Vergleich von Ultraschallprüftechniken zum quantitativen Fehlernachweis und zur Fehlergrößenbewertung

Es gibt eine Vielzahl von Ultraschallprüftechniken, die das Auffinden und das Bewerten von Materialungänzen ermöglichen. Sie zeichnen sich durch unterschiedliche Aufnahme, Verarbeitung und Auswertung von Ultraschallsignalen aus und werden je nach Prüfanwendung, Prüfobjekt, Fehlerart und gültigen Prüfvorschriften eingesetzt. Die Information über die Fehlergröße (insbesondere bei Rissen) befindet sich zum Einen in der Höhe und Breite der spiegelnden Ultraschallanteile und zum Anderen in der Differenz der Zeitsignale, wenn die Anzeigen aus den Nebenkeulen bewertet werden. In der oft eingesetzten Schrägeinschallung mit Winkeln von 45°- 70° liegen die spiegelnden Ultraschallanteile nicht mehr im Empfangsbereich der Prüfköpfe, so dass nur die Nebenkeulen- Signale zur Bewertung vorliegen. Zur quantitativen Fehlergrößenbewertung werden seit Jahren Techniken wie: - ALOK mit Fehlerrandabtastung - Impulsecho- B- Bild - SAFT- Rekonstruktion aus IE- B- Bildern - Phased Array- Sektorscan eingesetzt, wobei in der jüngeren Vergangenheit noch die TOFD- Technik hinzukam. Alle diese Techniken sind auf den Nachweis von Rissspitzen angewiesen, die jedoch Anzeigenhöhen liefern, die ca. 20- 30 dB unter denen der spiegelnden Anteile liegen und bei längeren Schallwegen durchaus in die Nähe des Rauschens kommen können. Um diese Techniken sicher einsetzen zu können, ist es zunehmend wichtig die Entstehung der Rissspitzensignale und ihre Abhängigkeit von den Prüfparametern: - Wellenmode - Frequenz - Einschallwinkel - Scan- Technik (Mäander- Scan, Linien- Scan (z. B. bei TOFD) zu kennen. Im vorliegenden Beitrag wird versucht diese Abhängigkeiten aufzuzeigen; dabei dienen analytische Berechnungen (GTD) und Simulationen mit dem CIVA- Code als Basis und werden durch Experimente ergänzt