DE102016200779A1

DE102016200779A1 - Examination method for a serviceable hollow component of a turbomachine

Info

Publication number: DE102016200779A1
Application number: DE102016200779.3A
Authority: DE
Inventors: Philipp Döbber; Nils WEIDLICH; Frank Seidel
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Untersuchungsverfahren für ein zu wartendes hohles Bauteil (10) einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine. Das Untersuchungsverfahren umfasst zumindest die Schritte Anordnen des Bauteils (10) in einer Computertomographie-Vorrichtung, Akquirieren wenigstens eines zweidimensionalen Schnittbilds in wenigstens einem Bereich des Bauteils (10) mittels der Computertomographie-Vorrichtung und Prüfen anhand des wenigstens einen Schnittbilds, ob das Bauteil (10) ein vorbestimmtes Qualitätskriterium erfüllt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Untersuchungssystem zum Durchführen eines solchen Untersuchungsverfahrens.The invention relates to an examination method for a hollow component (10) of a turbomachine, in particular a gas turbine, to be serviced. The examination method comprises at least the steps of arranging the component (10) in a computed tomography device, acquiring at least one two-dimensional slice image in at least one region of the component (10) by means of the computed tomography device and checking on the basis of the at least one slice image whether the component (10 ) meets a predetermined quality criterion. The invention further relates to an examination system for carrying out such an examination method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Untersuchungsverfahren für ein zu wartendes hohles Bauteil einer Strömungsmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Untersuchungssystem zum Durchführen eines derartigen Untersuchungsverfahrens. The invention relates to an inspection method for a serviceable hollow component of a turbomachine. The invention further relates to an examination system for carrying out such an examination method.

Hohle Bauteile von Triebwerken und Gasturbinen, insbesondere Bauteile der Turbine wie etwa Turbinenlauf- und -leitschaufeln oder Shrouds, weisen aufgrund der hohen mechanischen und thermischen Belastungen im Betrieb eine Vielzahl von Schadensfällen auf. Im Rahmen der Reparatur und Instandhaltung von solchen Strömungsmaschinenbauteilen besitzen Materialprüfverfahren zur Qualitätssicherung daher einen hohen Stellenwert. Mit der Entwicklung zu immer höheren Wirkungsgraden der Strömungsmaschinen steigen sowohl Komplexität als auch Kosten der Bauteile sowie der erforderlichen Wartungs- und Reparaturprozesse. Hohle Bauteile von Strömungsmaschinen müssen jedoch regelmäßig daraufhin untersucht werden, ob sie vorbestimmte Qualitätskriterien erfüllen. Dabei wird insbesondere geprüft, ob das Bauteil eine geforderte Soll- oder Mindestwandstärke, unzulässige innere Beschädigungen oder unzulässige Verunreinigungen aufweist, um eine strukturmechanische Integrität des Bauteils während des Betriebs der zugeordneten Strömungsmaschine sicherzustellen. Wird die Soll-Wandstärke unterschritten oder weist das Bauteil unzulässige innen liegende Beschädigungen oder Verschmutzungen auf, können im Flugbetrieb unter Umständen Bauteilschäden bis hin zum Totalversagen des Bauteils auftreten. Hollow components of engines and gas turbines, in particular components of the turbine such as turbine blades and vanes or shrouds, have a large number of damage cases due to the high mechanical and thermal stresses during operation. As part of the repair and maintenance of such turbomachinery components have material quality assurance procedures therefore a high priority. With the development to ever higher efficiencies of turbomachinery increase both complexity and cost of the components and the required maintenance and repair processes. However, hollow components of turbomachinery must be regularly examined to see if they meet predetermined quality criteria. In particular, it is checked whether the component has a required nominal or minimum wall thickness, impermissible internal damage or impermissible contamination in order to ensure a structural mechanical integrity of the component during operation of the associated turbomachine. If the nominal wall thickness is undershot or if the component has impermissible internal damage or contamination, under certain circumstances component damage or even total failure of the component may occur during flight operation.

