DD222969B5

DD222969B5 - Verfahren und Anordnung zur Ermittlung der Uebergangstemperatur eines Stahlkoerpers

Info

Publication number: DD222969B5
Application number: DD26167084A
Authority: DD
Inventors: Werner Dr-Ing Koppe; Konrad Dipl-Phys Maul; Andreas Knieschke; Steffi Pohl
Original assignee: Ver Energiewerke Ag
Priority date: 1984-04-05
Filing date: 1984-04-05
Publication date: 1996-06-13
Also published as: DD222969A1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur zerstörungsfreien Ermittlung der Übergangstemperatur eines Stahlkörpers.

Zur Bestimmung der Übergangstemperatur von Stählen werden überwiegend mechanische Prüfverfahren, wie die Prüfung der Kerbschlagzähigkeit, verwendet.

Es ist weiterhin bekannt, die Übergangstemperatur mit einem zerstörungsfreien Verfahren zu ermitteln. Dabei werden Korrelationen zwischen der Ultraschallschwächung und der Übergangstemperatur genutzt (DD 100 558). Nachteil dieses Vergleichsverfahrens ist, daß die bei gleicher Stahlsorte auftretenden und möglichen Schwankungen im Legierungsgehalt und Wärmebehandlungsregime unberücksichtigt bleiben. Das gleiche trifft auf Strukturveränderungen bei thermischer Beanspruchung zu. Damit werden erhebliche Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Übergangstemperatur zugelassen.

Durch die Anwendung der Ultraschallschwächungsmessung müssen weiterhin die jeweiligen Wanddicken bekannt sein. Bei nur einseitig zugängigen Bauteilen und/oder komplizierter Geometrie ist die Ermittlung der Wanddicke schwierig, ungenau oder nicht realisierbar.

Ziel der Erfindung ist, ein einfaches und genaues Verfahren sowie eine Anordnung zur Realisierung des Verfahrens zu entwickeln, wobei Legierungsgehalt und Strukturänderungen des Stahles berücksichtigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Änderung der Charakteristik eines zerstörungsfreien Meßwertes in Abhängigkeit von der Temperatur zu erzielen, ohne daß Vergleichsproben erforderlich sind. Das Verfahren soll direkt am Bauteil einsetzbar sein und soll insbesondere für die Schweißeignungsprüfung und die Lebensdauerüberwachung verwendbare Aussagen liefern.

Derartige Informationen über den Werkstoffzustand werden in der Phase der Montage sowie zur Gewährleistung des sicheren Betriebes von Anlagen benötigt.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Stahlkörper in einem Temperaturbereich oberhalb bis unterhalb der zu erwartenden Übergangstemperatur partiell thermisch behandelt und dabei nach periodisch festgelegten Intervallen ein Remanenz-Meßwert ermittelt wird und daß die Abhängigkeit der Temperatur vom Remanenz-Meßwert in einem Diagramm als Kurvenzug aufgetragen und aus dem Wendepunkt des Kurvenzuges die Übergangstemperatur ermittelt wird.

Zur Realisierung des Verfahrens sind in einem auf den Stahlkörper aufsetzbaren Meßkopf eine Temperatursonde und eine Remanenz-Prüfsonde angeordnet und mit von einem Taktgeber gesteuerten Auswerteeinheiten und Meßgeräten verbunden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt:

Fig. 1: das Blockschaltbild der Anordnung zur zerstörungsfreien Bestimmung der Übergangstemperatur eines Stahlkörpers Fig. 2: das Diagramm für die Abhängigkeit von Temperatur und Remanenz-Meßwert

Der Stahlkörper 1, z. B. eine Probe oder ein Bauteil, wird mit dem Meßkopf 2 versehen, der die Temperatursonde 3 und die Remanenz-Prüfsonde 4 aufweist (Fig. 1).

Mit der Temperatursonde 3 ist die Temperaturauswerteeinheit 5 verbunden, deren Ausgang mit dem Taktgeber 6, dem Meßgerät 7 und der Ausgabeeinheit 8 verbunden ist. Der Taktgeber 6 ist mit der Ablaufsteuerung 9 verbunden.

