DE102009009195B4 - Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen sowie verdeckten Rissen - Google Patents

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

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Abstract

Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen (12) sowie verdeckten Rissen (13) in Bauteilen aus elektrisch leitfähigem Material 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 (6) justiert wird, wobei der oder die Vergleichskörper (6) hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften dem zu prüfenden Bauteil entsprechen und an einer Oberfläche mit mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen (10) sowie mit mehreren den ersten Vertiefungen entsprechenden zweiten oberflächenoffenen Vertiefungen (10') versehen sind, wobei jedoch die zweiten Vertiefungen (10') zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung (11) versehen sind, so dass die Rissnachbildung (11) bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers (6) verdeckt ist, und wobei 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, und dass beim Prüfen des Bauteils (8) durch das Prüfgerät (2) erhaltene Signalanzeigen anhand von an dem oder den Vergleichskörpern (6) gewonnenen Signalanzeigen bewertet werden.

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, wobei die Erregerspule und die Messspule an einem Wirbelstrom-Prüfgerät angeschlossen sind.
  • 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.
  • In dem Fachaufsatz ”Inspection of Hidden Defects in Metal-Metal Joints of Aircraft Structures Using Eddy Current Technique with GMR Sensor Array”), A. Yashan, et al., ECNDT 2006, Tu.4.4.4, Seiten 1–8, ist ein GMR-Sensor-Prüfsystem zur Kontrolle von versteckten Defekten in Metallverbindungen bei Flugzeugkonstruktionen unter Anwendung der Wirbelstromtechnik beschrieben. Das System beinhaltet eine Erregerspule und als Messwertaufnehmer eine GMR-Sensor-Anordnung. Bei einem GMR-Sensor handelt es sich um einen Magnetfeldsensor, der auf dem GMR-Effekt basiert. Im Gegensatz zu einer Messspule besteht ein GMR-Sensor aus GMR-Widerständen, die zu einer Brückenschaltung (Wheatstone-Brücke) zusammengeschaltet sind. In dem beschriebenen Prüfsystem sind die GMR-Sensor-Anordnung und die Erregerspule zur Signalverarbeitung und Messauswertung an einen PC mit Multifunktions-ADC-Karte angeschlossen. In dem Fachaufsatz ist ferner ein Überlappungsstoß einer genieteten Flugzeugaußenhaut dargestellt, wobei an Nietlöchern des unteren Blechs Ermüdungsrisse vorhanden sind, die durch das obere Blech verdeckt sind. Ferner ist dort ein Grundriss eines Überlappungsstoßes aus Aluminiumblechen mit verdeckten künstlichen Rissen dargestellt, wobei die künstlichen Risse an Nietlöchern entsprechenden Durchgangsbohrungen angeordnet sind. Des Weiteren ist dort ein Probestück dargestellt, das eine untere Aluminiumplatte umfasst, die drei künstliche „Defekte” in Form von Schlitzen aufweist, die jeweils 60 mm lang, jedoch unterschiedlich breit sind. Zur Simulation von verdeckten Defekten werden auf die untere Aluminiumplatte mehrere defektfreie Aluminiumplatten aufgelegt, die eine Abdeckung bilden.
  • In ”NONDESTRUCTIVE TESTING HANDBOOK”, R. C. McMaster, et al., Second Edition, Volume 4, Electromagnetic Testing, 1986, Seiten 71, 72 und 259 bis 264, sind verschiedene Typen von Wirbelstrom-Messsonden sowie Verfahren zur Herstellung von Referenzmustern beschrieben. Dem Dokument lässt sich unter anderem entnehmen, dass Risse durch mittels Elektroerosion erzeugte Kerben an Probestücken für Wirbelstromprüfungen simuliert werden können, und dass solche Kerben an der Außenseite sowie der Innenseite eines Werkstückes in das Werkstück eingebracht werden können.
  • In dem Fachaufsatz „Identification of Crack Depths from Eddy Current Testing Signal”, Hiroyuki Fukutomi, et al., IEEE Transactions an Magnetics, Vol. 34, Nr. 5, September 1998, Seiten 2893 bis 2896, ist ein auf finite Elemente basierendes Verfahren zur Erkennung von Risstiefen mittels Wirbelstromprüfsignalen beschrieben. Das dabei verwendete Prüfsystem umfasst eine Scheibenspule („Pancake coil”). Das Prüfverfahren ist in der Lage, verdeckte Risse zu detektieren. Dabei werden Testkörper verwendet, in die künstliche Risse mit unterschiedlichen Geometrien durch Elektroerosion eingebracht wurden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren 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 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.
  • 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 mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen sowie mit mehreren den ersten Vertiefungen entsprechenden zweiten Vertiefungen versehen sind, wobei jedoch die zweiten Vertiefungen zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung versehen sind, so dass die Rissnachbildung bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers verdeckt ist, und wobei die ersten Vertiefungen sowie die zweiten Vertiefungen unterschiedlich tief ausgebildet sind, 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, und dass beim Prüfen des Bauteils durch das Prüfgerät erhaltene Signalanzeigen anhand von an dem oder den Vergleichskörpern gewonnenen Signalanzeigen bewertet werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Wirbelstromprüfverfahren 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 den Nachweis, dass zur Oberfläche hin offene Korrosionsmulden und/oder Korrosionsnarben eine bestimmte maximale Tiefenerstreckung nicht überschreiten.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die jeweilige Prüfzone mit mindestens einem Permanent-Magneten mit hoher Magnetfeldstärke, vorzugsweise einem Neodym-Magneten, 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.
  • Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wirbelstromprüfverfahrens 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 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.

Claims (10)

  1. Wirbelstromprüfverfahren zur Erkennung und Bewertung von oberflächenoffenen (12) sowie verdeckten Rissen (13) in Bauteilen aus elektrisch leitfähigem Material 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 (6) justiert wird, wobei der oder die Vergleichskörper (6) hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften dem zu prüfenden Bauteil entsprechen und an einer Oberfläche mit mehreren oberflächenoffenen ersten Vertiefungen (10) sowie mit mehreren den ersten Vertiefungen entsprechenden zweiten oberflächenoffenen Vertiefungen (10') versehen sind, wobei jedoch die zweiten Vertiefungen (10') zusätzlich in ihrem Grund mit einer von der Gegenseite der Oberfläche her eingebrachten Rissnachbildung (11) versehen sind, so dass die Rissnachbildung (11) bezüglich der Oberfläche des Vergleichskörpers (6) verdeckt ist, und wobei 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, und dass beim Prüfen des Bauteils (8) durch das Prüfgerät (2) erhaltene Signalanzeigen anhand von an dem oder den Vergleichskörpern (6) gewonnenen Signalanzeigen bewertet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die verwendeten Vergleichskörper (6) eine Wanddicke von mindestens 7 mm aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die verwendeten Vergleichskörper (6) eine Wanddicke von mindestens 9 mm 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 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.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfzone mit mindestens einem Permanent-Magneten mit hoher Magnetfeldstärke magnetisiert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfzone mit einem Neodym-Magneten 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 aufgeprägt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfzone das wechselnde Magnetfeld mit einer Frequenz im Bereich von 9 bis 11 kHz aufgeprägt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zu prüfenden Bauteil um eine Armatur oder einen Behälter aus austenitischem Werkstoff handelt.
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