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Ein neues digitales Prüfsystem für die radiografische Prüfung von Rohr-Rohrboden-Verbindungen an Wärmetauschern mit computergestützter Auswertung
P. Rost, M. Schmid, BASF AG LudwigshafenU. Zscherpel, O. Alekseychuk, BAM BerlinK. Spartiotis, Oy Ajat Ltd, EspooA. Warrikhoff, RTW-Röntgentechnik Neuenhagen
DGZfP-Jahrestagung 2007, FürthJ2, 78
Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 2
� Prüfaufgabe
� Bisherige Prüftechnik, Limitierungen
� Neue Prüftechnik
� Stabanodenröhre
� Digitaler Detektor
� Software
� Ergebnisse Testkörper, Fehlererkennbarkeit
� Vorteile neues Prüfsystem
� Ausblick
Radiografische Prüfung der Rohr/Rohrboden-Verbindungen (RRV) von Rohrbündel-Wärmetauschern
DGZfP-Jahrestagung 2007 - Vortrag 78
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RRV-Prüfung Rohrbündel-WärmetauscherArten der Rohr/Rohrboden-Verbindung
� Einwalzen� Hydraulisches Aufweiten� Einsprengen� Löten � Einschweißen
bei Gefahr von Spaltkorrosion � spaltfreies Einschweißen
Gestaltung, Fertigung, Prüfung� geregelt in BASF-Werksnorm
„LU-S-MC 331“
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Zunahme der Dichtheitsanforderung
Kennziffer 3„Leckage im Betrieb nicht tragbar“
Rohrbündel-Wärmetauscher, NeufertigungPrüfungen nach Tabelle 1, Werksnorm LU-S-MC 331
� Schweißen mehrlagig� ggf. zusätzliches
Anlegen� Fertigungskontrollen� PT/MT der Lagen� RT der RRV nach
Stichprobenplan zum Nachweis von Poren
� LT
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Rohrbündel-Wärmetauscher NeufertigungPrüftechnik RT – Rückstrahlung Gammamat B3
Prüfanordnung mit Isotop Ir 192
� Prüfung erfolgt außerhalb Herstellerverantwortung� Zusätzliche Prüfung aus Betreibersicht� Prüfumfang gestaffelt nach Anzahl Rohre und
Prüfergebnis (1./2. Stichprobe � 100% oder neu)� Ausführung RT durch BASF AG oder zugelassene
Dienstleister� Kosten ab 2. Stichprobe trägt Hersteller
� Gammamat B3, 1 x 0,5 mm-Strahler, Aktivität ca. 110 GBq
� Film C3, 10 x 12 cm, Pb 0,02/ 0,02, gelocht
20.000 Aufnahmen pro Jahr an ca. 100 – 200 Wärmetauschern
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Nachweis von Poren, Schlauchporen, Rissen, Bindefehlern
Poren, Schlauchporennach Anschleifen
Rohrbündel-Wärmetauscher NeufertigungRT RRV - Prüfergebnis
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Rückweisequote RRV (Wärmetauscher nicht erfüllt in % gemäß Beurteilungskriterien in BASF- Werksnorm)
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003
Deutschland
Korea 2002
Malaysia 2002
EuropaChina 2003
Rohrbündel-Wärmetauscher NeufertigungRückweisequote RT-Prüfung beim Apparatebauer
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Rohrbündel-Wärmetauscher NeufertigungWarum Handlungsbedarf?
� Prüfaufgabe nach wie vor wichtig für sicheren Betrieb von Wärmetauschern
� Organisatorischer Aufwand für Transport radioaktiver Strahler
� Erhöhung der Mobilität für Einsatz BASF-weltweit
� Reduzierung von Kosten, Arbeitsaufwand für Beschaffung Filme, Filme lochen, belichten, entwickeln vor Ort, auswerten, Dokumentation
� Prüfung unterschiedlicher Werkstoffe erforderlich (St, Ti,…), mit differenzierten Anforderungen an die Fehlererkennbarkeit, Poren, Schlauchporen erst ab ca. ø 0,8 mm mit Ir192 nachweisbar
� Sofortaussage vor Ort
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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVStabanodenröhre mit digitalem Detektor
StabanodenröhreMCTS 130-0,6
digitaler DetektorDIC 100 TH
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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVStabanodenröhre, Fa. Warrikhoff, Berlin
� Metall-Keramik-Röhre MCTS 130 – 0,6� 130 KV, 300 W, Brennfleck 0,6 mm� Emissionswinkel 168 x 360°� Ø Stabanode 6 mm
� Transformatoreinheit� Bedienungseinheit� KV-Kabel� Anwendung filmbasiert / Detektor� mobil einsetzbar
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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVDetektor-Prototyp, DIC 100TH, Fa. Ajat, Espoo
� (Stabanodenröhre)
� Mechanischer Schutz Anode
� CdTe-CMOS-Elemente
� Aufnahmeteller
� Kupferplatte, Temperaturmessung
� Gehäuse
� Temp.-Sensor
� Lüfter
� Mechanische Halterung
Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 12
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVEigenschaften Detektor, allgemein
� CdTe-CMOS-Festkörperdetektor
� 4 aktive Elemente 0,75 mm dick � Sensor
� Pixelgröße 100 μm x 100 μm
� Für Röhrenspannung 40 –200 KV
� Leistungsaufnahme 15 – 35 W
