection of Material state in components, in particular for the determination of Creep damage, with the features according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device to carry out of the procedure.

Bei technischen Gegenständen, z.B. Kesseln, Druckbehältern, Rohrleitungen, Armaturen und dgl., die über längere Zeiträume Beanspruchungen z.B. thermischer und/oder mechanischer Art ausgesetzt sind, verändern sich vielfach die mechanisch-technologischen Kennwerte des Werkstoffes, aus dem die Bauteile bestehen. Bauteile in Kraftwerken und verfahrenstechnischen Anlagen unterliegen häufig einer langzeitigen mechanischen Beanspruchung bei erhöhter Temperatur. Unter diesen Einsatzbedingungen erfährt der Werkstoff im Lauf der Zeit charakteristische Veränderungen bis hin zu Schädigungen (Zeitstandschädigungen) des Gefüges. Die Zeitstandschädigung äußert sich zunächst in Form von einzelnen Poren auf den Korngrenzen, die sich im Laufe des weiteren Betriebs zu Porenketten und Rissen zusammenlagern. Schreitet diese Zeitstandschädigung unbeachtet fort, so kann ein plötzlich und unerwartet auftretendes Versagen des Bauteils eintreten. Zur Vermeidung von Schadensfällen ist daher in vorgeschriebenen Intervallen eine Überprüfung des Werkstoffzustandes nötig.at technical objects, e.g. Boilers, pressure vessels, Pipelines, fittings and the like, which for long periods stresses e.g. thermal and / or mechanical nature, mechanical / technological change in many cases Characteristic values of the material of which the components consist. components in power plants and process plants are often subject to one long-term mechanical stress at elevated temperature. Under these Operating conditions learns the material over time characteristic changes to damage (Creep damage) of the structure. The cadence damage manifests itself first in Form of individual pores on the grain boundaries that grow in the course of further operation to store together pore chains and cracks. Strikes this cadence damage gone unnoticed, so can one suddenly and unexpected failure of the component occur. to Avoidance of damage is therefore a check of the material condition at prescribed intervals necessary.

Die zerstörungsfreie Prüfung zeitstandbeanspruchter Bauteile erfolgt heute durch die ambulante Metallographie nach DIN 54150. Bei dieser Methode wird mit Hilfe einer speziellen Folie ein Negativabdruck des Gefüges an einer zu untersuchenden Stelle der Bauteiloberfläche erzeugt. Unter dem Mikroskop kann an diesem Abdruck der Gefügezustand beurteilt werden.The destructive exam Time-stressed components are nowadays carried out by outpatient metallography according to DIN 54150. In this method, using a special Foil a negative impression of the microstructure generated at a location of the component surface to be examined. Under the microscope, the structure state can be determined on this impression be assessed.

Das Gefügeabdruckverfahren ist nicht frei von Nachteilen. Es erfordert einen hohen Arbeitsaufwand, da an der Prüfstelle der Bauteiloberfläche zunächst eine polierte Oberfläche erzeugt werden muß. Aufgrund der punktuellen Anwendung ist zudem an einem Bauteil eine Vielzahl von Prüfstellen vorzusehen. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, daß nur eine Aussage über die Schädigung unmittelbar an der Bauteiloberfläche möglich ist, was zu möglicherweise fatalen Fehleinschätzungen führen kann.The Fabric impression methods is not free from disadvantages. It requires a lot of work, there at the test center the component surface first a polished surface must be generated. by virtue of The selective application is also on a component a variety from testing centers provided. A major disadvantage is that only one Statement about the damage directly on the component surface possible is what to possibly fatal misjudgments to lead can.

Aus diesem Grund bestehen intensive Bestrebungen, die Möglichkeiten zum einwandfreien Nachweis von Zeitstandschädigungen an Bauteilen zu erweitern. So ist es bereits bekannt, zum Nachweis von Zeitstandschädigungen die Schallgeschwindigkeit des Werkstoffs an einem Bauteil zu messen. Dies beruht auf der Erkenntnis, die aus zahlreichen theoretischen und experimentellen Arbeiten gewonnen wurde, wonach eine Zeitstandschädigung zu einer Abnahme der Schallgeschwindigkeit im Werkstoff führt. Bei einem bekannten, in der Erprobung befindlichen Verfahren, dem diese Erscheinung zugrunde liegt (VGB-Konferenz "Restlebensdauer 1992" 6./7. Juli 1992, Mannheim Band 2, Vortr. 21), wird einem Bauteil durch einen an der Bauteiloberfläche sitzenden Ultraschallwandler eine Folge von Ultraschallimpuls-Paketen mit einer Frequenz von mindestens 2 MHz aufgeprägt. Die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit erfolgt durch Messung der Laufzeit jedes einzelnen Ultraschallimpuls-Pakets über eine bekannte Wegstrecke. Die Ultraschallimpulse werden entlang der Bauteiloberfläche geleitet.Out For this reason there are intense aspirations, the possibilities for the flawless proof of creep damage on components to expand. So it is already known, for the detection of cradle damage to measure the speed of sound of the material on a component. This is based on the knowledge that comes from numerous theoretical and experimental work was obtained, according to which a cradle damage to a decrease in the speed of sound in the material leads. at a known, in the testing process, this Phenomenon (VGB conference "Restlebensdauer 1992" 6/7 July 1992, Mannheim Volume 2, Vortr. 21), a component is seated by a component surface Ultrasonic transducer with a series of ultrasonic pulse packets with a frequency of at least 2 MHz impressed. The determination of the speed of sound takes place by measuring the transit time of each individual ultrasound pulse packet via a known route. The ultrasonic pulses are conducted along the component surface.

Auch diese Prüfmethode liefert jedoch noch nicht befriedigende Ergebnisse. Bei der Beaufschlagung entlang der Bauteiloberfläche läßt sich auf diese Weise die Schallgeschwindigkeit nur für die oberste Randschicht des Bauteils ermitteln, da die Eindringtiefe der dem Bauteil eingeprägten Schwingung mit zunehmender Frequenz abnimmt und z.B. bei Stahl bei der gewählten Minimalfrequenz von 2 MHz nur maximal etwa 1,5 mm erreicht. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieses Prüfverfahrens besteht darin, daß die Laufzeitmessung der Impulse, d.h. die Messung der Schallgeschwindigkeit, einen hohen meßtechnischen Aufwand erfordert, um eine ausreichende Genauigkeit zu erhalten.Also this test method does not yet provide satisfactory results. At the admission along the component surface let yourself in this way the speed of sound only for the uppermost boundary layer of the Determine component, since the penetration depth of the vibration impressed on the component with increasing frequency decreases and e.g. for steel at the selected minimum frequency of 2 MHz only reaches a maximum of about 1.5 mm. Another essential Disadvantage of this test method is that the Transit time measurement of the pulses, i. the measurement of the speed of sound, a high metrological Requires effort to obtain sufficient accuracy.

Bei einem weiteren bekannten Ultraschall-Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Feststellung von Bauteilschädigungen ( DE 4116584 A1 ) werden Ultraschallwellen im Dauerstrichbetrieb, ein ausgewähltes Frequenzband mehrfach durchlaufend, an auswählbaren Meßstellen des jeweils zu prüfenden Bauteils durch einen Ultraschallwandler eingeleitet und nach dem Durchlaufen des Bauteils durch mindestens einen weiteren Ultraschallwandler empfangen. Die Amplitudendifferenz zwischen den gesendeten und den empfangenen Ultraschallwellen wird für die Bestimmung eines beispielsweise für die Zeitstandschädigung charakteristischen Kennwerts ausgewertet, d.h. es wird aufgrund der Dämpfung der Ultraschallwellen durch den Werkstoff auf eine Zeitstandschädigung rückgeschlossen. Für die Durchführung dieses Verfahrens ist ebenfalls ein verhältnismäßig hoher meßtechnischer Aufwand erforderlich, weil nur durch eine genaue Messung der Schwingungsamplituden und deren Vergleich miteinander eine ausreichende Genauigkeit erzielbar ist. Aus diesen Gründen haben sich die bekannten Ultraschall-Prüfverfahren noch nicht für eine praktische Anwendung zum Nachweis von Zeitstandschädigungen durchgesetzt.In another known ultrasonic test method for the non-destructive determination of component damage ( DE 4116584 A1 ) ultrasonic waves in continuous wave mode, a selected frequency band repeatedly passed through, initiated at selectable measuring points of each component to be tested by an ultrasonic transducer and received after passing through the component by at least one further ultrasonic transducer. The amplitude difference between the transmitted and the received ultrasonic waves is evaluated for the determination of a characteristic, for example, for the cradle damage characteristic value, ie it is due to the attenuation of the ultrasonic waves through the material inferred from a creep damage. For the implementation of this method, a relatively high metrological effort is also required, because only by an accurate measurement of the vibration amplitudes and their comparison with each other a sufficient accuracy can be achieved. For these reasons, the known ultrasonic test methods have not yet prevailed for a practical application for the detection of cradle damage.

