15. Seminar Aktuelle Fragen der Durchtrahlungprüfung und de Strahlenchutze - Vortrag 03 Durchtrahlungtechnik in der Kerntechnik Detlef SCHOMBACH, TÜV NORD SyTec GmbH & Co. KG, Große Bahntraße 31, 22525 Hamburg 1. Einleitung In dieem Beitrag werden die Anforderungen an die Durchtrahlungprüfung von Schweißnähten in Kernkraftwerken dargetellt, die ich au den in den letzten Jahren novellierten kerntechnichen Regeln ergeben. Für kerntechniche Anlagen erfolgen Fertigungendprüfungen, inbeondere auch Durchtrahlungprüfungen, nach den Sicherheittechnichen Regeln de KTA 3201.3 und 3211.3. Die KTA 3201.3 gilt für die Prüfung bei der Hertellung an Komponenten de Primärkreie von Leichtwaerreaktoren (gültige Faung 11/2007). Die KTA 3211.3 gilt für die Prüfung bei der Hertellung an Druck- und aktivitätführenden Komponenten von Sytemen außerhalb de Primärkreie (gültige Faung 11/2003). Weiterhin gelten projektpezifiche Spezifikationen für verchiedene Halbzeuge und Geltungbereiche. Geprüft wird bei Fertigungprüfungen auf Fehler, die während de Hertellungprozee enttanden ind. Bei der Fertigungprüfung wird da geamte Volumen de Prüfgegentande bewertet. Wiederkehrende zertörungfreie Prüfungen mit dem Durchtrahlungverfahren werden nach den Vorgaben der KTA- Regeln 3201.4 (gültige Faung 11/2010) für Prüftellen an Komponenten der Druckführenden Umchließung und 3211.4 (gültige Faung 11/1996) für den Bereich der Äußeren Syteme durchgeführt. Detaillierte Angaben zur Prüfdurchführung und Bewertung ind für jede kerntechniche Anlage eparat in Standardprüfanweiungen geregelt. Durchtrahlungprüfungen kommen al Eratz für die Prüfung der inneren Oberflächen, die für eine Magnetpulver- und Eindringprüfung nicht zugänglich ind, zum Einatz. Die Durchtrahlungparameter werden o gewählt, da Fehler, die während de Betriebe enttanden ind, gut zu erkennen ind. 2. Fertigungendprüfungen Au den Vorgaben der KTA 3201.3 ergeben ich im Vergleich zum konventionellen Regelwerk zuätzliche Anforderungen an die Durchtrahlungprüfung von Schweißnähten bei den Fertigungendprüfungen, von denen im Folgenden beipielhaft einige vorgetellt werden. Prüfgerechte Getaltung Kontruktionen mit Schweißnähten an drucktragenden Wandungen ind prüfgerecht zu getalten, o da eine eindeutige Prüfauage (auch bei wiederkehrenden Prüfungen) erzielt werden kann. Die bedeutet, da Schweißnähte mehrlagig auzubilden ind und durchgechweißt ein müen. Zuätzlich gilt: Bei nur eineitig chweißbaren Rohrrundund Stutzennähten ind Vorkehrungen zu treffen, die ein einwandfreie Durchchweißen Lizenz: http://creativecommon.org/licene/by-nd/3.0/de 1
ichertellen. Eine wurzeleitige Bearbeitung it (auch unter Einatz von Innenbearbeitunggeräten) grundätzlich vorzuehen. Rohrleitungen ind im Wurzelbereich o anzupaen, da ich, bei Einatz geeigneter Schweißverfahren, eine gleichmäßige, konturenarme Wurzel bildet, die Vorauetzung für eine einwandfreie Bewertung de Wurzelbereich it. Für die Auführung von Stutzennähten ind in der KTA 3201.3 beipielhafte Bilder dargetellt, die auf die Einhaltung von Prüflängen hinweien: Aufgeetzte Stutzen max. 10 max. 10 Durchgeteckte Stutzen : Bauteilwanddicke 1: Stutzenwanddicke Bild 1 Beipiele für die Auführung von Stutzennähten (au KTA 3201.3) Zuätzliche Anforderungen zu DIN EN 1435 Durchtrahlungprüfungen haben nach DIN EN 1435 (Zertörungfreie Prüfung von Schweißverbindungen Durchtrahlungprüfung von Schmelzchweißverbindungen; Faung 10/1997) zu erfolgen. Dabei ind die Bedingungen der Klae B einzuhalten. Die in DIN EN 1435 Abchnitt 4 genannte Eratzlöung oll dabei nicht in Anpruch genommen werden. Bei Wanddicken gleich oder