Mechanisierte Durchstrahlungsprüfung „TomoCAR“ · PDF fileDeutsche...

1Redmer, Ewert, Neundorf – Mai 2005

Mechanisierte Durchstrahlungsprüfung „TomoCAR“

Mechanisierte Durchstrahlungsprüfung „TomoCAR“-

Deutsche Pilotstudie zur ENIQ-Qualifizierungsmethodik

B. Redmer, U. Ewert – BAM Berlin

B. Neundorf – Vattenfall Europe Nuclear Energy, Hamburg



Neue Aufgaben in der RadiografieNeue Aufgaben in der Radiografie

Konzept zur radiografischenPrüfung von austenitischenSchweißnähten im Rahmen des Normvorhabens DIN 25435-7 zur Prüfung von Komponenten des Primärkreislaufes

Konzept zur radiografischenPrüfung von austenitischenSchweißnähten im Rahmen des Normvorhabens DIN 25435-7 zur Prüfung von Komponenten des Primärkreislaufes

Jahr 1994

Zuverlässige Erkennung von RissenZuverlässige Erkennung von Rissen



Es existiert immer eine Einstrahlrichtung,die einen optimalen Kontrast ergibt!

Es existiert immer eine Einstrahlrichtung,die einen optimalen Kontrast ergibt!

Konzept zur zuverlässigen Erkennung flächiger FehlerKonzept zur zuverlässigen Erkennung flächiger Fehler

Riss,Bindefehler

Schweißnaht

Röntgenröhre

Neue Aufgaben in der RadiografieNeue Aufgaben in der Radiografie



Jahr 1996 Aus einem Vorhabensantrag- Aufbau eines Teststandes -

Aus einem Vorhabensantrag- Aufbau eines Teststandes -



Scannereinrichtung Vor-Ort-Bewertung

Jahr 1998 Vor Ort-Test im KKW GundremmingenVor Ort-Test im KKW Gundremmingen



Einführung der Planartomografie- Erweiterung mit Linearachse –- Teilnahme am VGB 4.2 Ringversuch, MPA Stuttgart

Einführung der Planartomografie- Erweiterung mit Linearachse –- Teilnahme am VGB 4.2 Ringversuch, MPA Stuttgart

Jahr 1998/1999



Jahr 1999

Im KKW Stade aufgebaute Vorrichtung zur mechanisiertenSchweißnahtprüfung einer Rohrleitung DN 600.

Erweiterung für Rohrleitungen

großer Durchmesser

Erweiterung für Rohrleitungen

großer Durchmesser



Neue TechnologienZeilenkamera

Neue TechnologienFlächendetektor

Detektoraufbau – DIC 100(Ajat Oy Ltd., Finnland)

Detektoraufbau – DIC 100(Ajat Oy Ltd., Finnland)



Bipolare Flachröntgenröhre MCT240 G0.4

Bipolare Flachröntgenröhre MCT240 G0.4

Technische Daten

Röntgenenergie 240 kVRöhrenstrom 2,5 mA / 600WAbschirmung 4mm Pb

Brennfleck 0,5 x 0,5 mm

Kühlmedium Öl

Gewicht ca. 7 kg

Technische Daten

Röntgenenergie 240 kVRöhrenstrom 2,5 mA / 600WAbschirmung 4mm Pb

Brennfleck 0,5 x 0,5 mm

Kühlmedium Öl

Gewicht ca. 7 kg

Röhrenfenster in Fächerstrahlgeometrie

(±45°)

Röhrenfenster in Fächerstrahlgeometrie

(±45°)

Neue TechnologienRöntgentechnik



3D-Rekonstruktion – Limited View Problem3D-Rekonstruktion – Limited View Problem

Datenerfassungradiografischer Bilder

Rekonstruktion:Volumen, Fehler

Bilddarstellung

Rekonstruktion:Oberflächenkontur

Aufnahmegeometrie

Daten-überlagerung

Lim

ited

vie

w

prob

lem

Neue Technologien - Algorithmen zur Rekonstruktion



Röntgenröhre

Flächendetektor

• Verfahren der Röntgenröhre und des Detektors synchron um das Rohr.• Messung einer Übersichtsaufnahme Schritt für Schritt.• Bewertung der Übersichtsaufnahme und Entscheidung über weitere Analysen.

• Verfahren der Röntgenröhre und des Detektors synchron um das Rohr.• Messung einer Übersichtsaufnahme Schritt für Schritt.• Bewertung der Übersichtsaufnahme und Entscheidung über weitere Analysen.

