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Druckbehälter schnell und sicher prüfen

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zerstörungsfrei geprüft

Druckbehälterprüfung schnell und gründlich mit Ultraschall

Die Ultraschallprüfung ist ein wichtiger Baustein bei der zerstörungsfreien Überprüfung von metallischen Druckbehältern und Druckgasflaschen aus Aluminium und Stahl wie z.B. medizinische Flaschen oder CO2 Flaschen. Dies gilt für die Basisprüfung im Rahmen der Fertigungsendkontrolle, aber auch für die wiederkehrende Überprüfung im Rahmen der Wiederverwendung von eingesetzten Flaschen.

Als zertifiziertes und akkreditiertes Prüfzentrum für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung unterstützen wir Sie bei dieser Aufgabe: Mit für die Flaschenprüfung entwickelte PROline Prüfsysteme oder zerstörungsfreien Prüfdienstleistungen. So bieten wir unseren Kunden die Einzel- und Serienprüfung von Druckbehältern und Flaschen in unserem Prüfzentrum in Burgwedel oder bei Ihnen vor Ort.

Prüfung vor Inbetriebnahme

Die Ultraschallprüfung von Druckbehältern und somit auch Druckgasflaschen ist genormt durch die ISO 18119 (05-18) „Gas cylinders – Seamless steel and seamless aluminium-alloy gas cylinders and tubes“.  Es handelt sich dabei um nahtlose Stahlzylinder oder Zylinder aus Aluminiumlegierungen.

Hersteller von Druckbehältern und Gasdruckflaschen müssen bereits während der Produktion eine Ultraschallprüfung durchführen. So kann beispielsweise eine automatisierte Ultraschallprüfung als fester Teil in die Produktionskette integriert werden. Dadurch wird kosteneffizient und taktgebunden eine 100% Prüfung realisiert. Hierbei werden vor allem das Volumen des Mantels der Flasche als auch die Wanddicken an kritischen Stellen mit Ultraschall geprüft.

Betreiber der Gasdruckbehälter (z.B. CO2-Gasdruckflaschen von Wassersprudlern) müssen wiederkehrend die Gasdruckflaschen, bzw. Druckbehälter für die Aufrechterhaltung der Produktsicherheit überprüfen.  Hierbei werden die Bauteile als Alternative zum Drucktest, hydraulischem Test oder einer visuellen Innenbesichtigung der Gasdruckflaschen automatisiert mit Ultraschall geprüft. Dabei werden die Flaschen senkrecht und mit 3 Winkeln /tangential und axial) auf Volumenfehler, vorrangig Risse geprüft. Gleichzeitig erfolgt zur Sicherstellung eine Mindestwanddicke des Mantels und des Bodens der Gasdruckflasche auch eine Wanddickenmessung mit Ultraschall.

Wiederkehrende Prüfung

Die meisten Gasdruckflaschen, wie z.B. CO2 Gasdruckflaschen von Wassersprudlern, sind als Mehrwegflaschen für die Wiederverwendung vorgesehen. In einem durch die Norm vorgegebenen Zeitintervall, meistens alle 10 Jahre, müssen diese mit verschiedenen Methoden auf Fehlerfreiheit überprüft werden.  Die Ultraschallprüfung wird gerne als Alternative zur Druckprüfung, zum hydraulischen Volumentest oder zur visuellen Innenprüfung genutzt. Dabei erfolgt vorrangig die Prüfung auf Rissfreiheit Mindest-Restwanddicke.

 

WIR für SIE

Prüfung mit Ultraschall von Druckbehältern

Die Ultraschallprüfung ist eine Methode der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung und eignet sich für das Detektieren von innliegenden Fehlstellen von nahezu allen Bauteilen. Hierfür werden sogenannte Ultraschallprüfsysteme genutzt. Schall hat die Eigenschaft an Grenzflächen zum Teil reflektiert zu werden. Solche Grenzflächen sind z.B. Luft, Wechsel von einem zum anderen Material, also Rückwände etc. Das macht sich die Ultraschallprüfung zu Nutze. Bei der Prüfung leitet ein an ein solches Ultraschallgerät angeschlossener Prüfkopf Schallwellen in das Material. Zur Schallübertragung ist ein sogenanntes Koppelmittel, meist Wasser oder Gel, zwischen Prüfkopf und Bauteil notwendig.

Abb: Ultraschall A-Bild Darstellung mit allen auftretenden Echos bei einem Fehler im Material

Der Schall wandert in das Bauteil und wird an der Rückwand nahezu zu 100% reflektiert und vom Prüfkopf wieder aufgenommen. Befinden sich zwischen Materialoberfläche und Rückwand Fehlstellen (z.B. Risse oder Poren), werden Teile des Schalls an diesen ebenfalls reflektiert. All diese Reflexionen kann der Prüfer oder das automatisierte Ultraschallprüfsystem im sogenannten A-Bild sehen und analysieren.

