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V1-Block und V2-Block — Ultraschall-Referenzkörper

Beschreibung von V1-Block (IIW-Block, EN ISO 2400) und V2-Block (EN ISO 7963) als Ultraschall-Referenzkörper: Abmessungen, Kreisbögen, Seitendüsenbohrungen und Kalibrierverfahren für Winkelköpfe.

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.

Quellen & weiterführende Literatur