Die Erfindung betrifft weiterhin ein Wirbelstromprüfverfah- ren.

In dem Artikel"Non-destructive Testing of Corrosion Effect on High-temperature Protective Coatings"von G. Dibelius, H. J. Krichel und U. Reimann, VGB Kraftwerkstechnik 70 (1990), Nr. 9, ist eine Wirbelstromprüfung an Gasturbinenschaufeln beschrieben. Gasturbinenschaufeln sind starken mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Eine Prüfung sol- cher Schaufeln auf Materialfehler, wie z. B. Risse, ist essen- tiell für die Betriebssicherheit. Gasturbinenschaufeln sind in der Regel mit einer schützenden Beschichtung versehen. Die Güte dieser Beschichtung ist u. a. mit einem Wirbelstromprüf- verfahren überprüfbar. Dabei wird mit einer Erregerspule ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches im zu prüfenden Ma- terial Wirbelströme hervorruft. Die Wirbelströme haben ihrer- seits ein magnetisches Wechselfeld zur Folge, welches mit ei- ner Detektorspule gemessen wird. Materialfehler haben einen charakteristischen Einfluß auf das gemessene Magnetfeld und können so detektiert werden.

Aus dem Buch"Zerstörungsfreie Werkstück-und Werkstoffprü- fung"von Siegfried Steeb, expert-Verlag Böblingen, 1988, geht hervor, daß ein eine Wirbelstromprüfung negativ beein- flussender Effekt der sogenannte Abhebeeffekt ist. Der Abhe- beeffekt entsteht-durch ein Abheben oder einer Distanzände- rung der Detektorspule zum Prüfobjekt.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Tastkopfes zur Wirbelstromprüfung, mit dem eine schnelle Wirbelstromprüfung durchführbar ist und bei dem der Abhebeeffekt gering ist.

Weitere Aufgaben der Erfindung sind die Angabe eines Verfah- rens zur Herstellung eines Tastkopfes und die Angabe eines Wirbelstromprüfverfahrens.

Erfindungsgemäß wird die auf die Angabe eines Tastkopfes ge- richtete Aufgabe gelöst durch einen Tastkopf zur Wirbelstrom- prüfung eines Prüfobjektes mit einer Prüfoberfläche, umfas- send eine in oder auf einer Folie angeordnete, eine Erreger- spule und eine Detektorspule umfassende Sondenspulenanordnung und einen Folienträger mit einer Folienfläche, an der die Fo- lie angeordnet ist, welche Folienfläche an die Prüfoberfläche oder an einen Teil der Prüfoberfläche so angepaßt ist, daß die Folie spaltfrei über die Prüfoberfläche führbar ist. Bei der Führung des Tastkopfes über die Prüfoberfläche gibt es also allenfalls einen durch fertigungstechnische Toleranzen oder Unebenheiten verursachten Zwischenraum zwischen Folie und Prüfoberflache. Die Folie wird im wesentlichen schleifend über die Prüfoberflache geführt.

Die Anpassung der Folienfläche an die Prüfoberfläche ermög- licht eine nahezu abhebefreie Führung des Tastkopfes in der Prüfoberfläche, so daß im wesentlichen kein Abhebeeffekt auf- tritt. Die Verwendung einer Sondenspulenanordnung in oder auf einer Folie ermöglicht zudem eine Ausführung des Tastkopfes mit einer großen Sondenfläche. Damit kann die Prüfzeit kurz gehalten werden, da mit jedem Überstreichen des Tastkopfes über die Prüfoberflache eine große Fläche geprüft wird.

Die Detektorspule kann eine einzige Spule sein, sie kann aber auch aus zwei, insbesondere gegensinnig zueinander gewickel- ten Spulen (Gradiometeranordnung) aufgebaut sein. Mit einer solchen Gradiometeranordnung ist die Detektorspule im wesent- lichen nur noch auf Magnetfeldgradienten empfindlich. Insbe-

sondere wird von der Erregerspule allenfalls ein kleines Si- gnal in der Detektorspule induziert.

