Grundprinzip der Durchstrahlungsprüfung
Bei der Durchstrahlungsprüfung (RT — Radiographic Testing) wird das Prüfobjekt mit ionisierender Strahlung (Röntgenstrahlen oder Gammastrahlung) durchleuchtet. Das hinter dem Bauteil auftreffende Strahlungsbild wird auf einem Film, einer Speicherfolie (CR) oder einem digitalen Flächendetektor (DR) aufgezeichnet.
Ungänzen wie Poren, Lunker, Schlacken, Bindefehler oder Risse (parallel zur Strahlungsrichtung) führen zu lokaler Strahlungserhöhung und erscheinen auf dem Bild als dunkle Stellen auf hellem Hintergrund (Negativdarstellung auf Film).
- EN ISO 17636-1: Röntgenprüfung von Schweißnähten — Filmtechnik
- EN ISO 17636-2: Digitale Detektoren (CR, DR)
- EN ISO 11699: Klassifizierung von Röntgenfilmen
- EN ISO 19232: Bildgüteprüfkörper (IQI) für RT
- EN ISO 10675: Bewertungsstufen für Schweißnähte (RT)
- DIN 6801 ff.: Strahlenschutz in der ZfP
- Strahlenschutzverordnung (StrlSchV): Deutsches Recht
Strahlungsquellen
Röntgenstrahler (X-Ray)
Röntgenröhren erzeugen Bremsstrahlung durch Beschleunigung von Elektronen auf eine Metallanode. Die Röhrenspannung (kV) bestimmt die Energie und damit die Durchdringungsfähigkeit:
- 50–200 kV: dünne Stahlbleche, Aluminium, leichte Legierungen
- 200–400 kV: Stahlwanddicken bis ca. 80 mm (konventionell)
- 1–15 MeV (Linac / Betatron): schwere Wanddicken, Gusstücke
Gammastrahler
Radioaktive Isotope emittieren Gammastrahlen und ermöglichen eine kabellose, transportable Prüfung ohne Netzanschluss. Besonders geeignet für Rohrprüfung auf Baustellen und in engen Räumen:
| Isotop | Energie | HWZ | Anwendung |
|---|---|---|---|
| Iridium-192 (Ir-192) | 0,31–0,61 MeV | 74 Tage | Stahl 20–100 mm; häufigstes Isotop |
| Selen-75 (Se-75) | 0,07–0,40 MeV | 120 Tage | Stahl 10–40 mm; feines Auflösungsvermögen |
| Cobalt-60 (Co-60) | 1,17 / 1,33 MeV | 5,27 Jahre | Stahl 40–200 mm; Großraumkontainer |
| Ytterbium-169 (Yb-169) | 0,06–0,31 MeV | 32 Tage | Dünnwandige Bauteile < 15 mm |
Detektionssysteme
Filmradiographie (klassisch)
Das klassische Verfahren: Silberhalogenidfilm in lichtdichter Kassette wird belichtet und nass entwickelt. Filmsysteme werden nach EN ISO 11699 in Klassen C1–C6 eingeteilt (C1 = höchste Auflösung, C6 = allgemein). Die Filmklasse beeinflusst die Prüfklasse nach EN ISO 17636.
