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Simulation und Validierung eines optimierten Phased-Array-Verfahrens zur Querfehlerprüfung von SAWL-Schweißnähten in ferritischen Rohren

 
: Orth, Thomas

Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung. DGZfP-Jahrestagung 2012. CD-ROM : Graz, 17. - 19. September 2012; DACH-Jahrestagung 2012 Zerstörungsfreie Materialprüfung
Berlin: DGZfP, 2012 (DGZfP-Berichtsbände 136-CD)
ISBN: 978-3-940283-44-3
8 S.
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (Jahrestagung) <2012, Graz>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer ITWM ()
Ultraschall; Schallfeld; Fehler; Schweißnaht; Simulation; Modellierung; phased array; Verzögerungszeiten; Verifikation

Abstract
Für die Querfehlerprüfung bei der automatisierten Ultraschallprüfung von längsnahtgeschweißten Großrohren bei EUROPIPE werden konventionelle 4Mhz Tauchtechnikprüfköpfe mit Rechteckschwingern eingesetzt. Die Senkrechtprüfköpfe werden unter einem Einfallwinkel von 19° für die 45°-Winkeleinschallung von Transversalwellen betrieben und "reiten" mit der Mechanik auf der Naht. Die Ankopplung erfolgt mittels Wasserdüsen-Technik, der Prüfkopf ist zentrisch zur Schweißnaht positioniert. Die durch die gekrümmte Oberfläche bedingte Defokussierung des Schallfeldes und der dadurch entstehende Empfindlichkeitsverlauf können mittels einer Vorsatzlinse ausgeglichen werden. Eine Alternative zu dieser mittels Simulationsrechnungen optimierten Prüftechnik bieten kommerziell verfügbare Matrix-Arrays. Deren zw eidimensionale Strukturierung erlaubt ein zusätzliches, gezieltes Schielen des Prüfkopfs nach beiden Seiten und damit eine weitere Homogenisierung der Empfindlichkeitsverteilung quer zur Naht. In diesem Beitrag wird über die Optimierung einer solch leistungsfähigen, aber auch komplexen Prüftechnik auf der Basis der Berechnung von Schallfeldern bis zum halben Sprung und der Empfindlichkeitsverteilungen in der 45°-Einschallebene quer zur Schweißnaht berichtet. Die Simulationen wurden mittels Generalisierter Punktquellensynthese (GPSS) unter Berücksichtigung der jeweiligen Fokusgesetze für die Schallfeldberechnung und unter Anwendung des Kirchhoff-Modells für die Fehlersignalberechnung durchgeführt. Die Validierung erfolgte an Durchgangsbohrungen mit einem Durchmesser von 1,6 mm, die einmal zentrisch in die Schweißnaht, einmal im Übergangsbereich sowie äquidistant dazwischen eingebracht wurden. Es hat sich gezeigt, dass zur erfolgreichen Konfigurierung solch anspruchsvoller Prüfverfahren der Einsatz geeigneter Simulationsverfahren unerlässlich ist.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-230058.html