Bevorzugt besteht der Folienträger, zumindest angrenzend an die Folienfläche, aus einem flexiblen Material. Dadurch kann die Folienfläche über ein Anpressen des Folienträgers an die Prüfoberfläche noch besser an die Prüfoberfläche angepaßt werden.

Bevorzugtermaßen weisen die Erregerspule und die Detektor- spule zueinander eine Gegeninduktivität kleiner als 1 nH, insbesondere kleiner als 100 pH auf. Durch diese Ausführung wird ein Übersprechen von der Erregerspule auf die Detektor- spule gering gehalten.

Weiter bevorzugt weist die Erregerspule einen Leiterquer- schnitt größer als 10-3 mm2 auf. Bevorzugt ist die Folie zu- mindest teilweise mit einer thermisch gut und elektrisch schlecht leitenden Kühlschicht versehen. Bevorzugt ist die Folie thermisch gut leitend und elektrisch schlecht leitend ausgebildet. Weiter bevorzugt ist der Folienträger thermisch gut leitend ausgebildet. Die genannten Maßnahmen dienen dazu, die Aufheizung gering zu halten oder die entstehende Wärme effektiv und unschädlich abzuführen. Diese Maßnahmen ermögli- chen es insbesondere, einen hohen Erregerstrom durch die Er- regerspule zu leiten. Ein hoher Erregerstrom ist wünschens- wert zur Steigerung der Meßempfindlichkeit. Ein hoher Erre- gerstrom hat aufgrund des Ohm'schen Widerstandes Verluste und damit eine Aufheizung zur Folge.

Die Prüfoberfläche weist eine Rauhigkeit mit einer mittleren Rauhigkeitslänge auf, wobei bevorzugt die Sondenspulenanord- nung entlang einer in der Folie liegenden Richtung eine Aus- dehnung aufweist, die erheblich größer ist als die mittlere Rauhigkeitslänge. Damit werden aufgrund der Rauhigkeit her- vorgerufene Abhebeeffekte ausgemittelt.

Bevorzugt weist die Detektorspule in der Folienfläche entlang einer Längsrichtung eine größere Ausdehnung auf, als entlang einer senkrecht zur Längsrichtung liegenden Querrichtung.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine erhöhte Empfindlichkeit der Detektorspule für längliche Materialfehler, wie z. B. Ris- se, die entlang der Längsrichtung orientiert sind, wenn die Detektorspule quer zur Längsrichtung bewegt wird.

Weiter bevorzugt ist die Detektorspule in der Folienfläche in eine gedachte quadratische Hüllinie so einpaßbar, daß sie al- le vier Seiten der Hüllinie berührt. Durch die Symmetrie ei- ner solchen Ausführung ist die Detektorspule in ihrer Emp- findlichkeit unabhängig von der Orientierung länglicher Mate- rialfehler.

Bevorzugt ist die Sondenspulenanordnung durch eine Auslese- einheit auslesbar, welche Ausleseeinheit einen SQUID-Sensor enthält. Die Verwendung eines SQUID-Sensors erhöht insbeson- dere die Empfindlichkeit bzw. das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Meßapparatur. Die Sondenspulenanordnung ist dabei Teil eines Flußtransformators zur Übermittlung des zu messenden Magnetfeldes an den hochempfindlichen SQUID-Sensor.

Bevorzugt ist die Prüfoberfläche durch die Wand einer Nut im Prüfobjekt gebildet, an welche Wand die Folienfläche angepaßt ist. Eine Nut ist in der Regel einer Wirbelstromprüfung mit einem konventionellen Tastkopf schwer zugänglich. Durch eine Anpassung der Folienfläche an die Nutwand ist auch eine Nut zügig und ohne nennenswerte Störungen durch den Abhebeeffekt prüfbar. Eine Wirbelstromprüfung kann also auch bei komplexen Geometrien, wie sie durch eine Nut gebildet werden, einfach und schnell durchgeführt werden.