Aktuell wird die Untersuchung von derartigen hohlen Bauteilen in erster Linie durch Ultraschallmessung (USI: Ultrasonic Inspection) durchgeführt, da es bei geschlossenen Geometrien beispielsweise nicht möglich ist, die Wanddicken mechanisch zu vermessen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist der eingeschränkte Messbereich. So können Bereiche mit starker Krümmung wie zum Beispiel Anströmkanten per USI nicht inspiziert werden. Auch in Schaufelfußbereichen an Turbinenlaufschaufeln können starke Schwankungen des Messergebnisses auftreten. Weiterhin weisen insbesondere Turbinenbauteile in der Regel eine Korrosions- und Wärmedämmschicht auf. Mit Hilfe von USI können diese Bauteile jedoch lediglich im unbeschichteten Zustand untersucht und geprüft werden. Zusätzlich handelt es sich bei USI um ein ausschließlich manuell durchführbares Untersuchungsverfahren, welches mit dementsprechend hohem Zeit- und Personalaufwand verbunden ist und eine vergleichsweise geringe Reproduzierbarkeit sowie eine relativ hohe Fehlerquote besitzt. Daher wird ein unnötig hoher Anteil an Bauteilen während der Kontrolle, Reparatur oder Überholung irrtümlich als untauglich identifiziert und verschrottet, wodurch erhebliche vermeidbare Kosten verursacht werden. Currently, the investigation of such hollow components primarily by ultrasonic measurement (USI: Ultrasonic Inspection) is performed, because it is not possible with closed geometries, for example, to measure the wall thicknesses mechanically. The disadvantage of this method is the limited measuring range. For example, areas with high curvature, such as leading edges, can not be inspected by USI. Even in blade root areas on turbine blades, large fluctuations in the measurement result can occur. Furthermore, in particular turbine components usually have a corrosion and thermal barrier coating. With the help of USI, however, these components can only be examined and tested in the uncoated state. In addition, USI is an exclusively manually feasible investigation method, which is associated with correspondingly high time and personnel costs and has a relatively low reproducibility and a relatively high error rate. Therefore, an unnecessarily high proportion of components is mistakenly identified as unsuitable during inspection, repair or overhaul and scrapped, causing significant avoidable costs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Untersuchungsverfahren für ein zu wartendes hohles Bauteil einer Strömungsmaschine anzugeben, welches eine verbesserte Beurteilung der Qualität des Bauteils ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Untersuchungssystem zum Durchführen eines solchen Untersuchungsverfahrens bereitzustellen. The object of the present invention is to specify an examination method for a hollow component of a turbomachine to be serviced, which permits an improved assessment of the quality of the component. Another object of the invention is to provide an assay system for performing such an assay.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Untersuchungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Untersuchungssystem gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Untersuchungsverfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen des Untersuchungssystems und umgekehrt anzusehen sind. The objects are achieved by an examination method with the features of claim 1 and by an examination system according to claim 12. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of the investigation method are to be regarded as advantageous embodiments of the examination system and vice versa.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Untersuchungsverfahren für ein zu wartendes hohles Bauteil einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine. Erfindungsgemäß umfasst das Untersuchungsverfahren zumindest die Schritte Anordnen des Bauteils in einer Computertomographie-Vorrichtung, Akquirieren wenigstens eines zweidimensionalen Schnittbilds in wenigstens einem Bereich des Bauteils mittels der Computertomographie-Vorrichtung und Prüfen anhand des wenigstens einen Schnittbilds, ob das Bauteil ein vorbestimmtes Qualitätskriterium erfüllt. Mit anderen Worten ist es im Unterschied zum Stand der Technik vorgesehen, dass die Untersuchung oder Inspektion des hohlen Bauteils während seiner Wartung, Überholung oder Reparatur, das heißt nicht während oder im direkten Anschluss an seine Herstellung, unter Zuhilfenahme einer Computertomographie-Vorrichtung (CT) durchgeführt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird dabei zunächst aber kein vollständiges dreidimensionales Computertomogramm des Bauteils, sondern lediglich ein einzelnes oder mehrere zweidimensionale Schnittbilder in einem oder mehreren zu prüfenden Bereichen des Bauteils erstellt, anhand welcher die Qualitätsprüfung durchgeführt wird. Damit sind in der Regel bereits eine sehr schnelle und präzise Darstellung sowie eine entsprechend schnelle und zuverlässige Qualitätsbeurteilung des Bauteils möglich. Durch CT kann im Unterschied zu Ultraschall-basierten Untersuchungsverfahren also ein wesentlich höherer Anteil an Bauteilen weiterhin im Betrieb genutzt werden, die zuvor aus Sicherheitsgründen aufgrund der unvermeidbaren Streuung der Messergebnisse nicht mehr genutzt werden konnten. Durch die Verwendung von CT können also reproduzierbare Ergebnisse mit hoher Genauigkeit realisiert werden. Das hohle Bauteil kann dabei grundsätzlich teilweise oder vollständig auch in für USI schwer bis nicht messbaren Bereichen inspiziert werden. Ebenso können sowohl beschichtete wie auch unbeschichtete Bauteile gescannt und geprüft werden. Weiterhin kann das Untersuchungsverfahren wesentlich besser automatisiert werden, was zu einer deutlichen Zeit- und Kostenersparnis führt. Darüber hinaus wird durch die Verwendung der Computertomographie-Vorrichtung ein zusätzlicher Rüstaufwand vermieden, falls im Rahmen der Wartung des Bauteils auch eine zusätzliche Röntgen-Inspektion gefordert wird. A first aspect of the invention relates to an investigation method for a serviceable hollow component of a turbomachine, in particular a gas turbine. According to the invention, the