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| I N H A L T |
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Zuverlässige und nachweisbare, zahlenmäßig belegbare Antworten auf diese Fragen für die einzelnen ZfP-Verfahren entscheiden über die technische Aussagesicherheit und Zuverlässigkeit und damit über deren Bedeutung für die Produkthaftung.
| ZfP-Verfahren sind um so bedeutender und wichtiger für beide Aufgaben, je sicherer ihre Aussagen nach dem Stand der Technik nachgewiesen werden können und je besser die ihren Aussagen stets anhaftenden systematischen und zufälligen Unsicherheiten auszuschalten sind. |
Notwendig ist eine vollständige Analyse aller möglichen Ursachen für Unsicherheiten und ihrer wechselseitigen Interdependenzen. Qualitative Aussagen allein sind unzureichend, sie sind soweit irgend möglich zu quantifizieren und meßbar zu machen. Menschliche Unzulänglichkeiten und personenbezogene Fehler sind die am schwierigsten auszuschaltende Unsicherheit. Gerätegebundenes automatisches Auswerten ist selbst bei geringfügig größerer Unsicherheit der Verfahren stets vorzuziehen. Ein angemessenes Überwachen der persönlichen Leistungsfähigkeit nach DIN EN 473 ist selbstverständlich, jedoch gegenüber automatisch gerätegesteuerten Verfahren trotzdem vielfach noch ungenügend.
Diese Übersicht ist ein erster Versuch, die Unsicherheiten technischen Handelns systematisch zu erfassen und eine verläßliche Grundlage für ein quantitatives Eingrenzen zu schaffen.
Bild 2 ergänzt diese Darstellung durch Aufzählen unterschiedlicher Einflüsse auf die Grenzen der Anwendungsbereiche und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse von ZfP-Verfahren. Sie zeigt gleichzeitig auf, wie, mit welchen Mitteln sicherere, dadurch zuverlässigere Ergebnisse erzielbar sind.
Tabelle 2 zeigt ein vorbildliches Auswerten von unabhängigen Ursachen für Unsicherheiten bei handgeführten Ultraschallgeräten. Die verwirrende Vielzahl reduziert sich nach dem Gauss'schen Unsicherheiten-(Fehler-)Fortpflanzungsgesetz auf die in Tabelle 3 wiedergegebenen nur 4 Vorgaben, die allein das Endergebnis maßgebend beeinflussen. Nur auf diese Einflüsse auf das Endergebnis kommt es für das Bewerten, Auswerten an, wie immer sich die zahlreichen ursprünglichen Ursachen auch verhalten mögen.
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| Sehfähigkeit |
Sehschärfe Astigmatismus Rot/Grün räumliches Sehen Dämmerungskurzsichtigkeit Zeitliche Veränderung körperlicher Zustand Nahvisus Wiederholungen ... | |||||||
Zuverlässigkeit
| fachilche Qualiflkation |
Ausbildung | Vorkenntnisse Weiterbildung Mehrfachqualifikation Fachinformationen ... Motivation |
Entlohnung | Prüfbedingungen Bedeutung der Aufgabe Teilnahme an Entscheidungsvorbereitungen Information über Auswertung Erfolgskontrolle .....
Verfahren | Geräte Arbeitsplatzgestaltung Auswertung .... Arbeitsbedingungen
| körperliche
Beanspruchung | Lärm Belüftung Geruch Temperatur Schwingungen Leistungsdruck Ergonomische Gestaltung Beleuchtung Pausenregelung/Erholungszeiten Dauer derTätigkeit Akkomodaffonszeiten Erholungszeiten Erwärmung Störungen Ablenkungen Abwechslung Arbeitsinhalt Arbeitsrhythmus/Ablauf ...
