Charakteristisches Merkmal von TOFD ist, daß nicht die (starke) direkte Reflexion oder das (starke) Winkelspiegelecho eines Fehlers registriert werden, sondern die (schwachen) Beugungssignale von den Fehlerrändern. Damit bietet TOFD generell nicht nur die Möglichkeit zum Fehlernachweis, sondern vor allem die der Fehlergrößenbestimmung.

Wer sich weiter über technische Einzelheiten dieser zerstörungsfreien Prüfmethode informieren will, dem sei der Entwurf einer Europäischen Vornorm prENV 583-6 empfohlen, oder - besser noch - "Ultrasonic on-line" im Internet unter der Adresse http://www.ndt.net. Dort sind gebündelt viele Informationen und technische Artikel über TOFD veröffentlicht.

Mir geht es in diesem Beitrag eher um das "Drumherum" und um den Stellenwert von TOFD innerhalb der anderen und etablierten ZfP-Verfahren zur Prüfung von Schweißnähten. Verschiedene Personengruppen haben dazu unterschiedliche Meinungen:

• Gruppe A: Die TOFD-pressure group
  TOFD bietet von allen ZfP-Verfahren die höchste Zuverlässigkeit bei zudem niedrigen Prüfkosten. TOFD ist in der Lage, zukünftig die Durchstrahlungsprüfung zu ersetzen, vor allem im Rohrleitungsbau! Im Druckbehälterbau ist TOFD in der Lage, sowohl die Durchstrahlungsprüfung als auch die manuelle Ultraschallprüfung zu ersetzen. TOFD vereinigt die Vorteile beider Verfahren.
• Gruppe B: Die TOFD-Gegner
  TOFD ist eine interessante Prüfmethode, die - in Kombination mit anderen Verfahren eingesetzt - die Aussagesicherheit erhöhen dürfte. Daß TOFD besser als alle anderen Verfahren ist, kann ja wohl nicht sein. Dies muß erst nachgewiesen werden.
• Gruppe C: Die (noch) wenig Informierten
  Es kann ja nicht sein, daß plötzlich alles anders werden soll. Außerdem: Es wurde schon "immer" geröntgt, also wird auch in Zukunft immer geröntgt werden.

Wo sind diese Gruppen beheimatet?
Gruppe A ist vor allem in Großbritannien und in den Niederlanden anzutreffen, Gruppe B vorwiegend in Deutschland und Gruppe C wohl überall. In Anbetracht der Tatsache, daß das erklärte Ziel der Gruppe A ist, die Durchstrahlungsprüfung von Rohr-Rundnähten durch TOFD zu ersetzen, gehen die Vertreter der Gruppe C nach dem arabischen Sprichwort "Die Hunde bellen, doch die Karawane zieht weiter" vor. Ich frage mich dabei jedoch, wer bellt eigentlich - und wer zieht unbeirrt weiter?

TOFD zur Schweißnahtprüfung im Rohrleitungsbau
Die Absicht der Gruppe A, die Strahlenverfahren (RT) durch eine andere Methode ersetzen zu wollen, finde ich in Anbetracht der Widernisse durch RöV, StrlSchV und vor allem durch ADR gar nicht schlecht. Papierkrieg, unnütze Maßnahmen, Telefaxe, Zettel- und Beschilderungskram könnten ebenso vermieden werden wie Nacht- und Samstagsarbeit. In Erinnerung an einen Auspruch von Bjarne Larsen will ja auch kein ZfP-Prüfer wie ein Plutoniumschmuggler behandelt werden.

Nun kommt die Frage nach der technischen Leistungsfähigkeit von TOFD. Die Argumentation der Gruppe A ist frappierend gut und kaum mit Sachargumenten zu widerlegen: Jede ZfP-Prüftechnik stellt ein Netz dar, in dem bestimmte Fehlerarten (bei entsprechender Größe) hängenbleiben, andere aber durchrutschen. Bei der Durchstrahlungsprüfung wissen wir, daß Risse und Flankenbindefehler gerne durchrutschen und Lagenbindefehler sowieso nie nachgewiesen werden. Durch das Netz der Ultraschallprüfung rutschen vielleicht voluminöse oder "falsch orientierte" Fehler gerne durch. Und durch das TOFD-Netz rutschen auch bestimmte Fehler durch. Na und? Gerade die so bösartigen Flankenbindefehler, scharfen Wurzelkerben und Risse rutschen durch die im Rohrleitungsbau fast immer angewendete Durchstrahlungsprüfung durch. Also: Da kann man ja anstelle RT auch TOFD prüfen!

Gefällt Ihnen diese Argumentation nicht?
Diskutieren Sie doch mal mit Kollegen darüber. Mir persönlich erscheint es unerläßlich, auf breiter (europäischer) Basis die Leistungsfähigkeit von TOFD sauber zu untersuchen. Welche Fehler bleiben im Netz hängen und welche rutschen durch? Gruppe A argumentiert zwar, daß solche Untersuchungen längst stattgefunden haben, aber so ist es nicht: Die dazu veröffentlichte NIL-Studie (Niederländisches Schweißinstitut, Bericht NDP 93-40 vom März 1995) behandelt lediglich den Dickenbereich von 6 mm - 15 mm Wanddicke.

