Prüfung der Festigkeit von hochfesten Schrauben mit Phased-Array-Ultraschall und TFM

Hochfeste Konstruktionsschrauben sind Gewindeverbindungselemente, die häufig für Stahl-Stahl-Verbindungen von Brückenkonstruktionen, Baumaschinen und Windkraftanlagen verwendet werden. Diese Verwendungen erfordern Verbindungselemente, die hohen Belastungen und Zugspannungen standhalten können. Sicherheitsprüfung von Bauwerken und Geräten mit Schraubverbindungen können aufgrund der vielen zu untersuchenden Schrauben ein zeitaufwendiger, arbeitsintensiver Prozess sein.

Schrauben und Muttern von hochfesten Verbindungselementen

Nehmen wir als Beispiel die Windkraftindustrie. Bei herkömmlichen Windkraftanlagen muss jedes Rotorblatt fest mit der Nabe verbunden werden. Zum Verbinden all der drei Blätter sind dabei bis zu 160 Sätze hochfester Schrauben erforderlich. Der Turm besteht normalerweise aus drei oder vier Abschnitten, für die 400 bis 500 Sätze hochfester Schrauben erforderlich sind, um sie miteinander zu verbinden und um das Unterteil auf der Erdungsplattform zu verankern. Insgesamt werden für den Bau einer Windkraftanlage rund 600 Sätze hochfester Schrauben benötigt.

Sicherstellung von Qualität und Sicherheit von Bauwerken mittels Schraubenprüfungen

Bei einer so hohen Anzahl Schrauben, die in einer Windkraftanlage verwendet werden, könnte sich ihre Qualität direkt auf die Qualität und Sicherheit der Windkraftanlage auswirken. Die raue Betriebsumgebung von Windkraftanlagen verursacht verschiedene Belastungen für die Schrauben. Beim Altern und Verschleiß von Schrauben können sich Schraubverbindungen lockern und Risse bekommen. Wenn diese schwerwiegend sind, stellen diese Fehler ein ernsthaftes Risiko für den sicheren Betrieb der Windkraftanlage dar. Eine regelmäßige Wartung, einschließlich Ermüdungsrissbewertung von Schrauben ist notwendig, um Risse frühzeitig zu erkennen, sodass fehlerhafte Schrauben repariert und ersetzt werden können, bevor sie signifikante Schäden verursachen.

Hocheffiziente Prüfung von Schrauben mit dem OmniScan X3 Prüfgerät

Mit erweiterter Phased-Array-Technik (PA) und Total Focusing Method (TFM) des OmniScan X3 Phased-Array-Prüfgeräts können Prüfer effiziente und gründliche Bewertungen durchführen, um die Integrität von Schrauben in Bauwerken zu validieren. Diese fortschrittlichen Ultraschalltechniken liefern schnelle, zuverlässige und wiederholbare Ergebnisse und können die Prüfzeit für zahlreiche Schrauben eines Bauwerks verkürzen.

Erkennung von Rissen und Volumenfehlern in Schrauben mit Phased-Array-Ultraschall

Die Erkennung von Rissen und anderen signifikanten Fehlern im Volumen von Schrauben erfolgt mit einem Phased-Array-Sensor von Olympus und dem OmniScan X3 Prüfgerät. In diesem Beispiel wird ein Referenzstandard im Labor verwendet. Allerdings ist das OmniScan X3 Gerät äußerst portabel, sodass es problemlos zum Einsatzort mitgenommen werden kann, um betriebsbegleitende Wartungen durchzuführen.

In der Abbildung sind die Einkerbungen in der Schraube sowie die Tiefe deutlich zu sehen.

Wir haben kürzlich einen kundenspezifischen Phased-Array-Sensor getestet, der speziell für die Schraubenprüfung entwickelt wurde. Die Ergebnisse sind in diesem Anwendungsbeispiel erklärt. Es ist wichtig, den richtigen Sensor für diese Anwendung zu finden, um eine gute Erkennungswahrscheinlichkeit und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Hier ist der Download für diese praktische Infografik, die bei der Auswahl helfen kann.

Überwachung des Schweregrads der Oberflächenkorrosion in Schrauben mit TFM

Die Verwendung der innovativen Total Focusing Method (TFM) des OmniScan X3 Prüfgeräts ermöglicht Prüfern, Korrosion auf der Schraubenoberfläche einfach zu überwachen. Hier sind einer unserer Sensoren, der an die Oberfläche des Schraubenkopfes gekoppelt ist, und die resultierenden TFM-Bilder auf dem Bildschirm zu sehen.

Beim Vergleich des oberen TFM-Bildes mit dem unteren TFM-Bild kann deutlich der Schwergrad des Korrosionsclusters erkannt werden. Im oberen Bild ist das normale Oberflächensignal rot umrandet. Im unteren TFM-Bild ist die Korrosion (rot umrandet, oben) und das Gewinde (rot umrandet, unten) zu sehen.

Merkmale des OmniScan X3 Prüfgeräts speziell zur Prüfung von Schrauben

1. Innovative TFM-Funktion
   • Echtzeit-TFM-Bildverarbeitung verbessert die Bildklarheit
   • Eine Rasterauflösung von bis zu 1024 × 1024 Pixel liefert Bilder mit feineren Details, sodass Fehler in einem Cluster leichter zu unterscheiden sind
   • Das Prüfplan-Modellierungstool mit AIM (Acoustic Influence Map) simuliert die Prüfabdeckung der TFM-Wellengruppe (Modus) und die Reflektorempfindlichkeit basierend auf benutzerdefinierten Einstellungen
   • Bis zu 4 Bilder im TFM-Modus werden mit unterschiedlichen Ausbreitungswinkeln erzeugt und können gleichzeitig angezeigt werden, was die Fehlergrößenbestimmung und -darstellung, einschließlich der Tiefe, erleichtert
2. Phased-Array für mehr Effizienz
   • Eine Impulsfolgefrequenz von max. 20 kHz ermöglicht eine schnelle Prüfung, die bis zu 3x schneller als die unseres Vorgängermodells
   • 800 % hoher Amplitudenbereich kann erneutes Prüfen verringern
   • Kompatibel mit allen existierenden Phased-Array-Sensoren und -Scannern von Olympus
   • Die integrierte Unterstützung von Dual Linear Array (DLA) und Dual Matrix Array Sensoren beschleunigt den Konfigurationsprozess
3. Zuverlässiger und benutzerfreundlicher Betrieb
   • IP65-zertifiziert, um Regen und Staub standzuhalten
   • Vereinfachte Navigation für Einstellungsmenüs und Prüfplanschritte
   • 5 Stunden Akkulaufzeit und Hot-Swapping-fähige Akkus
   • Drahtlose Netzwerkverbindung

Wenn Sie weitere Informationen und Tipps zu Anwendungen für Schraubenprüfungen und ZfP-Produkten von Olympus benötigen, kontaktieren Sie uns, um Ihre Anforderungen mit einem unserer Experten zu besprechen.

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