DGZfP-Jahrestagung 2014 Poster 2

Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/de/

Die neuen Normen fr das Ultraschallprfen mit Phased-Arrays und ihre Umsetzung

Johannes BCHLER *, Udo SCHLENGERMANN ** * GE Sensing & Inspection Technologies GmbH, Hrth

** , Erfstadt

Kurzfassung

Die Normung von Ultraschall-Prfsystemen bekommt einen hohen Stellenwert, da vom globalen Markt die Zertifizierung der Prfausrstung nach einem weltweiten Standard gefordert wird. Nach dem Vorbild der EN 12668:2010, die in drei Teilen die Verifizierung der Prfausrstung fr die konventionelle Ultraschall-Prfausrstung beschreibt, wird jetzt fr die Verifizierung der Phased-Array-Prfausrstung eine neue internationale Norm EN ISO 18563 geschaffen, die ebenfalls in drei Teile gegliedert ist: - Teil 1: Phased-Array-Prfgerte; - Teil 2: Phased-Array-Prfkpfe; - Teil 3: Phased-Array-Prfsysteme (Prfkopf und Gert zusammengeschaltet) Diese Norm bercksichtigt auch die EN 16018:2012, die die Begriffe der Ultraschallprfung mit phasengesteuerten Arrays festlegt. Alle drei Teile der neuen Norm EN ISO 18563 werden parallel in den CEN- und ISO-Ausschssen bearbeitet und werden voraussichtlich ab 2014 nacheinander verffentlicht werden und dann nicht nur auf europischer Ebene sondern auch global anwendbar sein. Beim Hersteller der Prfausrstung wird die Umsetzung der Norm, die die Phased-Array-Prfsysteme mit einem Frequenzbereich von 0,5 MHz bis 10 MHz umfasst, an Beispielen deutlich gemacht. Die groe Anzahl von Kanlen bei Phased-Array-Prfgerten fhrt zu sehr umfangreichen und zeitintensiven Prfungen, die durch den Einsatz von automatisierten Testsystemen effizient gemacht werden knnen. Durch die Einfhrung einer normgerechten Prfung in der Fertigung und bei wiederkehrenden berprfungen, auch im Service, wird sichergestellt, dass der Anwender in seinem Prfsystem ein den Anforderungen entsprechendes Gert und Prfkpfe benutzt. Durch den Teil 3 der Norm EN ISO 18563 wird der Anwender ber Verifikationsschritte gefhrt, die sicherstellen, dass das System bestehend aus Gert, Prfkopf und Prfkopfkabel fr eine regelkonforme Ultraschallprfung eingesetzt werden kann.

1

Mor

e In

fo a

t Ope

n A

cces

s D

atab

ase

ww

w.n

dt.n

et/?

id=

1742

0

15/23/2014

Die neuen Normenteile

Fr die Verifizierung der Phased-Array-Prfausrstung wird nach dem Vorbild der EN 12668:2010 eine neue EN-ISO-Norm geschaffen, die ebenfalls in drei Teile gegliedert ist.

Die Normenteile der neuen EN ISO 18563 sind fr die Prfausrstung im Frequenzbereich von 0,5 MHz bis 10 MHz anwendbar. Es werden die Messtechniken und die Zulssigkeitsgrenzen festgelegt.

In allen drei Teilen der neuen Norm werden die Begriffe nach EN 16018:2011, Begriffe der Ultraschallprfung mit Phased-Arrays, bercksichtigt.

Teil 1: Prfgerte Teil 2: Prfkpfe Teil 3: Prfsysteme

25/23/2014

prEN ISO 18563-1: Prfgerte

Teil 1 liefert Verfahren fr die Messung und die Verifizierung der Eigenschaften des Phased-Array-Gertes.Diese Norm kann auch fr Prfgerte in automatisierten Anlagen genutzt werden. Hierbei knnen zustzliche Prfungen notwendig sein und Zulssigkeitsgrenzen modifiziert werden.

Diese Norm beschreibt zwei Gruppen: Gruppe 1: Messungen durch den Hersteller an einer Auswahl von

Gerten; Gruppe 2: Messungen nach Reparatur oder alle 12 Monate durch den

Hersteller oder ein Prflabor.

Status: Die Abstimmungen beim CEN und bei der ISO sind abgeschlossen, Die Verffentlichung der DIN EN ISO 18563-1 erfolgt voraussichtlich im

ersten Quartal 2015.

2

35/23/2014

EN 16392-2: Prfkpfe

Teil 2 liefert Verfahren fr die Messung und Verifizierung der Eigenschaften von linearen Phased-Array-Prfkpfen sowohl fr die Kontakt- als auch fr die Tauchtechnik.

Status: Die Abstimmungen beim CEN sind abgeschlossen, Der Normteil ist verfgbar als EN 16392-2 seit Mrz 2014, Die Verffentlichung der DIN EN 16392-2 erfolgt voraussichtlich

im Juni 2014.

