Ultraschall-Rohrpr¼fung konventionell oder ... - ndt.net .Firma, Abteilung, Folie 3, 02/06/14 Konventionell

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  • DGZfP-Jahrestagung 2014 Mi.2.A.4

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

    Ultraschall-Rohrprfung konventionell oder mittels Phased-Arrays? Ein POD-Vergleich

    kann helfen

    Thomas ORTH *, Nikolai CHICHKOV *, Till SCHMITTE *, Martin SPIES ** * Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Duisburg

    ** Fraunhofer Institut fr Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Kaiserslautern

    Kurzfassung

    Bei vielen Prfszenarien im Bereich der industriellen Produktion stellt die Prfgeschwindigkeit einen entscheidenden Aspekt dar. Der Ersatz konventioneller Prftechniken durch Phased-Array Verfahren ist vielversprechend, da beispielsweise die bei der Prfung mit mehreren Einschallwinkeln erlangte Information durch einen Phased-Array Sektorscan erhalten werden kann. Der durch den Einsatz neuer Prftechniken zu erzielende Zeitvorteil muss aber im Hinblick auf die Leistungsfhigkeit des Verfahrens bezglich der zulssigen und damit aufzufindenden Fehlertypen und Fehlergren gesehen werden. In diesem Beitrag berichten wir ber Ergebnisse, die wir im Rahmen einer POD-Studie zum Vergleich konventioneller Prftechniken mit Phased-Array Verfahren erzielt haben. Die Grundlage fr die experimentellen Untersuchungen bilden Testfehler unterschiedlicher Dimensionen als Modellfehler, die in einem Testrohr aus ferritischem Stahl eingebracht wurden. Die mittels konventionellen und Phased-Array Prfkpfen mechanisiert aufgezeichneten Ultraschalldaten haben wir hinsichtlich der maximalen Fehleramplituden ausgewertet und in einer versus a-Analyse zur Bestimmung der Fehlerauffindwahrscheinlichkeit (engl. Probability of Detection POD) verwendet. Wir zeigen reprsentative Ergebnisse unserer POD-Berechnungen, wobei wir neben der mh1823-Software nach MIL-HDBK-1823 auch eigene, am Fraunhofer ITWM entwickelte Berechnungsverfahren eingesetzt haben. Wir stellen die fr die beiden Prfverfahren erzielten Ergebnisse gegenber und diskutieren deren Bedeutung fr die Prfpraxis.

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  • DGZfP-Jahrestagung 2014, Potsdam 26.-28. Mai 2014

    Ultraschall-Rohrprfung konventionell oder mittels Phased-Arrays? Ein POD-Vergleich kann helfen

    T. Orth,

    N. Chichkov, T. Schmitte Salzgitter Mannesmann Forschung, Duisburg

    M. Spies Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

    Firm

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    bersicht

    Motivation

    Experimentelle Vorbereitung zur POD-Analyse

    Grundlagen POD und MAPOD POD-Modell auf Basis der Rice-Verteilung validiertes Simulationsverfahren GPSS

    POD Berechnungen fr konventionelle und Phased-Array Daten

    vs a Plots POD-Ergebnisse mittels mh1823 und ITWM-Modell

    Zusammenfassung

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Motivation: Neue Rohrendenprfung EUROPIPE Mlheim

    Prfung der Rohrenden auf: 1. Dopplungen 2. Lngsfehler

    Kombination mit MP-Prfung der Faskante

    Prfkabine Sd

    Prfkabine Nord

    Prfkopfhalter an der Rohrinnenseite

    Innovative Prfung des

    Rohrendes bei UP-

    geschweiten Grorohren auf

    Dopplungen mit

    Gruppenstrahlertechnik im

    Rohrwerk EUROPIPE in

    Mlheim an der Ruhr

    12:30 gleich Mi. 3.A.1 im Kongress-Saal

    Lngsfehlerlineale

    PA-senkrecht

    !

