Methodik zur Verwendung von AVG-Diagrammen in der Ultraschall-Fehlerprüfung.
Für einen Fachmann für zerstörungsfreie Prüfung ist ein AVG-Diagramm (Amplitude — Abstand — Durchmesser) das Hauptwerkzeug für den Übergang von Amplitudenwerten zu einer dimensionalen Bewertung eines Fehlers.
Physikalische Bedeutung und Struktur des Diagramms
Ein AVG-Diagramm ist eine Kurvenschar, die die Änderung der Echosignalamplitude mit der Tiefe für Reflektoren mit gegebenem Durchmesser (Flachbodenbohrungen) darstellt. In den Koordinatenachsen:
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Abszissenachse (X) — Tiefe des Reflektors (mm) von der Eintrittsfläche der Ultraschallwelle;
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Ordinatenachse (Y) — Signalamplitude, in relativen Einheiten oder Dezibel.
Jede Kurve im Diagrammfeld ist eine Funktion A = f(H) für einen festen Reflektordurchmesser (1 mm, 2 mm, 3 mm usw.).
Das Diagramm wird zunächst für streng definierte Bedingungen berechnet — Betriebsfrequenz, Durchmesser des piezoelektrischen Elements, Eintrittswinkel und akustische Eigenschaften des Materials (Schallgeschwindigkeit, Dämpfung). Jede Änderung dieser Parameter erfordert eine Neuerstellung des Diagramms.
Beabsichtigte Anwendung
In der Praxis wird das AVG-Diagramm in zwei Modi verwendet:
Bestimmung der äquivalenten Fehlergröße
Aus der Tiefenlage und der gemessenen Amplitude finden wir einen Punkt im Diagrammfeld. Der Schnittpunkt mit der nächstgelegenen Kurve ergibt den Durchmesser des Flachbodenreflektors, der unter denselben Bedingungen ein identisches Amplitudensignal erzeugen würde. Dies ist nicht die wahre Größe des Fehlers, sondern ein berechnetes Äquivalent.
Einstellung der Geräteempfindlichkeit
Das Diagramm ermöglicht es, Such-, Ablehnungs- und Referenzpegel festzulegen, ohne massenhaft Prüfkörper mit Flachbodenbohrungen herstellen zu müssen. Es genügt, ein oder zwei Prüfkörper zu haben, um die AVG-Diagramme an einen Punkt zu binden (es ist sogar möglich, ein gewöhnliches Bodensignal zu verwenden), und alle anderen Pegel können dann automatisch erhalten werden.
Anwendungsbereich und Einschränkungen
Das Verfahren liefert zuverlässige Ergebnisse nur für Fehler mit einer reflektierenden Ebene senkrecht zur akustischen Achse des Prüfkopfs.
Dies sind Flachbodenbohrungen, Scheiben und flache Bereiche von Delaminationen.
Für Fehler anderer Morphologie:
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Risse mit beliebiger Orientierung;
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Eckreflektoren;
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ausgedehnte Einschlüsse unregelmäßiger Form;
liefert das AVG-Diagramm eine bewusst unterschätzte äquivalente Größe, da der reale Reflexionskoeffizient geringer ist als der einer Flachbodenbohrung gleicher Fläche. In solchen Fällen ist eine zusätzliche Verifizierung durch das Schattenverfahren, das Echospiegelverfahren oder die TOFD-Fehlergrößenbestimmung erforderlich.
Kritische Faktoren, die die Zuverlässigkeit beeinflussen
Ultraschalldämpfung
Reale Materialien haben einen Dämpfungskoeffizienten, der von der Struktur und der Frequenz abhängt. Das AVG-Diagramm muss unter Berücksichtigung der Dämpfung für die spezifische Stahl- oder Legierungssorte erstellt werden. Andernfalls kann der Fehler bei großen Tiefen 6–12 dB erreichen.
Akustischer Kontakt und Oberflächenrauheit
Standardmäßig ist der Wert der Ultraschallwellendämpfung beim Durchgang vom Prüfkopf in das Prüfobjekt durch das Kontaktmedium auf A2=0 dB gesetzt. In der Realität können zusätzliche Verluste aufgrund von Oberflächenrauheit, schlechter Anpassung des Prüfkopfs an die Oberfläche und den Eigenschaften des Kontaktmediums auftreten. Diese können durch Erhöhung des Werts von A2 berücksichtigt werden. Üblicherweise liegt er im Bereich von 0 - 5 dB.
Bindung an einen bestimmten Prüfkopf
Das AVG-Diagramm ist starr gebunden an:
- • Prüfkopfrequenz
- • Durchmesser der piezoelektrischen Platte;
- • Eintrittswinkel (für Winkelprüfköpfe);
- • Keilparameter (für Winkelprüfköpfe)
Die Änderung eines dieser Parameter verändert das Aussehen der AVG-Diagramme
Besonderheiten der Interpretation bei komplexen Fehlern
Der aus dem AVG erhaltene äquivalente Reflektordurchmesser ist eine konventionelle Größe.
Bei Rissen, insbesondere solchen mit kleiner Öffnung, können die realen geometrischen Abmessungen 2–3 Mal größer sein als der äquivalente Durchmesser. Daher muss in Prüfprotokollen unbedingt angegeben werden, dass die Messung nach dem Echoverfahren mit AVG-basierter Bewertung durchgeführt wurde.
Das AVG-Diagramm ermöglicht es, die Ultraschallprüfung zu standardisieren und unabhängig vom Bediener reproduzierbar zu machen. Es ist jedoch kein universelles Messgerät — es ist ein Werkzeug zum Vergleich mit einem Referenzstandard.
Ein kompetenter Fachmann verwendet es in Kombination mit anderen Verfahren, erinnert sich stets an seine Grenzen und führt die Prüfung mit obligatorischer Verifizierung an Standardprüfkörpern durch.