Weiter bevorzugt ist die Prüfoberfläche ein Teil der Oberfla- che einer Turbinenschaufel mit einem Fußteil und einer Schau- felblatteintrittskante, insbesondere ein Teil der Oberfläche des Fußteils oder der Oberfläche der Schaufelblatteintritts-

kante. Die Ausgestaltung des Tastkopfes ermöglicht eine schnelle und effiziente Prüfung von Turbinenschaufeln auf Ma- terialfehler. Insbesondere das Fußteil und die Schaufelblatt- eintrittskante einer Turbinenschaufel sind starken Bean- spruchungen ausgesetzt und müssen regelmäßig überprüft wer- den. Der angepaßte Tastkopf ermöglicht dabei auch eine Über- prüfung außerhalb des Labors, z. B. direkt bei der Turbine.

Durch die Möglichkeit einer schnellen Wirbelstromprüfung kann dabei die teure Revisionszeit kurz gehalten werden. Es können sowohl Gas-als auch Dampfturbinenschaufeln oder auch Schau- feln von Turbinentriebwerken geprüft werden.

Bevorzugtermaßen ist die Sondenspulenanordnung als eine pho- tolithographisch hergestellte Leiteranordnung ausgeführt.

Insbesondere bei einer gradiometrischen Sondenspulenanord- nung, also bei einer aus zwei gegensinnig gewickelten Spulen aufgebauten Detektorspule, wird durch die photolithographisch hergestellte Sondenspulenanordnung eine gute Abgleichung der beiden Spulen der Detektorspule erreicht.

Erfindungsgemäß wird die auf Angabe eines Verfahrens zur Her- stellung eines Tastkopfes gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Tastkopfes für eine Wirbel- stromprüfung eines Prüfobjektes mit einer Prüfoberfläche, bei dem ein formbares Material spaltfrei so an die Prüfoberfläche angefügt wird, daß durch das formbare Material ein der Form der Prüfoberfläche angepaßter Folienträger für eine in oder auf einer Folie angeordnete Sondenspulenanordnung so gebildet wird.

Die Vorteile eines solchen Verfahrens ergeben sich entspre- chend den Ausführungen zu den Vorteilen des Tastkopfes für eine Wirbelstromprüfung.

Vorzugsweise wird die Folie an die Prüfoberfläche ange- schmiegt, das Material über die Folie gegossen und ausgehär- tet. Durch ein solches Ausgießen einer an die Prüfoberfläche

angeschmiegten Folie wird in einfacher und schneller Art und Weise ein an die Prüfoberfläche angepaßter Tastkopf herge- stellt.

Erfindungsgemäß wird die auf Angabe eines Wirbelstromprüfver- fahrens gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Wirbelstromprü- fung, bei dem ein Prüfobjekt mit einer Prüfoberfläche geprüft wird, wobei ein Tastkopf über die Prüfoberfläche geführt wird, und bei dem eine in oder auf einer Folie angeordnete Sondenspulenanordnung an einer Folienfläche eines Folienträ- gers angeordnet ist und wobei die Folienfläche an die Prüf- oberfläche so angepaßt ist, daß die Folie spaltfrei über die Prüfoberfläche geführt wird.

Die Vorteile eines solchen Wirbelstromprüfverfahrens ergeben sich entsprechend den Ausführungen zu den Vorteilen eines Tastkopfes für eine Wirbelstromprüfung.

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : FIG 1 einen Tastkopf, FIG 2 ein Fußteil einer Turbinenschaufel mit einem daran angeordneten Tastkopf, FIG 3 einen Querschnitt durch einen Teil einer Erreger- spule, FIG 4 eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts durch eine Prüfoberfläche, FIG 5 bis 7 Ausführungsformen einer Detektorspule.

FIG 8 ein Verfahren zur Herstellung eines Tastkopfes.

Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.

In Figur 1 ist ein Tastkopf 1 dargestellt. Er ist über Lei- tungen 26A und 26B mit einer Meßelektronik 24 verbunden. Die Meßelektronik 24 umfaßt eine Versorgungseinheit 25, welche einen Wechselstrom bereitstellt. Die Meßelektronik 24 umfaßt außerdem eine Ausleseeinheit 15, in welcher in diesem Bei- spiel ein SQUID-Sensor 16 vorgesehen ist. Der Tastkopf 1 ist in diesem Beispiel im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet.