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    bersicht

    Motivation

    Experimentelle Vorbereitung zur POD-Analyse

    Grundlagen POD und MAPOD POD-Modell auf Basis der Rice-Verteilung validiertes Simulationsverfahren GPSS

    POD Berechnungen fr konventionelle und Phased-Array Daten

    vs a Plots POD-Ergebnisse mittels mh1823 und ITWM-Modell

    Zusammenfassung

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Experimenteller Aufbau

    Testrohrring

    PA-Elektronik + konv. Kanle

    Systemrechner + SPS Simulator

    Prfkopf

    Drehmanipulator

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Referenzfehler

    Bohrungsserie in Tiefen 25/50/75% der Wd fr KSR 10,7,5,4,3,2,1 = 21 Bohrungen

    Rohrabmessung 1066 x 29.6 mm

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Konventioneller und PA-Prfkopf, jeweils SE

    SE-128 PA, pitch 0.75, 4 MHz

    100 mm

    Ampl

    . [%

    BSH

    ] 100

    50

    SE-3E/1T, 4 MHz

    Lnge [mm] 100 0

    80mm

    S E

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    C-Scan und Echodynamik des PA-Prfkopfes

    Umfangsrichtung (a.u.)

    Roh

    rach

    sric

    htun

    g (a

    .u.)

    10 mm 7 mm

    5 mm 4 mm

    3 mm 2 mm

    1 mm

    25% 50%

    75%

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Dynamik der 30 POD-Fahrten

    Umfangsrichtung (a.u.)

    A

    mpl

    itude

    (a.u

    .)

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    bersicht

    Motivation

    Experimentelle Vorbereitung zur POD-Analyse

    Grundlagen POD und MAPOD POD-Modell auf Basis der Rice-Verteilung validiertes Simulationsverfahren GPSS

    POD Berechnungen fr konventionelle und Phased-Array Daten

    vs a Plots POD-Ergebnisse mittels mh1823 und ITWM-Modell

    Zusammenfassung

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  • Firm

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Wie kommt man zu einer POD-Kurve? -vs-a-Analyse

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Quelle: www.statisticalengineering.com

    international anerkannter Standard Voraussetzung zur Anwendung: linearer Fit der -vs-a-Daten Normalverteilung der Daten Varianz der Abweichungen vom Fit ist fr alle

    Fehlergren gleich

    Ergebnis der -vs-a-Analyse:

    Quelle: www.statisticalengineering.com

    MIL-HDBK-1823 Software mh1823

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Fehlersignal S0 statisches weies Rauschen (Prfsystem und Werkstoff) liefert Messsignal

    PFI

    POD

    Signal

    Amplitude Pr

    obab

    ility

    dens

    ity

    Rauschen

    N0

    T

    S0

    Rauschen: Rayleigh Signal: Rice

    Schwelle T

    POD-Modell - Wahrscheinlichkeitsverteilungen, POD u. PFI

    Firm

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Quelle: Krautkrmer & Krautkrmer

    Werkstoffprfung mit Ultraschall, (Springer,

    Berlin)

    Integralgleichung zur Fehlersignalberechnung (Kirchhoff-Nherung)

    Integralgleichung zur Schallfeldberechnung

    MAPOD Validiertes Simulationsverfahren Generalisierte Punktquellensynthese GPSS

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Berechnung der Fehlersignale: Modellierungsschritte

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Motivation

    Experimentelle Vorbereitung zur POD-Analyse

    Grundlagen POD und MAPOD POD-Modell auf Basis der Rice-Verteilung validiertes Simulationsverfahren GPSS

    POD Berechnungen fr konventionelle und Phased-Array Daten

    vs a Plots POD-Ergebnisse mittels mh1823 und ITWM-Modell

    Zusammenfassung

    bersicht

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    Konventionell oder PA: ein POD-Vergleich kann helfen

    Competence in NDT&E

    Phased Array konventionell

    Gemessene Maximalamplituden KSR 75%

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    Konventionell oder PA: ein P

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