Licht - Art | Licht - Stärke Licht - Fremdlicht Winkel/Richtung Ausleuchtung Reflexionsflächen Wellenlänge (UV) ... |
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| Energien | |||
| Art | digital analog Bild sonstige ... |
Form Auflösung Größe Farbe Kontraste Schärfe Schwankungen ... |
Helligkeit Farbe einzelne Bestandteile |
| Übertragungs- unsicherheiten | Verfahrenseinflüsse Systemschwankungen Sensor-Anzeige |
Temperatur Feuchtigkeit Korrosion Lüftung Luftgeschwindigkeit Luftreinheit ... Stromschwankungen mechanische Einflusse Schwingungen zeitliche Änderungen Hysteresis Dopplereffekte ... | |
| Meß-/Prüfbarkeit | Justierungsunsicherheit Meßunsicherheit Veränderungsbreite Einzelfaktoren Summenkontrolle | ||
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Physikalisches
System
| Verfahrensgrenzen | physikalische Nachweisgrenzen | systernatische Grenzen Zufallseinflüsse Grenzwerte Überprüfbarkeit Registriergrenzen Scheinanzeigen ....
Art | Werkstoff Lage Größe Extremwerte ... Funktionskontrolle | Prüfbarkeit Kalibrieren Reproduzierbarkeit
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Betriebsdauer | Übertragungen im System Zahl derTeile | Zahl der Verbindungen Zahl der Übertragungen Aufnahmeteil Aufnahmeweiterleitung Lebensdauer Sonstiges ... Meßpunkte |
Verteilung | Anordnung Auswertesbstände Zahl Größe Tiefe ... Betriebsmittel
| Schwankungen | Veränderungen Austausch ... Erfassung/Sensor
| Bezugseinheit
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Maßzahl | Muster Schwankungen ... Meßstufen
| Stufung | Auswirkungen Übertragung Kombination | mit anderen Verfahren Zum Erhöhen der Aussagesicherheit | Ergänzung an den Nachweisgrenzen Verringerung der Aussagsunsicherheit ...
Erwärmung | Wärmeabführung/Ventilation Veränderung Betriebsmittel
Art | Größe | |||
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| Teile |
Art Form Größe Gewicht Struktur Werkstoff Oberfläche Temperaturen Verunreinigungen Sonstiges Teile-Aufnahme
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Entfernung/Abstand | Einspannung Form |
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| Umgebungseinflüsse |
Lärm Temperatur mechanische Einflüsse Licht Schmutz ... |
Schwingungen Stöße Ortsfest/beweglich
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Aufstellung | Einflüsse Transport Änderungen/ Umgebungeeinflüsse ... Arbeitsablauf |
An-/Abtransport der
Prüfstrecke | Losgröße ..... |
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Tabelle 2: Meßunsicherheit von Einzelparametern von Ultraschallprüfgeräten DIN 25 450 9/90 6.1. 1 Empfänger mit Bildschirm oder Monitor Kennwerte
| Anforderungen
| Eingangsimpedanz nach Abschnitt 5.2.2.1 semessen bei 3 MHz
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50 Ohm < Rmax < 1 kOhm | Parallelkapazität: < 150 pF |Rmax - Rmin|/Rmax < 0,1 |Cmax - Cmin|/Cmax < 0,15 Übersprechdämpfungsmaß während des Sendens nach Abschnitt 5.2.2.2
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Ds > 80 dB
| Frequenzgang nach Abschnitt 5.2.3.1
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In einem Frequenzbereich 0,7 fp bis 1,3 fp mit | 0,5 MHz < fp < 6 MHz müssen die Amplitudenabweichungen < 1 dB sein Abweichung vom Sollwert des Verstärkungsstellers nach Abschnitt 5.2.3.2
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In jedem Stellbereich von 30dB | maximal 0,5dB minimale Eingangsspannung nach Abschnitt 5.2.3.3
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UE,min < 0,5 mV
| Maß der Empfängerdynamik bei UEmin nach
Abschnitt 5.2.3.3
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VE < 80dB
| Abweichung derVertikalablenkung vom Sollwert nach Abschnitt S.2.3 4
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Im Bereich von 10% bis 90% der Bildschirmhöhe dürfen die
Abweichungen maximal 2% der Bildschirmhöhe betragen
| Abweichung der Horizontalablenkung vom Sollwert nach Abschnittt 5.2.3.5
