WO2019162003A1 - Verfahren und vorrichtung zur zerstörungsfreien prüfung eines bauteils - Google Patents

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WO2019162003A1
WO2019162003A1 PCT/EP2019/051139 EP2019051139W WO2019162003A1 WO 2019162003 A1 WO2019162003 A1 WO 2019162003A1 EP 2019051139 W EP2019051139 W EP 2019051139W WO 2019162003 A1 WO2019162003 A1 WO 2019162003A1
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transmitting
empfangsprüfköpf
rail
ultrasonic
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PCT/EP2019/051139
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Philipp Kahlert
Michael Opheys
Andreas SPERLING
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for non-destructive testing of a component. Moreover, the invention relates to a device for carrying out such a method.
  • TOFD Time of Flight Diffraction Technique
  • phased array probes for nondestructive testing, which may include both a linear array and a matrix array.
  • Test heads of this type have a plurality of ultrasonic sensors, which are also referred to as individual elements. By means of this, an ultrasonic wave is coupled into a component to be tested or sounded and a reflected ultrasonic signal is received again.
  • a group of the individual elements as a transmitter and a further group as receiver elements is usually switched using an associated control unit.
  • phased array technology is particularly suitable for non-destructive testing of rotationally symmetric components comprising a plurality of recesses arranged on one or more pitch circles, for example cylindrical bores or the like. not provide reliable data for all component areas. It has been found that, in particular, errors which, viewed from the outside, lie radially under or behind recesses in such a component can not be reliably detected via the phased array technique.
  • a rotationally symmetrical component which has a plurality of preferably cylindrical recess, in particular bores, which are arranged on one or more hole circles and are preferably at least substantially equidistant from one another, is provided, b) outside the component, an ultrasonic Transmitter serving Sendeprüfköpf and serving as an ultrasonic receiver Empfangsprüfköpf spaced from each other arranged such that with the Sendeprüfköpf in a shadow, which is behind one of the recesses in the component, ultrasonic waves can be irradiated, and ultrasonic waves, at least one in the Schat be bent range available error can be received by the Empfangsprüfköpf, and
  • c) it is determined, using the diffraction time technique, whether one or more errors exist in the shadow area.
  • the basic idea of the present invention is to use the ultrasound test method of the so-called diffraction time-of-flight technique (TOFD), which is already used for the destructive testing of welds, in order to obtain in rotationally symmetrical components with a plurality of recesses also those of the recesses. shaded "areas scan.
  • TOFD diffraction time-of-flight technique
  • recesses which may be, for example, a plurality of holes on one or more hole circles for a flange-type fitting
  • TOFD diffraction time-of-flight technique
  • the screw connection there are a plurality of axial threaded bores in the hollow shaft which are arranged equidistant from each other on a circle of holes coaxial with the axis of rotation of the hollow shaft.
  • a preferred embodiment of the procedural inventive method is characterized in that in a diregestell th component shadow areas behind multiple recesses are non-destructively checked for errors, what then - per recess, in particular hole - the steps b) and c) are performed.
  • shadow areas are checked behind all in one component before existing recesses, in particular holes.
  • a relative movement of the component and the transmitting and receiving probe can be effected during a test procedure. Accordingly, it can be provided in a further development of the method according to the invention that the transmitting and receiving probe and the component are relative to one another be moved before given to the send and the Empfangsprüfköpf and / or the component perform a relative movement in the circumferential direction.
  • Prinzipi ell it is both possible that sending and Empfangsprüfköpf held at a fixed position in space, ie stationary who the while the component to be tested is moved, and vice versa or both probes and component in particular special in opposite directions to each other. Is it correct?
  • the component about a shaft such as a hollow shaft
  • a rotation of the shaft can be performed by 360 °.
  • the position of the transmitting and / or receiving test head is preferably detected relative to the component by means of at least one encoder in contact with the component.
  • a further preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that in step b) the transmitting and Empfangsprüfköpf be arranged such that ultrasonic waves that are radiated from the Sendeprüfköpf in the shadow area propagate to one side of the ten Scheme lying in front of the shadow recess , And ultrasonic waves, which are diffracted at least one in the shadow area before existing error and reach the Empfangsprüfköpf he, propagate to the opposite side of the ten Scheme lying in front of the shading recess.
  • the transmitting and the Empfangsprüfköpf be arranged in step b), in particular in V-sound transmission.
  • step a) of the method a cylindrical hollow shaft closed in the mounted state, preferably at both end faces, is provided.
  • the one or more hole circles on which recesses are arranged in the construction part is or are preferably coaxial with the axis of rotation of the component.
  • the rotation axis to understand that axis, in relation to the Rotati onssymmetrie is present.
  • a rail of such a shape has proved to be particularly suitable for holding at least two test heads at a predetermined distance from one another on a rotationally symmetrical component, with which the probes are preferably to be brought into contact for a scanning operation, in particular for a V-sound transmission.
  • Rail can be kept, for example, by a user by hand of the art that the probes held there are in contact with a component to be tested, even if the component moves during a measurement to cover a size ren test area, in particular rotated.
  • a curved rail is used, it is particularly preferably coaxial with the axis of rotation of the component angeord net.
  • the radius of the rail is selected depending on a radius of the construction part or is. The radius of the
  • Rail is then preferably selected as a function of the outer radius of the preferably cylindrical member is, for example, such that it slightly exceeds the outer radius.
  • the transmit and the Empfangsprüfköpf continue to vorgt kept at a predetermined distance from each other and / or with a defined Einschallwinkel on the rail, the predetermined distance and / or defined Einschallwinkel preferably in dependence of a radius of the component and / or the positions and / or Size of recesses in the component is selected.
  • the distance and / or angle is expediently selected for the examination of the shadow areas in such a way that a sonication of ultrasonic waves in the respec conditions shadow area with the Sendeprüfköpf and a detection of diffracted in the shadow area waves with the receiving enable test head.
  • the distance is preferably chosen such that the transmitting and the receiving test head "look" into the respective shadow area, which is located immediately behind the respective recess, in particular bore. Other distances and / or angles can easily be selected for testing other component areas.
  • a blind distance to the respective recess is calculated, which defines a blind area, in which errors in the shadow area are not detectable, and the dummy distance is preferably included in a calculation of the magnitude of detected errors. Since the transmitting and the Empfangsprüfköpf "look" obliquely behind the respective recess in particular from both sides, there will usually always be a small area, which is still covered by the respective respective recess, so "shadowed" is.
  • blind spacing Its extension starting at the recess radially inwardly is referred to herein as blind spacing. If an error in a shadow area, ie behind a recess or radially further inward lying as this detected and it is known that in the component operationally there are cracks extending from the recesses, in particular Boh ments extending radially inward, it can assume that the crack also extends over the blind area, which can then be taken into account in the calculation or estimation of the crack length.
  • a further, particularly preferred embodiment of the method according to the invention is further distinguished by the fact that the component is additionally examined for errors with at least one phased array ultrasonic testing head.
  • the pulse-echo method can be used.
  • At least one region of the component, which is located radially further in relation to the axis of rotation of the component is preferably at least one of the components of the component. and a radially outward lying with respect to the Rotati onsachse range using phased array technique. It may, for example, be ensured that regions which are located in front of recesses in the construction, that is to say radially further outward than recesses, are examined for errors with at least one phased array ultrasonic testing head.
  • the examination of further component areas with this technique can also be provided. Examples may be mentioned areas that lie between adjacent AusBackun gene. For a holistic image, at least all areas of a component are particularly preferred by means of
  • Phased array technology tested which are not testable via TOFD and / or vice versa. Also, areas can be tested with both TOFD and the phased array technique. Then, a correlation of results of both measurement techniques suc conditions. For example, the results of the TOFD measurement can be used to verify gefun through the phased array method dene errors and possibly their size.
  • the non-destructive testing with at least one phased array ultrasonic probe can be done, for example, before or after a TOFD test.
  • Another object of the present invention is a device for carrying out the procedural inventive method, comprising
  • a transmitter probe serving as an ultrasonic transmitter and adapted to radiate ultrasonic waves
  • a receiving test head serving as an ultrasonic receiver, which is designed to detect ultrasonic waves, - A bent, in particular circular ring or circular ring segment-shaped rail on which the Sendeprüfköpf and the Empfangsprüfköpf are held.
  • the position of the transmitter and / or the EmpfangsprüfkONEs may be freely adjustable on the rail, in particular locking means are provided, via which the transmitter and / or the Empfangsprüfköpf can be locked in each case in a selected position.
  • the transmitter and / or the Empfangsprüfköpf on the rail winkelverstell bar, held about a pivot axis pivotally to choose the Einschallwinkel comfortable and fast or can change.
  • the transmitting and / or the receiving test head at predetermined positions on the rail positio nier and lockable.
  • the positions have been determined in particular beforehand for a component of given geometry or also several components of different geometries and can then be chosen comfortably and quickly during a measuring process.
  • two different predetermined positions and / or Winkelausrich lines are provided on the rail and / or marked for a construction teilyp for the transmitting and / or the Empfangsprüfköpf.
  • a position and / or angle adjustment can then, for example, the investigation of the shadow areas serve and another position and / or angle adjustment of the investigation in example of areas that are radially in front of recesses, so radially outward than this.