Die Remanenz-Prüfsonde 4 ist über die Ablaufsteuerung 9 mit der Ausgabeeinheit 8 und mit der Ermittlungseinheit 10 verbunden, an dem das Meßgerät 11 angeschlossen ist. Ermittlungseinheit 10 und Ausgabeeinheit 8 sowie Ablaufsteuerung und Taktgeber 6 sind ebenfalls untereinander verbunden.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Im Stahlkörper 1 wird eine Temperatur T_B erzeugt. Außerhalb des Stahlkörpers herrscht die Umgebungstemperatur T₁₁. Dabei

kann T_B < T₁J als auch T_B > Т_и sein. Für die Ermittlung der Übergangstemperatur wird der zeitliche Ablauf des Temperaturausgleiches T_B = Ty genutzt. Anschließend wird der Meßkopf 2, bestehend aus der Temperatursonde 3 und der Remanenz-Prüfsonde 4 auf den Stahlkörper 1 aufgesetzt und Meßbereitschaft hergestellt. Die gemessene Temperatur T₁ zum Zeitpunkt t, wird über die Auswerteeinheit 5 als ein Meßparameter der Ausgabeeinheit 8 zugeführt und gespeichert. Eine separate Temperaturanzeige erfolgt durch das Anzeigeteil 7.

Gleichzeitig wird das digitalisierte Temperatursignal auf einen Taktgeber 6 gegeben, der zeitliche Impulse zur Taktung der Ablaufsteuerung 9 abgibt. Mittels der Ablaufsteuerung 9 wird der zeitliche Funktionsablauf der angeschlossenen Baugruppen koordiniert. Angeregt durch die Ablaufsteuerung 9 wird mittels der Remanenz-Prüfsonde 4 der Remanenz-Meßwert in der Ermittlungseinheit 10 erfaßt und separat am Anzeigeteil 11 sichtbar gemacht. Der zum Zeitpunkt t, und zur Temperatur T₁ zugehörige Remanenz-Meßwert ZFM₁ wird ebenfalls der Ausgabeeinheit 8 zugeführt. Analog zu diesem Ablauf werden weitere Meßwerte, z. B. t₂, T₂, ZFM₂... t_n, T_n, ZFM_n solange bis T₈ = Ty ist, periodisch ermittelt und in der Ausgabeeinheit 8 gespeichert.

Zwischen dem mittels Ausgabeeinheit 8 erhaltenen und gespeicherten Wertepaaren (T, ZFM) besteht eine werkstoffcharakteristische Abhängigkeit, dargestellt in einem Diagramm als Kurvenverlauf A (Fig. 2).

Die Übergangstemperatur Ty ergibt sich aus dem Wendepunkt B des Steilanstieges des Kurvenverlaufes A.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

- zerstörungsfreie Ermittlung der Übergangstemperatur jedes Stahles direkt am Bauteil,

- Wegfall von Vergleichsproben zur Ableitung werkstoffspezifischer Korrelationsbeziehungen,

- Berücksichtigung von Strukturveränderungen und Abweichungen der chemischen Analyse der Stähle, -schnelle Durchführbarkeit.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung der Übergangstemperatur eines Stahlkörpers nach einem zerstörungsfreien Verfahren, gekennzeichnet dadurch, daß der Stahlkörper in einem Temperaturbereich oberhalb bis unterhalb der zu erwartenden Übergangstemperatur partiell thermisch behandelt und dabei nach periodisch festgelegten Intervallen ein Remanenz-Meßwert ermittelt wird und daß die Abhängigkeit der Temperatur vom Remanenz-Meßwert in einem Diagramm als Kurvenzug aufgetragen und aus dem Wendepunkt des Kurvenzuges die Übergangstemperatur ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Stahlkörper erwärmt oder abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Remanenz-Meßwert während des zeitlichen Ablaufes des Temperaturausgleiches zwischen Umgebungs- und Stahlkörpertemperatur ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Intervalle nach Zeit- oder Temperaturfolgen festgelegt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Remanenz-Meßwert sowie die Meßwerte aus Zeit und Temperatur gespeichert und/oder angezeigt werden.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß in einem auf den Stahlkörper aufsetzbaren Meßkopf eine Temperatursonde und eine Remanenz-Prüfsonde angeordnet und mit von einem Taktgeber gesteuerten Auswerteeinheiten und Meßgeräten verbunden sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatursonde über eine Temperaturauswerteeinheit und den Taktgeber mit einer Ablaufsteuerung und die Temperaturauswerteeinheit mit einer Auswerteeinheit verbunden ist und daß die Remanenz-Prüfsonde über die Ablaufsteuerung direkt und über ein Meßgerät mit der Auswerteeinheit verbunden ist, wobei Ablaufsteuerung und Taktgeber rückgekoppelt sind.