Aus der DE 26 52 210 A1 ist ein Verfahren zur Feststellung des Werkstoffzustandes in Bauteilen bekannt, wobei das Verfahren auf der Messung der Amplitude eines von der Oberfläche eines Prüflings reflektierten Ultraschallsignals in Abhängigkeit des variablen Ein- und Ausfallwinkels der Welle beruht. Zur technischen Umsetzung eines solchen Verfahrens ist eine Einheit notwendig, die eine Änderung des Einschallwinkels der Ultraschallwelle ermöglicht, sowie eine entsprechende Empfangseinheit, die ebenfalls das Erfassen der Welle unter verschiedenen Winkeln ermöglicht.From the DE 26 52 210 A1 is a procedure for determining the state of the material in components known, the method based on the measurement of the amplitude of an ultrasound signal reflected from the surface of a specimen in dependence on the variable input and output angle of the shaft. For the technical implementation of such a method, a unit is necessary, which allows a change in the insonification angle of the ultrasonic wave, and a corresponding receiving unit, which also allows the detection of the wave at different angles.

Aufgrund des Brechungsgesetzes für Ultraschallwellen beim Durchdringen der Grenzfläche zweier Medien mit unterschiedlicher Schallhärte werden in Abhängigkeit des Einschallwinkels im Prüfmedium zum einen verschiedene Wellenmoden erzeugt, zum anderen wird ein Wellenanteil reflektiert. Die Winkelbeziehungen werden nun so gewählt, dass die Empfangseinheit eine minimale Amplitude detektiert; dies ist dann der Fall, wenn die gesamte Schallenergie in den Werkstoff eingeleitet wird, d.h. der reflektierte Anteil ist minimal. Daraus wird geschlossen, dass eine Rayleigh-Oberflächenwelle vorliegt. Die Schallgeschwindigkeit wird dann über die Winkel, die beispielsweise über ein Goniometer erfasst werden, und der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle im Senderprüfkopf berechnet.by virtue of of the law of refraction for Ultrasonic waves when penetrating the interface of two media with different sound hardness become dependent the insonification angle in the test medium on the one hand produces different wave modes, on the other hand one becomes Wave component reflects. The angle relationships are now chosen so that the receiving unit detects a minimum amplitude; This is then the case when all the sound energy is introduced into the material is, i. the reflected proportion is minimal. It is concluded that a Rayleigh surface wave is present. The speed of sound is then over the angles, which for example over a Goniometer be detected, and the known propagation speed the sound wave in the transmitter probe calculated.

Gemäß der US 4 372 163 erfolgt eine Bestimmung eines Eigenschaftsgradienten über die Messung der Dispersion von Ultraschallwellen, d.h. es wird die frequenzabhängige Schallgeschwindigkeit unterschiedlicher Wellenmoden in Festkörpern ausgenutzt. Das Signal wird in einer Prüfapparatur als kurzer Impuls eingeschallt. Der Schallimpuls besteht dabei aus einem breitbandigen Signal, d.h. aus einem Impuls, der mehrere Frequenzen umfasst. Durch den Dispersionseffekt werden bei einzelnen Frequenzanteilen unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten beobachtet, die über Fourier-Analysen des an anderer Stelle erfassten Empfängersignals rechnerisch ausgewertet werden. Durch die Fourier-Transformation wird aus dem Zeit-Amplituden-Signal des breitbandigen Schallimpulses ein Frequenz-Amplituden-Signal generiert. Aus dem vom jeweiligen Prüfobjekt abhängigen, lokalen Unterschied zwischen zwei solchen Signalen wird auf die Änderung von Materialeigenschaften geschlossen. Dabei kann der Impuls an einer Stelle erzeugt und durch Umpositionieren der Empfängereinheit an zwei anderen Stellen empfangen werden, oder aber die Messung erfolgt an zwei verschiedenen Stellen mit einer Sender-Empfänger-Einheit mit festem Prüfkopfabstand.According to the US 4,372,163 A property gradient is determined by measuring the dispersion of ultrasound waves, ie the frequency-dependent sound velocity of different wave modes in solids is utilized. The signal is sounded in a test apparatus as a short pulse. The sound pulse consists of a broadband signal, ie a pulse that includes several frequencies. Due to the dispersion effect, different propagation velocities are observed for individual frequency components, which are evaluated computationally via Fourier analyzes of the receiver signal detected elsewhere. The Fourier transformation generates a frequency-amplitude signal from the time-amplitude signal of the broadband sound pulse. From the local difference between two such signals, which depends on the respective test object, it is concluded that the material properties have changed. In this case, the pulse can be generated in one place and received by repositioning the receiver unit in two other places, or else the measurement takes place at two different locations with a transmitter-receiver unit with fixed probe spacing.

Die JP 08029399 A offenbart eine Dämpfungsmessung von horizontal polarisierten Transversalwellen (SH-Wellen). Die SH-Welle kann über eine Sende- und Empfängerprüfkopfeinheit mit einstellbaren Einschallwinkeln in Prüflinge aus unterschiedlichen Werkstoffen eingeschallt werden. Während eines Prüfvorgangs wird dabei zunächst die Amplitude A des Empfängersignals registriert und mit der Amplitude A' des an einer um den Betrag d verlängerten Messstrecke empfangenen Empfängersignals verglichen. Der daraus errechnete Dämpfungswert α wird mit dem an einer ungeschädigten Referenzprobe ermittelten Dämpfungswert α₀ in Beziehung gesetzt. Aus der Differenz beider Werte kann auf eine relative Schädigung in Bezug auf den Referenzkörper geschlossen werden.The JP 08029399 A discloses an attenuation measurement of horizontally polarized transverse (SH) waves. The SH-wave can be tuned into test specimens made of different materials via a transmitter and receiver test head unit with adjustable insonification angles. During a test procedure, the amplitude A of the receiver signal is first of all registered and compared with the amplitude A 'of the receiver signal received at a measuring path lengthened by the amount d. The calculated attenuation value α is related to the attenuation value α ₀ determined on an undamaged reference sample. From the difference between the two values, a relative damage with respect to the reference body can be concluded.

Aus der WO 96 18 894 A1 ist es bekannt, mittels eines Vorlaufkeiles ein Wellenpaket (Schallimpuls) in die Außenhaut einer Flugzeug-Tragfläche einzuschallen. Über den Winkel des Vorlaufkeiles kann eine bestimmte Phasengeschwindigkeit des Wellenpaketes eingestellt werden. Wird bei konstanter Dicke des Bauteiles die Frequenz geändert, so bilden sich in Abhängigkeit des Produktes aus Materialdicke und Messfrequenz unterschiedliche Wellenmoden aus. Wird das Signal durch eine entsprechende Empfangseinheit an anderer Stelle der Tragfläche aufgenommen und ausgewertet, so können bei kontinuierlicher Änderung der Messfrequenz, oder dem Einschallen eines mehrfrequenten Signals, gemäß der bekannten Dispersionskurve unterschiedliche Intensitäten des Schallsignals erfasst werden. Bei Auswertung des Frequenz-Amplituden-Zusammenhanges des Empfängersignals sind so mehrere Intensitätsmaxima festzustellen, die den Resonanzfrequenzen der einzelnen Wellenmoden zuzuordnen sind. Aus der charakteristischen Lage der einzelnen Maxima, deren Amplitude sowie aus der Phasengeschwindigkeit soll auf die Art und Dicke einer auf der Außenoberfläche der Tragfläche anhaftenden Verschmutzung bzw. einer Verunreinigung durch Wasser oder Enteisungsmittel geschlossen werden.Out WO 96 18 894 A1 it is known by means of a Vorlaufkeiles to wave a wave packet (sound impulse) into the outer skin of an aircraft wing. On the Angle of the Vorlaufkeiles can a certain phase velocity of the wave packet. Will be at constant thickness changed the frequency of the component, so form depending on the product of material thickness and measuring frequency different Wave modes off. Is the signal through a corresponding receiving unit taken up elsewhere on the wing and evaluated, so can with continuous change the measuring frequency, or the sounding of a multi-frequency signal, according to the known Dispersion curve detected different intensities of the sound signal become. When evaluating the frequency-amplitude relationship of the receiver signal are so several intensity maxima determine the resonance frequencies of the individual wave modes are assigned. From the characteristic position of the individual maxima, whose amplitude as well as from the phase velocity should be on the Type and thickness of one on the outer surface of the wing adhering contamination or contamination by water or De-icing agents are closed.