  • different set positions and / or angle settings may exist for different component types, so that the device can be adapted very quickly and reliably to another component geometry.
  • the transmitting and / or receiving test heads are furthermore preferably each held on the rail via a test head holder manufactured in particular by means of a rapid prototyping method. Through generative manufacturing processes can particularly suitable test head holder can be produced, with a maximum of flexibility in terms of shape is made.
  • the device according to the invention further comprises, in a further development, at least one encoder to be brought into contact in particular with a component to be tested, which is designed to detect the position of the transmitting and / or receiving test head relative to the component.
  • an encoder can in that case that component and probes perform a Relativbe movement to each other, for example, to scan several areas shadow for error, reliably the respective relative position are detected.
  • the device comprises at least one phased array ultrasonic probe, so that in addition a non-destructive testing of a component via the phased array method is possible.
  • the device further preferably comprises a phased array encoder which is in particular to be brought into contact with a component to be tested and which is assigned to the phased array ultrasound probe, which is designed to determine the position of the phased array -Ultra- sound-Prüfkmüs relative to the component to capture.
  • a test head holder which was preferably also manufactured by means of a rapid prototyping method.
  • the test head holder may have a handle over which a user Be the test head brin comfortable to a desired position and can hold in this.
  • the device may comprise at least one memory and / or evaluation unit, with which measurement signals which are detected by the probes and / or one or more encoders are stored and / or evaluated.
  • the storage and / or evaluation unit for example, an ultrasound device - optionally in conjunction with a computer - include or be given by such. It should be noted that it is possible in principle that the device according to the invention in addition to the rail held at the transmit and the Empfangsprüfköpf and possibly before existing phased array probe still includes one or more wei tere probes, such as by simultaneous Messun to be able to test more component volumes in less time. This applies correspondingly ren for the procedural invention.
  • FIG. 1 shows a schematic partial view of a "stub shafts" or pin of a hollow shaft of an S sub-turbine of a nuclear power plant
  • Figure 2 is a purely schematic partially cut Dar position of a hollow shaft of an S-part turbine of a nuclear power plant, to which the "stub shaft" or Zap fen of Figure 1 is screwed,
  • FIG. 3 shows a purely schematic partially cut Dar position to illustrate the examination of the hollow shaft of Figure 2 with the phased array technique
  • Figure 4 is an enlarged purely schematic partially ge
  • FIG. 2 is a sectional view for illustrating the non-destructive testing of a shadow region of the hollow shaft from FIG. 2 via TOFD,
  • FIG. 5 is a purely schematic partial view of the end face of the hollow shaft of Figure 2 with a Ausry tion form of a device according to the invention for non-destructive testing
  • Figure 6 is a perspective view of the hollow shaft and Tei len of the device of Figure 5
  • Figure 7 is a schematic perspective view of a
  • FIG. 1 shows, in a purely schematic representation, a frontal view of the upper half of a pin 1, also referred to as "stub shaft", which faces the hollow shaft 2, which is not shown in FIGS Kernkraftwer kes is screwed.
  • a plurality of extending in the axial direction through holes 3 in the pin 1 is provided on the front side, which are arranged on a in Figure 1 for illustrative purposes drawn hole circle LI is.
  • the pin 1 has the front side nor a plurality of zylin derförmigen recesses 4, the circle on a further hole L2 with a slightly larger radius than the bolt circle LI of the through holes. 3 are arranged, and whose diameter clearly falls below those of the through holes 3.
  • the cylindrical recesses 4 are provided for balancing weights.
  • Both hole circles LI, L2 are coaxial with the axis of rotation R of the shaft 1, which is perpendicular to the plane of the drawing in Figures 2 to 5.
  • Through holes 3 corresponding threaded holes 5 are provided, which are also arranged according to the bolt circle LI, and in which in the assembled state in the figures, not shown, screws are screwed, which extend through the through holes 3 and their heads rest on stop surfaces provided there, as it From a flange-like fitting is well known.
  • the turbine shaft 2 is a safety-relevant, highly stressed component, which is why a non-destructive examination of the areas around the threaded holes 5 to verify the freedom from cracks is required. It has been found that the radially outwardly extending cracks 6 by means of the ultrasonic phased array technique, in which the crack detection tion based on exploiting reflected Ultraschallallsig nals, are detectable.
  • an ultrasonic phased array test head 8 is arranged on the surface of the turbine shaft 2, which is shown purely by way of example in FIG. 3 in three different test positions.
  • the ultrasonic phased array test head 8 comprises a plurality of individual elements 9, each of which can be used as ultrasound Transmitter or receiver can serve. In the figure 3 of the majority of the individual elements 9 only three pieces are indicated purely by way of example.
  • a circular sector 10 is in each case drawn, which is intended to illustrate a sector scan in the circumferential direction.
  • the central circular sector 10 is hatched for better distinction.
  • ultrasonic signals are sent or received and recorded in a de-defined central angle range by electronic control of several individual elements 9 per probe position.
  • FIG. 3 illustrates a passing over of the test head 8, in which a possible error, which is oriented as a crack 6 of the threaded bore 5 radially to the outer surface of the turbine shaft 1, is detected by sector scan.
  • the probe 8 can detect the diffraction signals of the tip of the crack 6 with the outer central ray.
  • ultrasonic waves with fixed sound-angle ranges are coupled into the shaft 2 by a plurality of individual elements 9 and ultrasonic waves reflected at the radially outwardly extending crack 6 are detected by a plurality of individual elements 9 connected as Emp catcher, so that the latter can be found.
  • test head 8 which serves as a transmitter and receiver, but it is a separate transmitter and receiver are used, which can be combined with stepped Vorke wedges to achieve different ultrasonic impact angle in the shaft 1 , Specifically, as shown purely schematically in Figures 2 and 4, serving as an ultrasonic transmitter Sendeprüfköpf 12 and serving as an ultrasonic receiver Empfangsprüfköpf 13 spaced apart on the outside of the shaft 2 arranged in such a way that with the Sendeprüfköpf 12th in a shadow area 11 behind a threaded hole 5 ultrasonic waves can be irradiated and ultrasonic waves that are diffracted at least one existing in the shadow area 11 crack 7, can be received or detected by the Empfangsprüfköpf 13.
  • FIG. 2 shows an ultrasound signal radiated by the transmit probe 12 as the central line 14 and the central beam of the receiver 15 as the middle line 15 representing the ultrasonic wave diffracted at a crack 7 in the shadow region 11 and propagating to the receive probe 13 , drawn.
  • FIG. 4 shows an enlarged schematic representation for non-destructive testing of the shadow region 11 of the central threaded bore 5 according to the invention via TOFD, wherein a plurality of representative lines 14 and 15 for the transmitting and Empfangsprüfköpf 12, 13 are shown, each representing the 6dB sound pressure drop.
  • Ultrasonic waves which are sounded by the Sendeprüfköpf 12 in the shad ten Colour 11, propagate to one side of lying in front of the shadow area 11 threaded hole 5 (see the lines 14) and ultrasonic waves, which diffracted at one or more cracks 7 in the shadow area 2 and 4 on the right side of the threaded hole 5 (see line (s) 15).
  • the probes 12, 13 are arranged such that there is a so-called V-sound transmission.
  • the two probes 12, 13 are part of an embodiment of a device according to the invention for non-destructive testing, which is shown purely schematically in Figures 5 and 6.
  • the device comprises, in addition to the probes 12, 13 a curved, in this case circular segment-shaped rail 17.
  • the belonging to the rail 17 radius is slightly larger than the outer radius r A of the hollow shaft 1, which in the figure 2 and the annular segment-shaped rail 17 extends in the present case over an angle of about 100 °, that is less than one third of a full circle.
  • the two probes 12, 13 are each connected to one another by means of a rapid prototyping method. Taken transmit and Empfangsprüfkopfhalter 18, 19 spaced from each other and held in one. Of each of the two test head holder 18, 19 while one of the probes 12, 13 is taken and that at the radially inwardly facing end of the respective probe holder 18, 19, so that the respective test head 12, 13 with the surface of the hollow shaft 1 in Contact comes when the rail 17, as shown in Figures 5 and 6 ge, is arranged. The alsgenomme of the holders 18, 19 NEN probes 12, 13 are not visible in the figure 5.
  • the device further comprises an encoder 20 which is held on the transmit probe holder 18.
  • the encoder 20 serves to detect the current position of the test head holder received by the transmitting Sendeprüfkexcellents 12 relative to the hollow shaft 2, when the probes 12, 13 and the hollow shaft 1 perform a relative movement to each other during a measuring operation, which will be discussed further below.
  • the two probes 12, 13 and the encoder 20 are connected to a central memory and evaluation unit 21 of the device via cables not shown in the figures.
  • the rail 17 with the ge held therein test head holders 18, 19 and the two probes 12, 13 by hand shell side of the hollow shaft 2 sequentially is arranged at meh er predetermined axial position, as shown for a position in Figures 5 and 6.
  • the multiple axial positions at which the rail 17 with the probes 12, 13 are successively arranged result from fixed turbine blade positions.