größer al 8 mm ind die Eintrahlparameter o zu wählen, da auf da Auffinden von Flankenbindefehlern ermöglicht wird. Begrenzung der Wanddicke Bei Stumpfchweißnähten und Stutzennähten an ferritichen Werktoffen it die zu durchtrahlende Nennwanddicke auf kleiner al oder gleich 40 mm begrenzt (für aufgeetzte und angeenkte Stutzen it hierfür die Wanddicke de Stutzen, für durchgeteckte und eingeetzte Stutzen die Dicke de Bauteil maßgebend). Eine Einwanddurchtrahlung it zu bevorzugen. Prüfung der Oberflächen nach dem Schweißen Die Schweißnähte ind an der äußeren und inneren Oberfläche mit dem Eindringverfahren zu prüfen. It die innere Oberfläche für eine Eindringprüfung nicht zugänglich, o it diee bei Schweißnähten mit Wanddicken gleich oder größer al 8 mm mittel Ultrachall zu prüfen, bei Wanddicken kleiner al 8 mm hat eine Durchtrahlungprüfung zu erfolgen. Dabei it bei Stumpfnähten enkrecht zur Ache de Prüfgegentande einzutrahlen, e 2
ind die Anforderungen nach DIN 25435-7 einzuhalten. Bei Außendurchmeern kleiner al 100 mm it gemäß DIN EN 1435 Bild 12 mit drei um 120 Grad veretzten Eintrahlpoitionen zu prüfen. Prüfung auf Bindung von Pufferungen Bei der Prüfung von Michnähten it die Grenzfläche zum ferritichen Grundwerktoff auf Bindung zu prüfen (bei Wanddicken gleich oder größer al 16 mm UT; gleich oder größer al 8 mm und kleiner al 16 mm UT oder RT; kleiner al 8 mm RT). Bei der Durchtrahlungprüfung it in Richtung der Grenzfläche einzutrahlen. Die Eintrahlrichtung darf hierbei nicht mehr al 5 Grad von der Richtung der Grenzfläche abweichen. Ergänzende Durchtrahlungprüfungen It eine vorgeehene Ultrachallprüfung nur eingechränkt möglich, o hat dafür eine ergänzende Durchtrahlungprüfung zu erfolgen. 3. Wiederkehrende Prüfungen Au den Vorgaben der KTA 3201.4 ergeben ich im Vergleich zum konventionellen Regelwerk zuätzliche Anforderungen an die Durchtrahlungprüfung von Schweißnähten bei wiederkehrenden Prüfungen, von denen im Folgenden beipielhaft einige vorgetellt werden. Bei der Durchtrahlungprüfung ind die Anforderungen nach DIN 25435-7 (Wiederkehrende Prüfungen der Komponenten de Primärkreie von Leichtwaerreaktoren; Teil 7: Durchtrahlungprüfung; Faung 05/2003) einzuhalten. Durchtrahlungprüfungen ind nach DIN EN 1435, Prüftechnik Klae B, mit zuätzlichen Anforderungen durchzuführen. Diee ind inbeondere: Aufnahmeanordnung bei Durchtrahlungaufnahmen an Schweißnähten Für den Nachwei von enkrecht zur Oberfläche orientierten Fehlern it bei größer oder gleich DN 100 abweichend von DIN EN 1435 die Strahlenquelle möglicht in der Nahtebene anzuordnen (Beipiel iehe Bild 1, au DIN 25435-7). Strahlenquelle Film maximaler Verzerrungwinkel Bild 2 Aufnahmeanordnung für doppelwandige Durchtrahlung (Einbild) zur Prüfung der filmnahen Wand (Senkrechtdurchtrahlung, Strahlenquelle aufgeetzt, au DIN 25435-7) 3
Anzahl Teilaufnahmen Die Mindetanzahl der Teilaufnahmen it in Abhängigkeit der Wanddicke und de Rohrdurchmeer erhöht im Vergleich zur DIN EN 1435. Poitionprüfkörper/ Dokumentation Zur Kontrolle der Poition der Strahlenquelle ollten bei Rundchweißnähten an Rohrleitungen größer oder gleich DN 150 Maßbänder mit Poitionprüfkörpern verwendet werden. Werden keine Poitionprüfkörper verwendet, mu die Poition der Strahlenquelle vom Prüfungbeauftragten protokolliert und dokumentiert werden. Bild 3 Maßband mit integrierten Bleizahlen zur Markierung de Prüfbereiche und mit Poitionprüfkörpern zur Überprüfung der Poition der Strahlenquelle (au DIN 25435-7) Anforderungen an die Qualifikation de Prüfperonal Der Prüfungbeauftragte mu in Stufe 3 nach DIN EN 473 zertifiziert ein, über