Eine Übersicht: Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (ZfP)

Was ist ZfP / NDT / zerstörungsfreie Prüfung?

Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ist eine Prüf- und Analysetechnik, die von der Industrie zur Bewertung der Eigenschaften eines Werkstücks, einer Komponente, einer Struktur oder eines Systems auf charakteristische Abweichungen, Schweißfehler und Unvollständigkeiten verwendet wird, ohne das Originalteil zu beschädigen.

In der Praxis wird der Begriff ZfP häufig als Oberbegriff für zerstörungsfreie Prüfverfahren, Prüfwerkzeuge oder sogar für den gesamten Bereich der zerstörungsfreien Prüfung verwendet. Viele weitere Infos findet man bei Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung.

Welchem Zweck dient die Zerstörungsfreie Prüfung?

1. Die häufigsten Anwendungsfälle von ZfP

Bei industriellen Anwendungen besteht das Ziel der zerstörungsfreien Prüfung darin, sicherzustellen, dass kritische Infrastrukturen ordnungsgemäß gewartet werden, um katastrophale Unfälle zu vermeiden.

Während ZfP-Methoden in der Regel mit industriellen Anwendungsfällen in Verbindung gebracht werden, wie z. B. der Überprüfung von Schwachstellen in einem Kessel in einer Ölraffinerie, sind Anwendungen in der Medizin tatsächlich mit am häufigsten, wobei es hier darum geht den Menschen “zerstörungsfrei” zu untersuchen, bsp. mittels Ultraschall.

2. ZfP ohne Werkzeuge

Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass für die zerstörungsfreie Prüfung nicht unbedingt Spezialwerkzeuge oder überhaupt keine Werkzeuge erforderlich sind.Wenn beispielsweise Prüfer in der Industrie die Außenseite eines Druckbehälters mit bloßem Auge untersuchen, würde dies unter die Bezeichnung ZfP fallen, da sie Daten über den Zustand des Kessels sammeln, ohne ihn zu beschädigen. Andererseits würde die Verwendung eines hochentwickelten Werkzeugs wie eines Ultraschallsensors zur Suche nach Defekten in einem bestimmten Material oder einer Anlage ebenfalls als zerstörungsfreie Prüfung bezeichnet werden.Unabhängig vom spezifischen Anwendungsfall besteht die grundlegende Gemeinsamkeit all dieser Beispiele in der Erfassung von Daten auf nichtinvasive Weise.Übersetzt mit www.DeepL.com/Translator (kostenlose Version)

3. Die Bedeutung der zerstörungsfreien Prüfung

Wenn es darum geht, sicherzustellen, dass Anlagen korrekt instand gehalten werden, kann die Bedeutung der zerstörungsfreien Prüfung nicht hoch genug eingestuft werden. Hier sind die wichtigsten Gründe, weshalb die zerstörungsfreie Prüfung von so vielen Unternehmen weltweit eingesetzt wird:

  • Einsparungen. Die offensichtlichste Antwort auf diese Frage ist, dass die zerstörungsfreie Prüfung im Vergleich zur zerstörenden Prüfung günstiger ist, da das zu untersuchende Material oder der Prüfgegenstand die Prüfung unbeschadet übersteht und somit Geld und Ressourcen gespart werden.
  • Sicherheit. ZfP ist auch deshalb so attraktiv, weil fast alle ZfP-Techniken (mit Ausnahme der Durchstrahlungsprüfung) für den Menschen ungefährlich sind.
  • Wirtschaftlichkeit. ZfP-Methoden ermöglichen eine gründliche und relativ schnelle Bewertung von Wirtschaftsgütern, was für die Gewährleistung der kontinuierlichen Sicherheit und Effizienz auf einer Baustelle entscheidend sein kann.
  • Genauigkeit. ZfP-Methoden haben sich als akkurat und vorhersehbar erwiesen – beides Eigenschaften, die Sie bei Instandhaltungsverfahren, die die Sicherheit des Personals und die Langlebigkeit der Anlagen gewährleisten sollen, anstreben.

Wo kommt ZfP zum Einsatz?