  • the blades per blade row before (steam inlet side) and behind (steam outlet side) the blades an axial posi tion chosen to check the entire axial portion of the recesses, here threaded holes 5, to check.
  • the exact axial positions result from the concrete turbine design.
  • the rail 17 is, when, as shown in Figures 5 and 6 for an axial position, is arranged, coaxial with the axis of rotation R of the shaft 2. It may be provided in the figures, not shown scaffolding side of the shaft 2, which a user can commit to hold the rail 17 accordingly.
  • the probes 12, 13 are, when the rail 17 is positioned as shown in Figures 5 and 6, activated, so that the Sendeprüfköpf 12 emits ultrasonic waves and the Emp catch test head 13 records, and the hollow shaft 2 is about its axis of rotation R once complete, so 360 ° ro. Due to the relative movement of probes 12, 13 and
  • Wave 2 in the circumferential direction are successively in all shad ten Schemee 11 behind the threaded holes 5 on the hole circle LI ultrasonic waves with the Sendeprüfköpf 12 and ultrasonic waves, the existing possibly in the respec conditions shadow area 11, radially inward duri fenden cracks. 7 can be diffracted, can be detected with the Empfangsprüf- head 13, so that the shadow areas 11 behind all threaded holes 5 are tested successively nondestructive error.
  • a rear area that is to say radially further inward than the bores 5, is checked via the scanning during a complete rotation of the shaft 2.
  • blind spacing which in particular depends on the dimensioning of the shaft 2 and / or the position and / or size of the threaded bore. ments 5 and / or the position of the transmitting and / or receiving test head 12, 13 calculated and, if necessary, in a calculation of the size of detected cracks 7 is included.
  • Rail 17 changed, about reduced, and / or the insonction angle of both probes 12, 13 is increased by Vorlaufkeile about, whereby the probes 12, 13 "look" on a radially further outward location (the focal depth of the central beam is reduced) and the shaft 2 is again rotated 360 °, while ultrasonic waves are emitted with the transmitting probe 12 and recorded with the receiving probe 13.
  • Positions for the transmit and receive probe holder 18, 19 can be defined on the rail 17, which correspond to different test areas, for instance different radial positions.
  • an ultrasonic phased array test head 8 is used which, in analogy to the test heads 12, 13, is produced by a further test head holder 22 produced by a rapid prototyping method, which is located in a schematic perspective view in Figure 7 ge shows is added.
  • the probe holder 22 has a handle 23, over which a user can comfortably and safely position it on the outside of the shaft 2.
  • Via a cable 25, the ultrasound phased array test head 8 received by the test head holder 22 is provided in a well-known manner with a phased array detector not visible in the figures.
  • the shaft 2 in order to cover the entire circumference, rotates.
  • a phased array probe 8 associated, held on the phased array probe holder 22 phased array encoder 24 while the way is taken.
  • the phase array probe 8 is, so that the measuring points of the phased array measurement can be merged with those of the TOFD measurement, at a predetermined start Posi tion and arranged at the same axial positions as the TOFD test. The results of the TOFD and the phased array measurements can then be correlated.
  • the shaft 2 can be reliably checked for errors, especially in the particularly safety-relevant area of the threaded holes 5, and it can be a reliable and safe operation of the turbine and thus of this comprehensive send nuclear power plant can be ensured.

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Abstract

Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils (1) auf insbesondere innere Fehler (6, 7), umfassend folgende Schritte: a) ein rotationssymmetrisches Bauteil (1), welches mehrere bevorzugt zylindrische Ausnehmungen aufweist, die auf einem oder mehreren Lochkreisen (3, 5) angeordnet sind, wird bereitgestellt, b) außerhalb des Bauteils (1) werden ein als Ultraschall-Sender dienender Sendeprüfkopf (12) und ein als Ultraschall-Empfänger dienender Empfangsprüfkopf (13) beabstandet voneinander derart angeordnet, dass mit dem Sendeprüfkopf (12) in einen Schattenbereich (11), der hinter einer der Ausnehmungen (2) in dem Bauteil (1) liegt, Ultraschallwellen eingestrahlt werden können, und Ultraschallwellen, die an wenigstens einem in dem Schattenbereich (11) vorhandenen Fehler (7) gebeugt werden, von dem Empfangsprüfkopf (13) empfangen werden können, und c) unter Anwendung der Beugungslaufzeittechnik wird ermittelt, ob einer oder mehrere Fehler (7) in dem Schattenbereich (11) vorhanden sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines
Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Um Bauteile zerstörungsfrei auf das Vorhandensein von
Fehlern, wie etwa Rissen, zu untersuchen, sind diverse Ver fahren aus dem Stand der Technik bekannt. Neben Magnetpulver- und Wirbelstromprüfverfahren kann ein Bauteil auch mittels Ultraschallwellen zerstörungsfrei geprüft werden.
Für die zerstörungsfreie Prüfung von Schweißnähten kommt die Beugungslaufzeittechnik (englisch: Time of Flight Diffraction Technique - TOFD) zum Einsatz, die in den Normen DIN EN 583- 6, DIN EN 15617 und DIN EN ISO 10863 normiert ist.
Es ist weiterhin bekannt, sogenannte Phased-Array-Prüfköpfe für eine zerstörungsfreie Prüfung zu verwenden, die sowohl ein lineares Array als auch ein Matrix-Array umfassen können. Prüfköpfe dieser Art weisen eine Mehrzahl von Ultraschallsen soren auf, die auch als Einzelelemente bezeichnet werden. Mittels dieser wird eine Ultraschallwelle in ein zu prüfendes Bauteil eingekoppelt bzw. eingeschallt und ein reflektiertes Ultraschallsignal wird wieder empfangen. Dabei wird unter Verwendung einer zugehörigen Steuereinheit in der Regel eine Gruppe der Einzelelemente als Sender und eine weitere Gruppe als Empfängerelemente geschaltet. Rein beispielhaft sei im Zusammenhang mit Phase-Array-Ultraschallprüfköpfen auf die DE 10 2011 108 730 Al verwiesen.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass die Phased-Array-tech- nik insbesondere für die zerstörungsfreie Überprüfung rotati onssymmetrischer Bauteile, die eine Mehrzahl von auf einem oder mehreren Lochkreisen angeordneten Ausnehmungen, bei spielsweise zylinderförmigen Bohrungen oder dergleichen auf- weisen, nicht für sämtliche Bauteilbereiche zuverlässige Da ten liefert. Es hat sich gezeigt, dass vor allem Fehler, die von außen betrachtet radial unter bzw. hinter Ausnehmungen in einem solchen Bauteil liegen, über die Phased-Array-Technik nicht zuverlässig detektierbar sind.
Um zuverlässige Aussagen beispielsweise über eine Restlebens dauer von Bauteilen treffen zu können, ist es jedoch erfor derlich, eine ganzheitliche Prüfung aller Bauteilabschnitte durchführen zu können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen anzugeben, wel ches die Fehlerprüfung auch derjenigen Bereiche von Bauteilen genannter Art ermöglicht, die nach dem Stand der Technik nicht zugänglich sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur zerstö rungsfreien Prüfung eines Bauteils auf insbesondere innere Fehler, umfassend folgende Schritte:
a) ein rotationssymmetrisches Bauteil, welches mehrere be vorzugt zylindrische Ausnehmung, insbesondere Bohrungen, aufweist, die auf einem oder mehreren Lochkreisen ange ordnet und bevorzugt zumindest im Wesentlichen äquidis tant voneinander beabstandet sind, wird bereitgestellt, b) außerhalb des Bauteils werden ein als Ultraschall-Sender dienender Sendeprüfköpf und ein als Ultraschall-Empfänger dienender Empfangsprüfköpf beabstandet voneinander derart angeordnet, dass mit dem Sendeprüfköpf in einen Schatten bereich, der hinter einer der Ausnehmungen in dem Bauteil liegt, Ultraschallwellen eingestrahlt werden können, und Ultraschallwellen, die an wenigstens einem in dem Schat tenbereich vorhandenen Fehler gebeugt werden, von dem Empfangsprüfköpf empfangen werden können, und
c) unter Anwendung der Beugungslaufzeittechnik ermittelt wird, ob einer oder mehrere Fehler in dem Schattenbereich vorhanden sind. Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht mit ande ren Worten darin, das Ultraschallprüfverfahren der sogenann ten Beugungslaufzeittechnik (TOFD) , welches für die zerstö rungsfreien Prüfung von Schweißnähten bereits zum Einsatz kommt, anzuwenden, um in rotationssymmetrischen Bauteilen mit mehreren Ausnehmungen auch die von den Ausnehmungen "schat tierten" Bereiche abzutasten. Für die Ultraschall-Beugungs laufzeittechnik kommt nicht nur ein Prüfkopf als Sender und Empfänger zum Einsatz, sondern Sender und Empfänger sind se parat und werden in einem Abstand voneinander angeordnet.
Dies macht es, wie die Anmelderin festgestellt hat, möglich, hinter Ausnehmungen, bei denen es sich beispielsweise um eine Mehrzahl von Bohrungen auf einem oder mehreren Lochkreisen für eine flanschartig Verschraubung handeln kann, "zu
gucken". Eine zerstörungsfreie Überprüfung auf Fehler wird durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise daher auch in Be reichen möglich, die nach dem Stand der Technik als nicht prüfbar gelten. Im Ergebnis kann ein ganzheitliches Bild auch bei Vorhandensein mehrerer Ausnehmungen erhalten werden.
