Zweck von Referenzkörpern in der Ultraschallprüfung
Referenzkörper (Kalibrierkörper) dienen dazu, Ultraschall-Prüfgeräte und -köpfe reproduzierbar einzustellen und die korrekte Funktion zu verifizieren. Ohne eine nachvollziehbare Kalibrierung können Prüfergebnisse weder verglichen noch bewertet werden. Die beiden international am weitesten verbreiteten Referenzkörper für die Kontakt-Ultraschallprüfung sind der V1-Block (IIW-Block) und der V2-Block (Miniatur-Winkelkopfkalibrierblock).
V1-Block (IIW-Block) nach EN ISO 2400
Der V1-Block wurde vom International Institute of Welding (IIW) entwickelt und ist in EN ISO 2400 genormt. Er besteht aus unlegiertem oder niedriglegiertem Stahl mit definierten Gefügeeigenschaften (Gefüge, Schallgeschwindigkeit c = 5920 ± 30 m/s für Longitudinalwellen). Die wesentlichen Merkmale:
- Abmessungen: 300 mm × 25 mm × 50 mm (Länge × Breite × Höhe)
- Kreisbögen: Radius R = 100 mm (große Bogenkontur) und R = 25 mm (kleine Bogenkontur) für die Überprüfung des Strahlaustritts- und Einschallpunkts
- Seitendüsenbohrung: Durchmesser Ø 1,5 mm, quer zur Längsachse — dient als Referenzreflektor für Winkelköpfe
- Perspex-Einsatz: Ein PMMA-Einsatz zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit und des Vorlaufwegs
Mit dem V1-Block lassen sich folgende Größen ermitteln: Nullpunkt (Vorlaufzeit des Winkelkopfs), Einschallwinkel, Empfindlichkeit (Echohöhe der Seitendüsenbohrung), Schallgeschwindigkeit und Auflösungsvermögen des Prüfsystems.
V2-Block nach EN ISO 7963
Der V2-Block ist ein kompakterer Referenzkörper, genormt in EN ISO 7963. Er ist speziell für die schnelle Überprüfung von Winkelköpfen im Schweißnahtprüfbetrieb konzipiert. Die wesentlichen Merkmale:
- Kreisbogen: Radius R = 25 mm (Halbkreis, Ø 50 mm) für die Bestimmung von Nullpunkt und Einschallwinkel
- Seitendüsenbohrung: Ø 5 mm in definierter Tiefe als Referenzreflektor
- Nuten: Rechtecknuten an der Stirnseite zur Überprüfung der Auflösung
- Geringeres Gewicht und kleinere Abmessungen als V1 — praxistauglich im Feld
Kalibrierung von Winkelköpfen am Referenzkörper
Die Kalibrierung umfasst drei Schritte: (1) Nullpunktkorrektur: Der Prüfkopf wird auf den Kreisbogen gerichtet; das Echo vom Kreismittelpunkt erscheint bei definiertem Schallweg und erlaubt die Bestimmung der Vorlaufzeit. (2) Einschallwinkelkontrolle: Durch Verschieben des Prüfkopfs über dem Kreismittelpunkt wird der tatsächliche Winkel abgelesen. (3) Empfindlichkeitseinstellung: Die Seitendüsenbohrung wird auf einen definierten dB-Pegel eingestellt, der als Referenzlinie (DAL, Registrierschwelle) im A-Bild dient.
Normforderungen und Verwendung
EN ISO 2400 und EN ISO 7963 legen Werkstoff, Gefüge, Geometrie, Oberflächen-Rauheit (Ra ≤ 6,3 µm) und den Nachweis der Schallgeschwindigkeit der Referenzkörper fest. Für jeden Prüfauftrag nach EN ISO 17640 (Schweißnahtprüfung), ASME oder ähnlichen Regelwerken ist die Kalibrierung am Referenzkörper zu dokumentieren.