Ultrasonic Testing of Welds — D1.1:2025 Requirements

Wann ist UT gemäß D1.1:2025 erforderlich?

Eine Ultraschallprüfung (UT) ist nicht für alle Konstruktionsschweißnähte erforderlich. Gemäß Abschnitt 8.15 ist eine UT nur dann erforderlich, wenn dies in den Vertragsunterlagen festgelegt ist. Der Ingenieur schreibt eine UT vor, wenn eine Durchstrahlungsprüfung unpraktisch ist (dicke Abschnitte), wenn eine höhere Empfindlichkeit für planare Fehler benötigt wird oder wenn die Nahtgeometrie keine Durchstrahlungsprüfung zulässt. Wenn eine Durchstrahlungsprüfung vorgeschrieben ist, können sowohl die Kriterien für die Durchstrahlungsprüfung als auch für die Ultraschallprüfung für dieselbe Schweißnaht gelten.

Planare Ungänzen wie Risse und mangelnde Fusion sind bei der Durchstrahlungsprüfung parallel zum Strahl orientiert, was ihre radiographische Erkennung erschwert. Die Ultraschallprüfung verwendet einen abgewinkelten Schallstrahl, der planare Fehler effektiver schneidet. Aus diesem Grund wird die Ultraschallprüfung häufig für Nähte vorgeschrieben, bei denen die Ermüdungslebensdauer oder die Bruchzähigkeit kritisch ist und die Erkennung planarer Fehler Priorität hat.

Wenn die Vertragsunterlagen eine Ultraschallprüfung (UT) vorschreiben, muss die Prüfung gemäß Abschnitt 8.13 bis Abschnitt 8.15 durchgeführt werden. Der Auftragnehmer ist dafür verantwortlich, dass die UT von einem qualifizierten Bediener mit kalibrierten Geräten durchgeführt wird, bevor die Arbeiten abgenommen werden.

Tabelle 8.2 — Ungänzeklassen für statische Verbindungen

Wenn eine Ultraschallprüfung (UT) an CJP-Kehlnähten in statisch geladenen Verbindungen (und zyklisch geladenen Verbindungen unter Druck) durchgeführt wird, gilt Tabelle 8.2. Ungänzen werden basierend auf der Anzeige-Bewertung und den db-Werten aus dem Kalibrierungsverfahren in vier Klassen eingeteilt:

Die Klassifizierung hängt von der Anzeige-Bewertung relativ zum Referenzpegel ab, der während der Kalibrierung festgelegt wurde. Eine höhere Anzeige-Bewertung (näher am oder über dem Referenzpegel) ordnet eine Ungänze einer restriktiveren Klasse zu. Die genauen db-Schwellenwerte, die jede Klassengrenze definieren, werden durch Tabelle 8.2 basierend auf der Schweißnahtdicke festgelegt.

Tabelle 8.3 — Verbindungen mit zyklischer Zugbelastung

Für CJP-Kehlnähte in zyklisch geladenen Verbindungen, die Zug ausgesetzt sind, gelten gemäß Tabelle 8.3 strengere Grenzwerte als gemäß Tabelle 8.2. Die Schwellenwerte der Klassen B und C sind enger, was die höhere Ermüdungsempfindlichkeit von zyklisch geladenen Verbindungen unter Zug widerspiegelt.

Ermüdungsrisse entstehen typischerweise an Spannungskonzentrationen. Eine Ungänze, die in einer statisch geladenen Verbindung akzeptabel wäre, kann als Initiator für Ermüdungsrisse wirken, wenn die Verbindung wiederholter Zugbelastung ausgesetzt ist. Tabelle 8.3 berücksichtigt dies, indem sie kleinere Ungänzen als Fehler einstuft, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Ermüdungsinitiierung an durch UT nachweisbaren Fehlern verringert wird.

Der Ingenieur bestimmt anhand der Strukturanalyse, ob eine Verbindung zyklisch auf Zug geladen wird. Wenn die Art der Belastung unklar ist oder die Verbindung sowohl Zug- als auch Druckzyklen ausgesetzt ist, sollten die restriktiveren Kriterien der Tabelle 8.3 angewendet werden, es sei denn, der Ingenieur legt in den Vertragsunterlagen etwas anderes fest.

