DACH - Jahrestagung 2004 Salzburg

ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung

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Auf dem Weg nach Europa: Erfahrungen bei der Einführung der ENIQ-Methodik

Dr. Neundorf, Burkhard, Vattenfall Europe Nuclear Power, Hamburg
Prof. Dr. Ewert, Uwe, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
Dr. Jakob, Michael, TÜV-Süddeutschland Bau und Betrieb, München
Kiechle, Horst, E.ON Kernkraftwerk Isar, Essenbach
Redmer, Bernhard, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
Dr. Zaiss, Werner, Gemeinschaftskernkraftwerk Neckar GmbH, Neckarwestheim
Kontakt: Dr.-Ing. Burkhard Neundorf

Einleitung

Das European Network of Inspection and Qualification (ENIQ) ist ein europäisches Netzwerk zur Erarbeitung von Methoden für die Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfverfahren vorrangig im kerntechnischen Bereich. Ziel von ENIQ auf europäischer Ebene ist die Spezifizierung und Harmonisierung von Anforderungen an die Qualifizierung zerstörungsfreier wiederkehrender Prüfungen in kerntechnischen Anlagen. Durch die Erarbeitung von Methoden sollen einheitliche Empfehlungen für die objektive Beurteilung der Leistungsfähigkeit zerstörungsfreier Prüfverfahren erstellt werden.

Eine Harmonisierung, wie sie in den letzten Jahren auf europäischer Ebene stattgefunden hat, ist auch auf nationaler Ebene sinnvoll. In Deutschland wird das Aufsichts- und Genehmigungsverfahren durch die Bundesländer wahrgenommen, in denen die kerntechnischen Anlagen angesiedelt sind und die jeweiligen Behörden ihre Gutachter unabhängig voneinander auswählen.

Um dieses Ziel in Deutschland zu verfolgen und auch die europäische Harmonisierung zu unterstützen, wurde der deutsche Lenkungsausschuß ENIQ gebildet. Diesem gehören ZfP-Institute, Prüffirmen, Komponenten- und Systemhersteller, die technischen Überwachungsvereine und die Kernkraftwerksbetreiber an. ENIQ wird auf europäischer und auf deutscher Ebene durch die Betreiber geführt. Die deutschen Betreiber werden auf europäischer Ebene im ENIQ-Steering Commitee durch einen Vertreter der VGB vertreten.

Europäische Historie von ENIQ

ENIQ wurde Anfang 1993 durch die Betreiberorganisationen verschiedener europäischer Länder gegründet. Derzeitig sind folgende Länder an ENIQ beteiligt: Belgien, Bulgarien, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, die Niederlande, Schweden, Schweiz, die Slowakei, Spanien, Tschechien und Ungarn.

Durch die ENIQ Initiative soll eine Harmonisierung der nationalen Vorgehensweisen zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit von zerstörungsfreien Prüfungen und die Zugänglichkeit zu allen prüfrelevanten Ressourcen erreicht werden.

Bereits 1997 wurde durch das ENIQ-Steering Committee die "Europäische Methodik zur Qualifizierung zerstörungsfreier Prüfungen" /1/ veröffentlicht, die auch als deutsche Übersetzung vorliegt. Ein zentrales Element der ENIQ-Qualifizierungen ist die technische Begründung. Sie wird in der "Europäischen Methodik" als schriftliche Zusammenfassung aller Informationen über den Nachweis der Leistungsfähigkeit eines Prüfverfahrens (vergleichbar einem Qualifizierungsbericht) aufgefaßt.