examination method comprises at least the steps of arranging the component in a computed tomography device, acquiring at least one two-dimensional slice image in at least one region of the component by means of the computed tomography device and checking on the basis of the at least one sectional image to determine whether the component fulfills a predetermined quality criterion. In other words, in contrast to the prior art, it is provided that the inspection or inspection of the hollow component during its maintenance, overhaul or repair, that is not during or immediately following its manufacture, with the aid of a computed tomography device (CT) is carried out. In a preferred embodiment of the invention, however, initially no complete three-dimensional computed tomogram of the component is created, but only a single or several two-dimensional sectional images in one or more regions of the component to be tested, on the basis of which the quality inspection is carried out. As a rule, a very fast and precise representation as well as a correspondingly fast and reliable quality assessment of the component are possible. CT, in contrast to ultrasound-based examination methods, therefore, allows a much higher proportion of components to continue to be used in operation, which previously could no longer be used for safety reasons due to the unavoidable spread of the measurement results. By using CT, reproducible results can be realized with high accuracy. The hollow component can In principle, some or all of them are also inspected in areas that are difficult or impossible to measure for USI. Likewise, both coated and uncoated components can be scanned and tested. Furthermore, the investigation process can be automated much better, resulting in a significant time and cost savings. In addition, the use of the computed tomography device, an additional set-up effort is avoided if in the context of the maintenance of the component and an additional X-ray inspection is required.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass Bauteildaten bereitgestellt werden, welche als Qualitätskriterium eine Soll-Wandstärke in zumindest einem Bereich des Bauteils charakterisieren, dass anhand des wenigstens einen akquirierten Schnittbilds eine Ist-Wandstärke im durch die Bauteildaten charakterisierten Bereich des Bauteils ermittelt wird und dass geprüft wird, ob die Ist-Wandstärke des Bauteils der korrespondierenden Soll-Wandstärke in diesem Bereich entspricht und/oder innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs der korrespondierenden Soll-Wandstärke liegt. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass anhand des einen oder mehrerer zweidimensionaler Schnittbilder geprüft wird, ob eine Ist-Wandstärke des hohlen Bauteils mindestens der geforderten Soll-Wandstärke entspricht bzw. innerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs der entsprechenden Soll-Wandstärke liegt. Die Soll-Wandstärke(n) können dabei bauteilspezifisch bereitgestellt werden. Der zulässige Toleranzbereich kann ein vorbestimmter Festwert sein und/oder bauteil- bzw. ortsspezifisch, gegebenenfalls als Teil der Bauteildaten, bereitgestellt werden. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that component data are provided which characterize a desired wall thickness in at least one region of the component as a quality criterion, that determines an actual wall thickness in the area of the component characterized by the component data on the basis of the at least one acquired sectional image and that it is checked whether the actual wall thickness of the component corresponds to the corresponding desired wall thickness in this area and / or lies within a predetermined tolerance range of the corresponding desired wall thickness. In other words, it is provided that it is checked on the basis of the one or more two-dimensional sectional images, if an actual wall thickness of the hollow component corresponds to at least the required target wall thickness or within an allowable tolerance range of the corresponding target wall thickness. The desired wall thickness (s) can be provided component-specific. The permissible tolerance range can be a predetermined fixed value and / or device-specific or location-specific, if appropriate as part of the component data.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die bereitgestellten Bauteildaten Soll-Wandstärken in mindestens zwei Bereichen des Bauteils charakterisieren und/oder eine Soll-Wandstärke in wenigstens einem hochbelasteten Bereich des Bauteil charakterisiert und/oder mehrere Soll-Wandstärken in einer Ebene des Bauteils charakterisieren. Hierdurch können sowohl die vorbestimmte(n) Soll-Wandstärke(n) als auch die mittels der Computertomographie-Vorrichtung zu vermessenden Bereiche des Bauteils bzw. die zu akquirierenden Schnittbilder optimal an das jeweilige Bauteil angepasst werden. Unter einem hochbelasteten Bereich ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bereich des Bauteils zu verstehen, der erwartungs- und/oder erfahrungsgemäß während seines Betriebs überdurchschnittlich hohen Belastungen und damit überdurchschnittlich hohem Verschleiß unterliegt, so dass zu erwarten ist, dass etwaige Beschädigungen insbesondere in diesem Bereich auftreten. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the provided component data characterize target wall thicknesses in at least two regions of the component and / or characterizes a desired wall thickness in at least one heavily loaded region of the component and / or multiple desired wall thicknesses in a plane characterize the component. As a result, both the predetermined desired wall thickness (s) and the regions of the component to be measured by means of the computed tomography device or the slice images to be acquired can be optimally adapted to the respective component. In the context of the present invention, a highly stressed area is to be understood as an area of the component which, as expected and / or experience, is subject to above-average loads during its operation and thus to above-average high wear, so that it is to be expected that any damage will occur in particular in this area Area occur.

