Zerstörungsfreie Materialprüfung
Berlin, 21.-23. Mai 2001 -Berichtsband 75-CD
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Die routinemäßige Überwachung der Wandstärke von Rohrleitungen im laufenden Betrieb trägt wesentlich zur Sicherheit und zur Kostensenkung in industriellen Anlagen bei. Für diesen Zweck kommen verschiedene zerstörungsfreie Prüfverfahren, wie zum Beispiel die Radiographie und die Ultraschallmethode in Frage.
Die Wanddickenbestimmung von Rohren mit Hilfe der Durchstrahlungstechnik kann in der Praxis mit den Methoden der Doppelwanddurchstrahlung und der tangentialen Projektionsradiographie realisiert werden.
Bei der Doppelwanddurchstrahlung erfolgt die Bestimmung der Wanddicke durch analytische Auswertung der Strahlenintensität im zentralen Bereich der Rohrleitung. Im Allgemeinen werden Abweichungen von der Wandstärke gemessen. Die absolute Wandstärke läßt sich aufgrund der Störungen durch Streustrahlung und Strahlaufhärtung nur ungenau bestimmen.
Die tangentiale Projektionsradiographie nutzt die geometrische Abbildung der äußeren Rohrwandbereiche für die weitere Auswertung. Diese Methode bildet die Grundlage für diese Arbeit [1]. Bei der tangentialen Projektionsradiographie erfolgt die Bestimmung der Rohrwanddicke im allgemeinen durch visuelle Bewertung der Schattenaufnahmen durch den Prüfer. Diese Verfahrensweise führt jedoch zu subjektiven Resultaten, die sich ungenau reproduzieren lassen. Die rechnergestützte Auswertung anhand eines wissenschaftlich fundierten Verfahrens ergibt eine genauere und verläßlichere Bestimmung der Rohrwanddicke.
Für diesen Zweck wurde ein Verfahren entwickelt, welches sich stark an die 2D-Computertomographie (CT) anlehnt. Dieses neue Verfahren zur Wanddickenbestimmung wird im folgenden kurz CTPWT benannt, nach "Computed Tomographic Pipe Wall Thickness". Die CTPWT-Methode ist unmittelbar auf jede tangentiale Durchstrahlungsaufnahme eines rohrförmigen Objekts anwendbar, die in digitaler Form vorliegt und auf einem Rechner zugänglich ist. Für die Auswertung der Wanddicke in absoluten Maßen sind Kenntnisse über die Meßanordnung, insbesondere über die geometrische Vergrößerung notwendig.
Das CTPWT-Verfahren basiert auf der CT. Die CT liefert allgemein Querschnittsbilder, welche u.a. die geometrischen Konturen des untersuchten Objekts genau wiedergeben. Aus den ermittelten geometrischen Daten läßt sich die Wanddicke durch die Anwendung eines Algorithmus zur Konturerkennung bestimmen.
Die ersten Testmessungen mit einem Ir-192-Strahler an verschiedenen Rohren mit dem CTPWT-Verfahren haben zufriedenstellende Resultate ergeben. Die Meßgenauigkeit des Verfahrens liegt bei Wandstärken von 1 mm bis zu 4 mm unter 50 mm, und bei Wandstärken bis zu 7 mm unter 100 mm (Rohrdurchmesser bis 150 mm).
Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass mit zunehmender geometrischer Unschärfe die Abweichung nur unwesentlich ansteigt. Dies erlaubt bei Inspektionen von Rohrleitungen einen geringeren Film-Strahler-Abstand (FSA) und eine deutlich kürzere Belichtungszeit.