Je nachdem, wie weit man die zerstörungsfreie Prüfung fasst, könnte man sagen, dass sie in fast jedem Industriesektor der Welt eingesetzt wird, da visuelle Prüfungen (ob formell oder informell) an fast jedem Arbeitsplatz in der einen oder anderen Form durchgeführt werden.Davon abgesehen gibt es bestimmte Branchen, die ZfP erfordern und für die es offizielle Verfahren gibt

Zu diesen Branchen gehören:

  • Öl und Gas
  • Stromerzeugung
  • Chemie
  • Bergbau
  • Luft- und Raumfahrt
  • Automobilindustrie
  • Schifffahrt
  • Bergbau
In all diesen Branchen gibt es drei verschiedene Verfahren, mit denen sich die Prüfer Zugang zu schwer zugänglichen oder hoch gelegenen Bereichen verschaffen:
  • Gerüste. Die Verwendung von Gerüsten setzt voraus, dass die Prüfer persönlich in der Höhe arbeiten müssen, um die Daten zu erfassen.
  • Seilzugangstechnik. Auch bei der Verwendung von Seilzugangstechnik müssen die Prüfer in der Höhe arbeiten, um die erforderlichen Inspektionsdaten zu erfassen.
  • Drohnen. Prüfer können Drohnen einsetzen, um Prüfdaten aus der Ferne zu erfassen, so dass sie sich sicher außerhalb von engen Räumen oder sicher unter hoch gelegenen Standorten aufhalten können.

Was ist der Unterschied zwischen zerstörender und zerstörungsfreier Prüfung?

Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) wird eingesetzt, um Informationen über ein Werkstück in einer Weise zu sammeln, die das Werkstück nicht verändert (d. h. ohne es zu zerstören). Die zerstörende Prüfung (DT) wird eingesetzt, um Informationen über ein bestimmtes Prüfgut auf eine Weise zu sammeln, die es verändert (d. h. zerstört).

Der Unterschied zwischen zerstörungsfreier Prüfung und zerstörender Prüfung besteht im Wesentlichen darin, dass die Prüfer bei der zerstörungsfreien Prüfung das zu prüfende Material nicht beschädigen müssen, bei der zerstörenden Prüfung hingegen schon.

Bei der zerstörenden Prüfung kann zum Beispiel ein Teil des Materials für die Analyse entfernt oder auf irgendeine Weise vor Ort beschädigt werden.

Zerstörende Werkstoffprüfung

Welche Methoden der zerstörenden Werkstoffprüfung gibt es?

Mechanisch:

  • Härteprüfung
  • Zugversuch zur Prüfung der Zugfestigkeit
  • Scherversuch
  • Druckversuch
  • Kerbschlagbiegeversuch
  • Schlagzug
  • Biegeversuch und Faltversuch
  • Tiefungsversuch
  • Torsionsversuch
  • Dauerschwingversuch

Chemisch und thermisch

  • Brennprobe
  • Differenz-Temperatur-Analyse
  • Gaschromatografie
  • Kristallografie / Metallografie
  • Aufschweißbiegeversuch
  • Stirnabschreckversuch

Die 9 häufigsten ZfP Verfahren

  1. Sichtprüfung (VT)
  2. Ultraschall-Prüfung
  3. Röntgen-ZfP
  4. Wirbelstromprüfung
  5. Magnetpulverprüfung
  6. Schallemissionsprüfung
  7. Farbeindringprüfung
  8. Dichtheitsprüfung
  9. Thermografie

1. Sichtprüfung (VT)

Die visuelle zerstörungsfreie Prüfung ist die Erhebung visueller Daten über den Zustand eines Werkstücks. Die visuelle Prüfung ist die einfachste Möglichkeit, ein bestimmtes Werkstück oder Objekt zu untersuchen, ohne es in irgendeiner Weise zu manipulieren.
Prüfung von Schweißnähten VT

Wie man Sichtprüfungen durchführt: Sichtprüfungen können mit dem bloßen Auge durchgeführt werden, indem die Prüfer ein bestimmtes Werkstück oder einen Gegenstand visuell überprüfen. Bei Sichtprüfungen in Innenräumen verwenden die Inspektoren Blitzlichter, um dem untersuchten Objekt mehr Tiefe zu verleihen. Sichtprüfungen können auch “remote” mit einem Endoskop oder einer Inspektionskamera durchgeführt werden. Um die Kamera an Ort und Stelle zu bringen, können die Prüfer der zerstörungsfreien Prüfung einen Roboter oder eine Drohne einsetzen oder die Kamera einfach an einem Seil abseilen.

2. Ultraschall-Prüfung

Bei der zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall werden hochfrequente Schallwellen in ein bestimmtes Prüfgut gesendet, um Veränderungen in den Materialeigenschaften festzustellen.
Ultraschallprüfung eines Werkstück

Wie führt man eine Ultraschallprüfung durch: Im Allgemeinen werden bei der Ultraschallprüfung Schallwellen eingesetzt, um Defekte oder Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche eines Materials zu erkennen.

Eine der gängigsten Ultraschallprüfmethoden ist das Impulsecho. Bei dieser Technik leiten die Prüfer Schallwellen in ein Material ein und messen die Echos (oder Schallreflexionen), die von Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Materials erzeugt werden und zu einem Empfänger zurückkehren.