Ein besonders hoher Automatisierungsgrad wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, dass die Bauteildaten mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung bereitgestellt werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist hierzu vorzugsweise zum Datenaustausch mit der Computertomographie-Vorrichtung gekoppelt. A particularly high degree of automation is achieved in a further embodiment of the invention in that the component data is provided by means of a data processing device. For this purpose, the data processing device is preferably coupled to the computer tomography device for data exchange.

Besondere Zeit- und Kostenvorteile werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch realisiert, dass als Bauteil eine hohle Triebwerksschaufel, insbesondere eine Turbinenschaufel untersucht wird. Aufgrund ihres besonders komplexen Aufbaus, können die zahlreichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Untersuchung von Triebwerksschaufeln in besonders hohem Maß verwirklicht werden. Particular time and cost advantages are realized in a further embodiment of the invention in that a hollow engine blade, in particular a turbine blade is examined as a component. Due to their particularly complex structure, the numerous advantages of the method according to the invention in the investigation of engine blades can be realized to a particularly high degree.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem mittels der Computertomographie-Vorrichtung mehrere zweidimensionale Schnittbilder akquiriert werden. Hierdurch können wahlweise mehrere Bereiche des Bauteils geprüft und/oder ein Bereich des Bauteils besonders präzise geprüft werden. Further advantages are obtained by acquiring a plurality of two-dimensional slice images by means of the computed tomography device. As a result, optionally a plurality of regions of the component can be tested and / or a region of the component can be checked particularly precisely.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn mehrere Ist-Wandstärken in einer Bauteilebene des Bauteils anhand eines einzelnen Schnittbild ermittelt werden. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass anhand eines einzelnen zweidimensionalen Schnittbilds zwei oder mehr Ist-Wandstärken ermittelt und mit ihren entsprechenden Soll-Wandstärken verglichen werden. Auf diese Weise können mit Hilfe eines einzelnen Schnittbilds die Wandstärken von mehreren, beispielsweise gegenüberliegenden Wänden des hohlen Bauteils geprüft werden, wodurch das Untersuchungsverfahren besonders schnell durchgeführt werden kann. Further advantages are obtained if a plurality of actual wall thicknesses in a component plane of the component are determined on the basis of a single sectional image. In other words, it is provided that, based on a single two-dimensional sectional image, two or more actual wall thicknesses are determined and compared with their corresponding desired wall thicknesses. In this way, with the aid of a single cross-sectional image, the wall thicknesses of a plurality of, for example, opposing walls of the hollow component can be checked, as a result of which the examination method can be carried out particularly quickly.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Qualitätskriterium geprüft wird, ob das Bauteil eine unzulässige innere Beschädigung und/oder eine unzulässige innere Verunreinigung aufweist. Mit anderen Worten kann anstelle von oder zusätzlich zu einer Wandstärken-Untersuchung auch eine Qualitätsbeurteilung des Bauteils im Hinblick auf das Vorliegen innerer Beschädigungen und/oder unzulässiger innerer Verunreinigungen vorgenommen werden. Aufgrund der Visualisierung des Bauteils mittels der Computertomographie-Vorrichtung ist gegenüber USI eine Bewertung eines gesamten Bauteilquerschnitts bzw. einer gesamten Bauteilebene anhand wenigstens eines Schnittbilds und nicht lediglich ein punktueller Messbereich möglich. Damit sind auch innere Konturen des hohlen Bauteils darstellbar und auswertbar, wodurch aufgrund der hohen Auflösung, die durch Computertomographie-Vorrichtungen erreichbar sind, eine besonders zuverlässige Qualitätsprüfung der Hohlräume derartiger Bauteile möglich ist. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that is checked as a quality criterion, whether the component has an inadmissible internal damage and / or an impermissible internal contamination. In other words, instead of or in addition to a wall thickness test, a quality assessment of the component with regard to the presence of internal damage and / or impermissible internal contamination can be carried out. Due to the visualization of the component by means of the computed tomography device, a rating of an entire component cross-section or an entire component level is possible with respect to USI on the basis of at least one cross-sectional image and not just a point measuring range. Thus, inner contours of the hollow component can be displayed and evaluated, which due to the high resolution, which can be achieved by computed tomography devices, a particularly reliable quality inspection of the cavities of such components is possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem weiteren Schritt mittels der Computertomographie-Vorrichtung mehrere zweidimensionale Schnittbilder in wenigstens einem Bereich des Bauteils akquiriert und zur Erzeugung wenigstens einer Volumenstruktur des Bauteils verwendet werden, wenn die Prüfung ergibt, dass wenigstens ein Qualitätskriterium in diesem Bereich nicht erfüllt wird. Indem mehrere Schnittbilder (Absorptionsprofile) des Bauteils erstellt werden, kann daraus die Volumenstruktur des Bauteils konstruiert werden, was eine besonders genaue Beurteilung der Bauteilqualität erlaubt. Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass dabei das gesamte Bauteil oder nur der als „nicht in Ordnung“ klassifizierte Bauteilbereich erneut vermessen wird, um die Volumenstruktur zu ermitteln. Nachdem das Bauteil ohnehin bereits in der Computertomographie-Vorrichtung angeordnet ist, entsteht durch diese bedarfsweise CT-Messung kein zusätzlicher Rüstaufwand. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that in a further step by means of the computed tomography device a plurality of two-dimensional sectional images are acquired in at least one area of the component and used to generate at least one volume structure of the component, if the test shows that at least one quality criterion in this area is not met. By creating several sectional images (absorption profiles) of the component, the volume structure of the component can be constructed from this, which allows a particularly accurate assessment of the component quality. In principle, provision may be made for the entire component or only the component region classified as "not in order" to be measured again in order to determine the volume structure. After the component is already arranged in the computed tomography device anyway, there is no additional set-up effort due to this, if necessary, CT measurement.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird anhand des wenigstens einen Schnittbilds geprüft, ob das Bauteil ein vorbestimmtes Mindestqualitätskriterium erfüllt. Im Unterschied zum zunächst geprüften Qualitätskriterium, welches dazu dient, das Bauteil grob als in „in Ordnung“ und „nicht in Ordnung“ zu klassifizieren, definiert das Mindestqualitätskriterium im Rahmen der vorliegenden Erfindung, ob das Bauteil zwar nicht in Ordnung, aber reparabel ist, oder ob es irreparabel beschädigt ist. Anhand des wenigstens einen Schnittbilds wird damit eine vertiefte Qualitätsprüfung durchgeführt, um entscheiden zu können, ob das Bauteil gereinigt bzw. repariert werden kann oder ob es verworfen bzw. ausgetauscht werden muss. Alternativ oder zusätzlich kann grundsätzlich auch die Volumenstruktur des Bauteils zur Prüfung des Mindestqualitätskriteriums herangezogen werden. In a further advantageous embodiment of the invention, it is checked on the basis of the at least one sectional image, whether the component meets a predetermined minimum quality criterion. In contrast to the initially tested quality criterion, which serves to roughly classify the component as "in order" and "out of order", the minimum quality criterion in the context of the present invention defines whether the component is not in order, but is repairable, or if it is irreparably damaged. On the basis of the at least one sectional image so that a deeper quality inspection is performed to decide whether the component can be cleaned or repaired or whether it must be discarded or replaced. Alternatively or additionally, in principle, the volume structure of the component can also be used to test the minimum quality criterion.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es daher vorgesehen, dass das Bauteil gewartet, insbesondere repariert und/oder gereinigt, wird, wenn es das Mindestqualitätskriterium erfüllt, oder verworfen wird, wenn es das Mindestqualitätskriterium nicht erfüllt. In a further advantageous embodiment of the invention, it is therefore provided that the component is maintained, in particular repaired and / or cleaned, if it meets the minimum quality criterion, or discarded if it does not meet the minimum quality criterion.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Untersuchungssystem zum Durchführen eines Untersuchungsverfahrens gemäß dem ersten Erfindungsaspekt. Das erfindungsgemäße Untersuchungssystem umfasst dabei wenigstens eine Computertomographie-Vorrichtung, in welcher wenigstens ein zu wartendes, hohles Bauteil zum Akquirieren von zweidimensionalen Schnittbildern in wenigstens einem Bereich des Bauteils anordenbar ist, sowie wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche zum Datenaustausch mit der Computertomographie-Vorrichtung gekoppelt ist und ausgebildet ist, wenigstens ein vorbestimmtes Qualitätskriterium bereitzustellen und anhand des wenigstens einen Schnittbilds zu prüfen, ob das Bauteil das Qualitätskriterium erfüllt. Damit ermöglicht das erfindungsgemäße Untersuchungssystem eine verbesserte Beurteilung der Qualität des Bauteils. Mit Hilfe der Computertomographie-Vorrichtung können reproduzierbare Messergebnisse mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit erzielt werden, so dass Bauteile weiterhin im Betrieb genutzt werden