Experimentelle Untersuchungen mit vertikal und horizontal polarisierten Transversal- und Longitudinalwellen an Engspaltschweißnähten

4.4.1 Vergleich zwischen vertikal und horizontal polarisierten Transversalwellen und Longitudinalwellen

Als Vorteil der T_H- (oder S_H-) Welle gilt, daß sie ähnlich wie die Longitudinalwelle in der Lage ist, gerichtete Gefüge relativ ungestört zu durchdringen.

Auf der prüfkopffernen Oberfläche ist die T_H-Welle der Longitudinalwelle überlegen, weil sie den Winkelspiegeleffekt nutzen kann. Die T_H- Welle muß mit EMUS- Prüfköpfen erzeugt werden, wobei die EMUS- Technik bis heute noch keine routinemäßige Schweißnahtprüfung zuläßt.

Abb 4.11: TH-, Tv und L Wellen- Testkörper A-scan 1 A-scan 2 A-scan 3 A-scan 4 Abb 4.12: Tv und L,- Wellen- Testkörper A-scan 1 A-scan 2 A-scan 3 A-scan 4 Abb 4.14: "Scheinanzeige" aus der Nahtmitte der Engspaltschweißnaht; Prufkopf: MB 4 SN

Experimentell lassen sich schrägverlaufende T_H- Wellen mit 0°- Transversalwellenprüfköpfen erzeugen, die auf entsprechend angeschnittene Testkörper aufgesetzt werden, Abb. 4.11. Die Polarisationsebene wird durch einfaches Drehen des 0°-Prüfkopfes eingestellt, somit kann mit einem Prüfkopf die T_H- und die T_v- Welleneigenschaft untersucht werden. Leicht lassen sich jetzt die T_H- und T_v- Wellen mit der Longitudinalwelle vergleichen; es wird ein 0°- Longitudinalwellenprüfkopf mit gleicher Wellenlänge hinzugenommen.

Der Vergleich an einem 45°-Engspaltschweißnaht-Testkörper nach Abb. 4.11, in dem 2 mm tiefe Nuten durch das Grundmaterial und durch das Schweißgut angeschallt wurden, lieferte ein überraschendes und ein erwartetes Ergebnis:

• Die T_v-Welle leistet den Nutnachweis durch die Schweißnaht ähnlich gut wie die T_H-Welle!
• Die Longitudinalwelle liefert eine hohe Anzeige der Schweißnahtwurzel, was bestätigt, daß sie ein gutes Durchdringungsvermögen hat, sie liefert aber nur einen unbefriedigenden Nachweis der Nut.

Die Uberprüfung der mit T_v- Wellen erzielten Ergebnisse mit 45°Transversalwellen- Prüfköpfen bestätigte das überraschende Ergebnis: am Testkörper nach Abb. 4.12 konnten die Nuten sowohl durch das Grundmaterial wie auch durch das Schweißgut mit gutem Signal / Stör- Abstand nachgewiesen werden.

Diese auf den ersten Blick erstaunlichen Ergebnisse finden ihre Erklärung in Schallstrahlverfolgungsrechnunugen [148], s. a. Kapitel 2, die nach Abb 4.13 einen guten Schalldurchgang der Tv-Welle durch eine Engspaltschweißnaht erwarten lassen.

4.4.2 Interface- Reflektivität der Engspaltschweißnaht

Bei den Tandemprüfungen an der Engspaltschweißnaht war zu bemerken, daß der Tandemfehler in der Schweißnahtflanke eine kürzere Laufzeit aufweist als die Interfacereflexion [170].

Bei der Prüfung mit 45°-Transversalwellen- Prüfköpfen im Wurzelbereich der Engspaltschweißnaht stören Anzeigen, die nach Abb. 4.12 schallwegmäßig nicht dem Winkelspiegel, der aus der prüfkopffernen Oberfläche und der Schweißnahtflanke gebildet wird, zuzuordnen sind. Aus den beiden Beispielen leitet sich die Hypothese ab, daß die Interface-Reflexionen ihre Ursache überwiegend in der Schweißnahtmitte haben könnten. Folgender Versuch bestätigt dies: Ein 'Engspalttestkörper', der links und rechts neben der Schweißnaht symmetrisch zur Schweißnahtmitte Begrenzungsflächen aufweist, wurde mit zwei Kreisscheibenreflektoren, in der vorderen und hinteren Schweißnahtflanke liegend, modifiziert. Die Einschallung mit 0°-Longitudinalwellen- Prüfköpfen zeigt, daß die 'Interfaceanzeige' zwischen den Kreisscheibenreflektoren, also in der Mitte der Schweißnaht liegt, Abb. 4.14.

Wäre die Hypothese, daß die Interfacereflexionen überwiegend aus der Schweißnahtmitte stammen, richtig - dies muß experimentell jedoch noch gründlicher abgesichert werden - ergäbe sich für die Prüfpraxis, daß mit genauen Manipulationssystemen und hochauflösenden bildgebenden Prüfverfahren Reflektoranzeigen in der Schweißnahtflanke problemlos von den Interfaceanzeigen getrennt werden könnten.

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