Was ist zerstörungsfreies Testen (NDT) und wie wird es verwendet

Das Testen ist ein wesentlicher Bestandteil der Gerätewartung. Es muss durchgeführt werden, um die Materialien, Komponenten, das Design oder die Struktur von mechanischen Komponenten zu bewerten. Anhand des Zustands des geprüften Bauteils nach der Prüfung können die eingesetzten Verfahren in zerstörende oder zerstörungsfreie Prüfung eingeordnet werden.

Wird das Bauteil während des Prüfprozesses beschädigt oder zerstört, wird das eingesetzte Prüfverfahren als zerstörende Prüfung bezeichnet. Im Gegensatz dazu erfolgt die zerstörungsfreie Prüfung, ohne dass das geprüfte Gerät beschädigt wird.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf verschiedene Anwendungen von zerstörungsfreien Prüfverfahren.

Was ist zerstörungsfreie Prüfung?

Prüfmethoden, die die strukturelle Integrität der zu prüfenden Teile nicht beeinträchtigen, werden als zerstörungsfreie Prüfungen (NDT) bezeichnet . NDT verwendet verschiedene Prüftechniken, um die Komponenten einzeln oder gemeinsam zu bewerten. Es verwendet verschiedene Prinzipien in wissenschaftlichen Bereichen (Physik, Chemie und Mathematik), um die Komponenten zu testen.

NDT kann auch als zerstörungsfreie Bewertung/Prüfung (NDE) oder zerstörungsfreie Prüfung (NDI) bezeichnet werden.

Stellen wir uns einen Kolben im Betrieb in einem Motor vor, der auf Defekte oder Materialverschlechterung getestet wird. Der Kolben kann aufgeschnitten werden, um zu überprüfen, ob im Inneren irgendwelche Defekte vorhanden sind. Der Kolben kann nach dem Test jedoch nicht mehr im Motor verwendet werden, auch wenn kein Defekt festgestellt wurde. Dies ist eine Form der zerstörenden Prüfung .

Anstatt ihn aufzuschneiden, kann der Kolben auch durch Röntgen untersucht werden. Mit ionisierender Strahlung (Röntgen, Gammastrahlen) können wir Defekte oder Materialdegradationen im Bauteil erkennen. Wenn es den Test besteht, kann die Komponente weiterhin verwendet werden. Dies ist eine Form der zerstörungsfreien Prüfung .

Wo wird ZfP verwendet?

NDT wird verwendet, um die Qualität von Komponenten und den Maschinenzustand vor oder während ihres aktiven Einsatzes zu testen. Die zerstörungsfreie Prüfung wird in einer Vielzahl von Branchen zur Zustandsbewertung und Qualitätskontrolle eingesetzt, darunter (aber nicht beschränkt auf):

• Luft- und Raumfahrt – Gussteile testen
• Automobil – um die Haltbarkeit von Kolbenböden zu testen
• Fertigung – um die Qualität der Komponenten zu testen, bevor sie in Produktion gehen
• Medizinische Geräte – um die Haltbarkeit und Zusammensetzung von Stents zu testen
• Militär und Verteidigung – ballistische Prüfung und Analyse
• Verpackung – um die Struktur und die Wahrscheinlichkeit von Leckagen für Pakete zu testen
• Marineindustrie – um Korrosion zu erkennen
• Stromerzeugung – um schweißbedingte Fehler zu testen
• Abfallmanagement – um einlösbare Metalle im Abfall zu identifizieren
• Petrochemische Industrie – zum Testen von Pipelines zum Transport von Öl

Warum wird ZfP verwendet?

Der entscheidende Vorteil von NDT ist die Wiederverwendbarkeit der getesteten Komponenten. Darüber hinaus kann die zerstörungsfreie Prüfung oft auch an noch in Betrieb befindlichen Bauteilen durchgeführt werden. Geräte und Testgeräte, die zur Durchführung der meisten ZfP-Methoden verwendet werden, sind kompakt und tragbar. Dies erleichtert das Testen von Komponenten in einer Arbeitsmaschine.