Abb.: A-Bild bei der Ultraschallwanddickenmessung

Genauso funktioniert auch die Wanddickenmessung mit Ultraschall. Hierbei wird vom Ultraschallprüfgerät anhand der Position des Rückwandechos und der Laufzeit des Schalls die Wanddicke berechnet.

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so gehts

Typischer Prüfablauf bei der Prüfung des kompletten Flaschenmantels

Die zerstörungsfreie Prüfung von Druckbehältern wie Flaschen kann mit einem manuell oder automatisiert gesteuerten Ultraschallprüfsystem erfolgen. Zuerst werden die Daten der Flasche durch einen Scanner (z.B. einem Barcodescanner) in das Prüfsystem eingegeben. Anschließend wir die zu prüfende Flasche manuell oder mechanisiert in die Prüfeinrichtung gelegt und positioniert.

Das Prüfsystem beginnt die Flasche zu rotieren. Dabei verfährt ein Prüfkopfhalter mit einer kompakten Prüfkopfanordnung aus fünf Ultraschallköpfen positionsgetreu entlang der zylindrischen Mantelfläche. Die Prüfköpfe schallen in unterschiedlichen Winkeln in das Material ein, um eine umfassende Bewertung vornehmen zu können. Wahlweise kann hierfür auch ein Phased Array Prüfkopf genutzt werden, welche diese Funktion elektronisch umsetzen kann.

Die Prüfung erfolgt dabei in lokaler Tauchtechnik. Das bedeutet, dass die Flasche nur mit Wasser benetzt, jedoch nicht getaucht wird. Das hat den Vorteil, dass bei Gasdruckbehältern ohne Ventil kein Wasser in das Innere der Flasche gelangt. So wird das Korrosionsrisiko weitestgehend verhindert.

Abb.: Aufbau der Prüfkonstruktion für die Ultraschallprüfung des Mantels von Flaschen

Neben der flächigen Prüfung des Flaschenmantels kann optional auch die Wandstärke des Flaschenbodens punktuell geprüft werden. Die automatisierte Ultraschallprüfung erfolgt dabei gemäß Prüfvorschrift DIN EN 1968:2002 + A1:2005 (D), Anhang G oder der neueren Normung ISO 18119 (05-18) Gas cylinders – Seamless steel and seamless aluminium-alloy gas cylinders and tubes.

Das i.O./n.i.O. Prüfergebnis wird visuell am Bildschirm dargestellt. Die automatische Auswertung, Prüfberichterstellung und Ergebnisarchivierung spart Zeit und schafft Prüfsicherheit.

VOGT Ultrasonics bietet Ihnen ein PROline Ultraschallprüfsystem für die automatisierte Prüfung von Flaschen bis zu einer Länge von 500 mm und einem Durchmesser bis zu 150 mm.

die Stärke zählt

Prüfablauf zur Beurteilung der Mindestwanddicke

Im Herstellungsprozess von kleineren Gasdruckbehältern kann es zu unterschiedlichen Wanddicken durch ovale Ausbildung des Flaschenmantels kommen. Durch eine  zerstörungsfreie Prüfung mit Ultraschall in Form eines Linienscans kann die Überprüfung der Flaschen  schnell und sicher erfolgen. Das hierfür genutzte Ultraschallprüfsystem verfügt über eine Drehvorrichtung, unter welcher ein Prüfkopf mit Wasservorlaufstrecke (Bubbler) installiert ist. Bei einer solchen Vorlaufstrecke wird über dem Prüfkopf eine Wasserkammer angebracht, welche kontinuierlich mit Wasser befüllt wird. Dadurch bildet sich oberhalb der Wasserkammer eine Wasserkuppel, welche den Schall in das Material einleitet.

Die Flasche wir manuell oder mechanisch auf die Drehvorrichtung gelegt, sodass die Wasserkuppel den zu prüfenden Bereich, hier der untere Flaschenmantel  berührt. Nun wird das Bauteil rotiert. Der Prüfkopf arbeitet mit dem Impuls-Echo Verfahren. Das Prüfsystem erkennt anhand des Ultraschall A-Bildes die Restwanddicke und zeigt dies zusätzlich für den Prüfer visuell sichtbar in Form eines farbcodierten C-Bilds sowie einem Ergebnisvorschlag an. Die ganze Prüfung erfolgt dabei innerhalb einer Flaschenumdrehung. Anhand des Ergebnisses werden die Flaschen anschließend manuell oder mechanisiert sortiert.