In Bild 1 ist der klassische Aufbau für eine radiographische Durchstrahlungsaufnahme eines Rohres dargestellt: An einer Rohrleitung ist eine Kassette mit Film oder anderem Bildaufnehmer angebracht. Die Rohrleitung ist mit Dämm-Material isoliert und daher nicht direkt zugänglich. Gegenüber der Kassette befindet sich die Strahlenquelle in einem vorgegebenen Abstand FSA. Der senkrecht auf die Kassette auffallende Zentralstrahl verläuft durch die Rohrmitte. Die Rohrwand wird auf beiden Seiten tangential durchstrahlt. Zusätzlich zu der klassischen Anordnung ist auch eine Schattenaufnahme erlaubt, bei der nur eine Rohrwand zusammen mit ihrer näheren Umgebung auf dem Detektor abgebildet wird. Das CTPWT-Verfahren kann derartige partielle Abbildungen auswerten. Für die Bestimmung der geometrischen Vergrößerung ist es erforderlich, die Position von Strahler und Detektor exakt zu vermessen. Wenn der senkrecht auffallende Zentralstrahl durch die Mitte der Rohrwand verläuft, kann man die geometrische Vergrößerung einfacher bestimmen.
Abb 1: Der klassische Meßaufbau.
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Für die Bestimmung der Rohrwanddicke ist es wichtig, dass sowohl die äußere als auch die innere Umgebung der Rohrwand meßtechnisch richtig aufgenommen wird. Die angrenzende äußere Umgebung der Rohrleitung darf nicht überbelichtet sein, d.h. die optische Dichte D des Röntgenfilms sollte in diesem Bereich zwischen 4 und 4,5 liegen (Bild 2). Im Schatten der Rohrwand und entlang der inneren Rohroberfläche darf der Film nicht unterbelichtet sein, dementsprechend sollte die optische Dichte D des Films über 0,5 liegen. Bei Speicherfoliensystemen oder anderen digitalen Detektoren gelten analoge Bedingungen, die von dem Dynamikbereich des Systems abhängen. Wenn ein Speicherfoliensystem oder ein anderes digitales System eine nicht lineare Kennlinie aufweist, ist eine numerische Korrektur zur Linearisierung der Kennlinie durchzuführen.
Abb 2: Empfohlene Schwärzungsbereiche.
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Bei der Durchstrahlung eines Rohres erfahren die Gammastrahlen die größte Schwächung entlang der Tangente der inneren Rohrwand, weil sie auf dieser Strecke die maximale Materialdicke Lmax durchdringen (Bild 3). Diese Strecke Lmax ist maßgebend für die Realisierbarkeit einer tangentialen Schattenaufnahme. Wenn die Primärstrahlen das Material entlang der inneren Rohrwand nicht meßbar durchdringen können, darf keine Auswertung vorgenommen werden. Zur Bewältigung dieser Problematik wurde das Diagramm in Bild 3 erstellt. Es ermöglicht dem Prüfer die graphische Bestimmung der gesuchten Größe Lmax durch den bekannten Außenrohrduchmesser Da und die Wanddicke w eines Rohres.
Weiterhin sind in diesem Diagramm die oberen Einsatzgrenzen für die geläufigen Gammastrahler Kobalt-60, Iridium-192 und Selen-75 eingetragen. Diese Grenzen wurden durch visuelle Auswertung an Filmaufnahmen von Testrohren ohne spezielle Streustrahlfilterung ermittelt. ähnlich lautende Grenzwerte sind in der Tabelle 6.1 von [2] veröffentlicht. An dieser Stelle soll auf den negativen Einfluß der Streustrahlung hingewiesen werden. Die gemessene Filmschwärzung wird durch die gemeinsame Wirkung von Primär- und Streustrahlung realisiert. Je dicker das durchstrahlte Material ist, desto höher ist der Anteil der Streustrahlen im Gesamtsignal. Oberhalb einer bestimmten Materialdicke ist der Anteil der Primärstrahlen nicht mehr meßbar, das heißt, die gemessene Schwärzung enthält keine Informationen mehr über die durchstrahlte Rohrwand. Hier kann durch eine effektive Abschirmung der Streustrahlen die Zusammensetzung der Schwärzung zugunsten der Primärstrahlen beeinflusst und damit eine gewisse Steigerung der im Diagramm eingezeichneten oberen Einsatzgrenzen erreicht werden.
