Ein neues digitales Prüfsystem für die radiografische Prüfung von Rohr-Rohrboden-Verbindungen an Wärmetauschern mit computergestützter Auswertung

P. Rost, M. Schmid, BASF AG LudwigshafenU. Zscherpel, O. Alekseychuk, BAM BerlinK. Spartiotis, Oy Ajat Ltd, EspooA. Warrikhoff, RTW-Röntgentechnik Neuenhagen

DGZfP-Jahrestagung 2007, FürthJ2, 78

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� Prüfaufgabe

� Bisherige Prüftechnik, Limitierungen

� Neue Prüftechnik

� Stabanodenröhre

� Digitaler Detektor

� Software

� Ergebnisse Testkörper, Fehlererkennbarkeit

� Vorteile neues Prüfsystem

� Ausblick

Radiografische Prüfung der Rohr/Rohrboden-Verbindungen (RRV) von Rohrbündel-Wärmetauschern

DGZfP-Jahrestagung 2007 - Vortrag 78

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RRV-Prüfung Rohrbündel-WärmetauscherArten der Rohr/Rohrboden-Verbindung

� Einwalzen� Hydraulisches Aufweiten� Einsprengen� Löten � Einschweißen

bei Gefahr von Spaltkorrosion � spaltfreies Einschweißen

Gestaltung, Fertigung, Prüfung� geregelt in BASF-Werksnorm

„LU-S-MC 331“

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Zuna

hme

der B

eans

pruc

hung

Zunahme der Dichtheitsanforderung

Kennziffer 3„Leckage im Betrieb nicht tragbar“

Rohrbündel-Wärmetauscher, NeufertigungPrüfungen nach Tabelle 1, Werksnorm LU-S-MC 331

� Schweißen mehrlagig� ggf. zusätzliches

Anlegen� Fertigungskontrollen� PT/MT der Lagen� RT der RRV nach

Stichprobenplan zum Nachweis von Poren

� LT

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Rohrbündel-Wärmetauscher NeufertigungPrüftechnik RT – Rückstrahlung Gammamat B3

Prüfanordnung mit Isotop Ir 192

� Prüfung erfolgt außerhalb Herstellerverantwortung� Zusätzliche Prüfung aus Betreibersicht� Prüfumfang gestaffelt nach Anzahl Rohre und

Prüfergebnis (1./2. Stichprobe � 100% oder neu)� Ausführung RT durch BASF AG oder zugelassene

Dienstleister� Kosten ab 2. Stichprobe trägt Hersteller

� Gammamat B3, 1 x 0,5 mm-Strahler, Aktivität ca. 110 GBq

� Film C3, 10 x 12 cm, Pb 0,02/ 0,02, gelocht

20.000 Aufnahmen pro Jahr an ca. 100 – 200 Wärmetauschern

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Nachweis von Poren, Schlauchporen, Rissen, Bindefehlern

Poren, Schlauchporennach Anschleifen

Rohrbündel-Wärmetauscher NeufertigungRT RRV - Prüfergebnis

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Rückweisequote RRV (Wärmetauscher nicht erfüllt in % gemäß Beurteilungskriterien in BASF- Werksnorm)

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

30,0%

35,0%

1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003

Deutschland

Korea 2002

Malaysia 2002

EuropaChina 2003

Rohrbündel-Wärmetauscher NeufertigungRückweisequote RT-Prüfung beim Apparatebauer

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Rohrbündel-Wärmetauscher NeufertigungWarum Handlungsbedarf?

� Prüfaufgabe nach wie vor wichtig für sicheren Betrieb von Wärmetauschern

� Organisatorischer Aufwand für Transport radioaktiver Strahler

� Erhöhung der Mobilität für Einsatz BASF-weltweit

� Reduzierung von Kosten, Arbeitsaufwand für Beschaffung Filme, Filme lochen, belichten, entwickeln vor Ort, auswerten, Dokumentation

� Prüfung unterschiedlicher Werkstoffe erforderlich (St, Ti,…), mit differenzierten Anforderungen an die Fehlererkennbarkeit, Poren, Schlauchporen erst ab ca. ø 0,8 mm mit Ir192 nachweisbar

� Sofortaussage vor Ort

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVStabanodenröhre mit digitalem Detektor

StabanodenröhreMCTS 130-0,6

digitaler DetektorDIC 100 TH

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVStabanodenröhre, Fa. Warrikhoff, Berlin

� Metall-Keramik-Röhre MCTS 130 – 0,6� 130 KV, 300 W, Brennfleck 0,6 mm� Emissionswinkel 168 x 360°� Ø Stabanode 6 mm

� Transformatoreinheit� Bedienungseinheit� KV-Kabel� Anwendung filmbasiert / Detektor� mobil einsetzbar

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVDetektor-Prototyp, DIC 100TH, Fa. Ajat, Espoo