Betriebsart - Übersichtsaufnahme



• Verfahren der Röntgenröhre parallel zur Rohrachse.• Messung von mehreren hundert Projektionen.• Rekonstruktion des Querschnittbildes.

• Verfahren der Röntgenröhre parallel zur Rohrachse.• Messung von mehreren hundert Projektionen.• Rekonstruktion des Querschnittbildes.

Röntgenröhre

Flächendetektor

Betriebsart - Planartomografie - Querschnittsrekonstruktion



Vergleich – Position 13,5Vergleich – Position 13,5

Metallografie – 8,1 mm

Planartomografie – 7,7 mm

Metallografie – 8,1 mm

Planartomografie – 7,7 mm

Metallografie, geätzt

Metallografie, ungeätzt

Planartomogramm

„Zerstörungsfreie Metallografie“



entlang der Schweißnahtkonturvon der äußeren zur inneren Oberfläche

3D-Rekonstruktion der Schweißnaht



ENIQ ?

• European Network for Inspection and Qualification

• Eine Initiative europäischer Kernkraftwerksbetreiber zur

Vereinheitlichung der Vorgehensweise bei der

– Qualifizierung zerstörungsfreier Prüfverfahren

– Risikoinformierten Prüfung

• European Network for Inspection and Qualification

• Eine Initiative europäischer Kernkraftwerksbetreiber zur

Vereinheitlichung der Vorgehensweise bei der

– Qualifizierung zerstörungsfreier Prüfverfahren

– Risikoinformierten Prüfung

Quelle: Neundorf, 2001

Deutsche ENIQ-Pilotstudie



Elemente einer Qualifizierung nach ENIQ

• Technische Begründung, Nachweise für die Eignung der betreffenden Prüfung, z.B.– Ergebnisse zur Bewertung der Anwendungsmöglichkeit, – Informationen über Praxiserfahrungen,– anwendbare und validierte theoretische Modelle,– physikalische Nachweisführung

• Versuche mit fehlerbehafteten Testkörpern– künstliche, realistische, reale Fehler– offene Versuche und Blindversuche

Quelle: Neundorf, 2001



Ablauf

• Definition der Eingangsparameter• geometrischen Abmessungen

• Anfertigung der Dokumente• Qualifizierungsplan• Technische Begründung• Prüfspezifikation

• Bestimmung der essentiellen Parameter• Eingangsgruppe• Gruppe der Verfahren und Anweisung• Gruppe der Gerätetechnik

• Durchführung der Messungen an Testkörpern

• Auswertung der Messungen und Report

• Schlussfolgerungen und Rückwirkungen, Qualifizierungsbericht




Anforderungen an Geräte und Personal

Prüfdurchführung

Zusammenstellung sämtlicher Nachweise, die die Eignung der betreffenden Prüfung belegen

Beschreibung der Qualifizierung




0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

22,0

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0

Metallografie (mm)

Pla

nart

omog

rafie

(mm

)

Fehlerausdehnung Tiefe Wanddicke 1:1-Linie 1:1-Linie + 1mm 1:1-Linie -1mm

Metallografie vs. Planartomografie

Quantitativer Vergleich von Anzeigenabmessungen zur gemessenen Fehlertiefe und –ausdehnung sowie Wanddicke



Differenz der Tiefenausdehnung "Planartomografie - Metallografie"

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 20 40 60 80 100 120

Fehlerbreite (μm)

Bet

rag

der

Dif

fere

nz

(mm

)

Flä

chen

dete

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Messunsicherheit

Metallografie vs. PlanartomografieBetrag der Differenz von Anzeige und gemessener Fehlerausdehnung als

Funktion der Fehleröffnung (Fehlerbreite)

Zei

lend

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tor



Zusammenfassung

� Die Planartomografie berechnet Querschnittsbilder (Schliffbild), in denen flächige Fehler und Volumenfehler enthalten sind.

� Kollimierte Zeilenkameras erreichen einen besseren Kontrast als Flächendetektoren (z.B. Film, Detektorarrays) infolge der fast vollständigen Reduzierung der Streustrahlung.

� Digitale Detektor Arrays können zur 3D-Darstellung der Schweißnaht angewendet werden. Streustrahlungskompensation erforderlich.

� Risstiefen und -längen mit Breiten deutlich unterhalb der physikalischen Pixelgröße der eingesetzten Detektoren können innerhalb der Messunsicherheit von ±1 mm rekonstruiert werden.

� Schweißnähte aus austenitischen und ferritischen Werkstoffen können geprüft werden.

� Die max. durchstrahlte Dicke beträgt z.Z. 50 mm.



[email protected]@bam.dehttp://www.bam.de

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.

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