Abb 3: Diagramm zur Bestimmung der Anwendungsgrenzen der Durchstrahlungstechnik für die Wanddickenbestimmung von Rohrleitungen in Abhängigkeit von der Strahlenquelle, Rohrwanddicke und -durchmesser.
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Für die rechnergestützte Bestimmung der Wanddicke ist die Digitalisierung der auszuwertenden Schattenaufnahme notwendig. Hierzu wird im Allgemeinen ein Filmscanner mit ausreichender Auflösung herangezogen. Andere Systeme wie Speicherfolien oder Flachdetektoren eignen sich hier besonders gut, weil sie die Schattenaufnahmen unmittelbar in digitaler Form erfassen [3]. Im Bild 4 ist die Erstellung eines Intensitätsprofils aus einem Schattenbild dargestellt. Das Profil enthält die grundlegenden Informationen, die für die anschließende Verarbeitung durch das CTPWT-Verfahren notwendig sind. In dieser Phase soll der Auswerter manuell durch einen Linienzug auf dem Schattenbild die Stelle markieren, an der die Wanddicke bestimmt werden soll. Die eingezeichnete Profillinie soll die Rohrwand im senkrechten Winkel durchqueren. Für die Einhaltung dieser Bedingung sollte das verwendete Bildverarbeitungsprogramm dem Auswerter entsprechende Hilfsmittel zur Verfügung stellen.
Für die Auswahl der Profilinie sind zwei Möglichkeiten gegeben: die Markierung beider Wände, durchgehend über den gesamten Rohrquerschnitt oder die Markierung einer einzelnen Rohrwand. In letzterem Fall ist eine Teilaufnahme der Rohrleitung ausreichend. Die Wanddicke einer beliebig gekrümmten Rohrleitung ist auch auswertbar.
Das Verfahren erfordert eine weitere Bedingung, die der Auswerter beachten muß. Danach dürfen im Bereich der eingezeichneten Linie keine markanten Objekte beziehungsweise Konturen die Rohrwand überlagern. Wenn zum Beispiel die Abbildung einer Schraube der Wand überlagert ist, kann an dieser Stelle die Wanddicke nicht bestimmt werden. Unmittelbar an der Rohrwand anliegende gleichmäßig verteilte Objekte, wie Isolierung oder durchfließende Medien, führen erst dann zur fehlerhaften Wanddicken, wenn die Dichte des Objekts und die des Rohrmaterials sich nicht deutlich voneinander unterscheiden. Wenn zum Beispiel eine Stahlschelle um ein Rohr gelegt ist, kann das Verfahren beide Objekte nicht voneinander unterscheiden.
Nachdem die Profillinie an der gewünschten Stelle eingezeichnet ist, und das Schwärzungsprofil in numerischer Form vorliegt, kann das CTPWT-Verfahren ausgeführt werden.
Abb 4: Erstellung des Intensitätsprofils.
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Die Transmissions-Computertomographie basiert auf dem bekannten Schwächungsgesetz. Danach werden die ein Objekt durchdringenden Röntgenstrahlen exponentiell abgeschwächt:
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mit I = gemessene Intensität, I0 = Eingangsintensität, m = materialspezifischer Schwächungskoeffizient, ds = Weginkrement in Strahlrichtung. Eine auf konventionelle Weise durch Radiographie ermittelte Projektion eines Objekts enthält keine differenzierten Tiefeninformationen. Diese Tatsache ist auch aus der Gleichung (1) ersichtlich. Durch die Bildung eines Integrals aus den Produkten m * ds gehen Teile der Ortsinformationen verloren. Jedoch ist es mit der Computertomographie möglich, den Schwächungskoeffizienten in Abhängigkeit vom Ort m = m(x,y) zu bestimmen. Anhand dieser Informationen aus der Strahlungsebene kann man ein Querschnittsbild des Objekts rekonstruieren.
Abb 5: Prinzip der CT.