Aus Überlegungen der Wirtschaftlichkeit und Sicherheit heraus ist es notwendig, den Werkstoffzustand möglichst genau und möglichst über den gesamten Bauteilquerschnitt zu erfassen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Feststellung von Werkstoffzuständen und insbesondere von Zeitstandschädigungen zu entwickeln, die dies erlauben und zumindest ergänzend zu dem eingangs geschilderten Gefügeabdruckverfahren eingesetzt werden können. Darüber hinaus soll der apparative und meßtechnische Aufwand für die Durchführung des Verfahrens möglichst gering sein.Out of considerations In terms of economy and safety, it is necessary to have the Material condition as possible exactly and possibly over the to capture the entire component cross-section. The invention is therefore The object of the invention, a method and a device for non-destructive Determination of material states and in particular to develop cradle damage that allow this and at least supplementary used for the above-described structure impression method can be. About that In addition, the apparatus and metrological effort for the implementation of the method preferably be low.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren. Die Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 9.According to the invention this Task solved by the method specified in claim 1. The design of a Device for carrying out the Method results from claim 9.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kenntnis ausgenutzt, daß die Eindringtiefe einer durch Ultraschallschwingung erzeugten Oberflächenwelle in den Bauteilquerschnitt frequenzabhängig ist und etwa der Größe einer Wellenlänge entspricht. Durch Variation der Frequenz wird somit die Eindringtiefe schrittweise verändert und bei jedem Schritt die gewünschte für den Werkstoffzustand charakteristische Abweichung, z.B. eine Änderung der Schallgeschwindigkeit und/oder der Wellenlänge, festgestellt, um so den Bauteilquerschnitt schichtweise zu erfassen. Der Frequenzbereich wird dabei so gewählt, daß die hierdurch schrittweise erzielbare Eindringtiefe in den Bauteilquerschnitt den maßgeblichen Teil des Bauteilquerschnitts abdeckt. Für den Werkstoff Stahl bildet somit eine Frequenz von 2 MHz normalerweise die obere Grenze des Frequenzbereichs, wenn nicht eine dünnere Randschicht als ca. 1,5 mm selektiv erfaßt werden soll, was eine noch höhere Frequenz erfordert. Je nach der zu erfassenden Tiefe des Bauteilquerschnitts kann die untere Grenze bei 100 kHz und darunter liegen.With the method according to the invention the knowledge is exploited that the penetration of a through Ultrasonic vibration generated surface wave in the component cross-section frequency-dependent is about the size of one wavelength equivalent. By varying the frequency thus the penetration depth gradually changed and with each step the desired for the Material condition characteristic deviation, e.g. a change the speed of sound and / or the wavelength, so as to determine the Component cross section to record in layers. The frequency range is chosen as that the This gradually achievable penetration depth in the component cross-section the authoritative Part of the component cross-section covers. For the material steel forms Thus, a frequency of 2 MHz is usually the upper limit of the Frequency range, if not a thinner edge layer than about 1.5 mm selectively detected which should be even higher Frequency requires. Depending on the depth of the component cross-section to be detected The lower limit may be 100 kHz and below.

Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu bestimmende Größe, deren charakteristische Abweichung von einem bezüglich der Schädigung unbedenklichen Zustand oder Normzustand des Werkstoffs zu untersuchen ist, ist beispielsweise die Schallgeschwindigkeit des Werkstoffs. Diese kann z.B. in Anlehnung an das eingangs geschilderte bekannte Verfahren ermittelt werden, indem Ultraschallimpulse in dem Bauteil angeregt werden und deren Laufzeit über eine bekannte Wegstrecke gemessen wird, wobei jedoch z.B. bei dem Werkstoff Stahl die Frequenz von 2 MHz in der Regel die obere Grenze des schrittweise zu durchfahrenden Frequenzbereichs sein wird und zur Erfassung eines größeren Teils des Bauteilquerschnitts schrittweise verringert wird.The in the context of the method according to the invention to be determined size whose characteristic deviation from harmless with respect to the injury Condition or standard condition of the material to be examined is for example, the speed of sound of the material. This can e.g. based on the above-described known method be determined by stimulating ultrasonic pulses in the component and their term over a known distance is measured, but e.g. in which Material steel the frequency of 2 MHz usually the upper limit the frequency range to be traversed gradually will be and to capture a larger part of the component cross-section is gradually reduced.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jedoch die Ultraschallschwingung in Form einer Oberflächenwelle im Dauerstrichbetrieb angeregt und zur Feststellung der für eine Änderung des Werkstoffzustandes charakteristischen Abweichung die Phasenverschiebung zwischen der an einem Punkt der Bauteiloberfläche angeregten und an einem im Abstand davon befindlichen Punkt der Bauteiloberfläche empfangenen Oberflächenwelle zugrundegelegt. Die charakteristische Abweichung kann festgestellt werden, indem die sich in jedem Prüfvorgang einstellende Phasenverschiebung mit einer vorermittelten Bezugs-Phasenverschiebung verglichen wird. Im einfachsten Fall kann somit durch Feststellung einer Änderung dieser Phasenverschiebung von der vorermittelten Bezugs-Phasenverschiebung geschlossen werden, daß eine Werkstoffveränderung stattgefunden hat, z.B. eine Zeitstandschädigung einsetzt.To a preferred embodiment of the method according to the invention However, the ultrasonic vibration in the form of a surface wave in Continuous operation stimulated and to determine for a change the material condition characteristic deviation between the phase shift the excited at one point of the component surface and at one located at a distance therefrom point of the component surface surface wave received based on. The characteristic deviation can be detected by adjusting the phase shift that occurs in each test is compared with a predetermined reference phase shift. In the simplest case, it is thus possible to determine a change this phase shift from the pre-determined reference phase shift be concluded that a Material change has taken place, e.g. uses a creep damage.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die genannte Phasenverschiebung zwischen der an dem einen Punkt angeregten und an dem anderen Punkt empfangenen Oberflächenwelle sogar zur quantitativen Bestimmung der Wellenlänge der Oberflächenwelle ausgenützt werden, indem der Abstand zwischen dem Ultraschall-Sendewandler, durch den die Oberflächenwelle angeregt wird, und dem Ultraschall-Empfangswandler, der die Oberflächenwelle aufnimmt (oder zwischen zwei Ultraschall-Empfangswandlern), um eine Strecke feststellbarer oder bekannter Länge verändert wird und die Länge dieser Strecke zu der durch die Abstandsänderung verursachten Änderung der Phasenverschiebung ins Verhältnis gesetzt wird. Aus der Wellenlänge kann wieder die Schallgeschwindigkeit des Werkstoffs berechnet werden. Als charakteristische Abweichung, die auf eine Änderung des Werkstoffzustandes hindeutet, wird in diesem Fall eine Abweichung von einer Bezugs-Wellenlänge bzw. Bezugs-Schallgeschwindigkeit erfaßt.To a further preferred embodiment the method according to the invention can be said phase shift between at the one point excited surface wave received at the other point even for the quantitative determination of the wavelength of the surface wave exploited be determined by the distance between the ultrasonic transmitting transducer, through the the surface wave is excited, and the ultrasonic receiving transducer, which receives the surface wave (or between two ultrasonic receiving transducers) to a distance ascertainable or known length changed will and the length this distance to the change caused by the distance change the phase shift in the ratio is set. Off the wavelength can be calculated again the speed of sound of the material. As a characteristic deviation, due to a change in the material condition in this case, a deviation from a reference wavelength or Reference sound velocity detected.

Für die vorstehend beschriebene meßtechnische Erfassung der Phasenverschiebung und der Wellenlänge einer in einem Bauteil angeregten Oberflächenwelle wird hierdurch selbständiger Schutz beansprucht.For the above described metrological Detecting the phase shift and the wavelength of one in a component excited surface wave becomes independent thereby Protection claimed.

In den vorstehend geschilderten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen die für eine Änderung des Werkstoffzustandes charakteristische Abweichung qualitativ als Änderung der Phasenverschiebung zwischen der angeregten und der empfangenen Oberflächenwelle bzw. quantitativ als Änderung der Schallgeschwindigkeit im Werkstoff bzw. der Wellenlänge festgestellt wird, ist im erstgenannten Fall der Vergleich mit einer vorermittelten Phasenverschiebung und im zweitgenannten Fall mit einer Bezugs-Schallgeschwindigkeit bzw. -Wellenlänge erforderlich. Diese Bezugswerte können durch entsprechende Prüfung und Messung an einem Bauteil in dessen noch unbenutztem oder in jedem Fall ungeschädigtem Zustand gewonnen werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jedoch als die Bezugs-Schallgeschwindigkeit bzw. die Bezugswellenlänge die in einem oder mehreren der Prüfvorgänge ermittelte Schallgeschwindigkeit bzw. Wellenlänge in einem schädigungsfreien oder als schädigungsfrei anzunehmenden Teil des im Rahmen der Prüfung erfassten Bauteilquerschnitts zugrundegelegt. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß erfahrungsgemäß der weit überwiegende Teil aller auftretenden Zeitstandschädigungen sich in der äußeren Randschicht eines Bauteils, insbesondere bei Rohrleitungen, befindet, während tieferliegende Schichten des Bauteilquerschnitts weniger geschädigt oder ungeschädigt sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich daher ein Schallgeschwindigkeits- bzw. Wellenlängen-Profil über den Bauteilquerschnitt erstellen, bei dem im typischen Fall einer Zeitstandschädigung ausgehend von der Oberfläche ein Gradient abnehmender Schädigung in die Tiefe des Bauteils vorliegt. Liegt keine Schädigung vor, so muß theoretisch die Schallgeschwindigkeit bzw. die Wellenlänge über die Tiefe des Bauteilquerschnitts konstant sein. Messungen haben allerdings gezeigt, daß aufgrund von Oberflächeneinflüssen, z.B. Härtungseffekten, an Bauteiloberflächen eine gewisse Änderung des Profilverlaufs ausgehend von der Oberfläche festzustellen ist. Liegt jedoch ein signifikant von Null abweichender Gradient oder eine signifikante Änderung des Profilverlaufs vor, so ist eine sichere Aussage über das Vorliegen und den Verlauf einer Schädigung über den Bauteilquerschnitt möglich.In the above-described embodiments of the method according to the invention, in which the deviation characteristic of a change in the material state is qualitatively determined as a change in the phase shift between the excited and the received surface wave or quantitatively as a change in the speed of sound in the material or the wavelength, is the former Case of comparison with a pre-determined phase shift and in the latter case with a reference sound velocity or wavelength required. These reference values can be obtained by appropriate testing and measurement on a component in its still unused or in any case undamaged condition. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, however, the sound velocity or wavelength determined in one or more of the test operations is taken as the reference sound velocity or wavelength in a damage-free or damage-free part of the component cross-section covered in the test. The invention is based on the consideration that experience shows that the vast majority of all occurring cradle damage is in the outer surface layer of a component, especially in pipelines, while deeper layers of the component cross-section are less damaged or undamaged. The inventive method can therefore be a sound Create a velocity or wavelength profile over the device cross-section, in which, typically, a creep damage originates from the surface, a gradient of decreasing damage in the depth of the component. If there is no damage, theoretically the speed of sound or the wavelength must be constant over the depth of the component cross-section. Measurements have shown, however, that due to surface influences, eg hardening effects, a certain change of the profile profile starting from the surface can be detected on component surfaces. However, if a gradient deviating significantly from zero or a significant change in the profile profile is present, a reliable statement about the presence and the course of a damage over the component cross-section is possible.

