DIN SPEC 1095-2009 Non-destructive testing - Standard test method for determining residual stresses by neutron diffraction (ISO TS 21432 2005 + Cor 1 2008) German version CEN ISO T.pdf

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1、Oktober 2009 Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 19DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 19.100Zur Erstellung einer DIN SPEC knnen verschiedene V

2、erfahrensweisen herangezogen werden: Das vorliegende Dokument wurde nach den Verfahrensregeln einer Vornorm erstellt.!$XO“1539844www.din.deDDIN SPEC 1095Zerstrungsfreie Prfung Standardprfverfahren zur Bestimmung von Eigenspannungen durchNeutronenbeugung (ISO/TS 21432:2005 + Cor. 1:2008);Deutsche Fas

3、sung CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009Non-destructive testing Standard test method for determining residual stresses by neutron diffraction(ISO/TS 21432:2005 + Cor. 1:2008);German version CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009Essais non destructifs Mthode normalise de dtermination des contraintes rsiduelles

4、par diffraction deneutrons (ISO/TS 21432:2005 + Cor. 1:2008);Version allemande CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009Alleinverkauf der Spezifikationen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN ISO/TS 21432:2005-11www.beuth.deGesamtumfang 52 SeitenDIN ISO/TS 21432DIN SPEC 1095:2009-10 Nationales Vor

5、wort Diese technische Spezifikation wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 138 Zerstrungsfreie Prfung“, dessen Sekretariat von AFNOR (Frankreich) gehalten wird, in Zusammenarbeit mit ISO/TC 135/SC 5 Radiation methods“ erarbeitet. Das zustndige deutsche Gremium ist der Arbeitsausschuss NA 062-08-22 AA

6、Durchstrahlungsprfung und Strahlenschutz“ im Normenausschusses Materialprfung (NMP). Das im Jahre 2008 erschienene Technical Corrigendum 1:2008 von ISO, dem das AC:2009 von CEN ent-spricht, ist in DIN SPEC 1095 bercksichtigt. DIN SPEC 1095 ist ebenfalls unter dem Namen DIN ISO/TS 21432 verffentlicht

7、. Eine Vornorm ist das Ergebnis einer Normungsarbeit, das wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenber einer Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. Zur vorliegenden Vornorm wurde kein Entwurf verffentlicht. Erfahrungen mit dieser Vo

8、rnorm sind erbeten an vorzugsweise als Datei per E-Mail an nmpdin.de in Form einer Tabelle. Die Vorlage dieser Tabelle kann im Internet unter http:/www.din.de/stellungnahme abgerufen werden; oder in Papierform an den Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Nor-mung e. V., B

9、urggrafenstr. 6, 10787 Berlin. nderungen Gegenber DIN ISO/TS 21432:2005-11 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Literaturhinweise wurden aktualisiert; b) redaktionelle berarbeitung. Frhere Ausgaben DIN ISO/TS 21432: 2005-11 2 Vornorm CEN ISO/TS 21432 Juli 2005 TECHNISCHE SPEZIFIKATION TECHNICAL

10、 SPECIFICATION SPCIFICATION TECHNIQUE +AC April 2009 ICS 19.100 Deutsche Fassung Zerstrungsfreie Prfung Standardprfverfahren zur Bestimmung von Eigenspannungen durch Neutronenbeugung (ISO/TS 21432:2005 + Cor. 1:2008) Non-destructive testing Standard test method for determining residual stresses by n

11、eutron diffraction (ISO/TS 21432:2005 + Cor. 1:2008) Essais non destructifs Mthode normalise de dtermination des contraintes rsiduelles par diffraction de neutrons (ISO/TS 21432:2005 + Cor. 1:2008) Diese Technische Spezifikation (CEN/TS) wurde vom CEN am 26. Mrz 2005 als eine knftige Norm zur vorluf

12、igen Anwendung angenommen. Die Berichtigung tritt am 8. April 2009 zur Einarbeitung in die drei offiziellen Sprachfassungen der EN in Kraft. Die Gltigkeitsdauer dieser CEN/TS ist zunchst auf drei Jahre begrenzt. Nach zwei Jahren werden die Mitglieder des CEN gebeten, ihre Stellungnahmen abzugeben, i

