Ultraschallprüfung von Stahlblech, Stabstahl und Schmiedestücken

Wie es funktioniert

Ein Prüfkopf sendet über ein Koppelmittel (meist Wasser oder Gel) kurze Impulse hochfrequenten Schalls in den Stahl. Die Impulse werden von der Rückwand des Erzeugnisses reflektiert — und von allem im Inneren, das das Metall unterbricht: einer Dopplung, einer Ansammlung von Einschlüssen, einem Riss, einer Lunkerstelle. Durch Messung von Laufzeit und Größe der Echos kartiert der Prüfer, wo die Ungänzen liegen und wie groß ihre reflektierende Fläche ist.

Was die Ultraschallprüfung findet

• In Blech: Dopplungen (flache Trennungen parallel zur Oberfläche), Einschlussansammlungen und innere Risse — die meisten von ihnen von der Bramme vererbt und auf beiden Oberflächen unsichtbar.
• In Stabstahl und Schmiedestücken: innere Risse, Flocken, Porosität, große Einschlüsse und geseigerte Mittenzonen.
• In Schweißnähten (eine eigene Disziplin mit eigenen Normen): Bindefehler, Schlacke und Risse.

Die Ultraschallprüfung beantwortet die Frage, die Oberflächenverfahren nicht beantworten können: ob das Innere des Querschnitts für den Einsatz ausreichend fehlerfrei ist — entscheidend dort, wo ein Blech zu einem Druckteil zugeschnitten oder ein Stab zu einer hochbelasteten Welle bearbeitet wird.

Normen und Güteklassen

Die Abnahme ist in Klassen organisiert, wobei die höheren Klassen kleinere zulässige Unvollkommenheiten und eine vollständigere Abtastung vorschreiben:

• EN 10160 gilt für Flacherzeugnisse (Blech und Breitflachstahl). Sie definiert Güteklassen für den Kernbereich S0 bis S3 und Randklassen E0 bis E4: S0/E0 ist die nachsichtigste, S3/E4 die strengste.
• EN 10308 gilt für Stabstahl.
• EN 10228-3 und -4 gelten für Schmiedestücke (ferritisch/martensitisch bzw. austenitisch), ebenfalls mit abgestuften Güteklassen.
• Übliche ASTM-Gegenstücke sind A578 für Blech und A388 für Schmiedestücke.

Eine Bestellung, die einfach „UT tested“ sagt, ohne Norm und Klasse zu benennen, lässt sowohl die Prüfdeckung als auch die Abnahmegrenzen undefiniert — die mit Abstand häufigste Ursache für Streitigkeiten über die Ultraschallprüfung.

Wo die Ultraschallprüfung an ihre Grenzen stößt

• Totzone. Die ersten wenigen Millimeter unter dem Prüfkopf sind schwer auszuwerten; oberflächennahe Fehler benötigen ein zweites Verfahren oder einen Zwei-Element-Prüfkopf.
• Fehlerorientierung. Ein flächiger Fehler reflektiert am besten, wenn er annähernd senkrecht zum Schallstrahl liegt. Die Senkrechtprüfung von Blech findet Dopplungen gut, kann aber steil abgewinkelte Risse übersehen; Winkelprüfköpfe decken andere Orientierungen ab.
• Grobe Körner. Gussgefüge und austenitischer nichtrostender Stahl streuen und absorbieren Schall und verringern Eindringtiefe und Empfindlichkeit. Die Ultraschallprüfung grobkörnigen Werkstoffs benötigt maßgeschneiderte Verfahren und niedrigere Frequenzen.
• Größenbestimmung ist annähernd. Abnahmeregeln beruhen auf Echoamplitude und Anzeigenausdehnung im Vergleich zu Referenzreflektoren, nicht auf einer direkten Messung des wahren Fehlers. Zwei Normen können dieselbe Anzeige unterschiedlich beurteilen.
• Geometrie und Oberfläche. Dünne Querschnitte, komplexe Formen und raue oder verzunderte Oberflächen schränken alle die Prüfdeckung ein; die Norm definiert, wie viel des Volumens abgetastet werden muss, damit eine Klasse beansprucht werden kann.

Ultraschallprüfung gut spezifizieren

Benennen Sie Norm und Klasse, geben Sie an, ob die Abtastung zu 100% oder in einem Raster erfolgt, und vereinbaren Sie im Voraus, wie mit Anzeigen an der Abnahmegrenze umgegangen wird. Das macht „UT tested“ von einem Schlagwort zu einer überprüfbaren Anforderung.