DIN V 54129-2006 Non-destructive testing - Automated ultrasonic examination - Selection and application of systems German version CEN TR 15134 2005《无损检验 自动化超音波检验 系统的选择和应用》.pdf

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1、Januar 2006 Normenausschuss Materialpr fung (NMP) im DINPreisgruppe 14DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 19.100B, 9603825www.din.deXVornormDIN V 54129Zerst r

2、ungsfreie Pr fung Automatisierte Ultraschallpr fung Auswahl und Anwendung von Systemen;Deutsche Fassung CEN/TR 15134:2005Nondestructive testing Automated ultrasonic examination Selection and application of systems;German version CEN/TR 15134:2005Essais non destructifs Examen automatis par ultrasons

3、Slection et application des systmes;Version allemande CEN/TR 15134:2005Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 34 SeitenDIN V 54129:2006-01 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (CEN/TR 15134) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 138 Zerstrungsfreie Prf

4、ung erarbeitet, dessen Sekretariat vom AFNOR (Frankreich) gehalten wird. Das zustndige deutsche Gremium ist NMP 823 Ultraschallprfung im Normenausschuss Materialprfung (NMP). Eine Vornorm ist das Ergebnis einer Normungsarbeit, das wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenber einer

5、Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. Zur vorliegenden Vornorm ist kein Entwurf verffentlicht worden. Vornorm TECHNISCHER BERICHT TECHNICAL REPORT RAPPORT TECHNIQUE CEN/TR 15134 Oktober 2005 ICS 19.100 Deutsche Fassung Zerstrungsfreie Prfung Automat

6、isierte Ultraschallprfung Auswahl und Anwendung von Systemen Non-destructive testing Automated ultrasonic examination Selection and application of systems Essais non destructifs Examen automatis par ultrasons Slection et application des systmes Dieser Technische Bericht (TR) wurde vom CEN am 24. Apr

7、il 2005 als eine knftige Norm zur vorlufigen Anwendung angenommen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich,

8、 Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brss

9、el 2005 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. CEN/TR 15134:2005 DCEN/TR 15134:2005 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen4 3 Begriffe .5 4 Grundlegen

10、de Beschreibung eines Systems .5 4.1 Systeme 5 4.2 Schematische Darstellung eines Systems6 4.3 Automatisierungsgrad 9 5 berprfung der technischen Ziele und Bedingungen .9 5.1 Aufgabe.9 5.2 Weitere Steuerbedingungen 10 5.3 Prfdaten . 12 5.4 Vergleichskrper. 12 6 Bauteile und Merkmale eines Prfsystems

11、 12 6.1 Allgemeines. 12 6.2 Prfmechanik und Positionierungssysteme 12 6.3 Ankopplungstechniken 14 6.4 Prfkpfe . 17 6.5 Prfelektronik und Signaldigitalisierung . 24 6.6 Datenerfassung, -verarbeitung und -speicherung 27 6.7 Darstellung und Bewertung von Daten 30 6.8 Systemberprfung 31 7 Durchfhrung de

12、r Prfung 32 7.1 Systemaufbau . 32 7.2 Durchfhrung der Prfung 32 Vornorm CEN/TR 15134:2005 (D) 3 Vorwort Dieser CEN Technische Bericht (CEN/TR 15134:2005) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 138 Zerstrungsfreie Prfung“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom AFNOR gehalten wird. Vornorm CEN/TR 15134:2005

13、 (D) 4 1 Anwendungsbereich Automatisierte Ultraschall-Prfsysteme finden immer grere Verbreitung. Das Vertrauen in diese Systeme, die Daten (sowohl Ultraschallsignale als auch Prfkopfortung) und die automatische oder manuelle Bewertung der Daten nimmt zu. Es werden ortsfeste und mobile Prfsysteme beh

14、andelt, wie sie fr die Prfung vor Inbetriebnahme (Prfung whrend der Herstellung) und fr die Prfung whrend des Betriebes (Prfung nach der Herstellung, einschlielich regelmiger Prfungen zur Zusicherung der Sicherheit) verwendet werden. Die Angaben in diesem Dokument umfassen alle Prfungen und das Prfe