können, die zuvor aufgrund der Ungenauigkeit der Prüfergebnisse (Streuung der Messergebnisse bei USI) verworfen worden wären. Darüber hinaus können hohle Bauteile vollständig, das heißt auch in für USI schwer bis nicht messbare Bereichen, inspiziert werden. Im einfachsten Fall kann die Qualitätsbeurteilung dabei anhand von einer oder mehreren zweidimensionalen Schnittbildern erfolgen, wodurch das Bauteil besonders schnell geprüft werden kann. Bei komplexen innen liegenden Strukturen können diese Bauteile aber bedarfsweise auch aus mehreren Raumrichtungen analysiert werden, ohne dass zusätzliche Vorrichtungen mit entsprechendem Rüstaufwand benötigt würden. Insbesondere kann für die Untersuchung des hohlen Bauteils auf zusätzliche Röntgen-Apparaturen verzichtet werden. Mit Hilfe der Datenverarbeitungseinrichtung wird zudem ein hoher Automatisierungsgrad erreicht, welcher zu einer deutlichen Zeitersparnis führt. Weiterhin erlaubt das erfindungsgemäße Untersuchungssystem auch die Qualitätsprüfung sowohl von unbeschichteten als auch von beschichteten Bauteilen. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind. A second aspect of the invention relates to an examination system for carrying out an examination method according to the first aspect of the invention. The examination system according to the invention comprises at least one computed tomography device in which at least one hollow component to be serviced for acquiring two-dimensional sectional images can be arranged in at least one region of the component, and at least one data processing device which is coupled to the computer tomography device for data exchange and is designed to provide at least one predetermined quality criterion and to check on the basis of the at least one sectional image, if the component meets the quality criterion. Thus, the examination system according to the invention allows an improved assessment of the quality of the component. With the help of the computed tomography device reproducible measurement results with high accuracy and high speed can be achieved, so that components can continue to be used in the operation, which would have previously been discarded due to the inaccuracy of the test results (scattering of the measurement results at USI). In addition, hollow components can be inspected completely, that is also in USI difficult to not measurable areas. In the simplest case, the quality assessment can be carried out on the basis of one or more two-dimensional sectional images, whereby the component can be checked very quickly. In the case of complex internal structures, however, these components can also be analyzed, if required, from a plurality of spatial directions, without the need for additional devices with corresponding set-up effort. In particular, it is possible to dispense with additional X-ray equipment for the examination of the hollow component. With the help of the data processing device also a high degree of automation is achieved, which leads to a significant time savings. Furthermore, the examination system according to the invention also allows the quality inspection of both uncoated and coated components. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first aspect of the invention, wherein advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet Bauteildaten bereitzustellen, welche als Qualitätskriterium eine Soll-Wandstärke in zumindest einem Bereich des Bauteils charakterisieren, anhand des wenigstens einen akquirierten Schnittbilds eine Ist-Wandstärke im durch die Bauteildaten charakterisierten Bereich des Bauteils zu ermitteln und als Qualitätskriterium zu prüfen, ob die Ist-Wandstärke des Bauteils innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs seiner korrespondierenden Soll-Wandstärke in diesem Bereich liegt. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Untersuchungssystem zur automatischen bzw. automatisierten Wandstärkenmessung an durch die Bauteildaten definierten Messstellen des zu untersuchenden Bauteils ausgebildet ist. Die Anzahl an Messpunkten und -ebenen kann dabei grundsätzlich beliebig gewählt und als Bauteildaten bereitgestellt werden. Aufgrund der Visualisierbarkeit durch eine oder mehrere Röntgen-basierte Schnittbilder ist gegenüber USI-Untersuchungen auch eine Bewertung des gesamten Querschnitts eines Bauteils und nicht lediglich eines punktuellen Messbereichs möglich. Zudem sind auch innere Konturen anzeigbar und auswertbar. In an advantageous embodiment of the invention, the data processing device is designed to provide component data which characterize a desired wall thickness in at least one region of the component as a quality criterion, to determine an actual wall thickness in the region of the component characterized by the component data using the at least one acquired sectional image, and As a quality criterion to check whether the actual wall thickness of the component is within a predetermined tolerance range of its corresponding desired wall thickness in this area. In other words, it is provided that the examination system for automatic or automated wall thickness measurement is formed at measuring points of the component to be examined defined by the component data. The number of measurement points and levels can basically be selected arbitrarily and provided as component data. Due to the visualizability of one or several X-ray-based cross-sectional images, USI examinations also include an evaluation of the entire cross-section of a component and not just a punctual one Measuring range possible. In addition, inner contours can be displayed and evaluated.