Weitere Vorteile der Durchführung von zerstörungsfreien Prüfungen sind unten aufgeführt:

• Die Durchführung von ZfP gewährleistet die Sicherheit der funktionierenden Komponenten . Bauteile erleiden Verschleiß, was unweigerlich zu Fehlfunktionen und Ausfällen führt. ZfP hilft, frühe Anzeichen einer Verschlechterung zu erkennen und die Ursachen von Geräteausfällen zu identifizieren. Das Wartungsteam kann diese Informationen verwenden, um korrektive Wartungen durchzuführen und ihre vorbeugenden Wartungsbemühungen anzupassen. All dies führt zu einer verbesserten Anlagenzuverlässigkeit.
• Qualitätssicherungszwecke. ZfP-Methoden können verwendet werden, um die Qualität des Produktionsergebnisses sicherzustellen. Das Qualitätssicherungsteam kann schnell analysieren, ob das Produkt innerhalb der Toleranzgrenzen liegt.
• Beurteilung der Restnutzungsdauer von Maschinen. Der Verschleiß von Maschinen ist ein natürliches Nebenprodukt ihres Betriebs. Sie müssen nach ihrer Nutzungsdauer ersetzt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Betriebsbedingungen und anderer Faktoren bauen jedoch nicht alle Maschinen gleich schnell ab. Eine ZfP-Inspektion kann helfen, abzuschätzen, wie lange die Maschinen verwendet werden können, bevor es besser ist, einen Ersatz zu kaufen.

Alle zerstörungsfreien Prüfmethoden haben einzigartige Anwendungsfälle und Anforderungen. Lassen Sie uns diese als nächstes besprechen.

Zerstörungsfreie Prüfmethoden 

Es gibt eine Vielzahl von zerstörungsfreien Prüfmöglichkeiten. Welche Methode Sie verwenden werden, hängt von der Art der Komponente ab, die Sie testen und wonach Sie genau suchen.

Einige ZfP-Methoden haben nur Anwendungen in Nischenkategorien. Im Folgenden besprechen wir die gängigsten ZfP-Methoden, die eine breitere Anwendung haben.

1) Sichtprüfungen

Sichtprüfung aus der Ferne ( Bildquelle )

Die Sichtprüfung ist bei weitem die einfachste zerstörungsfreie Prüfmethode. Es wird oft als Teil der routinemäßigen Wartungsarbeiten eingestuft. Wartungsprofis verwenden es täglich, um auf übliche Verschleißerscheinungen zu prüfen. Je nach Anwendung kann sie während des Betriebs der Maschine durchgeführt werden oder nicht.

In Szenarien, in denen kein direkter Zugriff auf das Prüfobjekt möglich ist, können mit Kameras ausgestattete Roboter und Drohnen zur Fernsichtprüfung eingesetzt werden.

In seiner fortschrittlichsten Anwendung wird visuelles Testen mit maschinellen Lernalgorithmen kombiniert. Dies ist nur für Produktqualitätsprüfungen wirtschaftlich, bei denen eine große Menge an standardisierten Komponenten geprüft werden muss.

2) Ultraschallprüfung

Ultraschalltest ( Bildquelle )

Die Ultraschallprüfung basiert auf dem Prinzip der Ausbreitung und Reflexion hochfrequenter Schallwellen. Es kann zur Fehlererkennung/-bewertung, Dimensionsmessungen, Materialcharakterisierung und mehr verwendet werden. Die Prüfung erfolgt mit einem Ultraschallempfänger und -sender.

Ultraschallwellen werden durch das geprüfte Material übertragen. Der Schall breitet sich durch das Bauteil aus und wird von der starren Oberfläche am gegenüberliegenden Ende des Senders reflektiert. Gemessen wird die Zeit, die zum Senden und Empfangen der Schallwellen benötigt wird. Die Varianz der Zeit an verschiedenen Abschnitten des Bauteils kann verwendet werden, um die Fehler im Material zu identifizieren.