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Eine einfache Tomographieanlage besteht aus einer Strahlenquelle und einem kollimierten Detektor (Bild 5). Das System Quelle-Detektor wird schrittweise parallel verschoben und so der ganze Querschnitt des Objekts abgetastet. Dieser Vorgang wird für jede Winkelstellung von j = 0° bis 180° wiederholt. Man erhält damit für jeden Winkel ein Schwärzungsprofil, zusammengesetzt aus einzelnen Meßwerten nach Gleichung (1).
Die Gesamtheit aller Meßwerte wird mit Hilfe eines Bildrekonstruktionsverfahrens zu einem Tomogramm verarbeitet. Hierzu stehen verschiedene mathematische Verfahren zur Auswahl [4], wobei das Verfahren der gefilterten Rückprojektion in der Praxis am häufigsten Verwendung findet. Es ist ein sehr rechenintensives, aber dafür ein sehr genaues und robustes Verfahren. Die grundlegenden mathematischen Hintergründe dieses Verfahrens werden im Folgenden kurz dargestellt [5]:
Im ersten Schritt werden die Meßwerte I aus der Gleichung (1) als Linienintegrale des Schwächungskoeffizienten m(x,y) in Strahlrichtung längs des Weges s dargestellt. Diese Integrale bilden die Projektionswerte P in Abhängigkeit des Winkels j und des Abstandes r:
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Im nächsten Schritt werden die Projektionswerte P mit einer Filterfunktion h(r) gefaltet:
| (3) |
Schließlich werden die gefilterten Werte f(r,j ) in die Bildmatrix rückprojeziert:
| (4) |
Aus diesem Prozeß resultiert ein Tomogramm des Objekts, das die örtliche Verteilung des Schwächungskoeffizienten in der untersuchten Querschnittsebene wiedergibt, woraus man die örtliche Verteilung der Dichte und die Geometrie des Objekts ermitteln kann.
Das Verfahren der gefilterten Rückprojektion liefert Tomogramme mit sehr hoher Genauigkeit. Wenn aus Projektionsaufnahmen, die unter idealen Bedingungen entstanden sind, Tomogramme erstellt werden, liegt die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsgeometrie unter einem halben Bildpunkt. In der Praxis können jedoch ungünstige bzw. nicht erfüllte Meßbedingungen zu größeren Differenzen führen.
Das "Computed Tomographic Pipe Wall Thickness" Verfahren beruht hauptsächlich auf der zweidimensionalen Computertomographie. Es wurden zusätzliche Randbedingungen mit Bezug auf die gestellte Aufgabe der Wanddickenbestimmung von Rohren abgeleitet, die eine mathematisch exakte Anpassung der 2D-CT an diese Aufgabe ermöglichen.
Eine Randbedingung berücksichtigt die besondere Geometrie des Prüfobjekts: Es handelt sich um ein rotationssymmetrisches Objekt. Daraus lässt sich folgern, dass alle Projektionsaufnahmen unabhängig von dem Aufnahmewinkel das gleiche Durchstrahlungsprofil ergeben. Dadurch wird der eigentlich notwendige Meßaufwand von über 180 Projektionsaufnahmen auf eine Aufnahme reduziert. Das oben beschriebene Rekonstruktionsverfahren wurde entsprechend dieser Randbedingungen modifiziert.
Bild 6 zeigt die vier Phasen des CTPWT-Verfahrens. Aus dem Durchstrahlungsprofil in Bild 6b entstand das Tomogramm in Bild 6c. Die typischen ringförmigen Artefakte im Tomogramm sind auf die vorgegebenen Randbedingungen zurückzuführen.
In der letzten Phase wird das Tomogramm hinsichtlich der Wanddickenbestimmung analysiert und numerisch ausgewertet. In Bild 6d ist der Verlauf der örtlichen relativen Materialdichte aus dem Tomogramm dargestellt. Darin sind die beiden Wände mit den Wandstärken w1 und w2 zu erkennen. Um eine visuelle und damit subjektive Bewertung zu vermeiden, welche die Zuverlässigkeit des Verfahrens einschränken würde, ist ein numerischer Algorithmus entwickelt worden, der eine automatisierte Detektion der inneren und äußeren Rohroberfläche aus dem Tomogramm gewährleistet.
