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ULTRASCHALLPRÜFUNG (UT)

Bei der Ultraschallprüfung handelt es sich um ein akustisches Verfahren zum Auffinden von inneren Materialfehlern bei Bauteilen aus schallleitenden Werkstoffen. Dieses zerstörungsfreie Prüfverfahren spielt vor allem bei sicherheitsrelevanten Bauteilen eine zentrale Rolle, z. B. zur Kontrolle von Schweißnähten, Gussstücken, Schmiedestücken, Halbzeugen oder Rohrleitungen. Mit einer großen Auffindwahrscheinlichkeit lassen sich flächige und voluminöse Fehler wie Risse, Einschlüsse oder Poren detektieren.

Es werden zwei grundsätzliche Verfahren unterschieden:

Reflexionsschallverfahren (Impuls-Echo-Verfahren)
Bei diesem Verfahren wird die Werkstückoberfläche, die zuvor mit einem Koppelmittel benetzt wurde, mit einem Prüfkopf berührend manuell abgefahren. Der Prüfkopf besteht aus einer Ultraschallquelle und Schallsensoren. Die ausgesandten Schallimpulse werden entweder von der Rückwand des Prüfteils oder eben z. B. von Rissen, Einschlüssen usw. reflektiert und von den Schallsensoren erfasst. Unter Berücksichtigung der bekannten Schallgeschwindigkeit, die von dem zu prüfenden Werkstoff, dem Schallwinkel, der Temperatur und anderen Faktoren abhängt, lässt sich aus der Laufzeit des Impulses der Abstand zur Schallquelle berechnen. Die Auswertung der Laufzeit ermöglicht die Bestimmung und Lokalisierung von Fehlern bzw. die Messung von Wanddicken oder Schichtdicken. Bei der Wanddickenmessung liegen die größten Materialstrecken, die geschallt werden können, bei 5 m, die geringsten etwa bei der Dicke einer Rasierklinge.

Durchschallungsverfahren
Bei diesem Verfahren arbeitet man mit zwei Prüfköpfen, einem Sender- und einem Empfänger-Prüfkopf, die genau gegenüberliegend am Prüfstück angebracht werden. Der Sendekopf sendet impulsweise Schallwellen aus, die vom Empfänger registriert werden. Treffen die Schallwellen auf einen Fehler, so kommt beim Empfänger ein Schall mit verminderter Intensität oder gar kein Schall mehr an. Die Ermittlung der Tiefe des Fehlers ist dabei allerdings nicht möglich. Dieses Verfahren eignet sich vor allem für die Prüfung auf Dopplungen.

Durchschallungsverfahren
Bei diesem Verfahren arbeitet man mit zwei Prüfköpfen, einem Sender- und einem Empfänger-Prüfkopf, die genau gegenüberliegend am Prüfstück angebracht werden. Der Sendekopf sendet impulsweise Schallwellen aus, die vom Empfänger registriert werden. Treffen die Schallwellen auf einen Fehler, so kommt beim Empfänger ein Schall mit verminderter Intensität oder gar kein Schall mehr an. Die Ermittlung der Tiefe des Fehlers ist dabei allerdings nicht möglich. Dieses Verfahren eignet sich vor allem für die Prüfung auf Dopplungen.

Hauptanwendungen

Ortsbewegliche Prüfung von Schweißverbindungen
Häufige Fehler an Schweißnähten sind Risse, Bindefehler, Poren oder Feststoffeinschlüsse. Die Lage der Fehlstelle bzw. die Materialdicke des Werkstoffs ermöglichen häufig keine verlässlichen Ergebnisse mithilfe der Durchstrahlungsprüfung. Hier bietet sich stattdessen die Ultraschallprüfung als optimales zerstörungsfreies Prüfverfahren an.

Fehlerprüfung und Qualitätskontrolle von Gussteilen
Bei Gusswerkstücken ist die Ultraschallprüfung das am häufigsten eingesetzte Prüfverfahren, da es bereits bei der Herstellung der Gussteile, aber auch bei deren späterer Verwendung eingesetzt wird. Es lässt sich sowohl zur Oberflächen- als auch zur Volumenprüfung an Gussstücken einsetzen, um beispielsweise nichtmetallische Einschlüsse, Sand-und Schlackeneinschlüsse, Lunker, Risse oder Oxide-Sulidausscheidungen als Dross in GJS zu detektieren. Die Einsetzbarkeit des Prüfverfahrens ist abhängig von der Oberflächenstruktur und Geometrie der Gussteile, den akustischen Eigenschaften des Werkstoffs sowie der Beschaffenheit und dem Reflexionsverhalten des Gussfehlers.