- Prüfklasse A: Standardanforderungen
- Prüfklasse B: Erhöhte Anforderungen (dickere Wandungen, kritischere Anwendungen)
Computed Radiography (CR) — Speicherfolien
Speicherfolien mit Europium-dotierten Bariumfluorobromid-Kristallen speichern das Strahlenlatentbild. Ein Laser-Scanner liest das Bild aus und wandelt es in digitale Daten um. Vorteile:
- Wiederverwendbare Folien (bis 1.000 Zyklen)
- Digitale Bildverarbeitung und Archivierung
- Kein Chemikalien-Entwicklungsprozess
- Leicht flexibel — auch für Rohrinnenaufnahmen geeignet
Digital Radiography (DR) — Flächendetektoren
Digitale Flächendetektoren (Flat Panel Detectors, FPD) liefern Echtzeit-Bilder ohne Wartezeit:
- Direkte Detektoren: Amorphes Selen wandelt Röntgenquanten direkt in elektrische Ladung um
- Indirekte Detektoren: Szintillator (z.B. CsI) → sichtbares Licht → Fotodioden-Array
- Real-Time-Radioskopie für Serienprüfungen in der Automobilindustrie
- Sehr hohe Dynamik und schnelle Bildgebung
Bildgüte und IQI
Die Bildgüte wird mit Bildgüteprüfkörpern (IQI — Image Quality Indicators) nach EN ISO 19232 kontrolliert. Zwei Typen:
- Draht-IQI: 7 Drähte unterschiedlicher Durchmesser; Mindestdurchmesser, der gerade noch sichtbar ist, gibt die Bildgütezahl an
- Stufenloch-IQI: Stufenblock mit Löchern; weniger verbreitet in Europa
Strahlenschutz
Der Umgang mit ionisierender Strahlung ist streng geregelt. In Deutschland gilt die Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) und das Strahlenschutzgesetz (StrlSchG).
ALARA-Prinzip
Alle Strahlenexpositionen müssen As Low As Reasonably Achievable gehalten werden. Die drei Strahlenschutzregeln:
- Abstand: Strahlendosis nimmt mit dem Quadrat des Abstands ab (1/r²)
- Abschirmung: Blei, Beton oder Stahl absorbieren Strahlung
- Zeit: Expositionszeit so kurz wie möglich halten
Grenzwerte (Deutschland)
- Beruflich strahlenexponierte Personen: max. 20 mSv/Jahr (effektiv)
- Einzelorgane (z.B. Augenlinse): 20 mSv/Jahr
- Haut, Hände, Füße: 500 mSv/Jahr
- Minderjährige: 1 mSv/Jahr (Berufsausbildung: 6 mSv)
Strahlenschutzbereiche
- Kontrollbereich: Strahlenfeld > 3/10 der Grenzwerte
- Überwachungsbereich: Strahlenfeld > 1/10 der Grenzwerte
- Personendosimeter (TLD, Filmdosimeter) für alle beruflich exponierten Personen Pflicht
Anwendungsgebiete
- Schweißnahtprüfung (Rohrleitungen, Druckbehälter, Behälterbau)
- Gussteilprüfung (Poren, Lunker, Einschlüsse in Aluminium, Stahl, Gusseisen)
- Schmiedeteilprüfung
- Prüfung von Klebeverbindungen und Verbundwerkstoffen
- Kernkraftwerke (Rohrleitungen, Behälter)
- Petrochemie (Pipelines, Tanks)
- Luftfahrt (Gusstücke, Schweißnähte, Wabenstrukturen)
- Kunstgüter und Archäologie (zerstörungsfreie Analyse)
Vor- und Nachteile
| Vorteile | Nachteile / Grenzen |
|---|---|
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Berufskontext: Was RT-Prüfer täglich entscheiden
- Auswahl der Prüftechnik: Film, CR oder DR nach Bauteilgeometrie und Nachweisgrenze
- Festlegung von Belichtungsparametern: kV, mA, Zeit, Fokus-Bauteil-Abstand
- Platzierung von IQI und Markierungen für normkonforme Bildgütebewertung
- Abstimmung von Sperrbereichen, Messpunkten und Dosimetrie mit dem Strahlenschutz
- Bewertung nach Akzeptanzkriterien (z. B. EN ISO 10675) und Freigabe/Zurückweisung
Dokumentation und Nachweisführung
In der Praxis ist RT stark dokumentationsgetrieben: Prüfauftrag, Strahlerdaten, Aufnahmeparameter, Bildgüte-Nachweise, Befundklassifizierung und Archivierung müssen auditfest geführt werden. Genau diese Nachvollziehbarkeit macht RT in sicherheitskritischen Branchen so wertvoll.