Die Tatsache, dass die Beugungslaufzeittechnik (TOFD) nicht von dem Strahlwinkel oder der Reflexionsstärke abhängt, hilft dabei, dass Fehler detektierbar sind, die etwa mit der
Phased-Array-Technik nicht gefunden werden können.
Als ganz besonders geeignet hat sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Auffinden von Rissen erwiesen, die von der An melderin im Bereich der Verschraubung von (Hohl- ) Wellen ins besondere von S-Teilturbinen in Kernkraftwerken mit einem so genannten „Stub shaft" bzw. Zapfen beobachtet werden konnten. Für die Verschraubung befindet sich in der Hohlwelle eine Mehrzahl von axialen Gewindebohrungen, die äquidistant beab- standet zueinander auf einem zu der Rotationsachse der Hohl welle koaxialen Lochkreis angeordnet sind. Infolge des Be triebes bilden sich im Bereich der Gewindebohrungen Risse, die sich ausgehend von der jeweiligen Bohrung sowohl radial nach außen als auch radial nach innen erstrecken. Während sich die radial nach außen erstreckenden Risse bzw. Rissab- schnitte über die Phased-Array-Technik auffinden lassen, gilt dies nicht für die radial nach innen verlaufende Risse bzw. Rissabschnitte. Diese liegen in den vorliegenden als „Schat tenbereiche" bezeichneten Bereichen, die radial hinter bzw. unter den Bohrungen, also radial weiter innen als die Bohrun gen liegen, und sich insbesondere an die jeweilige Bohrung anschließen, und welche bei der Phased-Array-Technik von den Bohrungen "abgeschattet" werden.
Es sei angemerkt, dass über die Beugungslaufzeittechnik
(TOFD) nicht ausschließlich hinter Ausnehmungen liegende Schattenbereiche geprüft, sondern im Rahmen des erfindungs gemäßen Verfahrens selbstverständlich auch zusätzlich andere Bauteilbereiche mittels dieser Technik untersucht werden kön nen .
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens zeichnet sich dadurch aus, dass in einem bereitgestell ten Bauteil Schattenbereiche hinter mehreren Ausnehmungen zerstörungsfrei auf Fehler überprüft werden, wofür dann - je Ausnehmung, insbesondere Bohrung - die Schritte b) und c) durchgeführt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass Schattenbereiche hinter sämtlichen in einem Bauteil vor handenen Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen geprüft werden.
Damit mehrere Schattenbereiche auf einfache Weise geprüft werden können, kann während eines Prüfvorganges eine Relativ bewegung von Bauteil sowie Sende- und Empfangsprüfköpf erfol gen. Entsprechend kann in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass der Sende- und Empfangsprüf- kopf und das Bauteil relativ zueinander bewegt werden, bevor zugt der Sende- und der Empfangsprüfköpf und/oder das Bauteil eine Relativbewegung in Umfangsrichtung ausführen. Prinzipi ell ist es sowohl möglich, dass Sende- und Empfangsprüfköpf an einer festen Position im Raum, also ortsfest gehalten wer den, während das zu prüfende Bauteil bewegt wird, als auch umgekehrt oder sich sowohl Prüfköpfe als auch Bauteil insbe sondere gegenläufig zueinander bewegen. Handelt es sich bei dem Bauteil um eine Welle, etwa Hohlwelle, kann für dessen Rotation die ohnehin im montierten Zustand vorgesehene dreh bare Lagerung genutzt werden. Um den gesamten Umfang abzu decken, kann eine Rotation der Welle um 360° durchgeführt werden. Dann ist es insbesondere möglich, dass ein hinter Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen liegender ringförmiger Bereich des Bauteils via TOFD geprüft wird.
Erfolgt eine Relativbewegung von Bauteil und Prüfköpfen, wird bevorzugt mittels wenigstens eines mit dem Bauteil in Kontakt stehenden Encoders die Position des Sende- und/oder Empfangs prüfkopfes relativ zu dem Bauteil erfasst.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass in Schritt b) der Sende- und Empfangsprüfköpf derart angeordnet werden, dass Ultraschallwellen, die von dem Sendeprüfköpf in den Schatten bereich abgestrahlt werden zu einer Seite der vor dem Schat tenbereich liegenden Ausnehmung propagieren, und Ultraschall wellen, die an wenigstens einem in dem Schattenbereich vor handenen Fehler gebeugt werden und den Empfangsprüfköpf er reichen, zu der gegenüberliegenden Seite der vor dem Schat tenbereich liegenden Ausnehmung propagieren. Der Sende- und der Empfangsprüfköpf werden in Schritt b) insbesondere in V- Durchschallung angeordnet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekenn zeichnet, dass das Bauteil im montierten Zustand zerstörungs frei auf Fehler überprüft wird. Insbesondere wird in Schritt a) des Verfahrens eine im montierten Zustand bevorzugt an beiden Stirnseiten verschlossene zylinderförmige Hohlwelle bereitgestellt .
Der oder die Lochkreise, auf denen Ausnehmungen in dem Bau teil angeordnet sind, ist bzw. sind bevorzugt koaxial zu der Rotationsachse des Bauteils. Dabei ist unter der Rotation sachse diejenige Achse zu verstehen, in Bezug auf die Rotati onssymmetrie vorliegt. In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist vorge sehen, dass der Sende- und der Empfangsprüfköpf an einer ge bogenen, insbesondere Kreisring- oder Kreisringsegment-förmi gen Schiene bevorzugt über jeweils einen Prüfkopfhalter be festigt bereitgestellt werden. Eine Schiene einer solchen Form hat sich als besonders geeignete erwiesen, um wenigstens zwei Prüfkopfe in einem vorgegebenen Abstand voneinander an einem rotationssymmetrischen Bauteil, mit dem die Prüfköpfe für einen Abtastvorgang bevorzugt in Kontakt zu bringen sind, insbesondere für eine V-Durchschallung, zu halten. Die
Schiene kann beispielsweise von einem Benutzer von Hand der art gehalten werden, dass die daran gehaltenen Prüfköpfe mit einem zu prüfenden Bauteil in Kontakt stehen, dies auch, wenn das Bauteil während einer Messung zur Abdeckung eines größe ren Prüfbereiches bewegt, insbesondere rotiert wird.
Kommt eine gebogene Schiene zum Einsatz, wird sie besonders bevorzugt koaxial zu der Rotationsachse des Bauteils angeord net. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Radius der Schiene in Abhängigkeit eines Radius des Bau teils gewählt wird beziehungsweise ist. Der Radius der
Schiene wird dann bevorzugt in Abhängigkeit des Außenradius des bevorzugt zylinderförmigen Bauteils gewählt, ist bei spielsweise derart, dass er den Außenradius leicht über schreitet .
Der Sende- und der Empfangsprüfköpf werden weiterhin bevor zugt in einem vorgegebenen Abstand voneinander und/oder mit definiertem Einschallwinkel an der Schiene gehalten, wobei der vorgegebene Abstand und/oder definierte Einschallwinkel bevorzugt in Abhängigkeit eines Radius des Bauteils und/oder der Positionen und/oder Größe von Ausnehmungen in dem Bauteil gewählt wird. Der Abstand und/oder Winkel wird für die Prü fung der Schattenbereiche zweckmäßiger Weise derart gewählt, dass eine Einschallung von Ultraschallwellen in den jeweili gen Schattenbereich mit dem Sendeprüfköpf und eine Detektion von in dem Schattenbereich gebeugten Wellen mit dem Empfangs- prüfköpf ermöglichen. Mit anderen Worten wird der Abstand be vorzugt derart gewählt, dass der Sende- und der Empfangsprüf- kopf in den jeweiligen Schattenbereich "blicken", der unmit telbar hinter der jeweiligen Ausnehmung, insbesondere Bohrung liegt. Für die Prüfung anderer Bauteilbereiche können bequem andere Abstände und/oder Winkel gewählt werden.
In Weiterbildung ist ferner vorgesehen, dass in Abhängigkeit der Dimensionierung des Bauteils und/oder der Position und/oder Größe von Ausnehmungen und/oder der Position des Sende- und/oder Empfangsprüfköpfes ein Blindabstand zu der jeweiligen Ausnehmung berechnet wird, der einen Blindbereich definiert, in dem Fehler in dem Schattenbereich nicht erfass bar sind, und der Blindabstand bevorzugt in eine Berechnung der Größe erfasster Fehler mit einbezogen wird. Da der Sende- und der Empfangsprüfköpf insbesondere von beiden Seiten schräg hinter die jeweilige Ausnehmung "blicken", wird es in der Regel immer einen kleinen Bereich geben, der von der je weiligen Ausnehmung weiter verdeckt, also "abgeschattet" wird. Dessen Ausdehnung beginnend an der Ausnehmung radial nach innen wird vorliegend als Blindabstand bezeichnet. Wird ein Fehler in einem Schattenbereich, also hinter einer Aus nehmung bzw. radial weiter innen liegend als diese detektiert und ist bekannt, dass bei dem Bauteil betriebsbedingt Risse vorliegen, die sich von den Ausnehmungen, insbesondere Boh rungen ausgehend radial nach innen ausdehnen, kann davon aus gegangen werden, dass der Riss sich auch über den Blindbe reich erstreckt, was dann bei der Berechnung bzw. Schätzung der Risslänge berücksichtigt werden kann.
Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich ferner dadurch aus, dass das Bauteil zusätzlich mit wenigstens einem Phased-Ar- ray-Ultraschall-Prüfköpf zerstörungsfrei auf Fehler unter sucht wird. Dabei kann bevorzugt die Puls-Echo-Methode ange wendet werden. Besonders bevorzugt wird zumindest ein in Be zug auf die Rotationsachse des Bauteils radial weiter innen liegender Bereich des Bauteils unter Anwendung der der Beu- gungslaufzeittechnik geprüft und ein in Bezug auf die Rotati onsachse radial weiter außen liegender Bereich unter Anwen dung der Phased-Array-Technik . Es kann beispielsweise vorge sehen sein, dass Bereiche, die vor Ausnehmungen in dem Bau teil, also radial weiter außen als Ausnehmungen liegen, mit wenigstens einem Phased-Array-Ultraschall-Prüfköpf auf Fehler untersucht werden. Die Prüfung weiterer Bauteilbereiche mit dieser Technik kann ebenfalls vorgesehen sein. Beispielhaft seien Bereiche genannt, die zwischen benachbarten Ausnehmun gen liegen. Besonders bevorzugt werden für ein ganzheitliches Bild zumindest alle Bereiche eines Bauteils mittels der
Phased-Array-Technik geprüft, die via TOFD nicht prüfbar sind und/oder umgekehrt. Auch können Bereiche sowohl mit TOFD als auch der Phased-Array-Technik geprüft werden. Dann kann auch eine Korrelation von Ergebnissen beider Messtechniken erfol gen. Beispielsweise können die Ergebnisse der TOFD-Messung herangezogen werden, um über die Phased-Array-Methode gefun dene Fehlern und ggf. deren Größe zu verifizieren.
Die zerstörungsfreie Prüfung mit wenigstens einem Phased-Ar ray-Ultraschall-Prüfköpf kann beispielsweise vor oder auch nach einer TOFD-Prüfung erfolgen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Prüfung von Schat tenbereichen an mehreren verschiedenen, etwa zwei verschiede nen axialen Positionen erfolgt. In gleicher Weise kann alter nativ oder zusätzlich eine Prüfung über die Phased-Array- Technik an mehreren verschiedenen axialen Positionen erfol gen .
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens, umfassend
- einen als Ultraschall-Sender dienenden Sendeprüfköpf, der ausgebildet ist, um Ultraschallwellen abzustrahlen,
- einen als Ultraschall-Empfänger dienenden Empfangsprüf- kopf, der ausgebildet ist, um Ultraschallwellen zu de- tektieren, - eine gebogene, insbesondere Kreisring- oder Kreisring segment-förmige Schiene, an welcher der Sendeprüfköpf und der Empfangsprüfköpf gehalten sind.
Die Position des Sende- und/oder des Empfangsprüfköpfes kann an der Schiene frei verstellbar sein, wobei insbesondere Arretiermittel vorgesehen sind, über welche der Sende- und/oder der Empfangsprüfköpf jeweils in einer gewählten Position arretiert werden können. Bevorzugt sind der Sende- und/oder der Empfangsprüfköpf an der Schiene winkelverstell bar, etwa um eine Schwenkachse schwenkbar gehalten, um den Einschallwinkel bequem und zügig wählen bzw. verändern zu können .
Auch ist es möglich, dass der Sende- und/oder der Empfangs prüfkopf an festgelegten Positionen an der Schiene positio nier- und arretierbar ist. Die Positionen sind insbesondere vorab für ein Bauteil gegebener Geometrie oder auch mehrere Bauteile verschiedener Geometrien festgelegt worden und kön nen dann während eines Messvorganges bequem und zügig gewählt werden. Es ist beispielsweise denkbar, dass für einen Bau teiltyp für den Sende- und/oder den Empfangsprüfköpf zwei verschiedene vorbestimmte Positionen und/oder Winkelausrich tungen an der Schiene vorgesehen und/oder markiert sind. Eine Position und/oder Winkeleinstellung kann dann beispielsweise der Untersuchung der Schattenbereiche dienen und eine weitere Position und/oder Winkeleinstellung der Untersuchung bei spielsweise von Bereichen, die radial vor Ausnehmungen, also radial weiter außen als diese liegen. Auch können für ver schiedene Bauteiltypen verschiedene festgelegte Positionen und/oder Winkeleinstellungen existieren, so dass die Vorrich tung sehr zügig und zuverlässig an eine andere Bauteilgeomet rie anpassbar ist.
Der Sende- und/oder der Empfangsprüfköpf sind weiterhin be vorzugt jeweils über einen insbesondere mittels eines Rapid- Prototyping-Verfahrens gefertigten Prüfkopfhalter an der Schiene gehalten. Durch generative Fertigungsverfahren können besonders zügig geeignete Prüfkopfhalter hergestellt werden, wobei ein Höchstmaß an Flexibilität hinsichtlich der Form gebung besteht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst in Weiterbildung ferner wenigstens einen insbesondere mit einem zu prüfenden Bauteil in Kontakt zu bringender Encoder, der ausgebildet ist, um die Position des Sende- und/oder Empfangsprüfköpfes relativ zu dem Bauteil zu erfassen. Mit einem Encoder kann in demjenigen Falle, dass Bauteil und Prüfköpfe eine Relativbe wegung zueinander ausführen, etwa, um mehrere Schattenberei che auf Fehler abzutasten, zuverlässig die jeweilige Relativ position erfasst werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung wenigstens einen Phased-Array-Ultraschall- Prüfkopf umfasst, so dass zusätzlich eine zerstörungsfreie Prüfung eines Bauteils über die Phased-Array-Methode möglich ist. Ist eine solcher Prüfköpf vorgesehen, umfasst die Vor richtung weiterhin bevorzugt einen insbesondere mit einem zu prüfenden Bauteil in Kontakt zu bringenden, dem Phased-Array- Ultraschall-Prüfköpf zugeordneten Phased-Array-Encoder, der ausgebildet ist, um die Position des Phased-Array-Ultra- schall-Prüfköpfes relativ zu dem Bauteil zu erfassen. Für den Phased-Array-Ultraschall-Prüfköpf kann ebenfalls ein Prüf kopfhalter vorgesehen sein, der bevorzugt ebenfalls mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens gefertigt wurde. Der Prüf kopfhalter kann einen Griff aufweisen, über welchen ein Be nutzer den Prüfkopf bequem an eine gewünschte Position brin gen und in dieser halten kann.
Weiterhin kann die Vorrichtung wenigstens eine Speicher und/oder Auswerteeinheit umfassen, mit welcher Messsignale, die mit den Prüfköpfen und/oder einem oder mehreren Encodern erfasst werden, gespeichert und/oder ausgewertet werden. Die Speicher- und/oder Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Ultraschallgerät - gegebenenfalls in Verbindung mit einem Computer - umfassen oder durch ein solches gegeben sein. Es sei angemerkt, dass es prinzipiell möglich ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung neben dem an der Schiene gehal tenen Sende- und dem Empfangsprüfköpf und gegebenenfalls vor handenen Phased-Array-Prüfköpf noch einen oder mehrere wei tere Prüfköpfe umfasst, etwa, um durch gleichzeitige Messun gen in kürzerer Zeit mehr Bauteilvolumen prüfen zu können. Dies gilt entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfah ren .
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des er findungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrich tung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
Figur 1 eine schematische Teilansicht eines "Stub shafts" bzw. Zapfens einer Hohlwelle einer S-Teilturbine eines Kernkraftwerkes,
Figur 2 eine rein schematische teilweise geschnittene Dar stellung einer Hohlwelle einer S-Teilturbine eines Kernkraftwerkes, auf die der "Stub shaft" bzw. Zap fen aus Figur 1 aufschraubbar ist,
Figur 3 eine rein schematische teilweise geschnittene Dar stellung zur Veranschaulichung der Prüfung der Hohlwelle aus Figur 2 mit der Phased-Array-Technik,
Figur 4 eine vergrößerte rein schematische teilweise ge
schnittene Darstellung zur Veranschaulichung der zerstörungsfreien Prüfung eines Schattenbereiches der Hohlwelle aus Figur 2 via TOFD,
Figur 5 eine rein schematische Teilansicht auf die Stirn seite der Hohlwelle aus Figur 2 mit einer Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung, Figur 6 eine perspektivische Ansicht der Hohlwelle und Tei len der Vorrichtung aus Figur 5, und
Figur 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines
Phased-Array-Prüfkopfhalters an der Hohlwelle aus Figur 2.
Die Figur 1 zeigt in rein schematischer Darstellung eine frontale Ansicht auf die obere Hälfte eines auch als "Stub shaft" bezeichneten Zapfen 1, der stirnseitig auf die in den Figuren 2 bis 6 erkennbaren Hohlwelle 2 einer in den Figuren nicht weiter dargestellten S-Teilturbine eines Kernkraftwer kes aufschraubbar ist.