Apparativ ist die der Erfindung zugrundeliegende, vorstehend angegebene Aufgabe gelöst durch die Vorrichtung zur zerstörungsfreien Feststellung des Werkstoffzustandes gemäß dem Anspruch 11. Die Vorrichtung dient der Erfassung der Phasenverschiebung zwischen der in dem Bauteil angeregten und davon aufgenommenen Oberflächenwelle und weist hierzu einen Frequenzgenerator zur Erzeugung der Oberflächenwelle im Dauerstrichbetrieb über einen Ultraschallwandler sowie eine Einrichtung zur Erfassung der genannten Phasenverschiebung auf.of apparatus is the problem underlying the invention, the above task solved by the device for non-destructive Determination of the material condition according to claim 11. The device serves to detect the phase shift between the in the component stimulated and recorded surface wave and points to this a frequency generator for generating the surface wave in the continuous wave mode via an ultrasonic transducer and means for detecting said phase shift.

Zur Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der qualitativ eine Änderung der Phasenverschiebung festgestellt wird, weist die Vorrichtung zwei Ultraschallwandler auf, die relativ zueinander in einem festen Abstand auf der Bauteiloberfläche fixiert sind. Die Änderung der Phasenverschiebung wird als Abweichung von einer vorermittelten Bezugs-Phasenverschiebung beispielsweise auf einem Oszilloskop angezeigt.to execution the embodiment of the method according to the invention, at the qualitatively a change the phase shift is detected, the device two ultrasonic transducers that are fixed relative to one another Distance on the component surface are fixed. The change of Phase shift is considered a deviation from a pre-determined Reference phase shift, for example displayed on an oscilloscope.

Bei derjenigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Wellenlänge quantitativ festgestellt wird, ist mindestens einer der beiden Ultraschallwandler entlang der Bauteiloberfläche verstellbar, um den Abstand der Ultraschallwandler voneinander verändern zu können. Dem verstellbaren Ultraschallwandler, vorzugsweise dem oder einem der Ultraschall-Empfangswandler, ist eine Einrichtung zur Bestimmung und/oder zur Messung der Verstellstrecke zugeordnet, um die der Abstand verändert wird, sodaß deren Länge zu der durch die Verstellung resultierenden Änderung der Phasenverschiebung quantitativ in Bezug gesetzt werden kann. Der Quotient aus dieser Länge und der Änderung der Phasenverschiebung, die sich infolge der Verstellung einstellt und die beispielsweise auf einem Oszilloskop beobachtet werden kann, ist unmittelbar die Wellenlänge. Dabei ist die Änderung der Phasenverschiebung gemessen in ganzzahligen oder nicht ganzzahligen Vielfachen von Phasendurchgängen. Ein Phasendurchgang entspricht dabei einer z.B. auf dem Oszilloskop beobachtbaren Änderung der herrschenden Phasenverschiebung um den Betrag von 2π. Für diese Meßvorrichtung zur Messung der Wellenlänge (und implizit der Schallgeschwindigkeit) einer in einem Bauteil angeregten Schwingung wird analog zu dem entsprechenden Verfahren selbständiger Schutz beansprucht.at that embodiment of the method according to the invention, at which the wavelength is quantitative is determined is at least one of the two ultrasonic transducers along the component surface adjustable to change the distance of the ultrasonic transducer from each other can. The adjustable ultrasonic transducer, preferably the or a the ultrasonic receiving transducer, is a device for determination and / or associated with measuring the Verstellstrecke to the the Distance changed so that their Length too the change in the phase shift resulting from the adjustment can be related quantitatively. The quotient of this Length and the change the phase shift that occurs as a result of the adjustment and which can be observed on an oscilloscope, for example, is directly the wavelength. Here is the change the phase shift measured in integer or non-integer Multiple of phase passages. A phase passage corresponds to a e.g. on the oscilloscope observable change the prevailing phase shift by the amount of 2π. For this measuring device for measuring the wavelength (and implicitly the speed of sound) one in a component excited vibration is analogous to the corresponding method independent Protection claimed.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazu verwendete Vorrichtung bieten gegenüber den bisher bekannten Prüfverfahren und -vorrichtungen, insbesondere gegenüber dem eingangs geschilderten Gefügeabdruckverfahren, erhebliche Vorteile:
Der wichtigste Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die tiefenabhängige Erfassung der Schallgeschwindigkeit bzw. der Wellenlänge der Schallschwingung. Dadurch erhält man den Verlauf der Schallgeschwindigkeit bzw. der Wellenlänge über zumindest den maßgeblichen Teil des Bauteilquerschnitts, möglicherweise auch über die gesamte Bauteildicke, wodurch der Schädigungsverlauf in die Tiefe des Bauteilquerschnitts erfaßt wird. Diejenige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazu verwendeten Vorrichtung, mit denen direkt die Wellenlänge (und durch Umrechnung die Schallgeschwindigkeit) der im Bauteil angeregten Oberflächenwelle bestimmt wird, erreicht aufgrund des elementaren Meßprinzips eine hohe Meßgenauigkeit mit einem relativ geringen meßtechnischen Aufwand. Dieser Aufwand ist bei gleicher Meßgenauigkeit erheblich geringer als derjenige, der zur direkten Messung der Schallgeschwindigkeit durch Messung der Laufzeit von Ultraschallimpulsen im Bauteil erforderlich ist.The method according to the invention and the device used therefor offer considerable advantages over the hitherto known test methods and devices, in particular with respect to the structure impression method described at the outset.
The most important advantage of the method according to the invention is the depth-dependent detection of the speed of sound or the wavelength of the sound vibration. This results in the course of the speed of sound or the wavelength over at least the relevant part of the component cross section, possibly also over the entire component thickness, whereby the damage profile is detected in the depth of the component cross section. The embodiment of the method according to the invention and the apparatus used therewith, with which the wavelength (and by converting the speed of sound) of the surface wave excited in the component, achieves a high measuring accuracy with a relatively low measuring effort due to the elementary measuring principle. This effort is much lower than the one with the same accuracy, which is required for the direct measurement of the speed of sound by measuring the duration of ultrasonic pulses in the component.

Im Vergleich zu dem durch DIN 54150 bestimmten Gefügeabdruckverfahren ist ein deutlich geringerer Aufwand auch zur Oberflächenvorbereitung notwendig. Ein Entfernen der Zunderschicht und ein grobes Beschleifen der Prüfstellen sind ausreichend. Die Messung erfolgt nicht punktuell, sondern über einen größeren Werkstoffbereich, der frei wählbar ist.in the A comparison to the structural impression method determined by DIN 54150 is a much less effort required for surface preparation. Removal of the scale layer and coarse grinding of the test points are sufficient. The measurement does not take place punctually but over one larger material area, the freely selectable is.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dafür eingesetzte Vorrichtung lassen sich in verschiedener Hinsicht automatisieren. So ist es durch Ausstattung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Wellenlänge der Oberflächenwelle mit einer automatischen Verfahreinrichtung, die eine Verstellung eines der Ultraschallwandler um eine vorgegebene oder meßbare Verstellstrecke durchführt, mit einer Einrichtung zur Meßwerterfassung und mit einem angeschlossenen Rechner möglich, das Auftreten von Zeitstandschädigungen automatisch zu überwachen und gegebenenfalls durch Koppelung mit einer Alarmeinrichtung zu melden. Sofern die zu untersuchenden Bauteile nicht nur mechanisch, sondern auch temperaturbeansprucht sind, müssen die daran befestigten Ultraschallwandler für eine Beständigkeit gegenüber den auftretenden Temperaturen eingerichtet sein.The method according to the invention and the device used therefor can be automated in various ways. Thus, by equipping the device according to the invention for measuring the wavelength of the surface wave with an automatic traversing device, which performs an adjustment of one of the ultrasonic transducers by a predetermined or measurable Verstellstrecke, with a device for measured value and a connected computer possible, the occurrence of creep automatically to monitor and if necessary to report by coupling with an alarm device. If the components to be examined not only mechanically, but are also subjected to temperature, the ultrasonic transducers attached thereto must be established for resistance to the temperatures occurring.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann darüberhinaus neben der Feststellung von Werkstoffschädigungen auch zum Nachweis anderer Werkstoffzustände herangezogen werden, die sich auf die elastischen Werkstoffeigenschaften auswirken. Neben der Ermittlung von Schädigungen durch Korrosion, Ermüdung und Versprödung ist es möglich, bei einer Messung im Belastungszustand durch das geschilderte Vorgehen auch innnere Spannungszustände zu erfassen.The inventive method can go beyond that in addition to the determination of material damage also for detection other material conditions which are based on the elastic material properties impact. In addition to the determination of damage caused by corrosion, fatigue and embrittlement Is it possible, during a measurement in the load state by the described procedure also internal states of tension capture.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus den Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigen:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the following Description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings and from the dependent claims. In the Drawings show:

