Die 5 Arten – Was ist Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)?

Die zerstörungsfreie (Werkstoff-) Prüfung (ZfP) ist eine Untersuchung von Bauteilen oder Werkstücken auf ihre Qualität und Struktur, die diese nicht beschädigt oder beeinträchtigt. Sie wird in der internationale Norm DIN EN ISO 9712 geregelt und in diversen industriellen Branchen angewendet wie dem Anlagen-, Maschinen-, Stahl-, Kraftwerks- oder Fahrzeugbau.

Die ZfP oder auch NDT (engl. ‚non-destructive testing‘) unterliegt einem strengen Zertifizierungsprozess, um Personen- und Sachschäden zu verhindern. Man spricht in diesem Zusammenhang auch über das Finden und Bewerten von sog. Ungänzen, da die tatsächliche Einschätzung, ob ein Defekt vorliegt, dem Prüfregelwerk unterliegt.

Inhalt

Welche Arten von Zerstörungsfreien Prüfungen gibt es?

Die wichtigsten 5 Arten der ZfP sind die folgenden, sie unterscheiden sich in den eingesetzten Hilfsmitteln und der Auswertung z.B. bildgebende Verfahren.

  • VT – Sichtprüfung
  • MT – Magnetpulverprüfung
  • PT – Eindringprüfung
  • UT – Ultraschallprüfung
  • RT/DR – Durchstrahlungsprüfung und Digitale Radioskopie

Weitere Arten sind bspw. Wirbelstromprüfung (ET), Dichtheitsprüfung (LT), Schallemissionsprüfung (AT) oder Thermografieprüfung (TT).

VT - Sichtprüfung

Die Sichtprüfung oder Visual Testing (VT) ist ein optisches Verfahren, um Objekte auf Ungänzen zu überprüfen. Man kann sowohl mit dem bloßen Auge als auch mit Hilfsmitteln wie Lupen oder Spiegeln prüfen. 

Viele Ungänzen wie bspw. äußere Risse lassen sich bereits mit der Sichtprüfung finden, was diese Art der Prüfung zu einem einfachen aber starken Verfahren macht. Mit Ihr lassen sich einige Ungänzen von Schweißnähten, Bruchflächen, Korrosionserscheinungen oder Schliffen überprüfen.

MT - Magnetpulverprüfung

Mit der Magnetpulverprüfung oder Magnetic Particle Testing (MT) lassen sich magnetisierbare Werkstoffe mit einem geringen Zeitaufwand prüfen. Dazu bringt man magnetische Partikel mit einer Flüssigkeit oder als Pulver auf das zu prüfende Objekt. Ungänzen offenbaren sich dann durch eine Änderung des magnetischen Feldes, die die Partikel dann anders ausrichten, als den ‚guten‘ Teil des Objektes.

So lassen sich Risse oder Einschlüsse von nicht magnetischen Stoffen schnell erkennen. Besonders bemerkenswert ist die Erkennbarkeit von kleinen Rissen mit einer Breite von 0.001 mm und einer Tiefe von 0.01 mm. Zum Vergleich: ein menschliches Haar hat eine Dicke von 0.04mm oder mehr.

PT - Eindringprüfung

Die Eindringprüfung oder Penetrant Testing (PT) ist ein flexibles Verfahren, das die Kapillarkräfte von Rissen oder Poren nutzt. Dazu bringt man auf ein gereinigtes Bauteil Farb- oder fluoreszierende Eindringmittel (Kontraster) z.B. mit einer Sprühdose und danach einen Entwickler auf. Das Eindringmittel ‚kriecht‘ dann in kleinste Risse und offenbart die Ungänzen. Wichtig für den Umgang mit den Stoffen sind Umwelttechnische Gesichtspunkte, die Lagerung, Entsorgung und der korrekte Transport. Bei der Farbeindringprüfung wird meist mit den Farben Rot-Weiß (Kontraster-Entwickler) gearbeitet. Vorsicht ist bei rauen oder spröden Oberflächen geboten, da es hier zu sog. Scheinanzeigen kommen kann, oder bei der Anzeigenintensität, da diese nicht zwingend auf die Tiefe eines Risses schließen lassen.

PT-Prüfung - Auftragen des Kontrasters

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UT - Ultraschallprüfung

Die Ultraschall-Prüfung oder Ultrasonic Testing (UT) erlaubt einen Blick in das Innere eines Bauteils. Dazu wird ein Prüfkopf über die Oberfläche eines Bauteils bewegt und die davon ausgegebenen Ultraschall-Wellen bzw. deren Reflektionen auf einem Bildschirm verfolgt. Es kann auch eine bildgebende Ultraschallprüfung (Phased-Array) durchgeführt werden, die eine einfachere Interpretation erlaubt. Es lassen sich sowohl flächige und voluminöse Ungänzen prüfen. Bei flächigen Ungänzen ist sie der radiografischen Prüfung (RT) oft überlegen. Sie wird z.B. zur Wanddickenmessung mit Senkrechtprüfkopf und für einfache Geometrien mit Winkelprüfköpfen eingesetzt.