In Bild 6 ist zum Zwecke der besseren Veranschaulichung der ganze Rohrquerschnitt dargestellt. In der Praxis sind Rohrquerschnitte nicht immer konzentrisch. Daher können gegenüber liegende Rohrwände ungleich dick sein (w1 ¹ w2). Aufgrund dieser Tatsache ist es beim CTPWT-Verfahren möglich, durch Ausnutzung von Symmetriebedingungen Rohrwände separat auszuwerten.
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Abb 6: Beispiel Wanddickenbestimmung nach CTPWT-Verfahren.
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Die Unschärfe trägt normalerweise wesentlich zur Verschlechterung der Bildqualität einer Radiographieaufnahme bei. Die Gesamtunschärfe setzt sich hauptsächlich aus der geometrischen und der inneren Unschärfe zusammen. Um den Einfluß der Gesamtunschärfe auf das CTPWT-Verfahren untersuchen zu können, wurde ein Simulationsmodell erstellt, das auf der Gauss'schen Normalverteilung basiert. In Bild 7 ist das Ergebnis dieser Untersuchung dargestellt. Das obere Diagramm gibt Intensitätsprofile wieder, die mit verschiedener Gesamtunschärfe U, von 1% bis zu 50% der Wandstärke, berechnet worden sind. Die mit U bezeichnete Pfeile zeigen in Richtung zunehmender Unschärfe. Die Kontur der äußeren Rohrwand wird mit zunehmender Unschärfe sehr stark verwaschen. An der inneren Rohrwand ist der markante Minimumpunkt des Intensitätsprofils nicht mehr eindeutig lokalisierbar.
Im unteren Diagramm von Bild 7 sind die Ergebnisse des CTPWT-Verfahrens aus den oben aufgezeichneten Intensitätsprofilen dargestellt. Mit zunehmender Unschärfe wird der Kurvenverlauf über die Rohrwand flacher und verwaschener. Aber man kann feststellen, dass die Dichteprofile in ihren Wendepunkten bis zu einer Unschärfe von 50% der Wanddicke übereinstimmen. Die Wendepunkte markieren mit ausreichender Genauigkeit die äußere und innere Oberfläche der Rohrwand.
Um den Einfluß des Signalrauschens bestimmen zu können, wurde das Simulationsmodell entsprechend erweitert. Die Intensitätsprofile aus Bild 7 wurden mit konstantem Rauschen überlagert. Bild 8 zeigt verrauschte Profile und ihre aus dem CTPWT-Verfahren resultierende Dichteprofile. Das Rauschen der Intensitätsprofile beträgt ca. 8%. Ein ähnliches Signal-Rausch-Verhältnis (10) weisen die Dichtprofile auf. Demnach hat das Verfahren nur geringe verstärkende Wirkung auf das Signalrauschen. Zusammenfassend kann man feststellen, dass die rekonstruierte geometrische Information über das Rohr zwar rauschbehaftet, aber deutlich zu erkennen ist.
Abb 7: Einfluss der Unschärfe auf das CTPWT-Verfahren.
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Abb 8: Einfluss des Signalrauschens auf das CTPWT-Verfahren.
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Mit dem CTPWT-Verfahren wurden Messungen zur Feststellung der Anwendungsgrenzen des Verfahrens in der ZfP durchgeführt. Als Testobjekte dienten Rohre, die an der Drehbank mit mehreren radialen Stufen versehen wurden. Da die Testrohre in ungeschliffenem Zustand waren, ließen sie keine hochpräzise Bestimmung der absoluten Abweichung des Verfahrens zu. Als Strahlenquelle wurde eine Ir-192 Quelle mit einer Anfangsaktivität von 2600 GBq (70 Curie) und einer effektiven Pillengröße von 3 mm verwendet. Da das CTPWT-Verfahren ein prädestinierter Fall für die digitale Radiographie ist, wurde ein Lumineszenz-Speicherfolien-System (AGFA, DPS) für die Erfassung der Durchstrahlungsaufnahmen eingesetzt. Die Abtastschrittweite des Speicherfolien-Systems betrug 56 mm, und die Dynamik der PSL-Werte umfaßte 12 Bit. Zur Minderung der negativen Einflüsse der Streustrahlung wurde grundsätzlich eine Bleifilterfolie direkt vor und hinter der Speicherfolie verwendet. Die innere Unschärfe des Systems Blei-/Speicherfolie wurde experimentell mit 250 mm bestimmt.