1 ein Diagramm, das den Verlauf der Schallgeschwindigkeit im Werkstoff über der Eindringtiefe bei Vorliegen einer Schädigung und ohne Schädigung veranschaulicht; 1 a diagram illustrating the course of the speed of sound in the material above the penetration depth in the presence of damage and without damage;

2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur zerstörungsfreien Feststellung des Werkstoffzustandes; 2 a schematic representation of a first embodiment of a device for non-destructive determination of the material condition;

3 eine zu 2 analoge Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zur zerstörungsfreien Feststellung des Werkstoffzustandes und 3 one too 2 analogous representation of a second embodiment of a device for non-destructive determination of the material condition and

4a, 4b zwei Darstellungen, die das Maßverfahren anhand der Vorrichtung gemäß 3 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulichen. 4a . 4b two representations illustrating the measurement method based on the device according to 3 illustrate in carrying out the method according to the invention.

In dem Diagramm gemäß 1 ist rein qualitativ der Verlauf der Schallgeschwindigkeit des Werkstoffs eines Bauteils über der Eindringtiefe der in dem Bauteil angeregten Schwingung dargestellt. Die Kurve a gibt den Verlauf an einem schädigungsfreien Bauteil an, wobei ein Oberflächen-Verfestigungseffekt des Bauteils berücksichtigt ist. Dieser Verfestigungseffekt äußert sich in einer geringen, im Bereich der Randschicht liegenden Absenkung der Schallgeschwindigkeit, die sich mit zunehmender Eindringtiefe in den Bauteilquerschnitt verliert. Im wesentlichen ist die Schallgeschwindigkeit über den betrachteten Querschnittsbereich konstant, d.h. der Gradient der Kurve wenig verändert.In the diagram according to 1 is purely qualitatively the course of the speed of sound of the material of a component on the penetration depth of the excited vibration in the component shown. The curve a indicates the course on a damage-free component, wherein a surface hardening effect of the component is taken into account. This hardening effect manifests itself in a small lowering of the speed of sound which lies in the region of the surface layer and which loses itself with increasing penetration depth into the component cross-section. Essentially, the speed of sound is constant over the considered cross-sectional area, ie the gradient of the curve is little changed.

Die Kurve b bezieht sich auf ein Bauteil mit einer oberflächennahen Schädigung, die sich über einen Teil der Randschicht in dessen Inneres fortsetzt. Die Schädigung äußert sich durch einen signifikant von Null verschiedenen und veränderlichen Gradient des Verlaufs der Schallgeschwindigkeit, der ein mehrfaches des bei schädigungsfreiem Bauteil festgestellten Gradienten an der Kurve a beträgt. Messungen haben ergeben, daß bei Vorliegen einer Schädigung der Gradient gegenüber dem schädigungsfreien Zustand das 2- bis 6-fache betragen kann.The Curve b refers to a component with a near-surface Damage, which is about one Part of the boundary layer continues in its interior. The injury manifests itself by a gradient that is significantly different from zero and variable the course of the speed of sound, which is a multiple of the damage-free Component detected gradient at the curve a. measurements have shown that at Existence of injury the gradient opposite the harmless Condition can be 2- to 6-fold.

In dem Diagramm gemäß 1 sind weiterhin zwei Bereiche I und II der Eindringtiefe, bezogen auf die Kurve b, angegeben. Der Bereich I kennzeichnet auch für das Bauteil mit einer Schädigung einen Teil des Bauteilquerschnitts, in welchem die Schallgeschwindigkeit des Werkstoffs ebenso wie in dem ungeschädigten Bauteil nahezu keine Änderung aufweist. Der Abschnitt II hingegen enthält den Kurvenverlauf mit dem sehr kräftigen Abfall der Schallgeschwindigkeit bei der Annäherung an die Bauteiloberfläche. Dieser Sachverhalt kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Vereinfachung der Schadensfeststellung herangezogen werden, indem bei der Feststellung eines Schallgeschwindigkeits-Profils gemäß der Kurve b die in dem Bereich I ermittelte Schallgeschwindigkeit (bzw. die entsprechende Wellenlänge) als Bezugswert für das Fehlen einer Schädigung angenommen wird. Das entbindet von der Notwendigkeit, einen Bezugswert an dem zweifelsfrei nicht geschädigten Bauteil oder einem Werkstoff gleicher Art vorzuermitteln.In the diagram according to 1 are still two areas I and II of the penetration depth, based on the curve b, indicated. The region I also identifies a part of the component cross-section for the component with damage, in which the speed of sound of the material as well as in the undamaged component has almost no change. Section II, on the other hand, contains the curve with the very sharp drop in the speed of sound as it approaches the surface of the component. This situation can be used in the method according to the invention to simplify the determination of damage by assuming a sound velocity profile according to the curve b, the sound velocity (or the corresponding wavelength) determined in the region I is assumed to be the reference value for the absence of damage , This relieves the need to pre-determine a reference value on the undoubtedly undamaged component or a material of the same type.

Die Vorrichtung gemäß 2 zur Prüfung und/oder Überwachung eines Bauteils 1 umfasst einen Funktionsgenerator 2, der ausgangsseitig mit einem Ultraschall-Sendewandler 3, einem Frequenzzähler 4 und einem Oszilloskop 5 verbunden ist. In einem bestimmten Abstand von dem Ultraschall-Sendewandler 3 ist auf der Oberfläche des Bauteils 1 ein Ultraschall-Empfangswandler 6 fest angeordnet, der über einen Verstärker 7 mit einem zweiten Kanal des Oszilloskops 5 verbunden ist.The device according to 2 for testing and / or monitoring a component 1 includes a function generator 2 , the output side with an ultrasonic transmitting transducer 3 , a frequency counter 4 and an oscilloscope 5 connected is. At a certain distance from the ultrasonic transmitting transducer 3 is on the surface of the component 1 an ultrasonic receiving transducer 6 firmly arranged, via an amplifier 7 with a second channel of the oscilloscope 5 connected is.

Der Funktionsgenerator 2 erzeugt ein vorzugsweise sinusförmiges Signal im Dauerstrichbetrieb, das von dem Ultraschall-Sendewandler 3 in eine mechanische Schwingung umgewandelt und in das Bauteil 1 eingeprägt wird. Diese Schwingung erzeugt auf dem Bauteil 1 eine Oberflächenwelle. Die hierfür erforderliche keilförmige Gestaltung des Ultraschall-Sendewandlers 3 zur Erzeugung einer Oberflächewelle in einem Bauteil ist einschlägig bekannt und bedarf hier keiner näheren Erläuterung. Für beide Ultraschallwandler 3 bzw. 6 kommen alle bekannten Ausführungsformen, z.B. auf piezoelektrischer oder elektodynamischer Grundlage, in Betracht. Beide Ultraschallwandler sind fest auf der Bauteiloberfläche angeordnet, z.B. angeklebt. Gegebenenfalls kann zwischen den Kontaktflächen beider Wandler und des Bauteils 1 ein Kontaktmedium zur Verbesserung der Eintragung der mechanischen Oberflächenwelle vorgesehen sein.The function generator 2 generates a preferably sinusoidal signal in continuous wave mode, that of the ultrasonic transmitting transducer 3 converted into a mechanical vibration and into the component 1 is impressed. This vibration is generated on the component 1 a surface wave. The required wedge-shaped design of the ultrasonic transmitting transducer 3 for generating a surface wave in a component is known in the art and requires no further explanation here. For both ultrasonic transducers 3 respectively. 6 all known embodiments, for example on a piezoelectric or electro-dynamic basis, into consideration. Both ultrasonic transducers are fixedly arranged on the component surface, eg glued. Optionally, between the contact surfaces of both converters and the component 1 a contact medium for improving the registration of the mechanical surface wave may be provided.