RT/DR - Durchstrahlungsprüfung und Digitale Radioskopie

Die Röntgen- oder Durchstrahlungsprüfung (engl. Radiographic Testing – RT) bezeichnet bildgebendes Prüfverfahren mit dem sich ein Blick in das Innere eines Bauteils werfen lässt. Bei der Durchstrahlungsprüfung wird je nach Bauteil und Größe eine Röntgenröhre oder ein radioaktives Material zur Bestrahlung eines Films eingesetzt. Ein Vorteil dieser Methode im Vergleich zur Ultraschallprüfung liegt darin, dass die Art der Ungänze, z.B. ob Pore oder Schlacke, besser bestimmt werden kann. Da der Umgang mit den Präparaten spezielle Sicherheitsvorschriften unterliegt, wird die Aufnahme häufig von Dienstleistern durchgeführt. Eine Bewertung der Ungänzen kann dann separat erfolgen. Die Digitale Radioskopie (DR) mittels Röntgenbildverstärker oder Radioskopieanlagen erfährt zunehmende Beliebtheit, da Aufnahmen digital aufbewahrt und bewertet werden können.

Welche Produkte/Sektoren werden geprüft?

Die am häufigsten geprüften Bauteile und Produkte sind:

  • Gussstücke – Pc
  • Schmiedestücke – Pf
  • Geschweißte Produkte – Pw
  • Rohre und Rohrleitungen – Pt
  • Walzerzeugnisse  – Pwp

Eine Prüfung kann sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb stattfinden. Je nach Regelwerk und Sicherheitsanspruch an ein Bauteil. Die Produkte und Sektoren sind in DIN EN ISO 9712 geregelt und umfassen zudem noch einige Industriesektoren:

  • Herstellung – Im 
  • Dienstleistungsprüfung bei Fertigung und Instandhaltung – Is 
  • Eisenbahn-Instandhaltung – Ir
  • Luft- und Raumfahrt – Ia

und Thermografie-Techniken:

  • Aktive Thermografie – TA
  • Passive Thermografie – TP
  • Aktive und Passive Thermografie – TAP

Wer darf eine zerstörungsfreie Prüfung vornehmen?

Die normgerechte Prüfung verlangt einen zertifizierten Prüfer, der je nach Erfahrung und Ausbildung eine der folgenden drei Stufen in der jeweiligen Prüfart (VT, MT, PT, UT, RT) erreicht hat.

  • Stufe 1: Darf Prüfverfahren durchführen und die Prüfergebnisse protokollieren
  • Stufe 2: Darf zusätzlich Prüfergebnisse nach Normen und Regelwerken bewerten
  • Stufe 3: Darf zusätzlich Prüfverfahren auswählen, Verfahrensbeschreibungen erstellen und trägt Verantwortung für Prüfeinrichtung

Das Prüfpersonal muss eine gute Nahsehfähigkeit und ein gutes Farbsehvermögen aufweisen. Ebenso gibt es berufsethische Regeln, die Personen- und Sachschäden vermeiden sollen.

Diverse Zertifizierungsstellen wie der TÜV NORD oder die unabhängige Personalzertifizierungsstelle (DPZ) der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) oder American Society for Nondestructive Testing (ASNT) geben nach einer erfolgten Prüfung des Kandidaten Zertifikate aus. Sie selbst benötigen eine Bestätigung der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS), um Personal nach der DIN EN ISO/IEC 17024:2012 zertifizieren zu dürfen. Die internationale Norm DIN EN ISO 9712 verlangt, dass Zertifikate alle 5 Jahre erneuert bzw. rezertifiziert werden müssen.

Wie erreicht man eine höhere Stufe?

Die Ausbildung zum Prüfer einer Stufe erfolgt in Lehrgängen über diverse Ausbildungszentren wie dem GSI – SLV Duisburg

Zu den Anforderungen zählen neben des Fachwissens auch eine gewisse Erfahrung in Einsätzen oder Dauer in der Tätigkeit der vorangegangen Stufe. Eine ausführliche Übersicht kann hier gefunden werden (DGZFP – Der Weg zum Zertifikat).

Was sollte man über Schweißnähte wissen?

Bemessung einer Schweißnaht

Die Prüfung von Schweißnähten ist wichtiger Bestandteil der Industrie und Anlagensicherheit. In dem Artikel ‘Diese 11 Arten von Schweißnähten sollte man kennen.‘ wird kurz erläutert, welche Unterschiede es gibt und wie eine Schweißnaht bemessen wird.

Wie kann eine Prüfung digital erfolgen?

Die digitale Radioskopie (DR) und das Arbeiten mit Speicherfolien wird zunehmend beliebter, aber auch andere bildgebende Verfahren wie dem Phased-Array (UT) bieten Bildmaterial, das digital ausgewertet werden kann. Um bei der Prüfung und Auswertung Zeit- und Nerven zu sparen, sollte man das richtige Werkzeug verwenden. Oft ist eine Interpretation von Ungänzen auch nicht eindeutig, sodass man einen Kollegen um Rat fragt. Der sentin EXPLORER erleichtert die Auswertung durch die automatische Analyse und Markierung von Ungänzen.

Quellen
Titelbild- 3 Herausforderungen von NDE 4.0

Die 3 Herausforderungen von ZfP & NDE 4.0

Während sich die Technologiebranche auf die vierte Industrie-Revolution zubewegt, die durch den digitalen Fortschritt und die Vernetzung vorangetrieben wird, entwickelt sich auch NDE (Non-destructive evaluation)

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