15、n an allen Bauteilen oder komplett hergestellten Systemen auf Richtigkeit der Geometrie, auf Werkstoffeigenschaften (Qualitt oder Mngel) und bei Fertigungsverfahren (z. B. Schweinhte). Dieses Dokument kann fr Schulungszwecke verwendet werden. Dieses Dokument richtet sich an Lieferanten und an Anwend

16、er von automatisierten Abtastsystemen. Der Anwendungsbereich dieses Dokuments soll den Anwender in die Lage versetzen, anhand einer Kunden-spezifikation oder einer Prfvorschrift und nationale oder internationale Normen oder Vorschriften: Ultraschallprfkpfe, Prfkopfsysteme und mechanische Steuersenso

17、ren; Handhabungssysteme einschlielich Steuereinrichtungen; elektronische Ultraschall-Subsysteme; Datenspeicherungs- und Anzeigesysteme; Auswerte- und Beurteilungsverfahren oder -techniken hinsichtlich ihrer Gebrauchstauglichkeit und ihrer Eignung fr den Einsatzzweck festzulegen. Dieses Dokument defi

18、niert weiterhin einen Weg zum Nachweis der Gebrauchstauglichkeit eines festgelegten Prfsystems. Dies beinhaltet: Prfungen whrend des Herstellungsprozesses an Teilen und kompletten Einheiten (ortsfeste Prf-systeme) und auerdem Prfungen mit mobilen Systemen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden ziti

19、erten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). EN 1330-2:1998, Zerstrungsfreie Prfung Term

20、inologie Teil 2: Begriffe, die von allen zerstrungsfreien Prfverfahren benutzt werden EN 1330-4:2000, Zerstrungsfreie Prfung Terminologie Teil 4: Begriffe der Ultraschallprfung Vornorm CEN/TR 15134:2005 (D) 5 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die in EN 1330-2:1998 und EN 1330-4:200

21、0 angegebenen Begriffe. 4 Grundlegende Beschreibung eines Systems 4.1 Systeme Fr automatisierte Ultraschall-Prfsysteme gibt es zwei Hauptanwendungen: Nachweis und Bewertung von Werkstofffehlern (z. B. Risse, Porositt, Geometrie); Messung und Bewertung von Werkstoffeigenschaften (z. B. Schallgeschwin

22、digkeit, Streuung). Wesentliche Bauteile eines automatisierten Prfsystems sind: mechanisch in Stellung gebrachte und gesteuerte Ultraschall-Prfkpfe und/oder Prfobjekte; automatische Datenerfassung fr die Ultraschallsignale; Erfassung und Speicherung des Prfkopfortes in Verbindung mit den Ultraschall

23、signalen; Prfergebnisse. Ein System besteht gewhnlich aus mehreren einzeln erkennbaren Bauteilen. Diese sind: Manipulatoren fr Prfkpfe oder Prfobjekte; Prfkpfe und Kabel; Zufuhr und Entfernung von Koppelmittel; Ultraschall-Subsystem; Datenerfassung und -verarbeitung; Datenauswertung und -darstellung

24、; Systemsteuerung. Die Komplexitt eines Systems wird vom Anwendungsbereich der Prfung und der Anwendung des Systems bestimmt. Prfsysteme knnen in ortsfeste und mobile Systeme unterteilt werden. Beispiele fr ortsfeste Systeme sind: Kontinuierliche Prfung von Stahlprodukten, z. B. Stangen, Blechen, Ro

25、hren, Schienen; Teileprfung, z. B. Achsschenkel, Walzen, Kugeln von Kugellagern, Bolzen, Druckzylinder; Verbundwerkstoffe, z. B. Bauteile fr die Luft- und Raumfahrt, z. B. komplette Tragflchen aus Verbund-werkstoffen, Bauteile aus CFK und GFK; Vornorm CEN/TR 15134:2005 (D) 6 Stichprobenleistungsprfu

26、ng (Losprfung) fr prozessbegleitende berprfungen, z. B. Prfen auf durch Wasserstoff induzierte Risse in Stahlproben. Beispiele fr mobile Systeme sind: Prfung von Bauteilen, z. B. Ventilen, Behltern, Bolzen, Turbinenteilen, vor Inbetriebnahme und whrend des Betriebes; Prfung von Fahrzeugen vor Inbetr