Das Signal des Funktionsgenerators 2 wird weiterhin auf den ersten Kanal des Oszilloskops 5 gegeben, in dem es als Referenzsignal dient und als solches auf dem Bildschirm erscheint, sowie auf den Frequenzzähler 14 Letzterer dient zur genauen Messung und Überwachung der von dem Funktionsgenerator 2 gelieferten Frequenz.The signal of the function generator 2 will continue on the first channel of the oscilloscope 5 given in which it serves as a reference signal and as such appears on the screen, as well as the frequency counter 14 The latter is used for accurate measurement and monitoring of the function generator 2 supplied frequency.

Die dem Bauteil 1 eingeprägte Oberflächenwelle wird von dem Ultraschall-Empfangswandler 6 aufgenommen, der nach demselben Prinzip wie der Ultraschall-Sendewandler 3 arbeitet, jedoch auch von anderer Art sein kann. Der Ultraschall-Empfangswandler 6 wandelt die mechanische Schwingung der Oberflächenwelle, die ständig ausgestrahlt wird und entsprechend ständig anliegt, in ein elektrisches Signal um, das von dem Vorverstärker 15 verstärkt und auf den zweiten Kanal des Oszilloskops 5 gegeben wird. Die beiden dem Oszilloskop 5 aufgegebenen Signale werden auf dem Bildschirm so dargestellt, daß ihre Phasenverschiebung zueinander erkennbar ist. Sie erscheinen beispielsweise in der in 2 unteren Darstellung des Oszilloskops 5 in einer Übereinander-Anordnung, in der die obere Darstellung s1 dem Referenzsignal und die untere Darstellung s2 dem Signal der empfangenen Oberflächenwelle entspricht. Zwischen den beiden Signaldarstellungen, die für die angeregte bzw. empfangene Oberflächenwelle repräsentativ sind, liegt eine Phasenverschiebung t vor, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel von Null verschieden ist, d.h. die beiden Signaldarstellungen sind nicht gleichphasig.The component 1 impressed surface wave is from the ultrasonic receiving transducer 6 taken on the same principle as the ultrasonic transmitting transducer 3 works, but can also be of a different kind. The ultrasonic receiving transducer 6 The mechanical oscillation of the surface wave, which is constantly radiated and correspondingly constantly applied, converts into an electrical signal coming from the preamplifier 15 amplified and to the second channel of the oscilloscope 5 is given. The two the oscilloscope 5 Abandoned signals are displayed on the screen so that their phase shift is visible to each other. They appear, for example, in the in 2 bottom view of the oscilloscope 5 in a superposition arrangement in which the upper representation s1 corresponds to the reference signal and the lower representation s2 corresponds to the signal of the received surface wave. Between the two signal representations that are representative of the excited or received surface wave, there is a phase shift t, which is different from zero in the embodiment shown, ie the two signal representations are not in phase.

Durch eine Überprüfung des Bauteils 1 mittels der Prüfvorrichtung gemäß 2 zu einem Zeitpunkt, an dem das Bauteil bekanntermaßen schädigungsfrei ist, kann durch das vorstehend beschriebene Vorgehen eine Phasenrelation der beiden Signaldarstellungen s1 und s2 mit einer für den zu dieser Zeit bestehenden charakteristischen Phasenverschiebung t gewonnen werden. Dieses Prüfergebnis liefert somit eine Bezugs-Phasenverschiebung t. Wird in der gleichen Vorgehensweise nach Ablauf einer kürzeren oder längeren Zeit nach der Inbetriebnahme des Bauteils 1 an der gleichen Stelle der Bauteiloberfläche der Prüfvorgang mittels derselben Prüfvorrichtung wiederholt, so erhält man wiederum Signaldarstellungen s1', s2', die in 2 in gestrichelter Zuordnung in dem Oszilloskop 5' dargestellt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel stellt sich bei der erneuten Prüfung eine Phasenverschiebung T zwischen den beiden Signaldarstellungen ein, die sich gegenüber der Bezugs-Phasenverschiebung t verändert hat. Dies liefert qualitativ einen Hinweis darauf, daß an der überprüften Stelle des Bauteils 1 eine Werkstoffänderung stattgefunden hat, die erfahrungsgemäß eine Werkstoffschädigung sein kann.By a review of the component 1 by means of the test device according to 2 At a point in time at which the component is known to be free of damage, a phase relation of the two signal representations s1 and s2 with a characteristic phase shift t existing at this time can be obtained by the procedure described above. This test result thus provides a reference phase shift t. Will be in the same procedure after a shorter or longer time after commissioning of the component 1 Repeated at the same point of the component surface of the test procedure by means of the same test apparatus, we obtain again signal representations s1 ', s2', in 2 in dashed order in the oscilloscope 5 ' are shown. In the exemplary embodiment shown, during the renewed test, a phase shift T occurs between the two signal representations, which has changed with respect to the reference phase shift t. This provides a qualitative indication that at the verified point of the component 1 a material change has taken place, which experience has shown can be a material damage.

Mit der beschriebenen Vorgehensweise zur qualitativen Feststellung einer eingetretenen Werkstoffschädigung kann ein automatisches Überwachungsverfahren eingerichtet werden, bei dem eine fest angeordnete oder automatisch von Zeit zu Zeit an die Prüfstelle verbringbare Prüfvorrichtung benützt wird, die in vorbestimmten Zeitintervallen den beschriebenen Prüfvorgang durchführt. Ergibt der Vergleich der jeweils ermittelten Phasenverschiebung T mit der gespeicherten Bezugs-Phasenverschiebung t eine Abweichung, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, so kann ein Alarm ausgelöst werden, der zu einer genaueren, insbesondere quantitativen Überprüfung Anlaß gibt.With the described procedure for the qualitative determination of a occurred material damage can be an automatic monitoring process be set up with a fixed or automatic from time to time to the test center portable test device used is, at predetermined time intervals the described test procedure performs. Returns the comparison of the respectively determined phase shift T with the stored reference phase shift t a deviation, which exceeds a predetermined threshold, an alarm can be triggered, which gives rise to a more precise, and in particular quantitative, review.

Die Vorrichtung gemäß 3 umfaßt einen Funktionsgenerator 10, der ausgangsseitig mit einem Ultraschall-Sendewandler 11, einem Frequenzzähler 12 und einem Oszilloskop 13 verbunden ist. In einem bestimmten Abstand von dem Ultraschall-Sendewandler 11 ist auf der Oberfläche des Bauteils 1 ein Ultraschall-Empfangswandler 14 verschiebbar angeordnet, der über einen Verstärker 15 mit einem zweiten Kanal des Oszilloskops 13 verbunden ist. Der Ultraschall-Empfangswandler 14 ist auf der Oberfläche des Bauteils 1 so angeordnet, daß er in Richtung seiner Verbindungslinie mit dem Ultraschall-Sendewandler 11 zu diesem hin bzw. von diesem weg verschoben werden kann. Die Prüfstelle auf der Bauteiloberfläche ist in dem hierfür gewünschten Bereich oberflächenbearbeitet, z.B. gesäubert und geglättet. Zur verschiebbaren Halterung dient eine mechanische Schiebevorrichtung 17, die beispielsweise zwei Führungsschienen umfaßt, zwischen denen der Ultraschall-Empfangswandler 14 entsprechend geführt ist. Der Schiebevorrichtung 17 ist ein Wegmeßsystem 18 zugeordnet, das die Verschiebestrecke des Ultraschall-Empfangswandlers 14 erfaßt. Für die konkrete Gestaltung des Wegmeßsystems 18 steht eine Vielzahl von Ausführungsformen zur Verfügung, die berührend oder berührungslos, optisch, induktiv usw. arbeiten.The device according to 3 includes a function generator 10 , the output side with an ultrasonic transmitting transducer 11 , a frequency counter 12 and an oscilloscope 13 connected is. At a certain distance from the ultrasonic transmitting transducer 11 is on the surface of the component 1 an ultrasonic receiving transducer 14 slidably mounted, via an amplifier 15 with a second channel of the oscilloscope 13 connected is. The ultrasonic receiving transducer 14 is on the surface of the component 1 arranged so that it is in the direction of its line of connection with the ultrasonic transmitting transducer 11 can be moved towards or away from this. The test site on the component surface is surface-finished in the area required for this purpose, eg cleaned and smoothed. For sliding support is a mechanical sliding device 17 comprising, for example, two guide rails, between which the ultrasonic receiving transducer 14 is performed accordingly. The pusher 17 is a measuring system 18 assigned, which is the displacement distance of the ultrasonic receiving transducer 14 detected. For the concrete design of the measuring system 18 There are a variety of embodiments available, the contact or non-contact, optical, inductive, etc. work.

Der Funktionsgenerator 10 erzeugt ein vorzugsweise sinusförmiges Signal im Dauerstrichbetrieb, das von dem Ultraschall-Sendewandler 11 in eine mechanische Schwingung umgewandelt und in das Bauteil 1 eingeleitet wird. Diese Schwingung erzeugt auf dem Bauteil 1 eine Oberflächenwelle. Der Ultraschall-Sendewandler 11 ist fest auf der Bauteiloberfläche angeordnet, z.B. angeklebt. Gegebenenfalls kann zwischen den Kontaktflächen beider Wandler 11, 14 und des Bauteils 1 ein Kontaktmedium vorgesehen sein.The function generator 10 generates a preferably sinusoidal signal in continuous wave mode, that of the ultrasonic transmitting transducer 11 converted into a mechanical vibration and into the component 1 is initiated. This vibration is generated on the component 1 a surface wave. The ultrasonic transmitting transducer 11 is fixedly arranged on the component surface, eg glued. Optionally, between the contact surfaces of both converters 11 . 14 and the component 1 be provided a contact medium.