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet, anhand des wenigstens einen akquirierten Schnittbilds als Qualitätskriterium zu prüfen, ob das Bauteil eine unzulässige innere Beschädigung und/oder eine unzulässige innere Verschmutzung aufweist. Zusätzlich oder alternativ zu einer Prüfung der Wandstärke eines Bauteils kann mit dem Untersuchungssystem also auch eine Röntgen-basierte Prüfung durchgeführt werden, um die innere Kontur(en) des Bauteils auf eventuelle Einschlüsse und Defekte im Material und/oder auf Verunreinigungen in einem oder mehreren Hohlräumen zu prüfen und gegebenenfalls anzuzeigen. In a further embodiment of the invention, the data processing device is designed to check, based on the at least one acquired sectional image as a quality criterion, whether the component has an impermissible internal damage and / or an impermissible internal contamination. In addition to or as an alternative to testing the wall thickness of a component, the examination system can thus also carry out an X-ray-based test to detect the internal contour (s) of the component for possible inclusions and defects in the material and / or for contamination in one or more cavities check and display if necessary.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und den Ausführungsbeispielen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in den Ausführungsbeispielen genannten und/oder alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Ausführungsbeispielen nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Dabei zeigt die einzige Figur schematisch eine Bauteilebene eines hohlen Bauteils, anhand welcher an mehreren Stellen Ist-Wandstärken des Bauteils ermittelt werden. Further features of the invention will become apparent from the claims and the exemplary embodiments. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and feature combinations mentioned below in the exemplary embodiments and / or alone, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation without the scope of the invention leave. There are thus also embodiments of the invention as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the embodiments, however, emerge and can be generated by separate feature combinations of the described embodiments. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which thus do not have all the features of an originally formulated independent claim. The single figure shows schematically a component plane of a hollow component, based on which at several points actual wall thicknesses of the component are determined.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Bauteilebene eines Bauteils 10 mit mehreren Hohlräumen 12, bei welchem es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Hochdruck-Turbinenschaufel (HDT-Schaufel) eines Flugtriebwerks handelt. Im Rahmen eines Wartungs-, Reparatur- oder Überholungsprozesses wird eine Qualitätsprüfung des Bauteils 10 durchgeführt. Hierzu wird das Bauteil 10 zunächst in einer Computertomographie-Vorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet, mittels welcher eine oder mehrere Schnittbilder oder -aufnahmen im gezeigten Bereich des Bauteils 10 akquiriert werden. Die Computertomographie-Vorrichtung erlaubt eine zerstörungsfreie Prüfung des Bauteils 10 zur Analyse seiner Wanddicken sowie eine Prüfung auf Materialfehler und innen liegende Verunreinigungen in einem kombinieren Prozessschritt oder in aufeinander folgenden Prozessschritten. Mit Hilfe der Computertomographie-Vorrichtung können sowohl zweidimensionale als auch dreidimensionale Darstellungen des Bauteils 10 erzeugt und ausgewertet werden. Anhand dieser Darstellungen können insbesondere Materialfehler besser beurteilt werden, die mit anderen Untersuchungsmethoden wie beispielsweise USI nicht oder nur schwer identifizierbar wären. Das Untersuchungsverfahren erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel in drei Schritten. In einem ersten Schritt erfolgt eine automatische bzw. automatisierte Wandstärkenmessung an mehreren mit dem Bezugszeichen I gekennzeichneten Bereichen des Bauteils 10. Hierzu werden zunächst eine oder mehrere Schnittbilder des Bauteils 10 mittels der Computertomographie-Vorrichtung akquiriert, um die innere Kontur des Bauteils 10 und eventuelle Einschlüsse und Defekte im Material sowie Verunreinigungen in den Hohlräumen 12 sichtbar zu machen. Anhand des oder der akquirierten Schnittbilds bzw. -bilder wird dann als Qualitätskriterium geprüft, ob das Bauteil 10 in den vorbestimmten Bereichen I ausreichende Wandstärken aufweist. Dazu werden Bauteildaten mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung (nicht gezeigt) bereitgestellt, welche als Qualitätskriterium Soll-Wandstärken in den Bereichen I des Bauteils 10 charakterisieren. Es ist dabei