Europaweit herrschte aber zunächst noch keine Einigkeit über die Strukturierung dieses Berichtes. Daher wurde eine Initiative gestartet, die die notwendigen Schritte hierfür erarbeitet hat. Als Ergebnis wurden eine Reihe von "Recommended Practices" erstellt, die die Vorgehensweise, die Inhalte und die Vorteile einer technischen Begründung darlegen. Wesentlich an der technischen Begründung ist die Analyse der Einflußgrößen auf das Prüfergebnis. Eine Unterteilung in wesentliche und unwesentliche Einflußgrößen und die anschließende vertiefte Analyse der wesentlichen Einflußgrößen erlaubt zusammen mit experimentellen Untersuchungen, physikalischen Betrachtungen, Parameterstudien oder Modellrechnungen eine aussagefähige Beurteilung der zu qualifizierenden Technik. Die hierfür erstellten ENIQ-Dokumente sind öffentlich und können bei Bedarf aus dem Internet über die Leitseite des JRC Petten (http://safelife.jrc.nl/eniq/ ) geladen werden.

Deutsche ENIQ Aktivitäten

Im deutschen Lenkungsausschuß ENIQ wurde die Erarbeitung der "Grundlagen für die Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfungen" unter Beteiligung von Vertretern der Betreiber, der Sachverständigen, sowie von Forschungsinstituten und Prüfdienstleistern erarbeitet und abgestimmt. Dieses Grundlagenpapier steckt die Rahmenbedingungen für die Umsetzung der "Europäischen Methodik" für den deutschen Bereich ab. Nach Definition dieser Grundlagen wurde eine "Methodik für das Vorgehen bei der Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfungen" im deutschen Bereich erarbeitet und als VGB-Richtlinie veröffentlicht /2/.

Um die ENIQ-Methodik in Deutschland einzuführen, soll das Zusammenwirken von Aufsichtsbehörden, Gutachtern, Prüffirmen und Betreibern in einer Pilotstudie erprobt werden. Die Pilotstudie behandelt Teilaspekte des von der VGB geförderten Vorhabens "Mechanisierte Radiografie". Dieses Verfahren wurde als Analyseverfahren für die Untersuchung von Anzeigen entwickelt, die z.B. im Rahmen einer wiederkehrenden Prüfung auffällig werden. Das Verfahren arbeitet auf Basis einer Röntgenröhre, einer radiometrischen Zeilenkamera mit einer oder mehreren Zeilen oder einer Flächenkamera und eines Manipulators. Zur Analyse der Daten kommt die Planartomografie zum Einsatz. Im Vortrag 62 dieses Tagungsbandes wird ausführlich über die technischen Grundlagen des Verfahrens berichtet.

Der Reaktorsicherheitskommission und dem Fachausschuß Reaktorsicherheit des Bund-Länder-Auschusses wurde die ENIQ-Methodik bereits vorgestellt. Danach wurden die Aufsichtsbehörden der Bundesländer über die beabsichtigte Einführung informiert und gebeten, ihre Gutachter mit der Mitarbeit an der Pilotstudie zu beauftragen. Da die Aufsicht über kerntechnische Anlagen von den einzelnen Bundesländern wahrgenommen wird, entstand bei der Einführung der Methodik in Form der Pilotstudie ein erheblicher Informations- und Koordinationsbedarf. Es wurde versucht, in vorlaufenden Besprechungen und Präsentationen zur Methodik die Akzeptanz für die gewählte Vorgehensweise herzustellen. Dabei zeigte sich, dass die meiste Überzeugungsarbeit nicht bei der Vermittlung der technischen Inhalte geleistet werden musste, sondern bei der formalen Einbindung in das Aufsichtsverfahren. Ziel der Pilotstudie ist es aber nicht nur, das Analyseverfahren der mechanisierten Durchstrahlungsprüfung zu qualifizieren. Im Rahmen der Pilotstudie soll auch Vertrauen in die Leistungsfähigkeit der der ENIQ-Methodik und damit die Basis für die Akzeptanz länderübergreifender Anerkennung von Qualifizierungen geschaffen werden.

ENIQ Richtlinie zur Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfungen

Für die Durchführung der Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfungen liegt seit dem 15.12.1997 die deutsche VGB-ENIQ-Richtlinie vor /2/.