In der Form kann auch eine Überprüfung der Wanddicke des Flaschenbodens erfolgen.

Video:  Ultraschallprüfung von Gasdruckflaschen im VOGT Prüfzentrum

Voraussetzung für die Prüfung von Druckbehältern mit Ultraschall

Für die automatisierte Ultraschallprüfung von Gasdruckflaschen muss die Prüfoberfläche frei von Rost, nicht haftender Farbe, Schmutz und Öl sein (gemäß EN 1968:2002 + A1:2005 (D), Anhang G, Ultraschallprüfung oder auch ISO 18119 (05-18) Gas cylinders – Seamless steel and seamless aluminium-alloy gas cylinders and tubes. . Dies ist nötig, damit der Ultraschall störungsfrei in das Material eindringen kann, da er ansonsten bereits an der Oberfläche reflektiert.

Prüfbericht

Die an überwachungspflichtigen Bauteilen durchgeführte Ultraschallprüfung ist lückenlos zu dokumentieren. Die Erfüllung der Norm, also der Vorschrift der Ultraschallprüfung, ist nachzuweisen. So ist ein Prüfbericht über die Prüfung zu ertstellen. Diese beinhaltet die Bauteildaten und eindeutige Identifikation, die genutzten Ultraschalleinstellparameter als auch die Ergebnisse der Prüfung.

Moderne Ultraschallprüfsysteme wie PROline führen die Dokumentation der Prüfergebnisse Norm gerecht und lückenlos automatisch durch. Zusätzlich wird auch lückenlos nachgewiesen, dass das Prüfsystem zu jeder Zeit richtig justiert war. Auch können die Prüfdaten einer jeden Prüfung komplett gespeichert werden. Damit kann im Rahmen der Produkthaftpflicht zu jeder Zeit eine nachträgliche Bewertung erfolgen. So kann der Nachweis der Funktion und der ordnungsgemäßen Durchführung der Ultraschallprüfung jederzeit erbracht werden.

Warum sind Druckbehälterprüfungen nötig?

Der Druck im Inneren von Gasdruckbehälter ist höher als der ihrer Umgebung. Fehlerhafte oder beschädigte Gasdruckbehälter stellen eine Gefahr für Mensch und Umwelt dar. Entstehen bei Produktion oder durch ihren Gebrauch Fehlstellen im Material, können diese zu erheblichen Spannungsspitzen führen. Diese können die Ursache für ein Bersten des Druckbehälters sein. Mensch und Umwelt werden durch austretende Gase (Explosionsgefahr)und herumfliegende Teile gefährdet.

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die Vorzüge

Vorteile der Prüfung von Druckbehältern per Ultraschall

Aufgrund Ihrer Eigenschaften ist die Ultraschallprüfung die ideale Prüfmethode für Gasdruckbehälter. Durch sie bekommt der Prüfer in wenigen Sekunden einen umfassenden Einblick in das Innere der Flaschen, ohne diese zu zerstören. Die meisten Behälter sind aus Stahl oder Aluminiumlegierungen gefertigt, welche beste Schallleiteigenschaften besitzen. Durch ihre hohe Homogenität erzeugen Sie ein klares Ultraschallbild. Durch ihre rotationssymmetrische Form eignen sich diese Bauteile hervorragend für eine schnelle und automatisierte Ultraschallprüfung. Die Handhabung dieser Behälter als auch Ihre Positionierung in der Ultraschallprüfanlage sind auf Grund der Geometrie einfach. Die Anwendung der Ultraschallprüfung auf Risse und Wanddickenminderungen ist keine große Herausforderung von Ultraschallprüfsysteme. Das macht die Prüfung sicher und reproduzierbar. Die Ultraschallprüfung ist ein sicheres Prüfverfahren. Durch eine schnelle Rotation des Gasdruckbehälters in einer Rotationseinheit des Ultraschallsystems und der Bewegung eines Prüfkopfhalters mit allen Prüfköpfen entlang der Mantelfläche erfolgt unter Zuhilfenahme von Wasser als Koppelmedium eine zügige Ultraschallprüfung. Diese Prüfung ist nicht so aufwendig wie die Alternativen: Druckprüfung, hydraulischer Test und Innenbesichtigung des Druckbehälters.

falls noch Fragen offen sind

FAQ

Gasdruckflaschen und Druckbehälter werden nach der Produktion sowie wiederkehrend geprüft. Hierbei können Sie je nach Typ und Einsatzgebiet rechtlichen Bestimmungen unterliegen. Geprüft werden sie auf äußere und innliegende Materialfehler (Risse, Einschlüsse) sowie Wanddickenschwankungen und Korrosion, welche ihren sicheren Betrieb bzw. eine sichere Verwendung beeinflussen können.