Einige Methoden der Ultraschallprüfung:

  • Phased Array
  • Ultraschallprüfung
  • Automatisierte Ultraschallprüfung
  • Lichtlaufzeitbeugung

3. Röntgen ZfP

Definition: Bei der Durchstrahlungsprüfung handelt es sich um eine zerstörungsfreie Prüfung, bei der Gammastrahlung oder Röntgenstrahlung auf Werkstoffen eingesetzt werden, um Mängel zu erkennen.
Durchstahlungsprüfung Roentgen ZfP
Wie führt man eine radiografische ZfP-Prüfung durch? Bei der Durchstrahlungsprüfung wird die Strahlung eines radioaktiven Isotops oder eines Röntgengenerators durch das zu prüfende Material auf einen Film oder eine andere Art von Sensor geleitet. Die Messwerte des Sensors erzeugen ein Schattenbild, das die zugrunde liegenden Merkmale des geprüften Materials sichtbar macht.Die Durchstrahlungsprüfung kann Merkmale eines Materials sichtbar machen, die mit dem bloßen Auge nur schwer zu erkennen sind, wie z. B. Veränderungen der Dichte.

4. Wirbelstromprüfung

Die zerstörungsfreie Wirbelstromprüfung ist eine Art der elektromagnetischen Prüfung, bei der die Stärke elektrischer Ströme (auch Wirbelströme genannt) in einem ein Werkstoff umgebenden Magnetfeld gemessen wird, um Aussagen über den Materialzustand zu treffen, wozu auch die Bestimmung von Fehlstellen gehören kann.

Wirbelstromprüfung ZfP
Wie man Wirbelstromprüfungen durchführt: Bei der Wirbelstromprüfung untersuchen die Prüfer den Fluss der Wirbelströme im Magnetfeld, das ein leitfähiges Material umgibt, um Unterbrechungen festzustellen, die durch Defekte oder Unvollkommenheiten im Material verursacht werden.

5. Magnetpulverprüfung

Zur Definition: Bei der zerstörungsfreien Magnetpulverprüfung werden Fehler in einem Material durch die Untersuchung von Unterbrechungen des Magnetfeldflusses im betreffenden Werkstück identifiziert.

Magnetpulverprüfung ZfP
Wie führt man eine Magnetpulverprüfung durch? Bei der Magnetpulverprüfung erzeugen Prüfer zunächst ein Magnetfeld in einem Material, das für Magnetisierungen sehr empfänglich ist. Nach dem Anlegen des Magnetfelds wird die Oberfläche des Materials mit Eisenpartikeln bedeckt, welche Unterbrechungen im Magnetfeldfluss sichtbar machen. Diese Unterbrechungen dienen als visuelle Indikatoren für die Lage von Fehlern im Werkstück.

6. Schallemissionsprüfung

Bei der zerstörungsfreien Prüfung mit Schallwellen werden mögliche Defekte und Unregelmäßigkeiten in einem Werkstück mit Hilfe von Schallwellen festgestellt.
Schallemissionsprüfung ZfP
Wie werden Schallemissionsprüfungen durchgeführt? Prüfer, die Schallemissionsprüfungen durchführen, untersuchen Materialien auf Schallimpulse, auch Schallemissionen genannt, die durch Defekte im Material verursacht werden. Intensität, Ort und Empfangszeit können untersucht werden, um Informationen über mögliche Defekte im Material zu erhalten.

7. Farbeindringprüfung

Bei der zerstörungsfreien Prüfung mit Schallwellen werden mögliche Defekte und Unregelmäßigkeiten in einem Werkstück mit Hilfe von Schallwellen festgestellt.
Farbeindringprüfung ZfP
Definition: Bei der zerstörungsfreien Prüfung mittels Farbeindringverfahren (auch als Farbeindringprüfung bezeichnet) wird eine Flüssigkeit verwendet, um ein Werkstück zu benetzen, und dann wird nach Unterbrechungen in der Flüssigkeit gesucht, um Mängel des Werkstücks zu erkennen.

8. Dichtheitsprüfung

Die zerstörungsfreie Dichtheitsprüfung bezieht sich auf die Untersuchung von Leckagen in einem Behälter oder einer Anlage, um Defekte darin zu erkennen.
Dichtheitsprüfung ZfP

Wie man Leckprüfungen durchführt: Prüfer können Lecks in einem Behälter u. a. durch Messungen mit einem Manometer (Druckabfallprüfung), Blasentest oder elektronischen Horchgeräten aufspüren.

9. Thermografie

Bei der Thermografie werden Sensoren zur Bestimmung der Wellenlänge des von der Oberfläche eines Objekts emittierten Infrarotlichts eingesetzt, um den Zustand eines Prüfstücks zu begutachten.
Thermografie in einem stark korrodierten Raffinierietank

Wie man eine thermografische Prüfung durchführt: Die aktive Thermografie erzeugt einen Temperaturgradienten in einer Struktur. Merkmale innerhalb dieser Struktur, die den Wärmefluss beeinflussen, führen zu Oberflächentemperaturschwankungen, die analysiert werden können, um den Zustand eines Bauteils zu bestimmen.

