Oberflächenrißprüfung mit Rayleighwellen - in Tauchtechnik: Neuartige Anwendung eines bekannten Prinzips
S. Gripp, Nukem Nutronik, Alzenau
ABSTRACT
Die Prüfung von stählernen Komponenten auf oberflächenoffene oder oberflächennnahe Fehler - vor allem Risse - wird üblicherweise mit ET, PT oder MT vorgenommen. Falls Ultraschall zur Anwendung kommt, so wird üblicherweise mit Oberflächenwellen - sog. Rayleighwellen - gearbeitet, die in Kontakttechnik angekoppelt werden und auf freien Oberflächen beachtliche Reichweiten erzielen. Die Tendenz zur vollständigen Automatisierung der Ultraschallprüfung zwingt dazu, auch die Oberflächenrißprüfung "anlagentauglich" zu gestalten. Da die Volumenprüfung vorliegenden Fall wegen der hohen Prüfempfindlichkeit (KSR 1,0 in 400 mm Stahl) in Tauchtechnik stattfinden muß, sollte parallel dazu auch die Oberflächenrißprüfung unter Wasser und ohne direkten Kontakt zum Prüfgegenstand erfolgen. Hierzu wurden zwei Verfahren entwickelt:
Das eine arbeitet nur auf planen Flächen, erreicht dort aber eine besonders hohe Empfindlichkeit. Es basiert auf einer Art Durchschallung der Oberfläche, indem von zwei getrennten Schwingern - geeignet gegen die Oberfläche geneigt - Rayleighwellen erzeugt bzw. empfangen werden. Das andere Verfahren ist zwar nicht ganz so empfindlich, kann aber Risse auch auf gekrümmten Oberflächen nachweisen. Es arbeitet mit einem Schwinger in Impuls-Echo-Technik mit kranzförmig ausgesendeten Rayleighwellen, die ggf. an Rissen reflektiert und registriert werden. Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß die Eindringtiefe durch die Frequenz variiert werden kann, so daß die Prüfempfindlichkeit den Bedürfnissen anpaßbar ist. Hier muß vor allem für nicht oberflächenoffene Fehler ein Kompromiß gefunden werden. Die gute Funktionstüchtigkeit des Verfahrens sowie die Rahmenbedingungen des Einsatzes werden am Beispiel der Prüfung von Kompressor- und Turbinenscheiben für die stationäre Stromerzeugung demonstriert. Weitere Miniaturisierung des Wechselwirkungsvolumens soll zukünftig die Prüfempfindlichkeit weiter erhöhen helfen, soweit erforderlich. Weiter soll auch die automatische Erkennung künstlich eingebrachter Oberflächenstörungen versucht werden: Das automatisierte Lesen von Stempelbildern und Beschriftungen z. B. zur Bauteilidentifikation mittels Ultraschall.