Bild 9 zeigt die CTPWT-Auswertung eines Testrohres mit fünf Wandstärken von 1,4 mm bis 2,6 mm und mit einem Außendurchmesser Da= 120 mm. Zu dieser Auswertungsreihe wurde eine einzelne Durchstrahlungsaufnahme mit den Parametern FFA= 500 mm, Uq= 0,41 mm, Ui= 0,25 mm und t= 30 sec herangezogen. Für jede Wandstärke wurde die Wanddicke an sechs benachbarten Bereichen bestimmt. Das Diagramm gibt die mittlere Abweichung und die Streuung dieser Meßwerte wieder.
Abb 9: Wanddickenbestimmung mit der CTPWT-Methode gemessen am Testrohr 1 mit Wandstärken bis zu 2,6 mm.
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Das Testrohr wurde in fünf verschiedenen Film-Strahler-Abständen, von 1000 mm bis 400 mm, durchstrahlt. Die Auswertung der Aufnahmen haben gezeigt, dass in diesem Wandstärkenbereich die ermittelten Wanddicken um 20 mm bis 50 mm streuen. Die Streuung der Wandstärke in einer Aufnahme ist demnach kleiner als die Abtastschrittweite der Digitalisierung.
Bild 10 zeigt den Einfluß der geometrischen Unschärfe auf das CTPWT-Verfahren. Die mittlere Abweichung der Wanddickenbestimmung jeder Durchstrahlungsaufnahme wurde berechnet und in das Diagramm eingetragen. Anhand dieser Kurven kann man auch ermitteln, wie reproduzierbar die Wanddickenmessung ist, auch wenn der FSA-Abstand stark variiert. Bis auf zwei Ausnahmen, gemessen bei der Wandstärke 1,4 mm, streuen die mittleren Abweichungen in einem Bereich kleiner als 50 mm.
Abb 10: Einfluss der Unschärfe auf die CTPWT-Methode gemessen am Testrohr 1.
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Das Diagramm in Bild 11 zeigt den Streubereich aller gemessenen Wanddicken. Für jede Wandstärke wurden 30 Meßwerte aus 5 Durchstrahlungsaufnahmen herangezogen. Die Güte der ermittelten Wandstärke hängt u.a. von der Qualität der Durchstrahlungsaufnahme ab. Störeinflüsse wie Oberflächenkratzer, Staubpartikel am Detektorsystem oder auch örtlich schwankende Detektoreigenschaften führen zur Zunahme der Streuung der Wanddickenwerte. Aus diesem Grund ist der kritische Blick des Prüfers erforderlich.
Abb 11: Gesamtstreuung der CTPWT-Methode gemessen am Testrohr 1 mit geometrischen Unschärfen von 0,19 bis 0,53 mm zuzüglich 0,25 mm innere Unschärfe.
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Die ermittelte Wanddicke wird von der Meßunschärfe nicht wesentlich beeinflußt. Die maximale Gesamtunschärfe U der vorliegenden Meßreihe läßt sich aus der Gleichung Utotal = (Ui2 + Uq2)1/2 aus [2] bestimmen. Wenn der Wert der maximalen Gesamtunschärfe (U = 0,6 mm) ins Verhältnis zur dünnsten Wanddicke (w = 1,4 mm) gesetzt wird, erhält man genaue Werte für dünnwandige Rohre bis zu einer Unschärfe von 40 Prozent der Wandstärke.