Verschiedene Arten von Ultraschallprüfmodi können verwendet werden, um verschiedene Defekte, Hohlräume, Materialverschlechterung usw. zu identifizieren. Mechanische Komponenten, die mit hoher Arbeitsbelastung arbeiten, werden regelmäßig mit Ultraschallprüfungen geprüft. Ein gutes Beispiel für Ultraschallprüfungen ist die Prüfung auf Fehler und Verformungen an Rädern und Achsen von Eisenbahnwaggons.

3) Schwingungsanalyse

Vibrationsüberwachungstest ( Bildquelle )

Die Schwingungsanalyse ist eine häufig verwendete Methode, um den Zustand rotierender Komponenten im Betrieb zu überwachen. Das zugrunde liegende Prinzip der Schwingungsanalyse besteht darin, dass verschiedene Materialien unterschiedliche Schwingungssignaturen aufweisen.

Abgesehen von einem Schwingungsmessgerät gibt es verschiedene Arten von Sensoren, die zur Messung von Schwingungen installiert werden können. Sie wurden entwickelt, um Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung, Fehlausrichtungen, Spiel und ähnliche Fehler zu messen, die bei rotierenden Geräten auftreten können.

Wie jede andere hier besprochene Technik liefert die Schwingungsanalyse wertvolle Daten, die für die Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung verwendet werden.

4) Magnetpulverprüfung

Magnetische Partikelinspektion ( Bildquelle )

Die Magnetpulverprüfung wird verwendet, um oberflächennahe Defekte in ferromagnetischen Materialien zu erkennen. Der Prüfling wird zwischen den beiden Polen eines Elektromagneten gehalten und mit einer Suspension magnetischer Partikel übergossen. Diese Prüfmethode basiert auf der Wirkung eines Magnetfelds auf ferromagnetische Materialien.

Die Defekte auf der Oberfläche des Materials werden hervorgehoben, wenn sich die magnetischen Partikel in der Nähe von Defekten und Rissen anhäufen. Zur besseren Sichtbarkeit wird ultraviolettes Licht verwendet, um Defekte zu beobachten.

Die Magnetpulverprüfung kann mit einem nassen horizontalen MPI-Gerät oder Handgeräten wie Magnetjochen durchgeführt werden. Der National Board Inspection Code (NBIC) gibt an, dass MT für die Inspektion von Gegenständen verwendet werden kann wie:

• Innen- und Außenflächen von Kessel- und Druckbehältern
• Komponenten, die einem Brandschaden ausgesetzt sind
• Lokomotiven und historische Kessel
• Yankee-Trockner
• Ladungstanks
• Schiffe im Flüssiggasbetrieb
• Schweißreparaturen und Änderungen an druckhaltenden Artikeln

5) Eindringprüfung

 Eindringprüfung für Flüssigkeiten ( Bildquelle )

Eindringprüfungen können dort eingesetzt werden, wo Magnetpulverprüfungen nicht durchführbar sind. Zur Durchführung der Eindringprüfung ist eine saubere Arbeitsfläche erforderlich.

Bei einer Eindringprüfung wird ein flüssiges Farbeindringmittel über den zu prüfenden Bereich gesprüht und im Freien unberührt gelassen. Die Einwirkzeit des Eindringmittels (auch bekannt als Verweilzeit) auf der Oberfläche kann zwischen 10 Minuten und einer Stunde betragen. Es hängt von den Eigenschaften des getesteten Materials ab.

Das flüssige Eindringmittel wird mit einem trockenen, fusselfreien Tuch von der Arbeitsfläche entfernt. Ein leichter Auftrag von Entwicklerflüssigkeit wird über die getestete Arbeitsfläche gesprüht. Bei Fehlstellen auf der geprüften Oberfläche wird der flüssige Farbstoff nach dem Auftragen der Entwicklerflüssigkeit auf die Oberfläche gebracht.

