DGZfP-JAHRESTAGUNG 2001 Zerstörungsfreie Materialprüfung

ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung Berlin, 21.-23. Mai 2001 -Berichtsband 75-CD

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Beiträge: Vorträge: Ultraschallprüfung:

Neue US-Prüfanlage zur HIC- und Reinheitsgrad-Prüfung

J. Staudt, J.-M. Redercher- DILLINGER HÜTTE
W. Hansen, J. Klein, U. B. Sauer- KRAUTKRÄMER

HIC-Stähle der Dillinger Hütte

• langjährige Erfahrung mit Sauergas-resistenten Linepipe-Stählen für große Projekte
• jüngstes Projekt: BLUESTREAM
  • Leitung durch das Schwarze Meer
  • sehr große Verlege-Tiefe (extreme Drücke)
  • sehr kritische PH-Werte (hoch aggressiv)
• parallele Entwicklung von Druckbehälter-Stählen mit optimierter Resistenz gegen Wasserstoff-induzierte Risse
• weltweite Lieferungen in zahlreiche Anlagen der petrochemischen Industrie
• Entwicklung in enger Zusammenarbeit mit Anlagen-Betreibern und Konstrukteuren
• intensive Erforschung der Wasserstoff-induzierten Schädigungsmechanismen
• DICREST = Dillinger Crack Resistant
  Stähle mit einem Optimum an Sicherheit gegen Wasserstoff-induzierte Rissbildung, bei denen das gesamte Produktdesign von der Stahlherstellung bis hin zum fertigen Blech auf eine homogene HIC-Resistenz ausgelegt ist.

Prüfung von HIC-Stählen

• Die Prüfanlage wird bei der DILLINGER HÜTTE zum Nachweis von Wasserstoff-induzierten Rissen in Stahlproben gemäß HIC-Spezifikation sowie zur Bestimmung des makroskopischen Reinheitsgrades eingesetzt.
• HIC-Proben (Hydrogen Induced Cracking) dienen zur Prüfung der Beständigkeit von Stählen gegen Wasserstoff-induzierte Risse.
  Die HIC-Proben werden eine bestimmte Zeit in einer Schwefelwasserstoff-gesättigten Lösung ausgelagert und anschließend in einem Simulations-Alterungs-Test untersucht.
• Es werden Proben-Serien abgescannt, die im Anschluß an die Prüfung einer Einzelbewertung unterzogen werden.

Anforderungen

• modularer Aufbau
  • Steigerung der Funktionssicherheit und Verfügbarkeit
  • leichte Anpassung an zukünftige technische Entwicklung
  • Wartungsfreundlichkeit (u. a. Fernwartung über Modem)
• bestmögliche Nachweis-Empfindlichkeit
• hoher Prüfdurchsatz
• parallele Prüfung und Bewertung von unterschiedlichen Prüfserien
• Bewertung sowohl in Bezug auf das Fehler- als auch auf Rückwand-Signal
  (Darstellung unterschiedlicher A-Bilder, aber nur ein Scan-Vorgang)
• automatische Ergebnis-Darstellung und -Archivierung

Technische Parameter

Scan-Fläche :	550 mm x 550 mm
Prüfgeschwindigkeit:	£300 mm/s
Spurabstand:	³0,1 mm (frei wählbar)
Frequenzbereich:	0,5 bis 25 MHz
Tiefenauflösung:	£0,01 mm
Fehler-Nachweisgrenze:	0,2 mm Æ Kreisscheibenreflektor (KSR)
Prüf-Dickenbereich:	£60 mm
Auswertung von Proben-Serien:	automatisch

Anlagen-Aufbau

• Tauchtechnikwanne
• 3-Achsen-Scanner mit Positioniersteuerung
• hochauflösender Tauchtechnik-Prüfkopf (15 bzw. 10 MHz)
• Ultraschall-Prüfeinheit KRAUTKRÄMER VIS
• Steuer- und Auswerte-Elektronik zur Datenerfassung
• Datenverarbeitungseinheit zur Proben-Einzelbewertung unabhängig von der laufenden Prüfung
• Farbmonitor und Farbdrucker

Scan-Einheit

Prüfkopf und Probenhalter mit eingesetzten Proben

A-Bild einer 0,5 mm Æ KSR

Zoom:

C-Bild von zwei HIC-Proben (0,5 mm und 1,0 mm Æ KSR)

Zoom:

C-Bild einer HIC-Proben-Serie

Zoom:

Datenerfassung

Für jeden Punkt im Prüfraster werden folgende Daten aufgenommen:


• Eintrittsecho-Laufzeit
• Eintrittsecho-Amplitude
• Fehlerecho-Laufzeit
• Fehlerecho-Amplitude
• Rückwandecho-Laufzeit
• Rückwandecho-Amplitude
• X- und Y-Koordinaten

Definition der HIC-Kennwerte

(a = Fehlerbreite, b = Fehlertiefe, W = Probenbreite, T = Probenhöhe)

Bewertung

Darstellung


• C-Scan einer Probe bzw. einer Proben-Serie
• B-Scan einer Probe bzw. einer Proben-Serie
• Darstellung der Schnitte
• 16-Stufen-Farbschema
• Histogramm
• Zoom

automatische Auswertung


• Bestimmung von CAR, CLR, CTR und CSR (HIC-Kenngrößen)
• Auswertung der Reinheitsgrad-Proben
• Erstellung der zugehörigen Protokolle
• Ablage von vordefinierten Prüfabläufen und Protokollen

Zusammenfassung

Im Vergleich zur Metallografischen Prüfung:

• schnelle und objektive Beurteilung der HIC-Proben
• Beurteilung des kompletten Proben-Volumens

Mit der neuen Anlage wurde aufgrund der parallele Systeme zur Prüfung und Bewertung eine deutliche Verbesserung des Proben-Durchsatzes erreicht.

Ein weiterer Vorteil ist die verbesserte Darstellung der Fehler-Tiefenlagen.

Die vorgestellte Anlage wurde zwischenzeitlich für einen zusätzlichen Kundenkreis durch den Einbau eines Rollenbocks für die Prüfung von Rundstangen und eine neue Software mit der Möglichkeit der Auswertung gemäß ASTM E 588 weiterentwickelt bzw. erweitert.

Herausgeber: DGfZP, Programmierung: NDT.net

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