Die Richtlinie wurde vom ENIQ-Lenkungsausschuß unter Federführung der VGB erstellt und abgestimmt und ist eine Konkretisierung der "European methodology for qualification". Sie berücksichtigt die in Deutschland geübte Praxis des Aufsichtsverfahrens und die bei bisherigen Qualifikationen in Deutschland gemachten Erfahrungen. Es wurden zwei Qualifizierungsarten identifiziert:

  • gerätebezogene Qualifizierung
  • komponentenbezogene Qualifizierung
Diese Unterscheidung ist in der europäischen Methodik so deutlich nicht hervorgehoben. Sie ist eine deutsche Besonderheit, die einen weitgehend modularen Aufbau von Qualifizierungen ermöglicht. Des weiteren werden die Durchführung der Qualifizierung, der Qualifizierungsbericht, Anforderungen an das Prüfpersonal und die Verantwortung der an der Qualifizierung Beteiligten geregelt. Im Rahmen der Pilotstudie findet diese VGB-ENIQ-Richtlinie Anwendung.

Eine Qualifizierung anhand der deutschen ENIQ-Richtlinie wird nach Absichtserklärungen des VGB-Hauptauschusses Kernkraftwerkstechnik und des VdTÜV bereits jetzt für neue Qualifizierungen empfohlen. Auch in der neuen DIN 25435-1 wird für die Qualifizierung von erstmalig in kerntechnischen Anlagen eingesetzten Ultraschallprüfeinrichtungen die Qualifizierung nach ENIQ gefordert.

Die Pilotstudie

Die mechanisierte Radiografie soll als Analyseverfahren zur Vermessung von Längsanzeigen in metallischen Rundschweißnähten qualifiziert werden. Sie soll zusätzlich eine qualitative Unterscheidung zwischen flächigen und voluminösen Anzeigen und eine quantitative Bestimmung der Tiefenlage und -erstreckung von Anzeigen mit einer Messunsicherheit von ±1 mm ermöglichen. Die Qualifizierung soll für den folgenden Anwendungsbereich gültig sein:
  • Rundschweißnähte aus austenitischen oder ferritischen Werkstoffen,
  • entleerte Rohrleitungen für Wanddicken von 6 mm bis 25 mm (entsprechend einer durchstrahlten Dicke von 12 mm bis 50 mm),
  • längs der Schweißnaht orientierte Fehler mit einer Schräglage zur Senkrechten der Bauteiloberfläche bis zu ±40°.

Die Randbedingungen der Qualifizierung werden durch die Einflussparameter beschrieben. Als Einflussparameter werden alle Parameter der Geräte, Komponente und Fehler zusammengefasst, die das Ergebnis der Prüfung verändern könnten. Die Einflussparameter werden in drei Gruppen unterteilt: Eingangs-Parameter, Prüfanweisungs-Parameter und Prüfgeräte-Parameter. Ein Teil dieser Einflussparameter - die essentiellen Parameter - hat einen signifikanten Einfluss auf das Prüfergebnis. In der technischen Begründung für die mechanisierte Radiografie wurden diese Parameter detailliert untersucht.

In praktischen Versuchen wurde das Verfahren überprüft. Die ersten Untersuchungen fanden an Testrohren mit künstlichen Fehlern statt. Die für eine Analyse mit der mechanisierten Radiografie vorgesehenen Bereiche wurden auf der Basis von konventionellen Durchstrahlungsaufnahmen von einem Team aus erfahrenen Auswertern festgelegt.

Danach wurden Messungen mit der Planartomografie durchgeführt und die Ergebnisse wurden hinsichtlich der Fehlertiefenausdehnung und der Tiefenlage ( Restwanddicke) ausgewertet und protokolliert. Zur Verifikation der Prüfergebnisse wurde das Probenmaterial anschließend zerstört und metallographisch untersucht.