Um weitere Erkenntnisse über die CTPWT-Methode zu gewinnen, wurde ein zweites Testobjekt untersucht. Während dieser Untersuchung wurde die Wanddicke an mehr als 1000 Positionen bestimmt. Insgesamt wurden über 15 Durchstrahlungsaufnahmen ausgewertet. Die Bestimmung der mittleren Wanddicke einer Wandstärke erfolgte über 8 benachbarte Positionen. Die maximal durchstrahlte Materialdicke des Testobjekts, ein Stahlrohr mit einem Außendurchmesser von 150 mm und 9 verschiedenen Wandstärken von 2 mm bis 10 mm, lag in einem Bereich von 32 mm bis 75 mm. Somit war die ermittelte obere Anwendungsgrenze für Ir-192 bei Stahlobjekten erreicht (Bild 3). Die geometrische Unschärfe der Meßanordnung variierte von 0,24 mm bis 0,68 mm. Die innere Unschärfe des Blei-/Speicherfoliensystems betrug 0,25 mm.
Bild 12 zeigt die CTPWT-Auswertung einer Ir-192 Durchstrahlung des neunstufigen Rohrs, die mit den Parametern FSA= 400 mm, Uq= 0,68 mm, Ui= 0,25 mm und t= 25 s bei einer Aktivität von 2400 GBq (64 Curie) aufgenommen wurde. Der geometrische Vergrößerungsfaktor betrug 1,23. Daraus ergab sich eine effektive Abtastschrittweite von 46 mm. Diese Auswertung einer einzelnen Durchstrahlungsaufnahme zeigt, dass man mit der CTPWT-Methode unter einer Wandstärke von 4 mm eine Genauigkeit von +/-50 mm erreicht werden kann. Bis zur Wandstärke 8 mm liegt die Abweichung unter 100 mm.
Abb 12: Wanddickenbestimmung mit der CTPWT-Methode gemessen am Testrohr 2 mit Wandstärken bis zu 10 mm.
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Das Diagramm in Bild 13 zeigt den Einfluß der geometrischen Unschärfe auf das CTPWT-Verfahren. Die mittlere Abweichung der Wanddickenbestimmung jeder Durchstrahlungsaufnahme wurde berechnet und in das Diagramm eingetragen. Anhand dieser Kurven kann man auch ermitteln, wie reproduzierbar die Wanddicke ist, auch wenn der FSA-Abstand stark variiert.
Abb 13: Einfluss der Unschärfe (in mm) auf die CTPWT-Methode gemessen am Testrohr 2.
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Das Diagramm in Bild 14 zeigt den Streubereich aller gemessenen Wanddicken. Für jede Wandstärke wurden 40 Meßwerte aus 5 Durchstrahlungsaufnahmen herangezogen.
Abb 14: Gesamtstreuung der CTPWT-Methode gemessen am Testrohr 2 mit geometrischen Unschärfen von 0,24 bis 0,68 mm zuzüglich 0,25 mm innere Unschärfe.
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Bei manueller Wanddickenbestimmung durch die Auswertung von Röntgenfilmaufnahmen treten auf Grund von Ableseungenauigkeiten und Abbildungsunschärfen zum Teil erhebliche Fehler auf. Die automatisierte Bewertung von digitalisierten Durchstrahlungsprofilen nach dem CTPWT-Verfahren führt zu einer Verbesserung der Genauigkeit bei der Wanddickenbestimmung. Durch die Implementierung des Rekonstruktionsverfahrens aus der Computertomographie wird die Auswertung weitgehend unabhängig von der Meß- und Abbildungsunschärfe bis zu einer Unschärfe von 50% der Wanddicke, und es erfolgt nur eine vernachlässigbare Verstärkung des Signalrauschens. Auf Grund der geringen Abhängigkeit von der Abbildungsunschärfe, kann vor Ort mit geringeren Film-Strahler-Abständen und damit mit wesentlich kürzeren Belichtungszeiten gearbeitet werden.
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