13、nsbesondere ber die Frage, ob die CEN/TS in eine Europische Norm umgewandelt werden kann. Die CEN-Mitglieder sind verpflichtet, das Vorhandensein dieser CEN/TS in der gleichen Weise wie bei einer EN anzukndigen und die CEN/TS verfgbar zu machen. Es ist zulssig, entgegenstehende nationale Normen bis

14、zur Entscheidung ber eine mgliche Umwandlung der CEN/TS in eine EN (parallel zur CEN/TS) beizubehalten. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxembur

15、g, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Management-Zentrum: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2009 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und

16、in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009 DCEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009 (D) 2 Inhalt SeiteVorwort 4 Einleitung.5 1 Anwendungsbereich .6 2 Normative Verweisungen6 3 Begriffe .6 4 Symbole und Abkrzungen . 11 4.1 Symbo

17、le . 11 4.2 Indizes 12 4.3 Abkrzungen. 12 5 Zusammenfassung des Verfahrens12 5.1 Einleitung. 12 5.2 berblick ber das Prinzip Braggsche Gleichung 12 5.3 Neutronenquellen . 12 5.4 Dehnungsmessung. 13 5.5 Neutronendiffraktometer 13 5.6 Bestimmung der Spannung. 14 6 Messvorbereitungen. 19 6.1 Einleitung

18、. 19 6.2 Ausrichtung und Kalibrierung des Gertes . 19 6.3 Wahl der Beugungsbedingungen . 20 6.3.1 Monochromatische Gerte 20 6.3.2 Flugzeit-Gerte 23 6.4 Vorgehensweise zur Anordnung. 24 6.5 Messvolumen 24 6.6 Bestimmung eines dehnungsfreien oder Bezugs-Netzabstandes 25 7 Werkstoffcharakterisierung .

19、27 7.1 Einleitung. 27 7.2 Zusammensetzung . 27 7.3 Thermische/mechanische Vorgeschichte 27 7.4 Phasen und Kristallstrukturen 27 7.5 Homogenitt 27 7.6 Mikrostruktur. 27 7.7 Textur . 27 8 Aufzeichnungsanforderungen und Messverfahren 28 8.1 Einleitung. 28 8.2 Aufzeichnungsanforderungen. 28 8.2.1 Allgem

20、eine Angaben Gert . 28 8.2.2 Allgemeine Angaben Prparat 29 8.2.3 Bestimmte Angaben, die fr jede Dehnungsmessung erforderlich sind 29 8.3 Prparat-Koordinaten. 30 8.4 Anordnung des Prparates 30 8.5 Messrichtungen 30 8.6 Anzahl und Lage der Messorte 30 8.7 Messvolumen 30 8.8 berlegungen zum Schwerpunkt

21、 des Messvolumens 30 8.9 Temperatur 30 9 Berechnung der Spannung 31 9.1 Einleitung. 31 9.2 Bestimmung von Normalspannungen 31 9.3 Bestimmung des Spannungszustandes 32 9.3.1 Das sin2-Verfahren. 32 DIN SPEC 1095:2009-10 Vornorm CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009 (D) 3 Seite9.4 Wahl der Elastizittskonstan

22、ten 32 9.5 Auswertung der Messwerte33 9.5.1 Peakanpassungs-Funktion.33 9.5.2 Untergrundfunktion.33 9.5.3 Peak-Untergrund-Verhltnis.33 9.5.4 Peak-Profil-Verzerrungen .33 10 Zuverlssigkeit der Ergebnisse .34 11 Prfbericht .34 11.1 Einleitung .34 11.2 Dehnungs- oder Spannungswerte.34 11.2.1 Spannungsfr

23、eier Netzabstand oder Bezugs-Netzabstand35 11.2.2 Umrechnung von Dehnung in Spannung .35 11.2.3 Elastizittskonstanten.35 11.2.4 Anordnung .35 11.3 Neutronenquelle und Gert 35 11.4 Allgemeine Messverfahren.35 11.5 Eigenschaften der Prparate/Werkstoffe36 11.6 Urwerte .36 Anhang A (informativ) Messverf

24、ahren37 A.1 Prparat-Koordinaten37 A.1.1 Prparate mit Symmetrie-Elementen.37 A.1.2 Unregelmige Prparate.37 A.2 Anordnung des Prparates 37 A.2.1 Bezugspunkt 38 A.2.2 Messvolumen.38 A.2.3 Prparat 38 A.3 Anzahl und Lage der Messstellen fr die Dehnungsmessung.38 A.3.1 Messung an einem Ort39 A.3.2 Dehnung