Wie man in Figur 1 erkennt, ist stirnseitig eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden Durchgangsbohrungen 3 in dem Zapfen 1 vorgesehen, die auf einem in der Figur 1 zu Veranschaulichungszwecken eingezeichneten Lochkreis LI ange ordnet sind. Die Durchgangsbohrungen 3 dienen im montierten Zustand der Verschraubung des Zapfens 1 mit der Hohlwelle 2. Der Zapfen 1 weist stirnseitig noch eine Mehrzahl von zylin derförmigen Ausnehmungen 4 auf, die auf einem weiteren Loch kreis L2 mit etwas größerem Radius als der Lochkreis LI der Durchgangsbohrungen 3 angeordnet sind, und deren Durchmesser denjenigen der Durchgangsbohrungen 3 deutlich unterschreitet. Die zylinderförmigen Ausnehmungen 4 sind für Wuchtgewichte vorgesehen. Beide Lochkreise LI, L2 sind koaxial zu der Rota tionsachse R der Welle 1, die in den Figuren 2 bis 5 senk recht zur Zeichenebene steht.
In der in Figur 2 dargestellten Hohlwelle 2 sind zu den
Durchgangsbohrungen 3 korrespondierende Gewindebohrungen 5 vorgesehen, die entsprechend ebenfalls auf dem Lochkreis LI angeordnet sind, und in welche im montierten Zustand in den Figuren nicht dargestellte Schrauben eingeschraubt sind, die sich durch die Durchgangsbohrungen 3 erstrecken und deren Köpfe an dort vorgesehenen Anschlagflächen aufliegen, wie es von einer flanschartige Verschraubung hinlänglich bekannt ist .
Wie die Anmelderin im Rahmen einer routinemäßigen Inspektion feststellen konnte, können sich betriebsbedingt im Bereich der Gewindebohrungen 5 in der Hohlwelle 2 für die Verschrau bung mit dem „Stub shaft" bzw. Zapfen 1, insbesondere im Be reich des Bodens der Gewindebohrungen 5, Risse bilden, welche von den Gewindebohrungen 5 ausgehen und eine Orientierung in radialer Richtung sowohl nach außen als auch nach innen auf weisen. Dies ist in der Figur 2 beispielhaft für drei der Ge windebohrungen 5 gezeigt. Es sei angemerkt, dass in der Figur 2 nur einige der in der Welle 2 stirnseitig vorgesehenen Ge windebohrungen 5, konkret nur fünf der Gewindebohrungen 5 beispielshaft dargestellt sind. Dabei sind die sich von der jeweiligen Gewindebohrung 5 aus radial nach außen erstrecken den Risse beispielhaft mit 6 bezeichnet und die sich von der jeweiligen Gewindebohrung 5 radial nach innen erstreckenden mit 7.
Die Turbinenwelle 2 stellt eine sicherheitsrelevante, hoch beanspruchte Komponente dar, weshalb eine zerstörungsfreie Prüfung der Bereiche um die Gewindebohrungen 5 zum Nachweis der Rissfreiheit erforderlich ist. Dabei hat sich gezeigt, dass die radial nach außen verlaufenden Risse 6 mittels der Ultraschall-Phased-Array-Technik, bei welcher die Rissdetek tion basierend auf Ausnutzung reflektierten Ultraschallsig nals erfolgt, nachweisbar sind.
Die Figur 3, welche eine vergrößerte Teilansicht der Turbi nenwelle 2 im Schnitt mit nur einer erkennbaren Gewindeboh rung 5 zeigt, ist dies rein schematisch veranschaulicht. Für die zerstörungsfreie Prüfung über die Phased-Array-Technik ist an der Oberfläche der Turbinenwelle 2 ein Ultraschall- Phased-Array-Prüfköpf 8 angeordnet, der in der Figur 3 rein beispielhaft in drei verschiedenen Prüfpositionen gezeigt ist. Der Ultraschall-Phased-Array-Prüfköpf 8 umfasst eine Mehrzahl von Einzelelementen 9, die jeweils als Ultraschall- Sender bzw. -Empfänger dienen können. In der Figur 3 sind von der Mehrzahl der Einzelelemente 9 nur drei Stück rein bei spielhaft angedeutet.
Für jede der drei Prüfpositionen ist jeweils ein Kreissektor 10 eingezeichnet, welcher einen Sektorscan in Umfangsrichtung veranschaulichen soll. Der mittlere Kreissektor 10 ist zur besseren Unterscheidung schraffiert. Für einen Sektorscan werden durch elektronisches Ansteuern von mehreren Einzelele menten 9 pro Prüfkopfposition Ultraschallsignale in einen de finierten Zentralwinkelbereich gesendet bzw. empfangen und aufgezeichnet . In Figur 3 veranschaulicht wird ein Überfahren des Prüfkopfes 8, bei dem mittels Sektorscan ein möglicher Fehler, der als Riss 6 von der Gewindebohrung 5 radial zur Außenoberfläche der Turbinenwelle 1 orientiert ist, erfasst wird. An der rechten der drei Prüfkopfpositionen kann der Prüfkopf 8 die Beugungssignale der Spitze des Risses 6 mit dem äußeren Zentralstrahl erfassen. An der linken Prüfkopf position wird die Spitze des Risses 6 nahezu mit der senk rechten Zentralstrahlschallung erfasst. Diese Sektoreinschal- lung in Kombination mit einer Bewegung des Prüfkopfes 8 in Umfangsrichtung (und/oder einer Rotation der Welle 1) ermög licht eine Analyse der Dynamik eines Fehlers in Umfangsrich tung. Zur Erfassung möglicher Fehlerverläufe in axialer Rich tung kann der Phased-Array-Prüfköpf 8 um 90° gedreht angeord net und ebenfalls in Umfangsrichtung um die Welle gedreht werden (und/oder umgekehrt). Für die zerstörungsfreie Prüfung werden von mehreren Einzelelementen 9 Ultraschallwellen mit fest definierten Schallwinkelbereichen in die Welle 2 einge koppelt und an dem radial nach außen verlaufenden Riss 6 reflektierte Ultraschallwellen werden von mehreren als Emp fänger geschalteten Einzelelementen 9 detektiert, so dass dieser aufgefunden werden kann.
Anders stellt es sich für den radial nach innen verlaufenden Riss 7 dar. Dieser liegt - aus Sicht des Prüfkopfes 8 - hin ter der Gewindebohrung 5, welche mit dem Prüfkopf 8 einge koppelte Ultraschallsignale reflektiert und somit verhindert, dass Ultraschallsignale in den dahinter liegenden Bereich eingeschallt werden können. Aus diesem Grund wird der radial unter bzw. hinter der Gewindebohrung 5 liegende Bereich vor liegend als Schattenbereich 11 bezeichnet. Aufgrund der ab schattenden Wirkung der Gewindebohrung 5 ist es nicht mög lich, mittels der Phase-Array-Technik den radial nach innen verlaufenden Riss 7 zu detektieren.
Dieser Problematik begegnet die vorliegende Erfindung damit, dass zur zerstörungsfreien Überprüfung der Schattenbereiche 11 hinter den Gewindebohrungen 5 in der Hohlwelle 1 die Ult raschall-Laufzeitbeugungstechnik (Time of Fligth Diffraction Technique, TOFD) zum Einsatz kommt.
Bei dieser wird nicht nur ein Prüfkopf 8 verwendet, der als Sender und Empfänger dient, sondern es kommen ein separater Sender und Empfänger zum Einsatz, die mit abgestuften Vor laufkeilen kombiniert werden können, um unterschiedliche Ult- raschall-Einschallwinkel in der Welle 1 zu erreichen. Konkret werden, wie rein schematisch in den Figuren 2 und 4 gezeigt, ein als Ultraschall-Sender dienender Sendeprüfköpf 12 und ein als Ultraschall-Empfänger dienender Empfangsprüfköpf 13 be- abstandet voneinander außen an der Welle 2 angeordnet und zwar derart, dass mit dem Sendeprüfköpf 12 in einen Schatten bereich 11 hinter einer Gewindebohrung 5 Ultraschallwellen eingestrahlt werden können und Ultraschallwellen, die an wenigsten einem in dem Schattenbereich 11 vorhandenen Riss 7 gebeugt werden, von dem Empfangsprüfköpf 13 empfangen bzw. detektiert werden können. Dabei ist ein Zusammenspiel aus Einschallwinkel und Prüfköpfabstand zu beachten, um eine ge wünschte Fokustiefe zu definieren. In der Figur 2 sind zu rein schematischen Veranschaulichungszwecken eine die vom Sendeprüfköpf 12 abgestrahlten Ultraschallsignale repräsen tierende zentrale Linie 14 sowie der Zentralstrahl des Emp fängers als mittlere Linie 15, welche die an einem Riss 7 in dem Schattenbereich 11 gebeugte und zum Empfangsprüfköpf 13 propagierende Ultraschallwelle repräsentiert, eingezeichnet. Die Figur 4 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung zur erfindungsgemäßen zerstörungsfreien Prüfung des Schatten bereiches 11 der zentralen Gewindebohrung 5 via TOFD, wobei mehrere repräsentative Linien 14 bzw. 15 für den Sende- und Empfangsprüfköpf 12, 13 eingezeichnet sind, die jeweils den 6dB-Schalldruckabfall repräsentieren. Da der Zentralstrahl 15 des Empfangsprüfköpfes 13 und der Zentralstrahl 14 des Sende prüfkopfes 12 die Spitze des Risses 7 schneiden, ist eine De tektion des Fehlers via TOFD problemlos möglich. Ein die in Figur 4 zentrale Gewindebohrung 5, deren Schattenbereich 11 bei der in Figur 4 gezeigten Position der Prüfköpfe 12, 13 geprüft werden kann, umgebender Bereich 16 ist ebenfalls in der Figur markiert.
