Welche zerstörungsfreien Prüfmethoden sollten für interne Fehler in Gussteilen von Schaufellaufrädern verwendet werden?

Gussteile für Schaufellaufräder sind Kernkomponenten kritischer Flüssigkeitsverarbeitungsgeräte wie Pumpen, Kompressoren und Turbomaschinen. Ihre innere Qualität bestimmt direkt die hydraulische Leistung, die Betriebseffizienz und die Lebensdauer der Ausrüstung. Laufräder sind während des Gießprozesses anfällig für verschiedene innere Mängel, wie z. B. Schrumpfung, Porosität, Gaslöcher, Schlackeneinschlüsse und innere Risse. Diese Defekte können unter statischen oder dynamischen Belastungen als Spannungskonzentrationspunkte wirken und zu Ermüdungsschäden oder sogar zu einem katastrophalen Ausfall führen. Daher ist eine umfassende und genaue Bewertung dieser internen Mängel mithilfe fortschrittlicher zerstörungsfreier Prüftechniken (NDT) von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der hohen Zuverlässigkeit von Gussteilen von Schaufellaufrädern.

Durchstrahlungsprüfung (RT)

Prinzipien und Anwendungen

Die Röntgenprüfung (RT) ist eine der klassischsten und zuverlässigsten Methoden zur Erkennung interner Defekte in Gussteilen von Schaufellaufrädern. Es nutzt Gammastrahlen oder Röntgenstrahlen, um in das Gussstück einzudringen. Unterschiede in der Abschwächung der Strahlungsintensität werden auf Film oder einem digitalen Detektor aufgezeichnet und so ein Bild erstellt.

Erkennung von Zielfehlern: RT reagiert äußerst empfindlich auf Volumenfehler wie Lunker, Porosität, Poren, Schlackeneinschlüsse und große innere Risse.

Technische Merkmale: Die Bilder sind intuitiv und zeigen Form, Größe und räumliche Lage von Defekten. Bei geschlossenen Laufrädern mit komplexen Formen kann RT in die dicken Bereiche der Nabe und der Schaufeln eindringen und so einen umfassenden Überblick über die interne Qualität bieten.

Einschränkungen und Herausforderungen: Komplexe Rotorblattkonturen erfordern eine präzise Durchleuchtungsgeometrie, um sicherzustellen, dass der Strahl parallel zu möglichen planaren Defekten (z. B. Rissen in dünnwandigen Rotorblättern) verläuft. Darüber hinaus variiert die Dicke der Laufräder stark und erfordert Belichtungstechniken mit variabler Dicke oder mehrere Filme mit unterschiedlichen Belichtungsdosen, um das gesamte Gussstück abzudecken.

Ultraschallprüfung (UT)

Prinzipien und Anwendungen

Bei der Ultraschallprüfung (UT) werden die Ausbreitungs-, Reflexions- und Brechungseigenschaften von hochfrequentem Ultraschall in Gussteilen genutzt, um Defekte zu erkennen und zu lokalisieren.

Zieldefekterkennung: UT ist sowohl bei planaren Defekten (z. B. inneren Rissen und mangelnder Verschmelzung) als auch bei volumetrischen Defekten (z. B. große Schrumpfhohlräume) äußerst effektiv. Es bietet Vorteile gegenüber RT bei der Erkennung interner Risse.

Technische Merkmale: Es bietet eine hohe Eindringtiefe und eine hohe Positionierungsgenauigkeit und ermöglicht so eine schnelle Bestimmung der Defekttiefe und -größe. Dies ist besonders wichtig für die Prüfung dicker Laufradgussteile.

Einschränkungen und Herausforderungen: Die grobe Kornstruktur von Gussteilen von Schaufellaufrädern führt zur Streuung akustischer Wellen und verringert das Signal-Rausch-Verhältnis. Die komplexe Geometrie und die gekrümmten Oberflächenprofile der Schaufeln und der Nabe erschweren die Sondenkopplung und sind anfällig für die Erzeugung falscher Reflexionssignale, sodass für eine genaue Interpretation erfahrene Bediener erforderlich sind. Mithilfe der Phased-Array-Ultraschallprüfung (PAUT) können die Herausforderungen komplexer Geometrien durch die elektronische Steuerung der Richtung und des Fokus des akustischen Strahls gemeistert werden, wodurch die Prüfeffizienz und -genauigkeit verbessert wird.

Wirbelstromprüfung (ET)

Prinzipien und Anwendungen

Die Wirbelstromprüfung (ET) basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion und wird hauptsächlich zur Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Fehlern eingesetzt, kann aber in bestimmten Anwendungen auch zur Erkennung interner Fehler eingesetzt werden.

Zielfehler: Wirbelstromprüfungen werden hauptsächlich bei der zerstörungsfreien Prüfung von Laufradgussteilen verwendet, um oberflächennahe Risse zu erkennen und die Materialgleichmäßigkeit zu beurteilen.

Technische Merkmale: Schnelle Inspektionsgeschwindigkeit, kein Koppelmittel erforderlich und für automatisiertes Scannen geeignet.

Einschränkungen und Herausforderungen: Die begrenzte Eindringtiefe macht es ungeeignet für die Erkennung volumetrischer Defekte wie Lunker oder Porosität tief im Laufrad. Es wird hauptsächlich als Ergänzung zur Oberflächenrisserkennung (häufig in Verbindung mit Magnetpartikel- oder Eindringprüfung) oder zur schnellen Inspektion leitfähiger Materialien (z. B. Laufradgussteile aus rostfreiem Stahl) verwendet.