Das Signal des Funktionsgenerators 10 wird weiterhin auf den ersten Kanal des Oszilloskops 13 gegeben, in dem es als Referenzsignal dient und als solches auf dem Bildschirm erscheint, sowie auf den Frequenzzähler 12, der nur der genauen Messung und Überwachung der von dem Funktionsgenerator 10 gelieferten Frequenz dient.The signal of the function generator 10 will continue on the first channel of the oscilloscope 13 given in which it serves as a reference signal and as such appears on the screen, as well as the frequency counter 12 That just the exact measurement and monitoring of the function generator 10 supplied frequency is used.

Die dem Bauteil 1 eingeprägte Oberflächenwelle wird von dem Ultraschall-Empfangswandler 14 aufgenommen, der nach demselben Prinzip wie der Ultraschall-Sendewandler 11 arbeitet, jedoch auch von anderer Art sein kann. Der Ultraschall-Empfangswandler 14 wandelt die mechanische Schwingung der Oberflächenwelle, die ständig ausgestrahlt wird und entsprechend ständig anliegt, in ein elektrisches Signal um, das von dem Vorverstärker 15 verstärkt und auf den zweiten Kanal des Oszilloskops 13 gegeben wird. Die beiden dem Oszilloskop 13 aufgegebenen Signale werden auf dem Bildschirm des Oszilloskops 13 so dargestellt, daß ihre Phasenverschiebung zueinander erkennbar ist. Sie erscheinen beispielsweise in der aus den 4a und 4b ersichtlichen Übereinander-Anordnung, in der die untere Darstellung s1 dem Referenzsignal und die obere Darstellung s2 dem Empfangssignal der Oberflächenwelle entspricht. Durch eine Verschiebung des Ultraschall-Empfangswandlers 14 läßt sich die Darstellung des Signals s2 auf dem Oszilloskop 13 relativ zu dem Referenzsignal s1 verschieben. Hierbei kann der Ultraschall-Empfangswandler 14 zunächst soweit verschoben werden, daß sich beide Signale s1 und s2 in Gleichphase befinden, wie dies in 4a gezeigt ist. Der so erreichte Meßpunkt des Ultraschall-Empfangswandlers auf der Bauteiloberfläche wird als Nullpunkt festgestellt und/oder markiert. Ausgehend von diesem Nullpunkt wird nun der Ultraschall-Empfangswandler 14 um eine Strecke verschoben, die eine Verschiebung der Signaldarstellung s2 auf dem Oszilloskop 13 bezüglich des stehenbleibenden Referenzsignals s1 um genau einen Phasendurchgang entsprechend einer Wellenlänge des Signals oder um ein ganzzahliges Vielfaches davon bewirkt. Das Verhältnis der durch das Wegmeßsystem 18 festgehaltenen Verschiebestrecke zu der Anzahl von Phasendurchgängen der relativ zueinander verschobenen Darstellungen der Signale s1 und s2 ergibt unmittelbar die Wellenlänge der Oberflächenwelle, d.h. der sich in dem Bauteil 1 ausbreitenden Schwingung. Bei einer Relativverschiebung der Signale s1 und s2 um genau einen Phasendurchgang entsprechend der Länge 2π ergibt die zugehörige Länge der Verschiebestrecke des Ultraschall-Empfangswandlers 14 unmittelbar die gesuchte Wellenlänge.The component 1 impressed surface wave is from the ultrasonic receiving transducer 14 taken on the same principle as the ultrasonic transmitting transducer 11 works, but can also be of a different kind. The ultrasonic receiving transducer 14 The mechanical oscillation of the surface wave, which is constantly radiated and correspondingly constantly applied, converts into an electrical signal coming from the preamplifier 15 amplified and to the second channel of the oscilloscope 13 is given. The two the oscilloscope 13 discontinued signals are on the screen of the oscilloscope 13 shown so that their phase shift is visible to each other. For example, they appear in the from the 4a and 4b apparent superposition arrangement, in which the lower representation s1 corresponds to the reference signal and the upper representation s2 the received signal of the surface wave. By a displacement of the ultrasonic receiving transducer 14 can the representation of the signal s2 on the oscilloscope 13 shift relative to the reference signal s1. Here, the ultrasonic receiving transducer 14 are first shifted so far that both signals s1 and s2 are in phase, as shown in 4a is shown. The measuring point thus reached of the ultrasonic receiving transducer on the component surface is detected and / or marked as a zero point. Starting from this zero point is now the ultrasonic receiving transducer 14 shifted by a distance, which is a shift of the signal representation s2 on the oscilloscope 13 with respect to the remaining reference signal s1 by exactly one phase passage corresponding to a wavelength of the signal or an integer multiple thereof causes. The ratio of the through the measuring system 18 Latched displacement distance to the number of phase passages of the relatively shifted representations of the signals s1 and s2 immediately gives the wavelength of the surface wave, that is, in the component 1 spreading vibration. In the case of a relative displacement of the signals s1 and s2 by exactly one phase passage corresponding to the length 2π, the associated length of the displacement path of the ultrasonic receiving transducer results 14 immediately the searched wavelength.

Die 4b zeigt eine Vorgehensweise, bei der der Nullpunkt in dem Wegmeßsystem 18 zunächst dadurch eingestellt wird, daß die Darstellungen s1 und s2 der an dem Oszilloskop anliegenden Signale sich in Gegenphase befinden. Die Verschiebung des Ultraschall-Empfangswandlers 14 erfolgt in der Darstellung gemäß 4b so, daß das Signal s2 der Oberflächenwelle um einen halben Phasendurchgang bis zur Gleichphase der beiden Signaldarstellungen verschoben wird. Auch hier wird der Verstellweg durch das Wegmeßsystem 18 aufgenommen und zu der Anzahl von Phasendurchgängen, um die die beiden Darstellungen s1 und s2 relativ zueinander verschoben wurden, durch Quotientenbildung in Beziehung gesetzt. Die Anzahl von Phasendurchgängen beträgt in diesem Beispiel 0,5, d.h. die Verschiebestrecke des Ultraschall-Empfangswandlers 14 entspricht der halben Wellenlänge der Oberflächenwelle. Aus der Wellenlänge und der Frequenz kann rechnerisch die Schallgeschwindigkeit des Werkstoffs bestimmt werden. Diese Vorgangsweise wird bei unterschiedlichen Frequenzen, mit denen der Ultraschall-Sendewandler 11 durch den Funktionsgenerator 10 angeregt ist, wiederholt.The 4b shows a procedure in which the zero point in the measuring system 18 is initially set by the fact that the representations s1 and s2 of the signal applied to the oscilloscope are in antiphase. The displacement of the ultrasonic receiving transducer 14 takes place in the illustration according to 4b in such a way that the signal s2 of the surface wave is shifted by half a phase through to the same phase of the two signal representations. Again, the adjustment by the measuring system 18 and related to the number of phase transitions by which the two representations s1 and s2 have been shifted relative to each other, by quotient formation. The number of phase passages in this example is 0.5, that is, the displacement distance of the ultrasonic receiving transducer 14 corresponds to half the wavelength of the surface wave. The speed of sound of the material can be determined by calculation from the wavelength and the frequency. This procedure is used at different frequencies with which the ultrasonic transmitting transducer 11 through the function generator 10 is excited, repeated.

Durch Abtasten der Meßstrecke zwischen den beiden Wandlern 11 und 14 erhält man somit die Wellenlängen (oder Schallgeschwindigkeiten) bei verschiedenen Eindringtiefen der Schwingung und kann daraus ein Wellenlängen-Profil (bzw. Schallgeschwindigkeits-Profil) gemäß Kurve a oder Kurve b in 1 über den Bauteilquerschnitt ermitteln. Eine typische Zeitstandschädigung, die sich auf den oberflächennahen Bereich bzw. die Randschicht des Bauteils 1 beschränkt, äußert sich in der vorstehend erläuterten Weise in dem erstellten Profil derart, daß die Schallgeschwindigkeit ausgehend von einem niedrigeren Wert an der Bauteiloberfläche mit zunehmender Tiefe signifikant ansteigt.By scanning the measuring path between the two transducers 11 and 14 Thus one obtains the wavelengths (or sound velocities) at different penetration depths of the vibration and can therefrom a wavelength profile (or sound velocity profile) according to curve a or curve b in 1 determine over the component cross section. A typical creep damage, which affects the near-surface area or the surface layer of the component 1 limited, manifests itself in the manner described above in the created profile such that the speed of sound increases significantly from a lower value at the component surface with increasing depth.