� Datenaufnahme < 10 sec. / Bild
� Rohr- Ø von 20 - 40 mm prüfbar
� Poren ab Ø 0,2 mm nachweisbar (Ti)
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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVEigenschaften Detektor, Ortsauflösung
Doppeldrahtsteg nach EN 462-5� 10D noch nicht aufgelöst� Basisortsauflösung 100 μm (halber Wert der Unschärfe)
90 kV, kein Fe, FDA = 1,66 m
Element No. Wire Ø and spacing unsharpness(D=Duplex) mm mm
13D 0,050 0,112D 0,063 0,1311D 0,080 0,1610D 0,100 0,29D 0,130 0,268D 0,160 0,327D 0,200 0,40
7D13D 10D
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Brennfleck
Detektor-fläche
Intensitätsverlauf ohne Prüfobjekt
Komplizierte Randbedingungen bei RRV-Prüfung:� Keine gleichmäßige Ausleuchtung durch Röhre
(Intensitätsprofil)
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVOptimierung Prüfaufgabe
� Detektorkalibrierung mit ext. Röhre erforderlich� Zusätzlich Wanddickenänderungen Prüfobjekt
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Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 15
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVDetektorkalibrierung, Empfindlichkeit
Digitales Detektor-Array: Pixelweise Kalibrierung notwendig!unkalibrierter Detektor nach 5-Stufen-Kalibrierung Ajat-Software:
...bei verschiedenen mA-Werten
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Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVDetektorkalibrierung, Temperatureinfluß
Aufnahme bei 23 °C: Aufnahme bei 26 °C:
Kalibrierungen im Bereich 10°C – 26°C abgespeichert und automatisch nachDetektortemperatur ausgewählt (Temperaturstabilisierung des Detektors nicht möglich)
130 kV, 0,5 mA, 100 s, 5,5 mm Fe
Kalibrierung bei 23°C
Lösung:
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Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 17
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVVergleich RRV-Prüfung - Testkörper
Ir192 + Film Stabanode + Film Stabanode + Detektor
25 x 2 mm
85 GBq, 1 x 0,5, Film C3, 2 x 0,02 Pb- FolientB=1 min
130 kV, 0,5 mA, Film C3, 1 mm Sn-Vorfilter, 2 x 0,02 PbtB=0,5 min
75 kV, 0,5 mA, tB=4 secHochpassfilter
0,8 mm
0,5 mm
0,3 mm
Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 18
Originalbild Wanddickenproportional(logarithmiert, Darstellung Dynamikbereich)
Hochpassgefiltert, (Visualierung am Monitor)
75 kV, 0,3 mA, 4 sec
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVDetektor – Testkörper 25 x 2 mm, Bildverbesserung
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Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 19
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVÜbersicht Software Prüfsystem
Laptop mit
� Steuerungssoftware für Röhre und Detektor
� Bildübertragung, Bildspeicherung
� Bildauswertung
� Anbindung an grafische Datenbank „Virtual Tube“, Fa. Deltatest
Röntgenröhren-Steuerung
Detektorkalibrierungund Belichtungszeit
Tabelle mit Prüfpositionenpro Wärmetauscher
Geometrieeingabeund Bewertung
Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 20
Bildbewertung in BAM-Modul, Filterung zur Dynamikreduzierung, Markierung von Befunden
In Entwicklung: automatische Detektion von Anzeigen
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVAuswertealgoritmen, Dokumentation
Befunddokumentation
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Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 21
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRVVorteile
� Deutlich verbesserte Fehlererkennbarkeit� Kein Gefahrguttransport� Mobilität weltweit� ca. 10-fach verkürzte Aufnahmezeit� Wegfall Filmprozeß (Kostenreduzierung)� Sofortbefund� Auswerteunterstützung� Grafische Befundvisualisierung und Dokumentation� Strahlenschutz, Kontrollbereich bei 75 KV geringere Größe
Rost, Schmid, Zscherpel, Alekseychuk, Spartiotis, Warrikhoff DGZfP-Jahrestagung 2007, Fürth, V 78 22
Verbessertes RT-Prüfsystem für RRV…die nächsten Schritte Prototyp
Erfahrungsbildung im täglichen Prüfeinsatz (ca. 6 Monate)� Fehlererkennbarkeit
� Prüfzeit
� Stabilität, Funktionalität Software
� Langzeitgebrauchseigenschaften
� Mobilität
� Strahlenschutz
� Mechanische Belastbarkeit
� Automatische Auswertung
Optimiertes Folgeprüfsystem
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P. Rost, M. Schmid, BASF AG LudwigshafenU. Zscherpel, O. Alekseychuk, BAM BerlinK. Spartiotis, Oy Ajat Ltd, EspooA. Warrikhoff, RTW-Röntgentechnik Neuenhagen
DGZfP-Jahrestagung 2007, FürthJ2, 78
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