An die Schmalseiten einer rechtigen Deckfläche 1C schließen sich senkrecht zu dieser zwei ebene, U-förmige, zueinander parallele Flächen 1A und 1B mit ihren Breitseiten an. Zwi- schen den Seitenflächen 1A und 1B liegt, entlang dem Rand der Seitenflächen 1A und 1B gebogen, eine Folienfläche 9. Durch die Folienfläche 9 erhält der Tastkopf eine nasenförmige Form. Die Punkte auf der Folienfläche 9 mit dem größten Ab- stand zur Deckfläche 1C bilden eine Scheitellinie 9A. Symme- trisch um die Scheitellinie 9A ist auf der Folienfläche 9 ei- ne Folie 4 angeordnet. Die Folie 4 trägt eine Sondenspulen- anordnung 7. Diese besteht aus einer Erregerspule 5, welche eine Detektorspule 6 umgibt. Die Detektorspule 6 wird von ei- ner ersten Spule 6A und einer gegensinnig zur Spule 6A ge- wickelten zweiten Spule 6B gebildet. Ungefähr die Hälfte des Folienträgers 8 gemessen von der Scheitellinie 9A besteht aus einem flexiblen Material 10. Die Erregerspule 5 ist über die Leitung 26A mit der Versorgungseinheit 25 verbunden. Die De- tektorspule 6 ist über die Leitung 26B mit der Ausleseeinheit 15 verbunden.

Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung schema- tisch das Fußteil 21 einer Turbinenschaufel 20. Das Fußteil 21 weist parallel zueinander verlaufende Nuten 18 auf, wo- durch dem Fußteil 21 ein charakteristisches Tannenbaumprofil aufgeprägt ist. Jede Nut 18 weist eine Nutwand 17 auf. An das Fußteil 21 grenzt ein Schaufelblatt 22 an, von dem nur ein Teil dargestellt ist. In einer der Nuten 18 ist ein Tastkopf

1 eingefügt. Dieser ist mit Leitungen 26 mit einer nicht dar- gestellten Versorgungseinheit und einer ebenfalls nicht dar- gestellten Ausleseeinheit verbunden. Der Tastkopf 1 weist ei- nen Folienträger 8 auf. Der Folienträger 8 weist seinerseits eine Folienfläche 9 auf. Die Folienfläche 9 ist an die Prüf- oberfläche 3, hier die Nutwand 17, angepaßt. Damit liegt eine Folie 4, welche an der Folienfläche 9 angeordnet ist, ab- standsfrei an der Nutwand 17 an. Auf der Folie 4 ist eine Sondenspulenanordnung (s. Fig. 1) angebracht.

Bei der Prüfung einer Nut 18 über ein Wirbelstromprüfverfah- ren mit dem Tastkopf 1 wird dieser durch die Nut 18 gezogen.

Dabei wird der Erregerspule 5 (s. Fig. 1) über die Versor- gungseinheit 25 (s. Fig. l) Wechselstrom zugeführt. Dieser Wechselstrom induziert über sein Magnetfeld in der Nutwand 17 einen Wirbelstrom. Dieser Wirbelstrom hat seinerseits ein Ma- gnetfeld zur Folge. Dieses wird mit einer Detektorspule 6 (siehe Figur 1) gemessen. Ein Materialfehler in der Nut 18, z. B. ein Riß, hat nun eine veränderte Impedanz für den flie- ßenden Wirbelstrom und damit ein verändertes Magnetfeld zur Folge. Die Detektorspule 6 wird von der Ausleseeinheit (15) (s. Fig. 1) ausgelesen und Änderungen des von der Detektor- spule 6 gemessenen Magnetfeldes in Abhängigkeit vom Ort des Tastkopfes 1 in der Nut 18 dargestellt. Auf diese Weise las- sen sich Materialfehler auch bei komplexen Geometrien einfach und schnell lokalisieren.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch vier Windungen 5A einer Erregerspule 5. Die Erregerspule 5 ist auf einer Folie 4 an- geordnet. Jede Windung 5A der Erregerspule 5 ist im Quer- schnitt etwa rechteckig. Die Folie 4 und die Windungen 5A der Erregerspule 5 sind mit einer thermisch gut leitenden aber elektrisch schlecht leitenden Beschichtung 11 überzogen. Auch die Folie 4 kann aus einem thermisch gut leitenden Material bestehen. Um ein ausreichend hohes Meßsignal zu erzeugen, ist es wünschenswert, einen möglichst hohen Strom durch die Erre- gerspule 5 zu führen. Dies hat zur Folge, daß sich aufgrund