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< 1% der Bildschirmbreite
| Änderung der Amplitude bei verschiedenen Meßsignalen nach Abschnitt 5.2.3.6
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< 1dB
| Zeitliches Auflösungsvermögen nach Abschnitt 5.2.3.7 und nach Abschnitt 5.2.3.8
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tAS, tA1, tA2 < 5/fo bei UE,max nicht größer als 5V | fo < 10MHz Übersprechdämpfungsmaß während des Empfangens nach Abschnitt 5.2.3.9
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DE > 40 dB innerhalb der Frequenzbandbreite bei UE,max nicht größer als 5V
| Strahlbreite nach Abschnitt 5.2.5
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Die Strahlbreite darf betragen: | vertikal < 1% der Bildschirmhöhe horizontal < 1% der Bildschirmbreite Schalthysterese nach Abschnitt 5.2.4.2.1 und nach Abschnitt 5.2.4.2.2
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Die Schalthysterese dart maximal 2% der Bildschirmhöhe betragen
| Verhalten der Ausgangsspannung nach Abschnitt 5.2.4.3.3
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Die Abweichungen im Bereich von 10% bis 90% der Ausgangsspannung dürfen maximal 2% der maximalen Ausgangsspannung betragen
| Einfluß der Lage des Meßsignals innerhalb der Blende nach Abschnitt 5.2.4.3.8
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Die Änderungen durfen maximal 1% der Ausgangsspannung betragen
| Abweichung derAmplitude von 80% der maximalen Ausgangsspannung nach Abschnitt 5.2.4.3.10
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< 0,05 maximale Ausgangsspannung
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Tabelle 3: Meßunsicherheit von Ultraschallgeräten, Anforderungen DIN 25 450 9/90, 6.1.3 Gesamtgerät | |
| Kennwerte | Anforderungen |
| Relative zeitliche Änderung der Echohöhe und Echolage nach Abschnitt 5.2.6.2 | < 2 % |
| Änderung der Echohöhe und Echolage in Abhängigkeit von der - Netzspannung nach Abschnitt 5.2.6.3 - Batteriespannung nach Abschnitt 5.2.6.4 |
< 2 % < 2 % |
| Echohöhe in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur nach Abschnitt 5.2.6.5 | < 5 % je 10 k |
| Echolage in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur nach Abschnitt 5.2.6.5 | < 1% je 10 k |
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Tabelle 4: Einflüsse auf die Aussagesicherheit zerstörungsfreier Prüfverfahren (Quelle: Deutsch, V. Werkstoffkolloquium Zwickau, März 1991)
Verfahren
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Verfahrensimmanente Unsicherheiten
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Prüfstücke
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Prüfbedingungen*
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Rand- und Umgebungseinflüsse
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Personenbezogene
Einflüsse
| * (Regelwerke entsprechen noch nicht dem Stand der Technik)
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** (Für alle Rand- und Umgebungseinflüsse besonders wichtig: Zusammenhang zwischen Testfehler und Geräteempfindlichkeit)
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Allgemeine Einflüsse: Fehler beim Justieren, falsche Tabellen beim Auswerten, ungenügende Sorgfalt körperliche Mängel der Prüfer, z. B. Sehfehler, Ermüdung
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Durchstrahlungsprüfung
Röntgen-/ Strahlenprüfung
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Risse senkrecht zur Einstrahlrichung nicht erkennbar
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Schwankende und zu große Werkstückdicke keine Anzeige bei zu dicken Prüfstücken
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Strahlenschutz notwendig
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Streustrahlung muß abgeschirmt werden
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Falsche Zuordnung vom Film-Prüfstücken Übersehen von Befunden