Was sind die Vorteile von zerstörungsfreier Prüfung (ZfP)?

  • Die zerstörungsfreie Prüfung hat eine Reihe von Vorteilen. Einer der offenkundigsten ist, dass die zu prüfenden Werkstücke dabei unbeschädigt bleiben, so dass sie instandgesetzt werden können und nicht ersetzt werden müssen, wenn sie nicht in Ordnung sind.
  • Die zerstörungsfreie Prüfung wird im Rahmen der Qualitätskontrolle von Schweißnähten und der Qualifizierung von Schweißverfahren eingesetzt, z. B. um sicherzustellen, dass das Schweißen nach der richtigen Spezifikation erfolgt ist, dass der Grundwerkstoff die richtige Temperatur erreicht hat, dass das Werkstück mit der richtigen Geschwindigkeit abgekühlt wurde und dass kompatible Werkstoffe verwendet wurden, um Schweißfehler zu vermeiden.
  • ZfP-Prüfverfahren sind wirtschaftlich. Im Gegensatz zur zerstörenden Prüfung ist die zerstörungsfreie Prüfung kosteneffizient, da sie verhindern kann, dass ein Teil ersetzt werden muss, bevor es versagt, ohne das Teil selbst zu zerstören.

Was können Drohnen für die ZfP leisten?

In den letzten Jahren sind mit Kameras ausgestattete Drohnen zu einem weiteren Instrument geworden, das in der zerstörungsfreien Prüfung häufig zur Erfassung visueller Daten eingesetzt wird.

Aufgrund technologischer Beschränkungen konnten Drohnen eine Zeit lang nur ergänzende visuelle Daten für die Prüfer liefern, aber nicht die physische Erfassung visueller Daten durch die Prüfer selbst ersetzen.

Mit der Verbesserung der Drohnentechnologie können die Prüfer Drohnen jedoch immer häufiger als Prüfwerkzeuge einsetzen und in einigen Fällen die manuelle Erfassung visueller Daten vollständig überflüssig machen.

Flyability ELIOS bei der Rohrinspektion

Die drei wichtigsten Vorteile von Drohnen in der zerstörungsfreien Prüfung

  • Verbesserte Sicherheit:

    Drohnen machen es für die Prüfer nicht mehr erforderlich, gefährliche, enge Räume zu betreten, um visuelle Daten zu erheben, und tragen so zur Verbesserung der Arbeitssicherheit bei.

    Bei Inspektionen von Anlagen im Außenbereich, wie z. B. Hochspannungsleitungen oder -türmen, verringert sich durch den Einsatz einer Drohne zur Erfassung visueller Daten die Zeit, die sich eine Person körperlich in der Luft auf dem Turm oder der Leitung aufhalten muss.

    Bei Inneninspektionen von Anlagen wie Druckbehältern oder Kesseln bedeutet der Einsatz einer Drohne wie der Flyability Elios zur visuellen Datenerfassung, dass der Prüfer dafür keinen engen Raum betreten muss, was ebenfalls zu einer erheblichen Verringerung des Sicherheitsrisikos beiträgt.

  • Kostenersparnisse bei Inspektionen:
    Drohnen können Unternehmen dabei helfen, Einsparungen bei Inspektionen sowohl im Innen- als auch im Außenbereich zu erzielen, wobei die Einsparungen bei Inspektionen im Innenbereich jedoch besonders groß sind.

    Der Einsatz einer professionellen Indoor-Drohne anstelle eines Inspektors zur manuellen Erfassung visueller Daten bedeutet, dass Unternehmen den Auf- und Abbau von Gerüsten einsparen und die damit verbundenen Ausfallzeiten in manchen Fällen um bis zu ein bis zwei Tage reduzieren können.

    Da eine Drohneninspektion schnell durchgeführt werden kann, können Prüfungen häufiger durchgeführt werden, was dazu beiträgt, Probleme früher zu erkennen und die Langlebigkeit der Anlagen zu erhöhen. Diese frühen Schadenserkennungen können Unternehmen mit einer einzigen Inspektion Hunderttausende von Euro sparen.

  • Verringerung von Produktionsausfällen:

    Durch die Zeitersparnisse der Drohneninspektion können Anlagenstillstände und somit Produktionsausfälle massiv verkürzt werden. Insbesondere im Bereich der fossil-thermischen Energieerzeugung aber auch in Petrochemie und Stahlproduktion spielt das eine essentielle Rolle.

Scroll to Top