des Ohm'schen Widerstandes durch die entstehenden Verluste die Erregerspule 5 und ihre Umgebung, insbesondere die Folie 4, aufheizen. Dies kann zu einer Beschädigung der Folie 4 führen. Um den Ohm'schen Widerstand klein zu halten, sind die Querschnitte der Windungen 5A größer als 10-3 mm2 gewählt.

Die entstehende Wärme wird außerdem über die thermisch gut leitende Beschichtung 11 und eventuell über eine thermisch gut leitende Folie 4 abgeführt.

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch die Prüfoberfläche 3.

Die Prüfoberfläche 3 weist eine Rauhigkeit auf, welche sich in unterschiedlichen Abständen von Punkten in der Prüfober- fläche 3 gegenüber einer Ebene 3A äußert. Der Mittelwert die- ser verschiedenen Abstände 12A ergibt eine mittlere Rauhig- keitslänge 12. Damit die Rauhigkeiten der Prüfoberfläche 3 nicht zu einem unerwünschten Abhebeeffekt beim Wirbelstrom- prüfverfahren führen, wird die Sondenspulenanordnung zumin- dest in einer Richtung erheblich größer ausgeführt, als die mittlere Rauhigkeitslänge 12. Damit mitteln sich Rauhigkeiten während einer Messung aus.

In Figur 5 ist eine Detektorspule 6 gezeigt. Sie ist aus zwei gegensinnig zueinander gewickelten Spulen 6A und 6B aufge- baut. Die Detektorspule 6 weist in einer Längsrichtung 13 ei- ne größere Ausdehnung auf, als in einer senkrecht zur Längs- richtung 13 liegenden Querrichtung 14. Eine solche Detektor- spule 6 wird in einem Wirbelstromprüfverfahren entlang der Querrichtung 14 bewegt und zeigt eine erhöhte Empfindlichkeit für Materialfehler, welche sich quer zur Querrichtung 14 er- strecken.

Figur 6 und Figur 7 zeigen demgegenüber eine Detektorspule 6, die jeweils in eine quadratische Hüllinie 30 einpaßbar ist.

Sowohl eine Kleeblatt-Anordnung der Detektorspule, wie in Fi- gur 6, als auch eine radialsymmetrische Detektorspule 6 (Figur 7) zeigen eine gegenüber der Meßrichtung im wesentli- chen unveränderliche Empfindlichkeit gegenüber sich in unter-

schiedlicher Richtung erstreckenden länglichen Materialfeh- ler.

Anhand von Figur 8 wird ein Verfahren zur Herstellung eines an eine Prüfoberfläche 3 angepaßten Tastkopfes 1 erläutert.

Es ist ein Prüfobjekt 2 mit einer im Querschnitt etwa tra- pezförmigen Nut 18 dargestellt. Die Nutwand 17 der Nut 18 bildet die Prüfoberfläche 3. In die Nut 18 sind voneinander beabstandet entlang jeweils einem Querschnitt durch die Nut 18 zwei Seitenteile 31 und 32 eingefügt. Die beiden Seiten- teile 31,32 schließen eine Folie 4 mit einer nicht darge- stellten Sondenspulenanordnung ein, wobei die Folie 4 an die Prüfoberfläche 3, also an die Nutwand 17, angeschmiegt ist.

In den Zwischenraum zwischen den Seitenteilen 31 und 32 ist bis etwa zur halben Höhe der Nut 18 ein formbares Material 23 eingegossen. Das formbare Material 23 ist aushärtbar. Nach einer erfolgten Aushärtung des formbaren Materials 23 verfügt man über einen genau an die Prüfoberfläche 3 angepaßten Tastkopf 1 für eine Wirbelstromprüfung.