4.8 Vergleich von EMUS- S_H- und SEL- Techniken bei der Prüfung von Mischnahttestkörpern

4.8.1 Historie

Daß die EMUS-S_H- Prüftechnik besonders bei der Mischnahtprüfung gute Ergebnisse erwarten läßt, ist theoretisch seit langem bekannt [104]. Die horizontal polarisierte Transversal- (S_H-) Welle verbindet nämlich in transversal isotropen Werkstoffen wie austenitischem Schweißgut den guten Schalldurchgang mit dem perfekten Winkelspiegeleffekt, wenn die Stengelkristallite in der Einschallebene enthalten sind (s. auch Kapitel 1 und 2). In der Prüfpraxis spielte die EMUS-S_H- Technik eine unbedeutende Rolle, weil die relativ großen Prüfköpfe nur schlecht manipulierbar waren und geringe Empfindlichkeit hatten.

Because the horizontal polarized Shear- (S_H-) Wave combines in transversal isotropic materials, like austenitic welds, good sound penetration with a perfect corner effect can be obtained if the columnar grains are present in the beam orientation (s. also Chapter 1 and 2).

Seit Ende 1991 ist dies anders, nachdem die Machbarkeit der Mischnahtprüfung mit weiterentwickelten EMUS-S_H- Prüfköpfen bewiesen wurde [105], [106], [100], [112].

4.8.2 Ergebnisse der Prüfung von Mischnahttestkörpern

Abb 4.48: Ermüdungsriß- Analyse in einer austenitischen Schweißnaht 0°- Durchschallung eines Mischnahttestkörpers: Pufferung Inconel 182; Breite von Schweißnaht und Pufferung in der Krone: 35 mm; Wanddicke: 40 mm zwei Ausführungen des Mischnahttestkörpers: mit 8 mm tiefem Ermüdungsriß mit 2, 4 und 8 mm tiefen Nuten im Übergang zwischen Schweißgut und Pufferung

Abb 4.49: Nachweis von Nuten mit EMUS- erzeugten SH- Wellen in einem Mischnahttestkörper wie in Abb. 4.48 beschrieben; Tiefe der Nuten: 2, 4 und 8 mm Abb 4.50: Nachweis von Nuten mit einem 55°- SEL- 2 MHz- Prüfkopf (oben) und einem 63°- SEL- 2 MHz- Prüfkopf (unten) in einem Mischnahltestkörper loie in Abb. 4.48 beschrieben; Tiefe der Nuten: 2, 4 und 8 mm Abb 4.51: Nachweis eines Ermüdungsrisses mit einem EMUS-SH- WellenPrüfkopf in einem Mischnahttestkörper wie in Abb. 4.48 beschrieben; Tiefe des Ermüdungsrisses: 8 mm Abb 4.52: Nachweis eines Ermudungsrisses mit einem 55°- SEL- 2 MHzPrüfkopf (oben) und einem 63°- SEl- 2 MHz- Prüfkopf (unten) in einem Mischnahttestkörper wie in Abb. 4.48 beschrieben; Tiefe des Ermüdungsrisses: 8 mm

Seit Anfang 1992 wurde daher diese Prüftechnik erprobt - prüfkopfseitig mit den weiterentwickelten EMUS-S_H- Prüfköpfen und einem Sender- Empfänger- Baustein [106, 100] und geräteseitig mit einer Weiterentwicklung des ALOK- Prüfsystems [50]. Dabei wurde an 40 mm dicken Mischnahttestkörpern mit verdeckten Nuten (mit 2, 4 und 8 mm Tiefe) im Ubergang zwischen Schweißgut und Pufferung und Ermüdungsrissen (mit 8 mm Tiefe) ebenfalls im Ubergang zwischen Schweißgut und Pufferung gemessen.

Um die Prüfleistung der EMUS-S_H- Technik dabei quantitativ einschätzen zu können, wurde gleichzeitig mit SEL- Prüfköpfen gemessen, die speziell für dieses Prüfproblem entworfen und gebaut wurden.

Zur Einstimmung in das Prüfproblem dient die Abb. 4.48. Es zeigt die Amplitudenverteilung eines Rückwandechos im Bereich der unterschiedlichen Werkstoffe (plattiertes ferritisches Material, Pufferung Inconel 182, austenitisches Schweißgut, austenitisches Grundmaterial) bei der 0°-Einschallung mit einem Piezo- Prüfkopf:

• Durch die Schweißnaht ist nicht einmal die Rückwand zu erkennen.

• Deutlich bildet sich die unterschiedliche Durchlässigkeit der Plattierung ab (linke Seite in Abb. 4.48.).

In-Abb. 4.49 ist der Nachweis der Nuten in Draufsicht, Vorderansicht und Seitenansicht dokumentiert, wie es sich bei der Messung mit dem blendenfreien ALOK- Prüfsystem ergibt. Alle drei Nuten werden angezeigt, die Nuten der geringeren Tiefe von 2 und 4 mm allerdings nur mit einem Signal / Stör- Abstand von weniger als 6 dB. Eingeschallt wurde von der Austenitseite, also durch die Schweißnaht.

Dem oberen Teil der Abb. 4.50 ist das mit dem 55°- SEL 2 MHz-Prüfkopf erzielte Prüfergebnis zu entnehmen, das wie auch alle folgenden Messungen mit SEL- Prüfköpfen in blendengestützter C-Bild- Darstellung aufgenommen wurde. Das linke Teilbild ergab sich bei der Einschallung von der ferritischen zur austenitischen Seite und dokumentiert einen besseren Signal / Stör- Abstand als das rechte Teilbild, das die Einschallung von der austenitischen Seite dokumentiert. Deutlich ist hier die Erhöhung des Störpegels durch die Schweißnaht zu erkennen, jedoch ist der Signal / Stör- Abstand im Vergleich zur EMUS-S_H- Technik in diesem Fall nicht geringer.

Im unteren Teil von Abb. 4.50 ist das Prüfergebnis, das mit dem 63°-SEL 2 MHz-Prüfkopf erzielt wurde, dargestellt. Die Ergebnisse sind denen mit dem 55°-Prüfkopf erzielten qualitativ ähnlich.

In Abb. 4.51 ist der Nachweis des 8 mm tiefen Ermüdungsrisses mit der EMUS-S_H- Technik bei Einschallung von der austenitischen Seite dargestellt. Der Signal/Stör-Abstand ist größer als 20 dB.

Abb. 4.52 zeigt das Ergebnis des mit den zuvor genannten SEL-Prüfköpfen geführten Rißnachweises. Der Signal / Stör- Abstand ist deutlich geringer als bei der EMUS-S_H- Technik, es treten Störanzeigen hoher Amplitude auf, desweiteren prägen die geringfügig unterschiedlichen Einschallwinkel wesentlich das Prüfergebnis.

<< ..... < .... > Literature