25、sabbildung39 A.3.3 Entfernen von Werkstoff zur Erleichterung von Messungen an schwierigen Orten39 A.4 Messvolumen.39 A.4.1 Bestimmung des Gerte-Messvolumens (IGV) 39 A.4.2 Ausrichtung der strahlbestimmenden Optik 40 A.4.3 Mae des Messvolumens .40 A.4.4 Korngre 40 A.4.5 Schwchung 40 A.4.6 Zhlzeit .41

26、 A.5 Weitere berlegungen zum Messvolumen .41 A.5.1 SGV und seine Lage41 A.5.2 Durch Gerte verursachte Abweichungen41 A.5.3 Verfahren zur Verringerung von Abweichungen .42 A.6 Auswertung der Messwerte42 A.6.1 Auswertung zweier sich berlappender Beugungslinien .42 A.6.2 Auswertung mehrerer sich berlap

27、pender Beugungslinien.42 A.6.3 Gesamtbildanalyse42 A.7 Messung und Aufzeichnung der Temperatur.43 Anhang B (informativ) Bestimmung der Unsicherheit einer Messgre 46 B.1 Einleitung .46 B.2 Messunsicherheit bei der Spannungsbestimmung.46 B.3 Messunsicherheit bei der Dehnungsbestimmung.46 B.4 Unsicherh

28、eit im Hinblick auf die Netzabstnde .47 B.5 Beispiel.48 Literaturhinweise49 DIN SPEC 1095:2009-10 Vornorm CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009 (D) 4 Vorwort Dieses Dokument (CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 135 Non-destructive testing“ in Zusammenarbeit mit dem Techni

29、schen Komitee CEN/TC 138 Zerstrungsfreie Prfung“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom AFNOR gehalten wird. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Technische Spezifikation anzukndigen: Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschla

30、nd, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Anerkennungsnot

31、iz Der Text von ISO/TS 21432:2005 und dem Technical Corrigendum 1:2008 wurde vom CEN als CEN ISO/TS 21432:2005 und CEN ISO/TS 21432:2005/AC:2009 ohne irgendeine Abnderung genehmigt. DIN SPEC 1095:2009-10 Vornorm CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009 (D) 5 Einleitung Neutronenbeugung ist ein Verfahren der

32、zerstrungsfreien Prfung, das bei der Bestimmung der Eigen-spannungen von kristallinen Werkstoffen angewendet werden kann. Darber hinaus kann es zur Ermittlung von aufgebrachten Spannungen genutzt werden. Mit dem Verfahren knnen Spannungen bestimmt werden, die im Innern des Werkstoffes sowie auch an

33、den Oberflchengrenzen auftreten. Bei der Durchfhrung dieses Prfverfahrens ist es erforderlich, Prparate oder Bestandteile an eine Neutronenquelle zu fhren. Es lassen sich Messwerte fr die elastische Dehnung ermitteln, die anschlieend in Spannungswerte umgerechnet werden. Zweck dieses Dokuments ist e

34、s, die technische Spezifikation zur zuverlssigen Bestimmung von Spannungen fr funktionelle Anwendungen zur Verfgung zu stellen. DIN SPEC 1095:2009-10 Vornorm CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009 (D) 6 WARNUNG Diese Technische Spezifikation erhebt nicht den Anspruch, dass alle mglicherweise mit ihrer Anwe

35、ndung verbundenen Sicherheitsprobleme angesprochen werden. Es liegt in der Verant-wortung der Anwender dieser Norm, geeignete Vorkehrungen fr den Arbeits- und Gesundheitsschutz zu treffen und die Anwendbarkeit einschrnkender Vorschriften vor der Anwendung zu bestimmen. 1 Anwendungsbereich In dieser

36、Technischen Spezifikation ist ein Verfahren zur Bestimmung von Eigenspannungen in polykristal-linen Werkstoffen durch Neutronenbeugung beschrieben. Es kann bei homogenen und inhomogenen Werk-stoffen und bei Prfstcken mit deutlichen Phasen angewendet werden. Es wird ein berblick ber die Grundlagen de

37、r Neutronenbeugung geboten. Weiterhin werden Hinweise zu den Beugungsnetzebenen gegeben, an denen die Messungen fr jeweils unterschiedliche Werkstoff-kategorien erfolgen sollten. Es erfolgen Anleitungen hinsichtlich der Richtungen, in denen die Messungen durchgefhrt werden sollten, und des zu unters