Die Flüssigkeitseindringprüfung wird häufig zur Prüfung geschweißter Oberflächen eingesetzt und arbeitet nach dem Prinzip der Kapillarwirkung.

6) Wirbelstromprüfung

Wirbelstromprüfung ( Bildquelle )

Wirbelstromprüfung ist eine gängige ZfP-Technik, die sowohl in manuellen als auch in automatisierten Prüfszenarien verwendet wird. Es basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion.

Wird eine elektrische Spannung an eine Spule angelegt, erzeugt diese ein starkes Magnetfeld. Wenn Metall in das Innere der Spule eingebracht wird, schwankt das Magnetfeld und der durch den Stromkreis fließende Strom nimmt zu. Dies ist auf den Wirbelstromfluss im Inneren des Metalls zurückzuführen.

Bei einem Defekt oder Hohlraum im Material erhöht sich die Stromaufnahme. Der Wirbelstrom muss eine längere Strecke zurücklegen – der Widerstand erhöht sich, was sich in einer erhöhten Stromaufnahme bemerkbar macht. Die Varianz der Stromaufnahme über verschiedene Materialquerschnitte kann verwendet werden, um den Ort und die Abmessungen des Defekts zu identifizieren.

Diese Art der zerstörungsfreien Prüfung wird mit Wirbelstromprüfgeräten durchgeführt, die elektromagnetische Sonden, Stromfehlerdetektoren, ECT-Leitfähigkeitsmessgeräte und anderes Zubehör umfassen können. Diese Werkzeuge werden verwendet, um verschiedene Arten von elektromagnetischen Prüfungen durchzuführen, wie Oberflächenscannen, Untergrundprüfungen, Schweißnahtprüfungen, Schraubenlochprüfungen, Rohrprüfungen, Wärmebehandlungsprüfungen und Sortieren von Metallsorten.

7) Röntgeninspektion und industrielle Computertomographie

Industrielles CT-Scannen ( Bildquelle )

Röntgenstrahlen und andere Tomographietechniken werden im medizinischen Bereich weit verbreitet verwendet. Einige der gleichen Techniken werden jedoch auch in industriellen Anwendungen als Teil der zerstörungsfreien Prüfung verwendet.

Röntgen- und CT-Scans können in der industriellen Radiographie verwendet werden, um die detaillierten Bilder des getesteten Materials zu sehen. Röntgenstrahlen werden durch die Komponenten geleitet und das Bild kann auf Film gedruckt oder in Echtzeit mit einem Computer betrachtet werden.

Die Computertomographie-Technologie kann die verschiedenen Objekte auch entsprechend den Verbundmetallen oder den vorhandenen Hohlräumen farblich kodieren. Röntgenstrahlen können aus verschiedenen Winkeln auf das Prüfobjekt gerichtet werden, um Bilder mit höheren Details zu erhalten. Röntgenprüfungen und Computertomographie fallen unter die breitere Kategorie der Röntgenprüfungen, bei denen verschiedene Arten von ionisierender Strahlung verwendet werden können.

8) Lobende Erwähnungen

Die sieben Arten von ZfP, die in den vorherigen Abschnitten beschrieben wurden, werden häufig in verschiedenen Branchen verwendet. Es gibt jedoch noch viele weitere ZfP-Techniken, die in wissenschaftlichen Labors und Industriebetrieben eingesetzt werden, wie zum Beispiel:

• Geführte Wellentests :Erkennung von Defekten durch kontrollierte Anregung mehrerer Ultraschallwellen, die in verschiedene Richtungen gesendet werden.
• Laserprüfung: Laserstrahlen werden verwendet, um Materialfehler zu erkennen. Drei verwendete Lasertesttechniken sind Holographie, Shearographie und Profilometrie.
• Dichtheitsprüfung: Testen von Leckagen durch verschiedene Methoden wie Blasen-, Druckänderungs-, Halogendioden- und Massenspektrometertests.
• Magnetischer Streufluss: identifiziert Defekte aufgrund der unterschiedlichen magnetischen Flussmuster in eisenhaltigen Materialien.
• Neutronenradiographische Prüfung: statt Röntgenstrahlen werden niederenergetische Neutronen über die Arbeitsfläche geschickt.
• Thermische/Infrarot-Tests: Kartierung der Temperatur der Oberfläche, basierend auf der emittierten Infrarotstrahlung.