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Magnetpulver-Rißprüfung
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Innenfehler kaum nachweisbar
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geometrische Streuflüsse an Gewinden oder Hohlräumen überdecken Risse
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Übermagnetisierung verschlechtert Kontrast
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Bei hellem Licht werden fluorszierende Anzeigen übersehen
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Übersehen von Befunden
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Ultraschallprüfung
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Innenfehler je nach räumlicher Lage ohne Reflexion
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Einfluß schwankender Gefügeausbildung
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Schwierige Prüfkopf-Wahl (zum Erzielen eines genügenden Stör-Nutz-Abstands)
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Zu hohe Prüflingstemperaturen beeinträchtigen Ultraschallkoppelung und verändern Permeabilität des Prüflings. Schmutz im Koppelwasser verschlechtert Einschallung, verölte Oberflächen verhindern das Benetzen mit wasserlöslichen Fluxmitteln
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kurzzeitige Reflexionsanzeigen an Schweißnähten leicht zu übersehen, durch Automatisierungszusätze (Monitor) zu verdeutlichen
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Farbeindringprüfung
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Keine Anzeige bei Korrosionsprodukten in den Rissen
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Einflüsse der Vorbehandlung und Lagerbedingungen der Prüflinge
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billig, aber unsicher
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Flüssigkeiten (Öl) verhindern das Eindringen
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zu kurze Einwirkzeit der Penetrierfarben ohne Anzeigen
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Bild 1: Anwenden und Grenzen zerstörungsfreier Prüfverfahren (Quelle: Deutsch/Vogt, Schweißen und Schneiden 3/87) | |||
| Prüfverfahren | besonders geeigneit für | besonderer Vorteile gegenüber anderen anwendbaren Prüfverfahren | Anwendungsgrenzen |
| Sichtprüfung | große Oberflächen Fehler (Risse nur nach Beizen) | geringer Aufwand, schnell | komplizierte Geometrie, mangelnder Kontrast |
| magnetische Verfahren Magnetpulverprüfung Magnetinduktion | Oberflächenrisse Verwechslungs- und Getriebeprüfung Schichtdickenmessung | leicht auswertbar, geringer Geometrieeinfluß hohe Prüfgeschwindigkeit, geringer Aufwand | weitere Einflußgrößen Oberflächenrauheit |
| Eindringverfahren | Oberflächenrisse, Oberflächenporen | geringer Aufwand | Öffnung zur OPberfläche notwendig, nicht für poröse Werkstoffe |
| elektrische Verfahren
Potentialsonde Wirbelstrom | Rißtiefenmessung Fehlerprüfung von Nichteisenmetallen Schichtdickenmessung | Rißbreite ohne Einfluß hohe Prüfgeschwindigkeit geringer Aufwand | elektrische Leitfähigkeit Kontaktierungseinflüsse Oberflächenunebenheiten, begrenzte Eindringtiefe nur für elektrische nichtleitende Schichten |
| Durchstrahlungsprüfung
Röntgenstrahlen Grobstruktur Feinstruktur radioaktive Strahlung Gammastrahlen Betastrahlen | voluminöse Innenfehler Strukturuntersuchungen voluminöse Innenfehler Dickenmessung | Dokumentation - Dokumentation, leichte Handbarkeit berührungslose Messung | Strahlenschutzmaßnahmen Prüfgegenstanddicke, flächige Trennung kristalliner Aufbau geringe Fehlererkennbarkeit (Große Strahlenhärte) Prüfgegenstanddicke |
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akustische Verfahren Ultraschall Durchchallung Impuls-Echo-Verfahren | flächige und voluminöse Innenfehler | große Reichweite, vielfältige Anwendung | Deutung erfordert geschultes Personal |
| Schallemission | Ermitteln von Rißwachstum Leckprüfung | prüfen von Gesamtbauteilen schnelle Auswertung | nur bei Belastung, Störung durch Nebengeräusche |