Anforderungen an die Prüfverfahren

Tabelle 8.7 legt den oder die erforderlichen Prüfwinkel basierend auf dem Materialdickenbereich und dem Nahttyp fest. Das Prüfen aus dem richtigen Winkel ist entscheidend für die Erkennung planarer Ungänzen (mangelnde Fusion, Risse), die bei anderen Winkeln übersehen werden könnten. Der Schallstrahl muss potenzielle planare Fehler in einem günstigen Winkel schneiden, um eine nachweisbare Reflexion zu erzeugen.

Tabelle 8.8 legt die Anforderungen an die Kalibrierfrequenz fest. Die horizontale Linearität und die Verstärkung (Empfindlichkeit) müssen mindestens alle 2 Monate überprüft werden. Die Bediener müssen außerdem Kalibrierungsprüfungen zu Beginn jedes Prüfungstages, bei Wechsel des Bedieners oder der Ausrüstung, bei Verdacht auf Fehlfunktion der Ausrüstung und am Ende jeder Prüfserie durchführen. Kalibrierungsaufzeichnungen müssen geführt und zur Überprüfung verfügbar sein.

Das Scanmuster und die Bewegung der Prüfsonde müssen systematisch sein und sich überlappen, um eine vollständige Abdeckung der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone zu gewährleisten. Der Bediener zeichnet die Anzeige-Bewertung, den Ort und die Tiefe für jede Anzeige auf, die den anwendbaren Referenzpegel für jede Klassengrenze in der entsprechenden Tabelle erreicht oder überschreitet.

Qualifikation des Prüfers

Gemäß Abschnitt 8.14.6 müssen UT-Prüfer eine Qualifikation gemäß der American Society for Nondestructive Testing (ASNT) (ASNT) Recommended Practice No. SNT-TC-1A oder einer nationalen Norm besitzen. Dies erfordert eine dokumentierte Ausbildung, Prüfung und Arbeitserfahrung, die spezifisch für die UT-Methode und Materialanwendung ist.

Die Qualifikation nach SNT-TC-1A hat drei Stufen. Personal der Stufe I führt Prüfungen unter Aufsicht durch. Personal der Stufe II interpretiert und bewertet Ergebnisse. Personal der Stufe III legt Techniken fest und verwaltet das Programm. D1.1 gibt nicht an, welche Stufe erforderlich ist, verlangt aber eine Qualifikation gemäß der Praxis — die schriftliche Praxis des Arbeitgebers (wie von SNT-TC-1A gefordert) definiert die anwendbare Stufe für jede Aufgabe.

Der Auftragnehmer ist für die Führung der Qualifikationsnachweise verantwortlich und muss diese auf Anfrage dem Ingenieur oder Prüfer zur Verfügung stellen. Ein Prüfer, der keine Qualifikationsnachweise vorlegen kann, darf gemäß D1.1:2025 keine Ultraschallprüfung (UT) durchführen.

Phased-Array-Ultraschallprüfung (PAUT) — Anhang H

Für die vollständige Referenz zu Anhang H — Anwendungsbereich, Personal, Ausrüstung, Kalibrierung, Scanpläne und die Vergleichstabelle zur Auswahl von PAUT gegenüber konventioneller UT — siehe unseren speziellen Leitfaden zur Phased-Array-Ultraschallprüfung.

Die Phased-Array-Ultraschallprüfung ist eine fortschrittliche UT-Technik, die durch Anhang H von D1.1:2025 geregelt wird und von den konventionellen UT-Anforderungen des Abschnitts 8.15 getrennt ist. Anhang H ist ein obligatorischer Anhang — wenn PAUT anstelle der konventionellen UT verwendet wird, gilt der gesamte Anhang H. PAUT verwendet Multi-Element-Sonden und Fokussierungsgesetze, um den Schallstrahl elektronisch zu lenken und zu fokussieren, was Bildansichten (A-Scan, B-Scan, C-Scan und S-Scan) ermöglicht, die mit der konventionellen UT mit Einzelelement nicht verfügbar sind.

PAUT, konventionelle UT und alle Abweichungen in Prüfverfahren, Ausrüstung oder Zulässigkeitskriterien außerhalb von Teil F des Abschnitts 8 erfordern schriftliche Verfahren und die Genehmigung des Ingenieurs, wobei Abweichungen in den Prüfprotokollen zu vermerken sind. Gemäß Abschnitt 8 legen Anhang N und Anhang H alternative Ultraschalltechniken für konventionelle UT und Phased-Array-UT an Kehlnähten fest; Anhang H ist der obligatorische Anhang, der speziell PAUT regelt.