27、iebnahme und whrend des Betriebes; Prfung von Rohrleitungen, z. B. l- oder Gasleitungen, vor Inbetriebnahme und whrend des Betriebes; Prfung von Eisenbahngleisen. Die Prfsysteme knnen Ein- oder Mehrkanalsysteme sein. Die Komplexitt des Manipulators des Systems wird von der Prfaufgabe bestimmt. Die K

28、omplexitt des Datenerfassungs- und Auswertesystems hngt von der Anzahl der Prfkanle, der Prfgeschwindigkeit und von den Prfanforderungen ab. 4.2 Schematische Darstellung eines Systems Die wesentlichen Teile eines automatisierten Prfsystems sind in Bild 1 dargestellt. Detailliertere Beschrei-bungen f

29、inden sich innerhalb dieses Dokuments. Eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Funktionen ist in Abschnitt 5 enthalten. Legende 1 Prfkopf 1 2 Prfkopf 2 3 Signalleitungen 4 Datenleitungen 5 Steuerleitung 6 Steuerleitung/Ortsdaten Bild 1 Systemschema Die Prfkopfposition muss bekannt sein und zusa

30、mmen mit den Ultraschalldaten registriert werden. Dies kann mit Kodiereinrichtungen, Ultraschall- oder Video-Techniken erreicht werden. Vornorm CEN/TR 15134:2005 (D) 7 Wenn die Bewegung des Prfkopfs nur in einer Achse erfolgt, kann die Prfkopfposition durch Messen der verstrichenen Zeit in Bezug zur

31、 Bewegungsgeschwindigkeit bestimmt werden. Das einfachste Ultraschallsystem besteht aus einem Prfkopf, siehe Bild 2. Bild 2 Einfaches System mit einem Prfkopf Um eine bestimmte Prfanforderung zu erfllen, kann das System mehrere Hundert Prfkpfe umfassen, z. B. in einem Molch fr die Prfung von Rohrlei

32、tungen, siehe Bild 3. Das Ultraschall-Subsystem ist der Hauptteil des Gesamtsystems. In Bild 4 ist ein Blockdiagramm der hauptschlichen elektronischen Bauteile des Ultraschall-Subsystems dargestellt. Je nach geforderter Komplexitt kann das Ultraschall-Subsystem aus einem Modul fr ein Einkanalsystem

33、oder vielen Modulen fr Mehrkanalsysteme bestehen. Diese knnen unabhngige Module, Computersteckkarten oder Systeme sein, die in Gestellen eingesetzt werden. Bild 3 Prfkopf-Trger eines intelligenten Prfmolches fr den Einsatz in einer 40-Zoll-Rohrleitung Vornorm CEN/TR 15134:2005 (D) 8 Bild 4 Blockscha

34、ltbild der Elektronik des Ultraschall-Subsystems Einige fr die Prfung verwendete Digitalsysteme sehen die Erfassung und Speicherung der vollstndigen HF-Ultraschallsignale vor. Dieses Verfahren bietet im Vergleich zu anderen Erfassungsverfahren die meisten Informationen. Um die Prfzeit, Datenverarbei

35、tung und Speicherung zu verkrzen, wenden andere Verfahren die Datenreduktion, wie Peakerfassung, an. Dieses Verfahren liefert fr viele Anwendungen einen vollstndig adquaten Datensatz fr Inspektionszwecke. Datenreduktionsverfahren sind in 6.6.4.2 beschrieben. Die Daten, die von einer Ultraschalleinhe

36、it zur Datenerfassungseinheit bertragen werden, werden als Mess-daten bezeichnet. In der Datenverarbeitungseinheit werden die Messdaten so verarbeitet, dass sie in einer bildlichen Darstellung fr den Anwender zur Bewertung vorliegen. Die Daten und auch die Prfung knnen beurteilt und whrend der autom

37、atisierten Bauteilprfung auto-matisch berprft werden. In bestimmten Bereichen, z. B. Schweiungen an Behltern und Rohrleitungen oder sicherheitskritischen Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt, muss die Bewertung durch erfahrenes Prfpersonal durchgefhrt werden. In diesen Fllen muss die Datenverarbeitu

38、ngseinheit Abbildungen der Messdaten als Projektion oder als Teilbild liefern. Andere Aufgaben sind mittels Filterung der Daten zur Beseitigung von Strsignalen mglich. Dies kann durch Software in einem Computer oder mit spezieller Hardware erreicht werden. Daten knnen whrend der Messsignalverarbeitu

39、ng an verschiedenen Punkten gespeichert werden, wie in Bild 1 dargestellt. Bei einer einfachen Gut-Schlecht-Prfung muss nur das Prfergebnis registriert werden. Im Gegensatz dazu werden bei der Prfung von sicherheitskritischen Bauteilen die Messdaten zusammen mit jedem Bewertungsergebnis gespeichert.