Als weiterer Schritt erfolgte eine Auswertung der bei der Versuchsdurchführung und Ergebnisbewertung gemachten praktischen Erfahrungen. Der Erfahrungsrückfluss führte zu einer geringfügigen Überarbeitung des zweiten Teils des Versuchsprogramms, welches am Probenmaterial mit realen Fehlern durchgeführt wurde.

Im Hinblick auf den vorgesehenen Einsatzzweck der mechanisierten Radiografie sollte die Qualifizierung an Schweißnähten mit betriebsbedingten Fehlern (IspRK) vorgenommen werden.

Die hierfür notwendigen Untersuchungen wurden im Kontrollbereich eines Kernkraftwerkes ebenfalls als Blindversuch durchgeführt und anschließend durch metallografische Untersuchungen verifiziert. Das abschließende Ergebnis der Qualifizierung steht noch nicht fest, so dass zum Zeitpunkt dieser Veröffentlichung noch keine Detailergebnisse bekannt gemacht werden können.

Insgesamt lassen die vorliegenden Ergebnisse jedoch den Schluss zu, dass durch sorgfältige Analyse der Einflussparameter bei einer Qualifizierung nach ENIQ eine hohe Aussagesicherheit bei der Analyseprüfung mit der mechanisierten Radiografie erreicht wird.

Andererseits hat sich gezeigt, dass im Vorfeld der Qualifizierung der Aufwand für das Erarbeiten der technischen Begründung unterschätzt wurde. Vor allem die Frage, in welcher Tiefe die Untersuchung der Einflussparameter vorgenommen werden soll, musste geklärt werden.

Es ist beabsichtigt, nach Abschluss der Pilotstudie die zugrunde liegende VGB-ENIQ-Richtlinie auf Basis der gewonnenen Erfahrungen zu überarbeiten.

Zusammenfassung

ENIQ (European Network for Inspection and Qualification) ist ein europäisches Netzwerk zur Erarbeitung von Methoden für die Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfverfahren vorrangig im kerntechnischen Bereich. Ziel von ENIQ auf europäischer Ebene ist die Harmonisierung und Spezifizierung von Anforderungen an zerstörungsfreie Prüfverfahren zum Einsatz bei wiederkehrenden Prüfungen in kerntechnischen Anlagen. Das auf europäischer Ebene initiierte Netzwerk wurde in Deutschland bei der technischen Vereinigung der Großkraftwerksbetreiber (VGB) etabliert. Durch die Erarbeitung von Methoden für die Qualifizierung sollen einheitliche Empfehlungen für die objektive Beurteilung der Leistungsfähigkeit von zerstörungsfreien Prüfverfahren erstellt werden. Die in den meisten europäischen Staaten eingeführte Methodik wird zur Zeit mittels einer Pilotstudie in Deutschland erprobt. Gegenstand der Qualifizierung ist ein mit der BAM Berlin und den Industriepartnern Cegelec AT GmbH und Compra entwickeltes Verfahren zur Analyse von Fehlern in Rohrschweißnähten mit einer durchstrahlten Wanddicke von 12 bis 50 mm. Das Verfahren ist in der Lage, durch den Einsatz der Planartomografie Fehler zur rekonstruieren. Kern einer Qualifizierung nach ENIQ ist eine technische Begründung, die alle für das Prüfergebnis relevanten Einflussgrössen detailliert untersucht und daraus Anforderungen an das Versuchsprogramm ableitet.

Literatur:

  1. Europäische Kommission, EUR 17299 DE, Europäische Methodik zur Qualifizierung zerstörungsfreier Prüfungen, 2. Ausgabe, 1999, ENIQ Bericht Nr. 2, Katalognummer: CD-NA-17299-DE-C
  2. VGB-ENIQ-Richtlinie R 516, Methodik für das Vorgehen bei der Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfungen, VGB - PowerTech e.V., Erste Ausgabe 2001 ( i. d. F. vom 15.12.1997)

STARTHerausgeber: DGfZPProgrammierung: NDT.net