Fehlerbeispiele:
Definition der Fehlerprüfung
Als erstes sollte eine Definition der Fehlerprüfung erfolgen, da häufig jeder etwas anderes darunter versteht. Eine Wanddickenmessung könnte auch schon als Fehlerprüfung betrachtet werden, da ja die Wanddicke auch auf Ober- und Unterschreitung, das heißt auf "Fehler", geprüft wird. Dieser Bereich ist jedoch nicht der Fehlerprüfung zuzuordnen. Es gibt jedoch auch Wanddickenveränderungen, die in der Regel kurzzeitig auftreten. In diesem Falle zählen sie dann zum Begriff der Fehlerprüfung.
Ein Lunker ist ein Lufteinschluß oder ein Fremdkörper in der Rohrwand und gehört zur Fehlerprüfung. Kurzzeitige Veränderungen auf der Rohroberfläche sind ebenfalls Fehler.
- kurzzeitige Wanddickenschwankung
- Lunker in der Wand
- Oberflächenveränderung
Fehler können verursacht werden durch:
- feuchtes Material
- Änderung des MFI-Wertes
- Fremdkörper
- Ablagerung in der Düse
- Maschinenschwankungen
Zur Erkennung dieser Fehler ist der Ultraschall sehr gut geeignet, und auf diesem Gebiet ist sein Einsatz im Nichtkunststoffbereich seit 40 Jahren stark expandiert. Dort ist nicht nur die Handprüfung sondern auch die In-Line-Prüfung sehr weit verbreitet.
Die Investition, vor allem für die In-Line-Prüfung, ist jedoch sehr hoch. Die Kosten für diese Anlagen liegen im Bereich zwischen 0,5 - 5 Mio. DM. Die Kunststoffindustrie ist nicht bereit, dies zu investieren.
Aus diesem Grunde haben schon Verarbeiter damit begonnen, die ohnehin vorhandene oder zu investierende Dickenmessung gleichzeitig auch zur Fehlerprüfung zu nutzen. Dies führt jedoch nur zum Erfolg, wenn das Ultraschallsystem über einige grundsätzliche Eigenschaften verfügt.
1. Hohe Meßfolge
Die Meßfolge ist entscheidend für die Prüfdichte, das heißt, ein kleiner Fehler, der mit hoher Geschwindigkeit unter den Prüfkopf läuft, muß auch getroffen werden, z.B. wird bei einer Meßfolge von 1 kHz und einer Abzugsgeschwindigkeit von 60 Meter/min jeweils 1 Ultraschallschuß pro Millimeter ausgelöst.
2. Prüfmechanik
Reversierende Scanner fahren eine Spirale über die Rohroberfläche und können kaum eine 100% Prüfung durchführen.
Rotierende Scanner sind schon eher für eine 100% Prüfung geeignet, jedoch sind diese störanfällig und die Low-Cost-Versionen für die Kunststoffindustrie noch nicht ausgereift. Die Mechaniken aus der Stahlindustrie liegen im Preis sehr hoch.
Feststehende Prüfköpfe fahren eine Spur in Längsrichtung und erreichen je nach Anzahl, abhängig von Rohrdurchmesser und Fehlergröße, eine auszurechnende Prüfdichte. Bei einem Rohrdurchmesser von 18 mm mit 8 Prüfköpfen und einem Fehlerdurchmesser von 1 - 2 mm kann eine Prüfdichte von 50% erreicht werden. Diese Methode ist störunanfällig und hat mit Einsatz von Breitspur-Prüfköpfen noch Potential, die Prüfdichte wirtschaftlich zu erhöhen.
3. Signalauswertung
Das System muß in der Lage sein, die folgenden zwei Basis-Auswertemethoden parallel durchzuführen.
Direkte Fehlererkennung, durch zurückgeworfene Reflexion am Fehler. Der Fehler reflektiert gut, er überschreitet die Auswerteschwelle und wird als Alarm ausgegeben. Oberflächennahe Fehler verschwinden jedoch im Eintrittsecho und können nicht erkannt werden, ebenso schlecht reflektierende Lunker.
Indirekte Fehlererkennung, durch Überwachung des Rückwandechos und dessen Abschattung durch den Fehler. Der Fehler reflektiert schlecht; er zerstreut den Schall. Eine Fehlererkennung erfolgt durch Abschattung der Rückwand, das heißt, das Rückwandecho unterschreitet die vorgegebene Schwelle. Hierbei können auch Oberflächenfehler und oberfächennahe Fehler erkannt werden.
4. Einstellbare Sensibilität
Diese muß unbedingt vorhanden sein, sonst gibt es zu häufig unerwünschten Fehleralarm oder im anderen Falle werden die Fehler nicht gefunden. Wichtige Parameter sind Schwellenhöhe, dynamische Entstörung, Alarmzähler.
5. Anschluß zur Echodarstellung
Das System sollte zumindest über einen Anschluß für ein Oszilloskop verfügen, auf dem die Echos und Blenden abgebildet werden können. Erforderlich ist dies zur optimalen Festlegung der Parameter zur Sensibilität. Natürliche Fehler und deren Echosignale können daraufhin untersucht werden.
6. Auswertung
Wanddickensprünge oder Lunker müssen auf Alarm, Trend, Drucker ausgegeben werden. Auch sollte das System einen Ausgang für eine Markierungseinrichtung bieten. Eine Verzögerung des Alarms zwischen Meßort und Markierungsort sollte möglich sein. Nur so kann eine Überprüfung des Systems und die Auffindung der optimalen Einstellung erfolgen.
Ob eine 100%ige Prüfung notwendig ist, muß der Anwender entscheiden. Manche vertreten die Auffassung, daß der hohe Aufwand nicht erforderlich ist. Auch wird gesagt, in der Praxis treten Fehler meist in größerer Zahl auf und werden mit hoher Wahrscheinlichkeit auch bei niedriger Prüfdichte erkannt.
Die Systemanforderung zeigt, daß ebenso eine hohe Anforderung an das Bedienpersonal gestellt wird. Hier ist eine ausführliche Bedienungsanleitung und eine Schulung durch den Lieferanten erforderlich. Die Schulungen, die durch Organe der Zerstörungsfreien Prüfung (ZfP, NDT) angeboten werden, sind häufig nicht geeignet, da sie zu sehr auf die Handprüfung und Stahlanwendungen ausgerichtet sind.
Rolf Diederichs 28.Dez.1995, info@ndt.net