40、 Die Steuerung und Synchronisierung der einzelnen Bauteile des Systems werden durch die Systemsteuerung erreicht, wodurch gewhrleistet wird, dass der richtige Prfablauf eingehalten wird. Die Systemsteuerung synchronisiert auch die Speicherung der Prfkopforts- und der Ultraschalldaten. Bei einer Prfu

41、ng im Betriebsfluss knnen fehlerhafte Teile automatisch aussortiert oder gekennzeichnet werden. In Bild 1 ist ein praktisches Beispiel fr ein einfaches automatisiertes Prfsystem dargestellt. In Bild 5 ist der Aufbau eines Mehrkanal-Prfsystems dargestellt. Es besitzt einen XY-Manipulator und kann fr

42、die Prfung von Behltern und Rohren verwendet werden. Vornorm CEN/TR 15134:2005 (D) 9 Legende 1 Prfplatz 3 Manipulatorsteuerung On-Line-Prfung 4 Ultraschallelektronik Datenerfassung 5 Prfkopfkabel 2 Bewertungsplatz 6 Ortsdaten Prfplanung 7 Motorsteuerung, Signale oder Kodiereinrichtung Datenerfassung

43、 8 wahlweise Netzwerkverbindung zur Ultraschalleinrichtung Anzeige 9 Netzwerk Bewertung Dokumentation Bild 5 Aufbau eines Mehrkanal-Prfsystems 4.3 Automatisierungsgrad Der Automatisierungsgrad der Prfung kann sehr unterschiedlich sein und von einer einfachen mechanisch untersttzten Bewegung des Prfk

44、opfs bis zur voll automatischen Auswertung von Daten, einer Kennzeichnung oder Sortierung von Prfobjekten reichen. 5 berprfung der technischen Ziele und Bedingungen 5.1 Aufgabe Die Prfaufgabe legt die Inhomogenitten oder Werkstoffeigenschaften fest, die bei der Prfung nachge-wiesen oder gemessen wer

45、den. Die Spezifikation ist im Rahmen praktisch und konomisch realisierbarer Grenzen unter gebhrender Bercksichtigung des Prfobjektes zu entwerfen. Es sind alle vorhandenen einschlgigen normativen Unterlagen zu bercksichtigen. Die technische Grenze des Prfsystems wird unter anderem durch die folgende

46、n Parameter bestimmt: das Gesamt-Signal-Rausch-Verhltnis in dem Ultraschall-Subsystem; die Bandbreite des (der) Prfkopfs(kpfe) und des Ultraschall-Subsystems; das Orts-Auflsungsvermgen der Prfkpfe. Vornorm CEN/TR 15134:2005 (D) 10 Der wesentlichste Faktor bei allen automatischen Abtastverfahren ist

47、das dynamische laterale Auflsungs-vermgen des Systems. Das Prfraster und die Abtastgeschwindigkeit sind entsprechend den Abmessungen des Schallbndels zu entwerfen, die mit einem zweckmigen Reflektor bestimmt worden sind. 5.2 Weitere Steuerbedingungen Folgende Bedingungen sind zu bercksichtigen: die

48、durch die Werkstoffeigenschaften bestimmten Anforderungen, z. B. Oberflchenzustand und Anforde-rungen an die Ankopplung; Normen, Richtlinien und andere Spezifikationen; Anwendungsbeschrnkungen, z. B. Prfumgebung, Zugnglichkeit, Witterungsbedingungen, Leistungs-beschrnkungen der elektrischen Versorgung. 5.2.1 Prfdichte, Prfgeschwindigkeit und Umfang und Geltungsbereich der Prfung Fr die automatisierte Prfung ist eine hohe Prfgeschwindigkeit typisch. Hierbei werden groe Datenmengen erzeugt. Mss