38、uchenden Werkstoffvolumens in Bezug auf Korngre und beabsichtigten Spannungszustand whrend der Messungen. Verfahren zur genauen Anordnung und Ausrichtung der Prfstcke in einem Neutronenstrahl sowie zur genauen Festlegung des bei Einzelmessungen abgetasteten Werkstoffvolumens werden ebenfalls beschri

39、e-ben. Es erfolgt eine Beschreibung der bei der Kalibrierung der zur Neutronenbeugung verwendeten Gerte zu treffenden Schutzmanahmen. Auerdem werden Verfahren vorgestellt, mit denen eine spannungsfreie Referenzprobe hergestellt werden kann. Die Verfahren zur Durchfhrung von Einzelmessungen der elast

40、ischen Dehnung mittels Neutronenbeugung sind ausfhrlich beschrieben. Weiterhin werden Vorgehensweisen zur Auswertung der Ergebnisse und zur Bestimmung ihrer statistischen Relevanz vorgestellt. Es werden Hinweise gegeben, wie zuverlssige Nherungswerte von Eigenspannungen (oder aufgebrachten Spannunge

41、n) aus den Dehnungswerten bestimmt und wie die Messunsicherheit der Ergebnisse geschtzt werden kann. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Ver

42、weisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). EN 13925-3, Zerstrungsfreie Prfung Rntgendiffraktometrie von polykristallinen und amorphen Materia-lien Teil 3: Gerte 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 A

43、bsorption Neutronenabsorption Neutroneneinfang durch einen Atomkern ANMERKUNG Tabellen zu Wirkungsquerschnitten des Kerneinfangs sind z. B. unter http:/ und den entsprechenden Links angegeben. DIN SPEC 1095:2009-10 Vornorm CEN ISO/TS 21432:2005 + AC:2009 (D) 7 3.2 Ausrichtung Anordnung und Orientier

44、ung des Prparates und aller Gertebestandteile, sodass mittels Neutronenbeugung zuverlssige Dehnungsmessungen am gewnschten Ort im Prparat durchgefhrt werden knnen 3.3 Anisotropie Abhngigkeit der Werkstoffeigenschaften von der Orientierung 3.4 Schwchung Verringerung der Neutronenintensitt ANMERKUNG D

45、ie Schwchung kann durch Anwendung des so genannten Gesamt-Neutronen-Wirkungsquer-schnitts“ berechnet werden, der Absorption und unterschiedliche Kernstreuprozesse umfasst. Die Schwchungslnge ist der Weg innerhalb des Werkstoffes, fr den sich die primre Neutronenintensitt um 1/e verringert. 3.5 Unter

46、grundintensitt Intensitt, die als nicht zum Beugungssignal gehrig betrachtet wird ANMERKUNG Die Abhngigkeit des Untergrundes von Streuwinkel oder Flugzeit ist nicht ungewhnlich und kann sich auf die Peak-Position auswirken, die sich aus der Auswertung der Messwerte ergibt. 3.6 strahlbestimmende Opti

47、k Anordnung von Vorrichtungen, die zur Bestimmung der Eigenschaften eines Neutronenstrahls, wie etwa Wellenlnge und Intensittsverteilungen, Divergenz und Form, genutzt werden ANMERKUNG Dazu gehren Vorrichtungen wie Aperturblenden, Schlitzblenden, Kollimatoren, Monochromatoren und Spiegel. 3.7 Bragg-

48、Kante pltzliche Vernderung der Neutronenintensitt als Funktion der Wellenlnge oder des Beugungswinkels, die = 2dhklentspricht; dabei gibt hkl eine Beugungsnetzebene an 3.8 Bragg-Peak Intensittsverteilung des gebeugten Strahls fr eine bestimmte hkl-Netzebene 3.9 Peak-Hhe maximale Intensitt des Bragg-

49、Peaks oberhalb des Untergrundes 3.10 Peak-Funktion analytischer Ausdruck zur Beschreibung der Form der Beugungslinie 3.11 Peak-Position Einzelwert, der die Lage eines Bragg-Peaks beschreibt ANMERKUNG Die Peak-Position ist die bestimmende Gre fr die Dehnungsberechnung. 3.12 Beugung Streuung auf Grund von Interferenzen