aureichende Auwerteerfahrung verfügen und mit den charakteritichen Ercheinungformen betrieblich bedingter Fehler vertraut ein. Für den Prüfteamleiter it Stufe 2 und für den Prüfer Stufe 1 vorgechrieben. Ein Filmauwerter mu neben der Zertifizierung in Stufe 2 zuätzliche Erfahrung von mindeten 100 h in der Filmbewertung von Schweißnähten beitzen, er mu mit den charakteritichen Ercheinungformen betrieblich bedingter Fehler vertraut ein und vom Arbeitgeber autoriiert ein. Prüfgegentand Die Außenoberflächen von Schweißnähten müen für die Durchtrahlungprüfung kerbfrei und annähernd rohreben bearbeiten ein. Sichtbare Oberflächenfehler (z. B. Riefen, Kerben, Verunreinigungen) ind vor der Durchtrahlungprüfung zu beeitigen. Die Oberfläche mu dehalb geglättet ein, damit die Auwertung der Durchtrahlungaufnahmen nicht beeinträchtigt wird. Rohrleitungen haben für die Durchtrahlungprüfung entleert zu ein. In begründeten Fällen (z. B. Rohrleitungen, die au icherheittechnichen oder anlagenbezogenen Gründen nicht entleerbar ind) darf dann abgewichen werden, wenn durch Vergleichaufnahmen nachgewieen wird, da die geforderte Bildgütezahl erreicht wird. 4
Strahlenquellen E ind Gleichpannungröntgenanlagen zu verwenden. E dürfen nur Röntgenanlagen eingeetzt werden, für die ein Zertifikat über die Meung der Brennfleckgröße vorliegt. In beonderen Fällen dürfen in Abprache mit den Beteiligten Gammatrahler eingeetzt werden. Röntgenanlagen müen im Hinblick auf ihre Eigenchaften (Brennfleckgröße, Lage de Brennfleck und Röntgenröhrenpannung) zertifiziert ein. Gammatrahler müen im Hinblick auf die phyikalichen Abmeungen de Strahler, deen Aktivität und die Lage der Strahlerkapel (augefahrener Zutand) zertifiziert ein. Die maximal anzuwendende Röhrenpannung von Röntgentrahlern für Stahl it in Abhängigkeit der zu durchtrahlenden Dicken vorgegeben. Wenn in beonderen Fällen digitale Radiographie eingeetzt werden oll, o it deren Eignung nachzuweien. Begrenzung de Wanddickenbereiche Gemäß KTA 3201.4 it die Anwendung der Durchtrahlungprüfung auf den Wanddickenbereich < 20 mm (bei Doppelwanddurchtrahlung durchtrahlte Wanddicke w < 40 mm) begrenzt. Bewertung Nach der KTA- Regel ind Anzeigen, die auf Rie oder Bindefehler chließen laen, owie Wanddickenchwächungen infolge Korroion al Befunde zu behandeln. Analyeprüfungen Analyeprüfungen (z.b. gezielte Durchtrahlungprüfungen, ergänzende Ultrachallprüfungen) ind beim ertmaligen Auftreten oder der Vergrößerung von Befunden durchzuführen. Die Eignung der einzuetzenden Analyetechniken it an Hand von Vergleichkörpermeungen nachzuweien, wobei für die Qualifizierung entprechend der Methodik der Richtlinie VGB-R 516 (VGB-ENIQ-Richtlinie) vorzugehen it. 4. Zuammenfaung und Aublick Für Fertigungprüfungen und wiederkehrenden Prüfungen mit dem Durchtrahlungverfahren in kerntechnichen Anlagen ind in den kerntechnichen Regeln Anforderungen pezifiziert, die erhöht im Vergleich zum konventionellen Regelwerk ind. Die wichtigten Anforderungen wurden beipielhaft für den Bereich der Druckführenden Umchließung, für die die KTA- Regeln 3201.3 (Fertigung) und 3201.4 (Wiederkehrende Prüfungen) gelten, dargetellt. Die KTA- Regeln 3211.3 und 3211.4, die für die Bereiche der Äußeren Syteme gelten, befinden ich zurzeit in Überarbeitung. E it zu erwarten, da für die dort vorhandenen Sytembereiche vergleichbare Anforderungen, wie ie bereit für den Bereich der Druckführenden Umchließung gelten, fetgelegt werden. Auch die DIN 25435-7 wird zurzeit aktualiiert. Hier ind auch einige Präziierungen für die Durchführung von Durchtrahlungprüfungen in der Kerntechnik zu erwarten. 5