Optimierung und Nachweis der Ultraschallprüfbarkeit von akustisch anisotropen Werkstoffen an austenitischen Schweiß- und Mischverbindungen

Schweißnähte in austenitischen Stählen sowie in Mischschweißverbindungen gehören für die Qualitätsprüfung mit Ultraschall traditionell zu "schwerprüfbaren" Materialien. Während des Erstarrungsprozesses bildet sich in diesen Schweißnähten eine ausgeprägte dendritische Gefügestruktur, die gleichzeitig grobkörnig, anisotrop und inhomogen ist. Die Zuverlässigkeit von konventionellen Ultraschallprüfverfahren an austenitischen Schweißnähten hängt sehr stark von den ausgewählten Prüfparametern und der Erfahrung des Prüfers ab.Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Ultraschallprüftechnik entwickelt, die den Fehlernachweis und -bewertung speziell in austenitischen Schweiß- und Mischschweißverbindungen mit quantitativen Aussagen zu Fehlergröße, -Art, und -Lage in akustisch anisotropen inhomogenen Werkstoffen ermöglicht. Das der Prüftechnik zugrunde liegende Prinzip der synthetischen Fokussierung mit Berücksichtigung der Materialanisotropie und -inhomogenität in Kombination mit zwei- und dreidimensionaler Darstellung der Ergebnisse gewährleistet eine quantitative und zuverlässige Bewertung von Materialfehlern in akustisch anisotropen inhomogenen Prüfobjekten.Unter anderem wurde in der vorliegenden Dissertation ein iterativer Algorithmus für Bestimmung von unbekannten elastischen Eigenschaften eines inhomogenen anisotropen Werkstoffs entwickelt. Er ermöglicht den Einsatz der entwickelten Prüftechnik in der Praxis, da die Anisotropie von den meisten (insbesondere von handgeschweißten) Schweißverbindungen in der Regel unbekannt ist.Die Funktionalität der entwickelten Prüftechnik wurde durch mehrere Prüfexperimente an geschweißten austenitischen Testkörpern mit künstlichen und realen Materialungänzen validiert. Für den Einsatz des neuen Verfahrens in der Prüfpraxis werden verschiedene Prüfstrategien vorgeschlagen, die je nach aktueller Prüfaufgabe verwendet werden können.