| Klangprobe | Gußteilprüfung | einfache Ganzteilprüfung | Einflüsse von Geometrie und Toleranzen |
| thermische Verfahren | Bindungsprüfung, Oberflächenfehler | flächige Auswertung, berührungslos | nur bei gleichmäßiger Geometrie |
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Bild 2: Zerstörungsfreie Prüfverfahren (Quelle: Deutsch/Vogt, Schweißen und Schneiden 3/87) | ||||||
| Prüfverfahren | physikalischer Effekt | Fehlerprüfung | anwendbar zum Bestimmen der Fehlerlage | Bestimmen der Fehlergröße | Ermitteln von Eigenschaften | Messen |
| Sichtpüfung | Helligkeits-, Farb- Formkontrast | ja | ja | begrenzt | nein | nein |
| magnetische Verfahren Magnetpulverprüfung | Streufluß | ja | ja | begrenzt | nein | nein |
| Magnetinduktion | Permeabilität | ja | begrenzt | begrenzt | ja | ja (Abstand Schichtdicke) |
| Eindringverfahren | Kapillarwirkung | ja | ja | nein | nein | nein |
| elektrische Verfahren Potentialsonde | elektrische Leitfähigkeit | nein | begrenzt | ja | begrenzt | ja (Prüfgegenstanddicke) |
| Wirbelstrom | elektrische | ja | begrenzt | ja | ja | begrenzt |
| Durchstrahlungsprüfung
Röntgenstrahlen Grobstruktur | Absorption | ja | begrenzt | begrenzt | begrenzt | begrenzt |
| Feinstruktu r | Interferenz | nein | nein | nein | ja | nein |
| radioaktive Strahlung Gammastrahlen | Absorption | ja | begrenzt | begrenzt | nein | begrenzt |
| Betastrahlen | Absorption | begrenzt | nein | nein | nein | ja (Prüfgegenstanddicke) |
| akustische Verfahren
Ultraschall Durchschallung | Absorption | begrenzt | nein | begrenzt | ja | nein |
| Impuls-Echo- Verfahren | Reflexion | ja | ja | begrenzt | ja | ja (Prüfgegenstanddicke, Enfernung) |
| Schallemission | Geräusche | nur Wachstum | ja | nein | nein | nein |
| Klangprobe | Eigenresonanz | ja | nein | nein | nein | nein |
| thermische Verfahren | Temperaturunterschiede | ja | ja | begrenzt | nein | nein |
Angaben mit diesem direkt auswertbaren Inhalt gehören in jede Norm, Beschreibung von Prüfverfahren, ihre Geräte und Anleitungen zum Auswerten, wenn sie die Ansprüche an Normen verwirklichen wollen, allgemein auswertbares Werkzeug nach dem Stand der Technik zu sein.
Diese Wertung gilt unabhängig von den sie auswertenden Organisationen. Für die rechtliche Bewertung der Ergebnisse, gleich welcher ZfP-Verfahren, ist eine von wem auch immer durchgeführte Zertifizierung nur der QM-Systeme der Unternehmen/ Organisationen ohne Bedeutung, da sie auf die praktische Durchführung, die technische Aussage und inhaltliche Zuverlässigkeit der einzelnen Leistungen ohne Auswirkungen bleiben. Geräteverläßlichkeit und angemessene persönliche Zuverlässigkeit qualifizierter Mitarbeiter sind und bleiben dafür die beiden entscheidenden Voraussetzungen.
ZfP-Verfahren sind zum Vorbeugen und für die Ursachenanalyse von Schäden soweit rechtlich bedeutsam, wie ihre Ergebnisse technisch aussagefähig,
zuverlässig und die daraus abzuleitenden Schlußfolgerungen eindeutig sind. Die rechtliche Bedeutung der ZfP-Verfahren wird damit zurückgeführt auf das vollständige und zuverlässige Lösen der technischen Probleme der einzelnen ZfP-Verfahren, ihre Grenzen der Aussagefähigkeit und ihre Zuverlässigkeit. Was als allgemeines Problem bleibt, ist das stets subjektive Bewerten durch Zahlen schwer zu erfassender Einflüsse von überbordendem Streben nach Sicherheit bis zu technisch begründeter Risikofreude und der Bereitschaft, neue Anforderungen mit einem vertretbaren Maß von Unkenntnis und Unsicherheit technischer Verfahren und ihrer Modelle besseren Lösungen schrittweise näherzubringen.
ZfP-Verfahren, Ihre Beschreibungen, Normen und Regeln zum Anwenden sind Ausdruck der unterschiedlichen Fähigkeiten und menschlichen Eigenschaften derer, die diese Verfahren entwickeln, ausbauen und ihr zielgerechtes Anwenden verantwortlich leiten.
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