TOFD zur Schweißnahtprüfung bei Druckbehältern
Denken Sie daran: Spätestens am 29.05.2002 können Sie Ihre gewohnte HP 5/3 ruhig und mit gutem Gewissen in den Papierkorb werfen. Ab dann gilt anstelle der HP 5/3 unter den Rahmenbedingungen der Europäischen Druckgeräterichtlinie verbindlich der Teil 5 "Inspection" der noch im Entwurf befindlichen EN "Unbefeuerte Druckbehälter", die von der WG E des CEN TC 54 erarbeitet wird. Obwohl im Teil 5, der derzeit knapp 150 Seiten umfaßt, auch die ZfP auf ca. 20 Seiten behandelt wird, hat von Anfang an bis heute in der entsprechenden europäischen Arbeitsgruppe glücklicherweise kein ZfP-Fachmann mitgearbeitet. Und so konnte es kommen, daß nun auch TOFD als Prüfmethode genannt ist. Gruppe A war offensichtlich aktiv; Gruppe B hat dynamisch abgewartet und Gruppe C kennt TOFD (noch) nicht gut genug.

Für Schweißnähte der neuen Werkstoffgruppen 3, 4 und 6 heißt es dort in der entsprechenden Tabelle 6.1.5.3-1, daß bei Wanddicken > 15 mm eine Ultraschallprüfung UND eine Durchstrahlungsprüfung durchgeführt werden müssen. Anstelle dessen kann aber eine Prüfung der Klasse UTD gewählt werden. UTD läßt die Wahl offen, ob eine mechanisierte Ultraschallprüfung (Impuls/ Echo) durchgeführt wird oder TOFD! Dies bedeutet: (UT + RT) oder TOFD Lassen wir die Frage nach den Prüfkosten einmal beiseite, so erlaubt diese genormte Festlegung den Schluß, daß TOFD die Vorteile von UT und RT vereint. Ist das so?

Gemäß DIN EN 25817 sind Risse mit Flächen > 1 mm² in Schweißnähten ebenso unzulässig wie scharfe Wurzelkerben, diese unabhängig von der Tiefe.
Dies hat übrigens nichts mit "German Gründlichkeit" zu tun, wie mir ein Fachkollege aus einem Nachbarland klarmachen wollte, sondern es handelt sich hier um einen seit 1992 gültigen und akzeptierten europäischen Standard. Solche kleinen Anrisse und Wurzelkerben können an der nicht zugänglichen Schweißnahtseite (Wurzel) ja sehr gut mittels konventioneller Ultraschallprüfung unter Ausnutzung des Winkelspiegels nachgewiesen werden. Keiner weiß es, aber vielleicht wurden durch den frühen Nachweis solcher gefährlichen Schweißnahtfehler ja schon Katastrophen verhindert.

Nun zu TOFD: Messungen von Kreier aus der Schweiz und Erhard von der BAM haben eindeutig nachgewiesen, daß Beugungsechos von der Spitze eines Risses oder von einer Wurzelkerbe erst ab einer gewissen Rißtiefe (bezogen auf die Wellenlänge) mit TOFD meßbar sind. (Den Winkelspiegel gibt es ja bei TOFD nicht.) Theoretische EFIT-Modellierungen durch Marklein von der UNI Kassel haben dies eindrucksvoll bestätigt.
Unter günstigen Bedingungen ist das für eine TOFD-Prüfung notwendige Beugungsecho von der Rißspitze bzw. von der Spitze einer Wurzelkerbe erst bei einer Fehlertiefe nachweisbar, die größer ist als die einer Wellenlänge. Bei kleineren Fehlern zeigt TOFD leider "ohne Befund".

Was ist zu tun?
Der Entwurf der EN "Unbefeuerte Druckbehälter" geht im April 1999 in die sog. 6-Monats-Abstimmung. Wenn Sie der Ansicht sind, daß scharfe Wurzelkerben und Anrisse in Schweißnähten von Druckbehältern ab dem 29.05.2002 harmlose Fehler sind, dann brauchen Sie nichts zu tun! Sind Sie anderer Ansicht, dann haben Sie ab Frühjahr dieses Jahres für eine kurze Zeit die Gelegenheit, gegen diese Tatsache einzusprechen, aber möglichst auf europäischer Ebene. Viele Einsprüche, allein aus Deutschland nützen nichts.

Fazit

1. Ein Druckbehälter ist in den allermeisten Fällen ein anspruchsvolleres Bauteil als eine Rohrleitung. Wegen der Unfähigkeit von TOFD, Anrisse und scharfe Kerben im Wurzelbereich nachzuweisen, darf TOFD im Druckbehälterbau zum Fehlernachweis allein angewendet niemals die konventionelle Ultraschallprüfung ersetzen. Eine Fehlergrößenbestimmung bereits aufgefundener Fehler mit TOFD ist eine interessante Möglichkeit zur Verbesserung der Prüfaussage.
2. Im Rohrleitungsbau stellt TOFD für mich eine interessante Alternative zur Durchstrahlungsprüfung dann dar, wenn die Grenzen und Fähigkeiten von TOFD besser bekannt sind. Gemäß StrlSchV ist die beste Durchstrahlungsprüfung ja diejenige, die gar nicht erst stattfindet.

Mit meinem Fazit nicht einverstanden? Denken Sie daran: Die Karawane (Gruppe A) zieht unbeirrt ihren Weg. Daher; bellen Sie, aber bitte klar und deutlich und an der richtigen Stelle.

Dr. Andreas Hecht
BASF AG
Abt. ZEW/BF-L443
67056 Ludwigshafen
e-mail: andreas.hecht@ze.basf-ag.de