Die vorstehende Erläuterung anhand der 4a, 4b zur Ermittlung der Wellenlänge der Oberflächenwelle veranschaulicht das Meßprinzip ohne daß dieses auf die beschriebene Vorgehensweise beschränkt ist. Vielmehr stellt die beschriebene Relativverschiebung der Signaldarstellungen s1 und s2 um bestimmte, z.B. ganzzahlige Vielfache der Phasendurchgänge nur eine Rechnungsvereinfachung dar, die der leichten optischen Erfaßbarkeit zugute kommt. Tatsächlich ist das Verhältnis aus der Länge der Verschiebestrecke des Ultraschall-Empfangswandlers 14 und der Änderung der Phasenverschiebung zwischen den Signaldarstellungen s1 und s2 unverändert gleich, unabhängig von der absoluten Länge der Verschiebestrecke und der dadurch induzierten Änderung der Phasenverschiebung. Es ist deshalb denkbar und möglich, den Ultraschall-Empfangswandler 14 um eine fest vorgegebene Streckenlänge zu verschieben und zu dieser fest vorgegebenen Länge die jeweils gemessene Änderung der Phasenverschiebung in Bezug zu setzen. Dies kann auch ohne eine optisch erfaßbare Darstellung auf dem Oszilloskop 13 in einer entsprechenden Maßeinrichtung erfolgen, sodaß das die Wellenlänge definierende Verhältnis über einen Rechner unmittelbar ausgewertet und weiterverwendet werden kann.The above explanation with reference to 4a . 4b for determining the wavelength of the surface wave illustrates the principle of measurement without this being limited to the procedure described. Rather, the described relative displacement of the signal representations s1 and s2 by certain, for example integer multiples of the phase passages represents only an invoice simplification, which benefits the easy optical detectability. In fact, the ratio is the length of the displacement distance of the ultrasonic receiving transducer 14 and the change in the phase shift between the signal representations s1 and s2 is the same regardless of the absolute length of the displacement distance and the change in the phase shift induced thereby. It is therefore conceivable and possible, the ultrasonic receiving transducer 14 in order to shift a fixed length of the route and to refer to the respective measured change in the phase shift to this fixed predetermined length. This can also be done without an optically detectable representation on the oscilloscope 13 take place in a corresponding Maßeinrichtung, so that the wavelength-defining ratio can be evaluated directly via a computer and reused.

Aus der vorstehenden Darstellung ergibt sich weiterhin, daß es auf eine bestimmte Amplitude der in das Bauteil 1 eingeprägten Oberflächenwelle nicht ankommt, sofern diese nur ausreichend ist, um von dem Ultraschall-Empfangswandler 14 aufgenommen werden zu können. Auch die Länge der Verschiebestrecke des Ultraschall-Empfangswandlers 14 ist nicht kritisch, sofern sie nur einer einwandfreien Messung zugänglich ist und eine hinreichend erfaßbare Änderung der Phasenverschiebung zwischen den Signaldarstellungen s1 und s2 bewirkt. Je nach der Länge des Verfahrweges erhält man die Wellenlänge (bzw. die daraus errechnete Schallgeschwindigkeit) lokal oder als Mittelwert über eine größere Verschiebestrecke. In allen Fällen kann, wie eingangs bereits erläutert, die in den jeweiligen Schichten des abgetasteten Bauteilquerschnitts ermittelte Wellenlänge bzw. Schallgeschwindigkeit mit einem entsprechenden vorermittelten Bezugswert verglichen werden, um eine auf eine Zeitstandschädigung hindeutende charakteristische Abweichung zu erfassen, oder es wird für die Beurteilung des Werkstoffzustandes der Gradient des ermittelten Profils in dem oberflächennahen Profilabschnitt (Abschn. II in 1) herangezogen.From the above representation further results that it is at a certain amplitude in the component 1 impressed surface wave does not arrive, provided that it is only sufficient to from the ultrasonic receiving transducer 14 to be included. Also the length of the displacement distance of the ultrasonic receiving transducer 14 is not critical, provided that it is accessible only to a perfect measurement and causes a sufficiently detectable change in the phase shift between the signal representations s1 and s2. Depending on the length of the travel path, the wavelength (or the speed of sound calculated therefrom) is obtained locally or as an average over a larger displacement distance. In all cases, as already explained, the wavelength or sound velocity determined in the respective layers of the sampled component cross section can be compared with a corresponding pre-determined reference value to detect a characteristic deviation indicative of a creep damage, or it is used for the assessment of the material condition the gradient of the determined profile in the near-surface profile section (Sect. II in FIG 1 ).

Schließlich können zur Erfassung der Phasenverschiebung zwischen den Signaldarstellungen s1 und s2 und deren Änderung auch zwei oder mehr Ultraschall-Empfangswandler herangezogen werden. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dient der Funktionsgenerator zur Erzeugung des Referenzsignals. Diese Funktion kann jedoch auch durch einen von zwei oder mehr Ultraschall-Empfangswandlern übernommen werden, die einem gemeinsamen Ultraschall-Sendewandler zugeordnet sind.Finally, to Detecting the phase shift between the signal representations s1 and s2 and their change two or more ultrasonic receiving transducers are used. In the embodiment described above, the function generator is used for generating the reference signal. However, this feature can work as well be taken over by one of two or more ultrasonic receiving transducers, the one associated with common ultrasonic transmit transducers.

Claims

Method for the non-destructive determination of the material condition in components ( 1 ), in particular for determining creep damage, in which by an ultrasonic transmitting transducer ( 11 ) at a first measuring point of the component surface, a vibration is excited and the vibration at at least one further measuring point of the component surface at a distance from the first measuring point by at least one ultrasonic receiving transducer ( 14 ) and with that of the ultrasonic transmitting transducer ( 11 ) is detected in order to detect a deviation characteristic of a change in the material condition , characterized in that the oscillation is excited in a plurality of successive test operations with a frequency changed in each test procedure in order to reduce the penetration depth of the test in each test operation by the change of the frequency To change vibration in the device cross-section, and that of the ultrasonic receiving transducer ( 14 ) is detected at each frequency, wherein the oscillation is excited in the form of a surface wave in the continuous wave mode, each adjusting phase shift (T) between the excited and the received surface wave with a predetermined reference phase shift (t) is compared, and a Deviation of the resulting phase shift from the reference phase shift is the characteristic deviation.

A method according to claim 1, characterized in that the surface wave is deflected by at least one at a distance from an ultrasonic transmitting transducer ( 11 ) arranged ultrasonic receiving transducer ( 14 ) and the phase shift between the received signal (s2) and a reference signal (s1) of the surface wave is detected, that in each case the distance between the ultrasonic transmitting transducer ( 11 ) and the ultrasonic receiving transducer ( 14 ) is varied by a distance of detectable or known length such that the quotient between the length of the path and the change in phase change caused by the change in distance, measured in multiples of phase passages, is determined as the wavelength of the surface wave and that a deviation of the wavelength from one Reference wavelength is the characteristic deviation.

Method according to claim 2, characterized in that that from the determined wavelength the speed of sound is calculated.

A method according to claim 2, characterized in that as the reference sound velocity or reference wavelength determined in one or more of the test procedures Speed of sound or wavelength in a damage-free or as damage free assumed part (curve section I) of the detected during the test component cross-section is taken as a basis.

Method according to claim 4, characterized in that by using the values determined in the test procedures Speed of sound or the wavelength of a value profile over the recorded depth of the component cross-section is created and that as the reference sound velocity or reference wavelength a value in a profile range of largely constant values (curve section I).

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a value profile over the detected depth of the component cross-section is created by using the values determined in the test procedures of the speed of sound or the wavelength and that a significant gradient change of the value profile in a profile area (Curve Section II) is the characteristic deviation.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized that for the test operations selected frequency range in dependence of the material-related speed of sound is selected.

Method according to claim 7, characterized in that that for the material steel the frequency range between 100 kHZ and 2 MHz lies.

Device for nondestructive detection of the material condition in components, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, with a on the surface of a component ( 1 ) mountable ultrasonic transmitting transducer ( 3 . 11 ), at least one at a distance from the ultrasonic transmitting transducer attachable to the component surface ultrasonic receiving transducer ( 6 . 14 ), with a frequency generator ( 2 . 10 ) for acting on the ultrasonic transmitting transducer such that in the component a surface wave is generated in the continuous wave mode, and with a device ( 5 . 13 ) for detecting the phase shift between the oscillations (signals s1, s2) at least two spaced-apart ultrasonic transducer.

Apparatus according to claim 9, characterized in that at least one of the two ultrasonic transducers ( 11 . 14 ) is adjustably mounted along the component surface that the adjustable ultrasonic transducer ( 14 ) An institution ( 18 ) is assigned to the determination and / or measurement of the adjustment path and that the device ( 13 ) comprises a device for determining the wavelength of the surface wave as a ratio between the length of the adjustment path and the adjustment of the phase shift caused by the adjustment for detecting the phase shift.

Device according to claim 10, characterized in that that one ultrasonic transmitting transducer and two ultrasonic receiving transducers are provided that the two ultrasonic receiving transducer relative to each other along the component surface are adjustable, and that the device for determining and / or measuring the Verstellstrecke determines the relative displacement of the ultrasonic receiving transducer or measures.

Device according to claim 9 or 10, characterized the means for detecting the phase shift is an oscilloscope is that over a first channel with the frequency generator or one of the ultrasonic transducers and over a second channel connected to another of the ultrasonic transducers is.