Was ist die Eindringprüfung?
Die Eindringprüfung (PT, Penetrant Testing) ist ein Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (zfP), das zur Erkennung von Materialfehlern eingesetzt wird, die zur Oberfläche hin offen sind. Dieses Verfahren beruht auf der kapillaraktiven Wirkung von Flüssigkeiten (den Eindringmitteln) und eignet sich besonders zur Detektion von Rissen, Poren und anderen Unregelmäßigkeiten, die zur Oberfläche eines Werkstücks offen sind.
Anwendungsbereiche
Besonders häufig wird die Eindringprüfung in der metallverarbeitenden Industrie, im Bereich Automobil und Luftfahrt zur Prüfung sicherheitsrelevanter Komponenten (z.B. Gussstücke, Schmiedeteile, Schweißnähte) verwendet. Im Bereich Bau, Kraftwerke, und Anlagenbau sorgen Prüfungen von Stahlkonstruktionen, Druckbehälter, Rohre und Armaturen für Sicherheit.
Die Farbeindringprüfung, also die Eindringprüfung bei Tageslicht mit roten Prüfmitteln wird umgangssprachlich auch Rotweiß-Prüfung genannt. Es ist ein klassisches Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Es ermöglicht also die Prüfung, ohne den Prüfgegenstand selbst zu beeinträchtigen.
Gängige Kürzel können neben PT (penetrant testing) vor allem international auch LPI (liquid penetrant inspection) oder FPI (fluorescent penetrant inspection) sein.
Fluoreszierende Eindringprüfmittel
Tageslicht - Rot/Weiß Eindringprüfmittel
Grundlagen und Funktionsweise der Eindringprüfung
Neben der fluoreszierenden Eindringprüfung unter Zuhilfenahme von UV-Strahlern kann die Eindringprüfung auch bei Tageslicht durchgeführt werden. Hier spricht man von der Farbeindringprüfung, da zumeist Eindringmittel mit rotem Farbstoff verwendet werden. Hier ist das Auftragen eines Entwicklers unumgänglich, um neben der Anzeigenvergrößerung auch einen ausreichenden Kontrast zu erreichen. Daher wird die Farbeindringprüfung unter Tageslichtbedingungen umgangssprachlich auch "Rotweiß-Prüfung" genannt.
Die Eindringprüfung nutzt die kapillaraktive, kriechende Wirkung von Flüssigkeiten (den Eindringmitteln). Ein spezielles Eindringmittel (teilweise auch Penetriermittel genannt) wird auf die gereinigte Oberfläche des zu prüfenden Werkstücks aufgetragen. Da das Eindringmittel in vorhandene Oberflächenfehler wie Risse, Poren oder andere Unregelmäßigkeiten eindringen soll, ist die Vorbehandlung der Oberfläche von besonderer Bedeutung.
Nach einer bestimmten Eindringzeit, die je nach Art des Eindringmittels und des zu prüfenden Werkstoffs variiert, wird das überschüssige Eindringmittel von der Oberfläche unter definierten Bedingungen entfernt. Anschließend kann ein Entwickler aufgetragen werden, der das in den Fehlern verbliebene Eindringmittel aus Oberflächenunregelmäßigkeiten herauszieht und somit zur Anzeige bringt.
Vorteile der Eindringprüfung
- Für eine Vielzahl an Werkstoffen nutzbar
- Direkte Erkennbarkeit der Fehlerlage
- Einfach einsetzbar ohne komplexe Gerätetechnik
- Auch sehr große oder komplex geformte Bauteile prüfbar
Verfahren der Eindringprüfung
Das hier beschriebene Verfahren zur Durchführung der Eindringprüfung entspricht den Vorgaben der DIN EN ISO 3452-1. Für einen sicheren Prüfprozess und korrekte Ergebnisse sind erforderlich
- genaues Befolgen der Verfahrensschritte
- Einsatz von geeignetem Zubehör
- Verwendung einer zugelassen Eindringmittel-Produktfamilie
Darüber hinaus hat die Durchführung durch qualifiziertes Prüfpersonal zu erfolgen, beispielsweise ausgebildet gemäß DIN EN ISO 9712. Nur so kann die Einhaltung der genannten Voraussetzungen sichergestellt werden und die Ergebnisse korrekt interpretiert werden.
Eine zugelassen Produktfamilie besteht aus einem nach DIN EN ISO 3452-2 abgeprüften System, besteht aus Eindringmittel, Zwischenreiniger und Entwickler.
Verfahrensschritte der Eindringprüfung
1. Vorreinigung
Die zu prüfenden Oberflächen müssen frei von Rost, Zunder, Öl, Fetten oder Lack sein. Dies wird erreicht durch mechanische oder chemische Vorbehandlung. Die Prüfflächen müssen frei von Rückständen sein, damit das Eindringmittel in die Oberflächenfehler eindringen kann.