Prüfung von Produkten mit einfachen Geometrien wie z.B. Halbzeug (Profile, Bleche, Rohre etc.) aus Stahl und Nicht-Eisen-Metallen
Ob Bolzen und Gewindestifte oder Turbinen- und Generatorkomponenten wie Scheiben und Wellen – Schmiedeteile aller Größen können mithilfe der Ultraschallprüfung auf innere Fehler wie Lunker, Laminarrisse oder Bruch geprüft werden.

Wanddickenmessungen an Rohrleitungen, Kesseln und Chemieanlangen
Wo die Messstelle nur von einer Seite zugänglich ist und ein Messschieber nicht eingesetzt werden kann, bietet sich Ultraschall zur Wanddickenmessung an.

Normative Verweisungen:

AD 2000-Merkblatt HP 5/3 2002-01
Anlage 1
Zerstörungsfreie Prüfung der Schweißverbindungen- Verfahrenstechnische Mindestanforderungen für die zerstörungsfreien Prüfverfahren – Kapitel 3: Ultraschallprüfung

DIN EN ISO 22825 2012-08 Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Ultraschallprüfung – Prüfung von Schweißverbindungen in austenitischen Stählen und Nickellegierungen

DIN EN 583-1 1998-12 Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung – Teil 1: Allgemeine Grundsätze

DIN EN ISO 16810 2014-07 Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung – Allgemeine Grundsätze

DIN EN 583-4 2002-12 Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung – Teil 4: Prüfung auf Inhomogenität senkrecht zur Oberfläche

DIN EN ISO 16826 2014-06 Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung – Prüfung auf Inhomogenität senkrecht zur Oberfläche

DIN EN ISO 23279 2010-08 Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Ultraschallprüfung – Charakterisierung von Anzeigen in Schweißnähten

DIN EN ISO 17640 2011-04 Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Ultraschallprüfung – Techniken, Prüfklassen und Bewertung

DIN EN 10160 1999-09 Ultraschallprüfung von Flacherzeugnissen aus Stahl mit einer Dicke größer oder gleich 6 mm (Reflexionsverfahren)

DIN EN 10228-3 2012-12 Zerstörungsfreie Prüfung von Schmiedestücken aus Stahl – Teil 3: Ultraschallprüfung von Schmiedestücken aus ferritischem oder martensitischem Stahl

DIN EN 10228-4 1999-10 Zerstörungsfreie Prüfung von Schmiedestücken aus Stahl – Teil 4: Ultraschallprüfung von Schmiedestücken aus austenitischem und austenitisch-ferritischem nichtrostendem Stahl

DIN EN 10307 2002-03 Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung von Flacherzeugnissen aus austenitischem und austenitisch-ferritischem nicht-rostendem Stahl ab 6 mm Dicke (Reflexionsverfahren)

DIN EN 10308 2002-03 Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung von Stäben aus Stahl

DIN EN 12680-1 2003-06 Gießereiwesen – Ultraschallprüfung – Teil 1: Stahlgussstücke für allgemeine Verwendung

DIN EN 12680-2 2003-06 Gießereiwesen – Ultraschallprüfung – Teil 2: Stahlgussstücke für hoch beanspruchte Bauteile

DIN EN 12680-3 2012-02 Gießereiwesen – Ultraschallprüfung – Teil 3: Gussstücke aus Gusseisen mit Kugelgraphit

DIN ISO 4386-1 1992-11 Gleitlager – Metallische Verbundgleitlager – Zerstörungsfreie Ultraschallprüfung der Bindung (zurückgezogene Norm)

DIN ISO 4386-1 2015-12 Gleitlager – Metallische Verbundgleitlager – Teil 1: Zerstörungsfreie Ultraschallprüfung der Bindung für Lagermetallschichtdicken >= 0,5 mm

DIN EN ISO 10893-10 2011-07 Zerstörungsfreie Prüfung von Stahlrohren – Teil 10: Automatisierte Ultraschallprüfung nahtloser und geschweißter (ausgenommen unter pulvergeschweißter) Stahlrohre über den gesamten Rohrumfang zum Nachweis von Unvollkommenheiten in Längs- und/oder Querrichtung

SEP 1920 1984-12 Ultraschallprüfung von gewalztem Halbzeug auf innere Werkstoffungänzen

SEP 1921 1984-12 Ultraschallprüfung von Schmiedestücken und geschmiedetem Stabstahl ab 100mm Durchmesser oder Kantenlänge
Vom Stahlinstitut VDEh zurückgezogen, aber als normatives Dokument weiterhin verwendbar.

SEP 1923 2009-02 Ultraschallprüfung von Schmiedestücken aus Stahl mit höheren Anforderungen, insbesondere für Bauteile in Turbinen- und Generatoranlagen

ASME-Code 2010 + 2011a Addenda / Section V / Article 4 Ultrasonic Examination Methods for Welds

ASME-Code 2010 + 2011a Addenda / Section V / Article 5 Ultrasonic Examination Methods for Materials

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