45/23/2014

prEN ISO 18563-3: Prfsysteme

Teil 3 liefert Verfahren fr die Messung und Verifizierung der Eigenschaften des Phased-Array-Ultraschallprfsystems fr die Anwendung der Prfkpfe im direkten Kontakt oder fr die Tauchtechnik.

Diese Norm beschreibt zwei Gruppen: Gruppe 1: Messungen vor dem ersten Gebrauch fr eine vorgegebene

Anwendung, Gruppe 2: regelmig wiederkehrende Messungen vor Ort oder in der

Werkstatt.

Status: Parallele Abstimmungen beim CEN und bei der ISO laufen noch, Die Verffentlichung der DIN EN ISO 18563-3 erfolgt voraussichtlich Ende

2015.

3

55/23/2014

Die erforderlichen Messungen

PrfgertGruppe1 durchdenHerstelleraneinerAuswahlvonGerten

BatteriebetriebeneGerte

Betriebszeit

StabilittbeiSpannungsschwankungen

Stabilitt

StabilittnachderAufwrmzeit

Temperaturstabilitt

Anzeigeteil

AbweichungderZeitachse

HchstedigitalisierteFrequenz

BilderwiederholratedesABildes

Sender

Impulsfolgefrequenz

ImpulsAusgangsimpedanz

AuflsungderZeitverzgerung

Empfnger

bersprechenzwischenEmpfngern

TotzeitnachdemSendeimpuls

DynamikbereichundmaximaleEingangsspannung

EmpfngerEingangsimpedanz

ZeitabhngigeVerstrkung,TCG

ZeitlichesAuflsungsvermgen

AuflsungderZeitverzgerung

LinearittberdieextremenFrequenzbereiche

Monitorblende

LinearittderAmplitudeinderBlende

LaufzeitderMonitorblende

ImpedanzeinesAnalogausgangs

LinearitteinesAnalogausgangs

EinflussderPositiondesSignals

Summierung Summationvon4Signalen

Gruppe2 durchdenHerstellerodereinPrflabor,alle12MonateodernachReparatur

SichtprfungPrfgert

Sender

Amplitude

Impulsanstiegszeit

Impulsdauer

LinearittderZeitverzgerungen

Empfnger

Frequenzbereiche

AbweichungderKanalverstrkung

LinearittderVerstrkung

LinearittdervertikalenAchsedesBildschirms

quivalenterEingangsstrpegel

LinearittderZeitverzgerungen

65/23/2014

Die erforderlichen Messungen

Prfkopf

durchdenHersteller

SichtprfungPrfkopfJedesElement

Frequenz

Bandbreite

Impulsdauer

RelativeEmpfindlichkeitsvariationEmpfindlichkeitdesPrfkopfes

ZweiElementebersprechenzwischenzweiElementen

4

75/23/2014

Die erforderlichen Messungen

PrfsystemGruppe1 durchdenAnwender,vordemerstenGebrauchdesPrfsystems

ElementeundKanleKanalzuordnung

RelativeEmpfindlichkeitderElementeSchallbndelcharakterisierung

Prfung,dasskeineSttigungvorliegtSchallaustrittspunktdesPrfkopfesBrechungswinkel

EmpfindlichkeitlngsderSchallbndelachseSchallbndelabmessungen

SchielwinkelundVersatzNebenkeulen

berprfungderAbbildungLagebestimmungvonReflektoren6dBBndelabmessungAmplitudenvergleich

Gruppe2 durchdenAnwender,regelmigwiederkehrend,vorOrtoderinderWerkstattSichtprfungderPrfausrstung

ElementeundKanle

RelativeEmpfindlichkeitderElemente

LinearittdesVerstrkersystems

Schallbndelcharakterisierung

AbsoluteEmpfindlichkeitdesvirtuellenPrfkopfes

RelativeEmpfindlichkeitdesvirtuellenPrfkopfesSchallaustrittspunktedesPrfkopfesBrechungswinkel

85/23/2014

Die Umsetzung der Norm fr Phased-Array-Prfgerte,

nach Gruppe 2

Eine effiziente Prfung erfordert auf Grund der Vielzahl der Messungen ein automatisiertes Prfsystem.

Dieses wird in der Fertigung und auch an der Prfanlage vor Ort bentigt und muss daher mobil sein.

5

95/23/2014

Das USM Vision

Fr ein 16/128-kanaliges Prfgert (multiplex) sind 2000 Messungen erforderlich.

105/23/2014

Das USIP|xx PA 64 Modul

Fr ein 64-kanaliges Prfgert/Prfmodul (parallel) sind 6000 Messungen erforderlich.

6

115/23/2014

Die USIP|xx Phased-Array-Anlage

Fr eine beispielsweise 1400-kanalige Prfanlage (parallel) wird die Anzahl der Messungen angepasst, um vor Ort die berprfung in einer akzeptablen Zeit zu ermglichen. Hierbei werden basierend auf der prEN ISO 18563-1,Gruppe 2 insgesamt 70.000 Messwerte erfasst.

Zur berprfung einer Anlage werden vor der Auslieferung Referenzmessungen durchgefhrt.

7