PAUT-Anwendungsbereich und Dickenbereich (H2)

Anhang H regelt die PAUT-Prüfung von Kehlnähten, einschließlich der Wärmeeinflusszonen (WEZ), für Dicken zwischen 3/16 Zoll und 8 Zoll [5 mm und 200 mm] unter Verwendung von kodiertem linearem Scannen. Der Encoder verfolgt die Sondenposition entlang der Schweißnaht, sodass die Scandaten anschließend rekonstruiert und überprüft werden können — manuelle, unkodierte PAUT fällt nicht in den Anwendungsbereich von Anhang H.

Anhang H schließt die PAUT-Prüfung von T-, Y- und K-Verbindungsschweißnähten an Rohren explizit aus. Für diese Geometrien erfordern alternative Techniken eine separate Qualifikation und die Genehmigung des Ingenieurs.

PAUT-Personal-Anforderungen (H4)

Gemäß Anhang H4.1 müssen PAUT-Prüfer eine ZfP Stufe 2- oder ZfP Stufe 3-Qualifikation gemäß 8.14.6.1 und 8.20 besitzen — das heißt, sie müssen zunächst die Anforderungen an UT-Prüfer gemäß Abschnitt 8 erfüllen — und zusätzlich eine dokumentierte Mindestarbeitszeit von 320 Stunden Erfahrung in PAUT-Anwendungen nachweisen. Die gemäß 8.20 erforderliche praktische Prüfung muss aus mindestens zwei fehlerhaften Prüfstücken bestehen, die die zu prüfenden Nahttypen repräsentieren und jeweils mindestens zwei Fehler enthalten.

Personen, die diese Anforderungen nicht erfüllen, dürfen nur unter direkter Aufsicht von qualifiziertem PAUT-Personal bei der PAUT-Datenerfassung assistieren. Die Zertifizierung von ZfP Stufe 2- und ZfP Stufe 3-PAUT-Personal muss von ZfP Stufe 3-UT-Personal durchgeführt werden, das die Anforderungen von H4.1 erfüllt (H4.2).

PAUT-Ausrüstung (H5)

Phased-Array-Instrumente müssen die Anforderungen von Abschnitt 8.21 für konventionelle UT-Ausrüstung erfüllen und zusätzlich: ein Minimum von 16 Pulsgebern und Kanälen (16:16) oder 16:64, wenn elektronische Scans verwendet werden (H5.1.1). Die Instrumentenanzeige muss A-Scan-, B-Scan-, C-Scan- und S-Scan-Ansichten zusammen mit kodierten Scans unterstützen, die für eine vollständige Datenanalyse ausreichen (H5.1.2).

Winkelstrahl-Phased-Array-Sonden müssen vom linearen Array-Typ sein mit einem Minimum von 16 Elementen, die Frequenzen zwischen 1 und 6 MHz erzeugen (H5.3.1). Der Keil muss Scherwellen im Material zwischen 40° und 70° erzeugen, die innerhalb des vom Hersteller angegebenen Winkelbereichs verwendet werden (H5.3.2). Die Kodierung muss einen digitalen Encoder verwenden, der Line-Scanning ermöglicht und von einem halbautomatischen oder automatisierten Scanner angetrieben wird (H5.4, H5.5).

Der Referenzreflektor für den Norm-Empfindlichkeitspegel (SSL) ist das 0,060 Zoll [1,5 mm] durchmessende Seitenbohrloch in einem IIW-Block, der ASTM E164 entspricht (H5.7). Die Temperatur des Kalibrierblocks muss innerhalb von ±25°F [±14°C] der Temperatur des zu prüfenden Teils oder der Komponente liegen.

Zugehörige Referenz

■ Visual Weld InspectionClause 8.9 VT procedure ■ Weld Defects HubTable 8.1 all 8 categories ■ Certified Schweißen InspectorCWI qualification ■ Weld InclusionDetected by RT and UT ◆ Ask FluxGet answers about ultrasonic testing θ Preheat CalculatorCheck Vorwärmung Anforderungen for your next weld