Bei der Ultraschallprüfung von Druckbehältern und Gasdruckflaschen können äußere und innliegende Materialfehler (Risse, Einschlüsse) sowie Wanddickenschwankungen und Korrosion detektiert werden. Bei der Produktion der Behälter wird vorrangig auf die Fehlerfreiheit im Volumen als auch die Mindestwanddicke Wert gelegt. Bei der wiederkehrenden Ultraschallprüfung sind Risse (Innen, aussen  und im Volumen) als auch Wanddickenunterschreitungen durch Korrosion im Blickfeld.

Druckbehälter wie Gasdruckflaschen können Sie in Dienstleistung in Serie produktionsbegleitend oder wiederkehrend prüfen lassen. Hierfür sind kostensparende Rahmenverträge möglich.
Eine Alternative ist die Beschaffung einer Ultraschallprüfanlage, welche in den Produktionsprozess mittels Automatisierung taktgebunden integriert wird. Auch lassen sich je nach Bedarf beide Varianten kosteneffektiv kombinieren. Lassen Sie uns über Ihre Prüfaufgabe sprechen.

streng nach Vorgaben

Normen für die Ultraschallprüfung

Die folgenden Normen beziehen sich auf die Ultraschallprüfung im Allgemeinen. Neben diesen Normen gibt es eine große Vielzahl an firmenspezifischen oder Vereinigungsspezifischen Spezifikationen oder auch Richtlinien, die die Ultraschallprüfung und deren Anwendung für bestimmte Bauteile, Fehlerarten und Prüfverfahren beschreiben.

  • DIN EN ISO 16810, Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung
  • DIN EN 1330-4, Zerstörungsfreie Prüfung – Terminologie – Teil 4: Begriffe der Ultraschallprüfung
  • DIN EN 1712, Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Ultraschallprüfung von Schweißverbindungen – Zulässigkeitsgrenzen (ersetzt durch DIN EN ISO 11666)
  • DIN EN 1713, Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Ultraschallprüfung – Charakterisierung von Anzeigen in Schweißnähten (ersetzt durch DIN EN ISO 23279)
  • DIN EN 1714, Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Ultraschallprüfung von Schweißverbindungen (ersetzt durch DIN EN ISO 17640)
  • DIN EN 10160, Ultraschallprüfung von Flacherzeugnissen aus Stahl mit einer Dicke größer oder gleich 6 mm (Reflexionsverfahren)
  • DIN EN 10228-3, Zerstörungsfreie Prüfung von Schmiedestücken aus Stahl – Teil 3: Ultraschallprüfung von Schmiedestücken aus ferritischem oder martensitischem Stahl
  • DIN EN 10228-4, Zerstörungsfreie Prüfung von Schmiedestücken aus Stahl – Teil 4: Ultraschallprüfung von Schmiedestücken aus austenitischem und austenitisch-ferritischem nichtrostendem Stahl
  • DIN EN 10308, Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung von Stäben aus Stahl
  • DIN EN 12223, Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung – Beschreibung des Kalibrierkörpers Nr. 1
  • DIN EN ISO 22232-x, Zerstörungsfreie Prüfung – Charakterisierung und Verifizierung der Ultraschall-Prüfausrüstung
  • DIN EN 12680, Gießereiwesen – Ultraschallprüfung
  • DIN EN 14127, Zerstörungsfreie Prüfung – Dickenmessung mit Ultraschall
  • DIN EN 15617, Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Beugungslaufzeittechnik (TOFD) – Zulässigkeitsgrenzen (ersetzt durch DIN EN ISO 15626) 
  • DIN EN ISO 7963, Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung – Beschreibung des Kalibrierkörpers Nr. 2
  • DIN EN ISO 10863, Schweißverbindungen – Anwendung der Beugungslaufzeittechnik (TOFD) für die Prüfung von Schweißverbindungen
  • DIN EN ISO 18563-x, Zerstörungsfreie Prüfung – Charakterisierung und Verifizierung der Ultraschall-Prüfausrüstung mit phasengesteuerten Arrays
Wir stehen für Qualität
Zertifizierungen & Akkreditier­ungen
Zertifiziertes Qualitäts­management für die Industrie



Zertifiziertes Qualitäts­management für die Luftfahrt-Industrie



für die Prüfung von Turbinenscheiben (MTU)


für die Ultraschallprüfung von Turbinenscheiben in unserem Prüfzentrum in Burgwedel (Hannover)

Wir sind ein akkreditiertes Prüflabor



für den systematischen und wirksamen Arbeitsschutz.


Wir können Ihnen im Rahmen einer Arbeitnehmer­über­lassung qualifiziertes Prüf­personal zur Verfügung stellen.

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