Ultraschallwellen, die von dem Sendeprüfköpf 12 in den Schat tenbereich 11 eingeschallt werden, propagieren dabei zu einer Seite der vor dem Schattenbereich 11 liegenden Gewindebohrung 5 (vgl. die Linien 14) und Ultraschallwellen, die an einem oder auch mehreren Rissen 7 in dem Schattenbereich gebeugt werden und dem Empfangsprüfköpf 13 erreichen, propagieren zu der gegenüberliegenden, in den Figuren 2 und 4 rechten Seite der Gewindebohrung 5 (vgl. Linie (n) 15) . Die Prüfköpfe 12, 13 sind derart angeordnet, dass eine sogenannte V-Durchschallung vorliegt .
Die beiden Prüfköpfe 12, 13 sind Teil einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung, die rein schematisch in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist. Die Vorrichtung umfasst neben den Prüfköpfen 12, 13 eine gebogene, vorliegend Kreisringsegment-förmige Schiene 17. Wie man insbesondere in Figur 5 erkennt, ist der zu der Schiene 17 gehörige Radius leicht größer als der Außenradius rA der Hohlwelle 1, welcher in der Figur 2 eingezeichnet ist und die Kreisringsegment-förmige Schiene 17 erstreckt sich vorliegend über einen Winkel von etwa 100°, also weniger als ein Drittel eines Vollkreises.
An der Schiene 17 sind die beiden Prüfköpfe 12, 13 jeweils über einen mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens gefer- tigten Sende- bzw. Empfangsprüfkopfhalter 18, 19 voneinander beabstandet und in einem gehalten. Von jedem der beiden Prüf kopfhalter 18, 19 ist dabei einer der Prüfköpfe 12, 13 aufge nommen und zwar an dem radial nach innen weisenden Ende des jeweiligen Prüfkopfhalters 18, 19, sodass der jeweilige Prüf kopf 12, 13 mit der Oberfläche der Hohlwelle 1 in Kontakt kommt, wenn die Schiene 17 wie in den Figuren 5 bzw. 6 ge zeigt, angeordnet ist. Die von den Haltern 18, 19 aufgenomme nen Prüfköpfe 12, 13 sind in der Figur 5 nicht erkennbar.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Encoder 20, welcher an dem Sende-Prüfkopfhalter 18 gehalten ist. Der Encoder 20 dient der Erfassung der aktuellen Position des von dem Sende prüfkopfhalter aufgenommenen Sendeprüfköpfes 12 relativ zu der Hohlwelle 2, wenn die Prüfköpfe 12, 13 und die Hohlwelle 1 während eines Messvorganges eine Relativbewegung zueinander ausführen, worauf weiter unten noch eingegangen wird.
Die beiden Prüfköpfe 12, 13 und der Encoder 20 sind mit einer zentralen Speicher- und Auswerteeinheit 21 der Vorrichtung über in den Figuren nicht dargestellte Kabel verbunden.
Für eine zerstörungsfreie Prüfung der Hohlwelle 2 wird zu nächst eine TOFD-Messung mit der Vorrichtung aus Figur 5 durchgeführt, wobei hierzu die Schiene 17 mit den darin ge haltenen Prüfkopfhaltern 18, 19 und den beiden Prüfköpfen 12, 13 von Hand mantelseitig der Hohlwelle 2 nacheinander an meh reren vorgegebenen axialen Position angeordnet wird, wie es für eine Position in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist. Die mehreren axialen Positionen, an denen die Schiene 17 mit den Prüfköpfen 12, 13 nacheinander angeordnet wird, ergeben sich aus fest definierten Turbinenschaufelpositionen. Allgemein wird pro Turbinenschaufelreihe vor (Dampfeintrittsseite) und hinter (Dampfaustrittsseite) den Schaufeln eine axiale Posi tion gewählt, um den gesamten axialen Bereich der zu prüfen den Ausnehmungen, hier Gewindebohrungen 5, prüfen zu können. Die genauen axialen Positionen ergeben sich dabei aus dem konkreten Turbinendesign. Die Schiene 17 ist, wenn sie, wie in den Figuren 5 und 6 für eine axiale Position gezeigt, angeordnet ist, koaxial zu der Rotationsachse R der Welle 2. Es kann ein in den Figuren nicht dargestelltes Gerüst seitlich der Welle 2 vorgesehen sein, welches ein Benutzer begehen kann, um die Schiene 17 entsprechend zu halten.
Die Prüfköpfe 12, 13 werden, wenn die Schiene 17 wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt positioniert ist, aktiviert, so dass der Sendeprüfköpf 12 Ultraschallwellen emittiert und der Emp fangsprüfkopf 13 aufzeichnet, und die Hohlwelle 2 wird um ihre Rotationsachse R einmal vollständig, also um 360° ro tiert. Infolge der Relativbewegung von Prüfköpfen 12, 13 und
Welle 2 in Umfangsrichtung werden nacheinander in alle Schat tenbereiche 11 hinter den Gewindebohrungen 5 auf dem Loch kreis LI Ultraschallwellen mit dem Sendeprüfköpf 12 ein- geschallt und Ultraschallwellen, die an ggf. in dem jeweili gen Schattenbereich 11 vorhandenen, radial nach innen verlau fenden Rissen 7 gebeugt werden, können mit dem Empfangsprüf- kopf 13 detektiert werden, so dass die Schattenbereiche 11 hinter allen Gewindebohrungen 5 nacheinander zerstörungsfrei auf Fehler geprüft werden. Es sei angemerkt, dass über die Abtastung während einer vollständigen Rotation der Welle 2 insbesondere ein hinter, also radial weiter innen als die Bohrungen 5 liegender ringförmiger Bereich geprüft wird.
Es sei weiterhin angemerkt, dass aufgrund der Tatsache, dass der Sende- und der Empfangsprüfköpf 12, 13 von beiden Seiten schräg hinter die jeweilige Bohrung 5 "blicken", es immer einen kleinen, sich radial nach innen unmittelbar an die je weilige Bohrung anschließenden, in dem jeweiligen Schattenbe reich 11 liegenden "Blindbereich" geben wird, der von der Ge windebohrung 5 weiterhin verdeckt, also "abgeschattet" wird. Dessen Ausdehnung beginnend an der jeweiligen Bohrung 5 ra dial nach innen wird vorliegend als Blindabstand bezeichnet, der insbesondere in Abhängigkeit der Dimensionierung der Welle 2 und/oder der Position und/oder Größe der Gewindeboh- rungen 5 und/oder der Position des Sende- und/oder Empfangs prüfkopfes 12, 13 berechnet und ggf. bei einer Berechnung der Größe erfasster Risse 7 mit einbezogen wird.
Im Anschluss an die TOFD-Messung der Schattenbereiche 11 kön nen - ebenfalls via TOFD - weitere Bereiche zerstörungsfrei auf Fehler geprüft werden, etwa Bereiche, die radial vor den Gewindebohrungen 5, also radial weiter außen als diese lie gen. Hierzu wird der Abstand der beiden Prüfköpfe 12, 13 bzw. der beiden diese tragenden Prüfkopfhalter 18, 19 an der
Schiene 17 verändert, etwa reduziert, und/oder der Einschall winkel beider Prüfköpfe 12, 13 wird durch Vorlaufkeile etwa erhöht, wodurch die Prüfköpfe 12, 13 auf eine radial weiter außen liegende Stelle "blicken" (die Fokustiefe des Zentral strahls wird verringert) und die Welle 2 wird erneut um 360° rotiert, während Ultraschallwellen mit dem Sendeprüfköpf 12 emittiert und mit dem Empfangsprüfköpf 13 aufgezeichnet wird. Hierdurch wird ein ringförmiger Abschnitt der Welle 2 ge prüft, der die Bohrungen 5 umgreift. An der Schiene 17 können Positionen für den Sende- und Empfangsprüfkopfhalter 18, 19 festgelegt sein, die zu unterschiedlichen Prüfbereichen, etwa unterschiedlichen radialen Positionen korrespondieren.
