Bildgebendes Optimierungsverfahren zur quantitativen US-Prufung an anisotropen und inhomogenen austenitischen Schweissverbindungen mit Bestimmung und Nutzung der elastischen Eigenschaften

摘要

Zum Nachweis der Gebrauchseignung der Schweissverbindungen gehoren unter anderem zerstorungsfreie Prufungen. Diese Prufungen sind Teil der Herstellungsvorschriften zum Nachweis der Fertigungsqualitat und sind als wiederkehrende Prufungen im Rahmen von Wartungsarbeiten durchzufuhren, um betriebsbedingte Minderungen der Gebrauchseignung auszuschliessen. Ein wichtiges Verfahren fur den Nachweis der Fehler im Volumen ist die Ultraschallprufung. In mehreren Industriebranchen werden austenitische Stahle sowie ihre Schweiss- und Mischverbindungen eingesetzt. Aufgrund ihrer mechanischchemischen Vorteile werden diese u.a. in Konstruktionen mit hochsten sicherheitstechnischen Anforderungen verwendet, die haufig unter schwierigen Bedingungen eingesetzt werden und regelmassig auf Fehler gepruft werden mussen. In Bezug auf die Ultraschallprufung gehoren aber die austenitischen Schweissverbindungen zu "schwer prufbaren" Werkstoffen. Beim Schweissprozess entsteht in der Naht eine ausgepragte Materialtextur, die die Richtungsabhangigkeit der akustischen Eigenschaften verursacht und das Fehlernachweisvermogen der konventionellen Ultraschallverfahren beschrankt. Die am Fraunhofer Institut entwickelte Pruftechnik auf der Basis von Phased Array Prufkopfen - "Sampling Phased Array" - ermoglicht Fehlernachweis und quantitative Fehleranalyse unter anderem in akustisch anisotropen und/oder inhomogenen Werkstoffen. Der Pruftechnik liegt das erweiterte Prinzip der synthetischen Fokussierung (SAFT) mit Berucksichtigung der Materialanisotropie und - inhomogenitat (inverse Phasenanpassung) zugrunde. Da in der Regel die Materialanisotropie unbekannt ist, wurde zusatzlich ein Algorithmus zur automatischen Suche der elastischen Eigenschaften entwickelt. Die neuartige Pruftechnik gestattet quantitative Ultraschallprufung von austenitischen Schweiss- und Mischverbindungen in einem Durchgang mit ortsgetreuer zwei- und dreidimensionalen Darstellung der Prufergebnisse und zuverlassiger Aussage zu Fehlergrosse, -Art und -Lage.