� (Stabanodenröhre)

� Mechanischer Schutz Anode

� CdTe-CMOS-Elemente

� Aufnahmeteller

� Kupferplatte, Temperaturmessung

� Gehäuse

� Temp.-Sensor

� Lüfter

� Mechanische Halterung

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVEigenschaften Detektor, allgemein

� CdTe-CMOS-Festkörperdetektor

� 4 aktive Elemente 0,75 mm dick � Sensor

� Pixelgröße 100 μm x 100 μm

� Für Röhrenspannung 40 –200 KV

� Leistungsaufnahme 15 – 35 W

� Datenaufnahme < 10 sec. / Bild

� Rohr- Ø von 20 - 40 mm prüfbar

� Poren ab Ø 0,2 mm nachweisbar (Ti)

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVEigenschaften Detektor, Ortsauflösung

Doppeldrahtsteg nach EN 462-5� 10D noch nicht aufgelöst� Basisortsauflösung 100 μm (halber Wert der Unschärfe)

90 kV, kein Fe, FDA = 1,66 m

Element No. Wire Ø and spacing unsharpness(D=Duplex) mm mm

13D 0,050 0,112D 0,063 0,1311D 0,080 0,1610D 0,100 0,29D 0,130 0,268D 0,160 0,327D 0,200 0,40

7D13D 10D

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Brennfleck

Detektor-fläche

Intensitätsverlauf ohne Prüfobjekt

Komplizierte Randbedingungen bei RRV-Prüfung:� Keine gleichmäßige Ausleuchtung durch Röhre

(Intensitätsprofil)

Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVOptimierung Prüfaufgabe

� Detektorkalibrierung mit ext. Röhre erforderlich� Zusätzlich Wanddickenänderungen Prüfobjekt

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVDetektorkalibrierung, Empfindlichkeit

Digitales Detektor-Array: Pixelweise Kalibrierung notwendig!unkalibrierter Detektor nach 5-Stufen-Kalibrierung Ajat-Software:

...bei verschiedenen mA-Werten

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVDetektorkalibrierung, Temperatureinfluß

Aufnahme bei 23 °C: Aufnahme bei 26 °C:

Kalibrierungen im Bereich 10°C – 26°C abgespeichert und automatisch nachDetektortemperatur ausgewählt (Temperaturstabilisierung des Detektors nicht möglich)

130 kV, 0,5 mA, 100 s, 5,5 mm Fe

Kalibrierung bei 23°C

Lösung:

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVVergleich RRV-Prüfung - Testkörper

Ir192 + Film Stabanode + Film Stabanode + Detektor

25 x 2 mm

85 GBq, 1 x 0,5, Film C3, 2 x 0,02 Pb- FolientB=1 min

130 kV, 0,5 mA, Film C3, 1 mm Sn-Vorfilter, 2 x 0,02 PbtB=0,5 min

75 kV, 0,5 mA, tB=4 secHochpassfilter

0,8 mm

0,5 mm

0,3 mm

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Originalbild Wanddickenproportional(logarithmiert, Darstellung Dynamikbereich)

Hochpassgefiltert, (Visualierung am Monitor)

75 kV, 0,3 mA, 4 sec

Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVDetektor – Testkörper 25 x 2 mm, Bildverbesserung

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVÜbersicht Software Prüfsystem

Laptop mit

� Steuerungssoftware für Röhre und Detektor

� Bildübertragung, Bildspeicherung

� Bildauswertung

� Anbindung an grafische Datenbank „Virtual Tube“, Fa. Deltatest

Röntgenröhren-Steuerung

Detektorkalibrierungund Belichtungszeit

Tabelle mit Prüfpositionenpro Wärmetauscher

Geometrieeingabeund Bewertung

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Bildbewertung in BAM-Modul, Filterung zur Dynamikreduzierung, Markierung von Befunden

In Entwicklung: automatische Detektion von Anzeigen

Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVAuswertealgoritmen, Dokumentation

Befunddokumentation

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVVorteile

� Deutlich verbesserte Fehlererkennbarkeit� Kein Gefahrguttransport� Mobilität weltweit� ca. 10-fach verkürzte Aufnahmezeit� Wegfall Filmprozeß (Kostenreduzierung)� Sofortbefund� Auswerteunterstützung� Grafische Befundvisualisierung und Dokumentation� Strahlenschutz, Kontrollbereich bei 75 KV geringere Größe

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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRV…die nächsten Schritte Prototyp

Erfahrungsbildung im täglichen Prüfeinsatz (ca. 6 Monate)� Fehlererkennbarkeit

� Prüfzeit

� Stabilität, Funktionalität Software

� Langzeitgebrauchseigenschaften

� Mobilität

� Strahlenschutz

� Mechanische Belastbarkeit

� Automatische Auswertung

Optimiertes Folgeprüfsystem

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