Im Anschluss an die TOFD-Messung der Schattenbereiche 11 so wie ggf. weiterer Bauteilbereiche kann die Welle 2 zusätzlich mittels eines Ultraschall-Phased-Array-Prüfköpfes 8, wie er schematisch in der Figur 3 gezeigt ist, geprüft werden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel kommt ein Ultra- schall-Phased-Array-Prüfköpf 8 zum Einsatz, der - in Analogie zu den Prüfköpfen 12, 13 - von einem über ein Rapid-Prototy- ping-Verfahren gefertigten weiteren Prüfkopfhalter 22, der in einer schematischen perspektivischen Ansicht in Figur 7 ge zeigt ist, aufgenommen ist. Der Prüfkopfhalter 22 weist einen Griff 23 auf, über den ihn ein Benutzer bequem und sicher außenseitig an der Welle 2 positionieren kann. Über ein Kabel 25 ist der von dem Prüfkopfhalter 22 aufgenommene Ultra- schall-Phased-Array-Prüfköpf 8 in hinlänglich bekannter Weise mit einer in den Figuren nicht erkennbaren Phased-Array- Speicher- und Auswerteeinheit verbunden. Auch für die Phased- Array-Messung wird die Welle 2, um den gesamten Umfang ab decken zu können, rotiert. Mit einem dem Phased-Array-Prüf- kopf 8 zugeordneten, an dem Phased-Array-Prüfkopfhalter 22 gehaltenen Phased-Array-Encoder 24 wird dabei der Weg aufge nommen. Der Phase-Array-Prüfköpf 8 wird, damit die Messorte der Phased-Array-Messung mit denjenigen der TOFD-Messung zu sammengeführt werden können, an einer vorgegeben Startposi tion und an denselben axialen Positionen wie die der TOFD- Prüfung angeordnet. Die Ergebnisse der TOFD- und der Phased- Array-Messungen können anschließend korreliert werden.
Im Ergebnis kann die Welle 2 zuverlässig auf Fehler überprüft werden, insbesondere auch im besonders sicherheitsrelevanten Bereich der Gewindebohrungen 5, und es kann ein zuverlässiger und sicherer Betrieb der Turbine und somit des diesem umfas senden Kernkraftwerkes gewährleistet werden.
Es sei angemerkt, dass es selbstverständlich auch möglich ist, dass der "Stub shaft" bzw. Zapfen 1 auf die vorstehende beschriebene Weise zerstörungsfrei auf Fehler geprüft wird, wobei dann via TOFD insbesondere radial hinter der Durch gangsbohrungen 3 liegende Bereiche geprüft werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils (2) auf insbesondere innere Fehler (6, 7), umfassend folgende Schritte :
a) ein rotationssymmetrisches Bauteil (2), welches mehrere bevorzugt zylindrische Ausnehmungen, insbesondere Bohrun gen (5) , aufweist, die auf einem oder mehreren Lochkrei sen (LI) angeordnet und bevorzugt zumindest im Wesentli chen äquidistant voneinander beabstandet sind, wird be reitgestellt,
b) außerhalb des Bauteils (2) werden ein als Ultraschall- Sender dienender Sendeprüfköpf (12) und ein als Ultra schall-Empfänger dienender Empfangsprüfköpf (13) beab standet voneinander derart angeordnet, dass mit dem Sen deprüfkopf (12) in einen Schattenbereich (11), der hinter einer der Ausnehmungen (5) in dem Bauteil (2) liegt, Ult raschallwellen eingestrahlt werden können, und Ultra schallwellen, die an wenigstens einem in dem Schattenbe reich (11) vorhandenen Fehler (7) gebeugt werden, von dem Empfangsprüfköpf (13) empfangen werden können, und c) unter Anwendung der Beugungslaufzeittechnik ermittelt wird, ob einer oder mehrere Fehler (7) in dem Schattenbe reich (11) vorhanden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schattenbereiche (11) hinter mehreren Ausnehmungen (5) in dem Bauteil (2) jeweils unter Durchführung der Schritte b) und c) zerstörungsfrei auf Fehler (7) überprüft werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
insbesondere für die zerstörungsfreie Prüfung mehrerer Schat tenbereiche (11) der Sende- und Empfangsprüfköpf (12, 13) und das Bauteil (2) relativ zueinander bewegt werden, bevorzugt der Sende- und der Empfangsprüfköpf (12, 13) und/oder das Bauteil (2) eine Relativbewegung in Umfangsrichtung ausfüh ren,
wobei insbesondere mittels wenigstens eines mit dem Bauteil (2) in Kontakt stehenden Encoders (20) die Position des Sende- und/oder Empfangsprüfköpfes (12, 13) relativ zu dem Bauteil (2) erfasst wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
in Schritt b) der Sende- und Empfangsprüfköpf (12, 13) derart angeordnet werden, dass Ultraschallwellen, die von dem Sende prüfkopf (12) in den Schattenbereich (11) abgestrahlt werden zu einer Seite der vor dem Schattenbereich (11) liegenden Ausnehmung (5) propagieren, und Ultraschallwellen, die an wenigstens einem in dem Schattenbereich (11) vorhandenen Feh ler (7) gebeugt werden und den Empfangsprüfköpf (13) errei chen, zu der gegenüberliegenden Seite der vor dem Schattenbe reich (11) liegenden Ausnehmung (5) propagieren.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bauteil (2) im montierten Zustand zerstörungsfrei auf Fehler überprüft wird, insbesondere in Schritt a) eine im montierten Zustand bevorzugt an beiden Stirnseiten verschlos sene zylinderförmige Hohlwelle (2) als Bauteil bereitgestellt wird .
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der oder die Lochkreise (LI), auf denen die Ausnehmungen (5) in dem bereitgestellten Bauteil (2) bevorzugt angeordnet sind, zu der Rotationsachse (R) des Bauteils (2) koaxial ist oder sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Sende- und der Empfangsprüfköpf (12, 13) an einer geboge nen, insbesondere Kreisring- oder Kreisringsegment-förmigen Schiene (17) bevorzugt über jeweils einen Prüfkopfhalter (18, 19) befestigt bereitgestellt werden, und insbesondere die Schiene (17) koaxial zu der Rotationsachse (R) des Bauteils (2) angeordnet wird, und/oder Radius der Schiene (17) in Ab hängigkeit eines Radius (rA) des Bauteils (2) gewählt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sende- und der Empfangsprüfköpf (12, 13) in einem vorge gebenen Abstand voneinander und/oder mit definierten Ein schallwinkeln an der Schiene (17) gehalten werden,
wobei der vorgegebene Abstand und/oder definierte Einschall winkel bevorzugt der vorgegebene Abstand bevorzugt in Abhän gigkeit eines Radius des Bauteils (2) und/oder der Positionen und/oder Größe von Ausnehmungen (5) in dem Bauteil (2) ge wählt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
in Abhängigkeit der Dimensionierung des Bauteils (2) und/oder der Position und/oder Größe von Ausnehmungen (5) und/oder der Position des Sende- und/oder Empfangsprüfköpfes (12, 13) ein Blindabstand zu der jeweiligen Ausnehmung (5) berechnet wird, der einen Blindbereich definiert, in dem Fehler (7) in dem Schattenbereich (11) nicht erfassbar sind, und der Blindab stand bevorzugt in eine Berechnung der Größe erfasster Fehler (7) mit einbezogen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bauteil zusätzlich mittels wenigstens einem Phased-Array- Ultraschall-Prüfköpf (8) zerstörungsfrei auf Fehler (6, 7) untersucht wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
- einen als Ultraschall-Sender dienenden Sendeprüfköpf
(12), der ausgebildet ist, um Ultraschallwellen abzu strahlen,
- einen als Ultraschall-Empfänger dienenden Empfangsprüf- kopf (13), der ausgebildet ist, um Ultraschallwellen zu detektieren,
- eine gebogene, insbesondere Kreisring- oder Kreisring segment-förmige Schiene (17), an welcher der (12) und der Empfangsprüfköpf (13) gehalten sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Position des Sende- und/oder des Empfangsprüfköpfes (12, 13) an der Schiene (17) frei verstellbar ist,
wobei bevorzugt Arretiermittel vorgesehen sind, über welche der Sende- und/oder der Empfangsprüfköpf (12, 13) jeweils in einer gewählten Position arretiert werden können, oder dass der Sende- und/oder der Empfangsprüfköpf (12, 13) an festge legten Positionen an der Schiene (17) positionier- und arretierbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sende- und/oder der Empfangsprüfköpf (12, 13) jeweils über einen bevorzugt mittels eines Rapid-Prototyping-Verfah- rens gefertigten Prüfkopfhalter (18, 19) an der Schiene (17) gehalten sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein insbesondere mit einem zu prüfenden Bauteil (2) in Kontakt zu bringender Encoder (20) vorgesehen ist, der ausgebildet ist, um die Position des Sende- und/oder Emp fangsprüfkopfes (12, 13) relativ zu dem Bauteil (2) zu erfas sen .
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung wenigstens einen Phased-Array-Ultraschall- Prüfkopf (8) und bevorzugt wenigstens einen insbesondere mit einem zu prüfenden Bauteil (2) in Kontakt zu bringenden, dem Phased-Array-Ultraschall-Prüfköpf (8) zugeordneten Phased-Ar- ray-Encoder (24) umfasst, der ausgebildet ist, um die Posi tion des Phased-Array-Ultraschall-Prüfköpfes (8) relativ zu dem Bauteil (2) zu erfassen.
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