2. Aufbringen des Eindringmittels
Erfolgt mittels Sprühen, Streichen, Übergießen oder Tauchen. Das Eindringmittel muss für die gesamte Eindringdauer auf der Prüffläche verbleiben.
3. Eindringdauer
Die Eindringdauer richtet sich nach den Eigenschaften des verwendeten Eindringmittels, des Werkstoffes, der Prüftemperatur sowie den nachzuweisenden Fehlern. Sie liegt meist zwischen 5 – 60 min.
4. Zwischenreinigung
Das überschüssige Eindringmittel wird von der Oberfläche mit Wasser (< 2 bar) oder zugelassenem Reiniger entfernt. Es ist darauf zu achten, dass das Eindringmittel in den Oberflächenfehlern verbleibt. Kontrolle unter UV-Strahlung (> 100 µW/cm² und < 100lx) bzw. Tages-/ Kunstlicht (> 350 lx).
5. Entwickeln
Nach der Trocknung der Prüffläche wird der Entwickler gleichmäßig aufgetragen. Die Entwicklungsdauer sollte zwischen 10 – 30 min. liegen. Sie beginnt bei Nassentwicklern direkt nachdem der Entwickler getrocknet ist, bei Trockenentwicklern direkt nach dem Auftragen.
6. Inspektion
Im Laufe der Entwicklungsdauer bilden sich Anzeigen aus. Die Anzeigen werden bei der Verwendung von fluoreszierenden Eindringmitteln unter UV–Strahlung (≥ 1000 µW/cm² und < 20 lx) bzw. bei der Verwendung von Farbeindringmitteln unter Tages-/Kunstlicht (> 500 lx) ausgewertet und dokumentiert.
Normen und Spezifikationen
Das Verfahren und die praktische Anwendung der Eindringprüfung werden in verschiedenen Normen und Spezifikationen beschrieben und definiert. So wird sichergestellt, dass mit den Prüfungen ein gesichertes und konsistentes Ergebnis erzielt wird. Standardisierung sorgt auch dafür, dass Prüfungen weltweit vergleichbare Ergebnisse ergeben.
Nachfolgend aufgeführte Normen beschreiben das Verfahren, die praktische Umsetzung, Anforderungen an das Prüfmittel, Betrachtungsbedingungen oder Personalqualifizierung für die Eindringprüfung.
- DIN EN ISO 3452-1, 3452-2, 3452-3
- ASTM E165, E1417
- AMS 2644
- ASME V Art. 6
- EN 3059
- DIN EN ISO 9712
In Deutschland spielt außerdem die Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) eine zentrale Rolle bei der Verbreitung und Schulung dieser und anderer Prüfverfahren. Darüber hinaus gibt es zahlreiche weitere, oft nationale oder sogar unternehmensinterne Spezifikationen und Regelwerke, z.B. zu Werkstückgüteklassen.
PFINDER ist Mitglied in folgenden Normenausschüssen und arbeitet darüber hinaus in verschiedenen verfahrensbezogenen Fachausschüssen mit:
National
NA 062-08-24 AA (Elektrische und magnetische Prüfverfahren)
NA 062-08-25 AA (Oberflächenverfahren)
International
CEN/TC 138/WG 04 (Eindringprüfung)
ISO/TC 135/SC 2 (Oberflächenverfahren)
Grenzen des Verfahrens
Eine Vielzahl von Werkstoffen kann mittels der Eindringprüfung untersucht werden. Der gesamte Ablauf nimmt dabei pro Prüfteil einige Zeit in Anspruch.
Bei sehr porösen Oberflächen (Bsp. Keramiken) kann die Zwischenreinigung aufwendig werden und die anschließende Auswertung aufgrund mangelndem Kontrastes unmöglich werden. Ebenso sind vor allem Kunststoffe vor der Prüfung auf Materialverträglichkeit mit der verwendeten Produktfamilie zu untersuchen. Die Größe einer Anzeige lässt keinen Rückschluss auf die Größe oder das Volumen einer möglichen Fehlerstelle zu.
Der Vorreinigung der zu prüfenden Oberfläche ist große Bedeutung beizumessen, da jegliche Rückstände den Eindringvorgang stören und das Ergebnis verfälschen können. Auch die Umgebungsbedingungen (Bsp. Temperatur und Luftfeuchtigkeit) müssen berücksichtigt werden.
Es ist daher wichtig, die Eindringprüfung von qualifiziertem Prüfpersonal planen und durchführen zu lassen. Die richtigen Prüfmethoden und Prüfmittel sind auszuwählen und die Ergebnisse korrekt zu interpretieren.