Vor einiger Zeit haben wir für das MRO-Magazin eine vollständige Liste von Zustandsüberwachungstechniken zusammengestellt, für diejenigen, die mehr erfahren möchten.

Wer führt zerstörungsfreie Prüfungen durch?

Wie Sie sich vorstellen können, erfordern die verschiedenen ZfP-Methoden Techniker mit unterschiedlichen Fähigkeiten und Erfahrungen.

Zum Beispiel können mit ein wenig Training und einer guten PM-Checkliste einige Sichtprüfungen sogar von unerfahrenen Technikern durchgeführt werden. Im Gegensatz dazu erfordert die industrielle Computertomographie Techniker mit speziellen Kenntnissen der Radiologie und der im Testprozess verwendeten Geräte.

Wer die Prüfung durchführt, hängt auch davon ab, was geprüft wird – dem Zustand von Maschinen/Komponenten oder der Produktqualität.

Wenn die Ausgabequalität einer Produktionslinie getestet werden muss, kann das Qualitätssicherungsteam für die Durchführung von NDT verantwortlich sein.

In den meisten anderen Szenarien werden die Tests vom Wartungsteam durchgeführt. In einigen Fällen können OEMs für die Durchführung von ZfP-Tests nach einem vordefinierten Zeitplan verantwortlich sein. In beiden Szenarien können Unternehmen CMMS-Software verwenden, um Testintervalle zu planen und Testdaten aufzuzeichnen. Wenn Tests durch Nachrüsten von Maschinen mit Sensoren durchgeführt werden, kann CMMS verwendet werden, um eingehende Echtzeitdaten zu analysieren und automatisch Warnungen auszulösen, wenn es Anzeichen für eine Verschlechterung erkennt.

Die Amerikanische Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (ASNT) ist der Pionier bei der Akkreditierung qualifizierter Techniker. Sie bieten verschiedene ZfP-Schulungen an, führen Prüfungen durch, stellen Zertifikate aus und akkreditieren verschiedene Organisationen. Die Details werden auf der ASNT-Website bereitgestellt.

Die Zukunft der zerstörungsfreien Prüfung

Die Vielzahl an zerstörungsfreien Prüfungen, die im Laufe der Jahre entwickelt wurden, spricht für die Nützlichkeit dieser Methoden. Die Überprüfung des Maschinenzustands, ohne sie zu beschädigen und ohne sie unbedingt herunterfahren zu müssen, sind zwei große Vorteile – insbesondere in einer Produktionsumgebung.

Mit der zunehmenden Verbreitung von prädiktiven und präskriptiven Analysen wird auch die Verwendung von NDT weiter wachsen. Algorithmen benötigen eine große Menge an genauen Maschinenzustandsdaten, um Fehler vorherzusagen und Lösungen anzubieten. Dafür gibt es keine besseren Möglichkeiten als Sensoren zur Zustandsüberwachung und zerstörungsfreie Prüfungen.

2 Kommentare

• Kadhim.A.Hubeatir 28. Oktober 2021, 6:22 Uhr

  Wie wäre es mit der Verwendung der Laserstrahlung als neue Methode in der NDT?

  Antworten
• Senko 4. November 2021, 6:17 Uhr

  Dies ist keine vollständige Liste der ZfP-Methoden, sondern nur die, die wir als am beliebtesten gefunden haben. Möglicherweise aktualisieren wir den Artikel zu einem späteren Zeitpunkt mit weiteren ZfP-Methoden!

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