grundsätzlich nicht erforderlich, ein vollständiges CAD-Modell des Bauteils 10 bereitzustellen und auszuwerten. Stattdessen kann vorgesehen sein, dass die Bauteildaten lediglich Informationen enthalten, die die Soll-Wandstärken und gegebenenfalls ortsabhängige oder -unabhängige Toleranzwerte in den zu prüfenden Bereichen I charakterisieren. Die Anzahl an Messpunkten und -ebenen kann dabei grundsätzlich beliebig groß bzw. bedarfsweise gewählt werden. Gegebenenfalls kann mit Hilfe der Computertomographie-Vorrichtung aber auch aus mehreren, aus unterschiedlichen Blickwinkeln akquirierten Schnittbilder eine Volumenstruktur und/oder ein Schnittbild des Bauteils 10 erzeugt und zur Prüfung verwendet werden. The single figure shows schematically a component level of a component 10 with multiple cavities 12 , which in the present embodiment is a high-pressure turbine blade (HDT blade) of an aircraft engine. As part of a maintenance, repair or overhaul process is a quality inspection of the component 10 carried out. For this purpose, the component 10 first arranged in a computed tomography device (not shown), by means of which one or more sectional images or images in the region of the component shown 10 be acquired. The computed tomography device allows a non-destructive examination of the component 10 to analyze its wall thicknesses and to check for material defects and internal impurities in a combined process step or in consecutive process steps. With the help of the computed tomography device, both two-dimensional and three-dimensional representations of the component 10 be generated and evaluated. On the basis of these representations, it is possible in particular to better assess material defects that would not be difficult or impossible to identify with other examination methods such as, for example, USI. The examination method is carried out according to an embodiment in three steps. In a first step, an automatic or automated wall thickness measurement takes place at a plurality of regions of the component identified by the reference symbol I. 10 , For this purpose, first one or more sectional images of the component 10 acquired by the computed tomography device to the inner contour of the component 10 and possible inclusions and defects in the material as well as contamination in the cavities 12 to make visible. On the basis of the acquired or sectional image or images is then checked as a quality criterion, whether the component 10 in the predetermined areas I has sufficient wall thicknesses. For this purpose, component data are provided by means of a data processing device (not shown), which as a quality criterion set wall thicknesses in the areas I of the component 10 characterize. It is basically not necessary to have a complete CAD model of the component 10 to provide and evaluate. Instead, it may be provided that the component data only contain information that the target wall thicknesses and, where appropriate, location-dependent or -unabhängige tolerance values in the areas to be tested I characterize. The number of measuring points and levels can basically be chosen arbitrarily large or as required. Optionally, with the help of the computed tomography device but also from a plurality of sectional images acquired from different angles, a volume structure and / or a sectional image of the component 10 generated and used for testing.

Durch an sich bekannte Bildverarbeitungsmethoden des oder der akquirierten Schnittbilder werden dann die Ist-Wandstärken in den entsprechenden Bereichen I des Bauteils 10 ermittelt. Anschließend wird geprüft, ob die Ist-Wandstärken des Bauteils 10 den Soll-Wandstärken in den jeweiligen Bereichen I entsprechen oder zumindest innerhalb entsprechender Toleranzbereiche liegen. Die Wandstärkemessung kann dabei automatisiert, aber auch manuell vorgenommen werden bzw. in Nachgang bearbeitet werden. Insbesondere für manuell durchzuführende Schritte und/oder zur Kontrolle des Untersuchungsverfahrens kann es vorgesehen sein, dass das oder die Schnittbilder und/oder die Auswertungsergebnisse derselben durch ein Anzeigegerät dargestellt werden. By known image processing methods of the acquired or sectional images then the actual wall thicknesses in the corresponding areas I of the component 10 determined. Subsequently, it is checked whether the actual wall thicknesses of the component 10 the desired wall thicknesses in the respective areas I correspond or at least lie within corresponding tolerance ranges. The wall thickness measurement can be automated, but also be done manually or be edited in the future. In particular for steps to be carried out manually and / or for checking the examination method, it may be provided that the one or more sectional images and / or the evaluation results thereof are displayed by a display device.

In einem weiteren Schritt wird als Qualitätskriterium anhand des oder der Schnittbilder geprüft, ob das Bauteil 10 innen liegende Bauteilschäden und/oder Verunreinigungen aufweist. Auch diese Prüfung kann automatisiert durch an sich bekannte Bildverarbeitungsverfahren mittels der Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt werden. In a further step, the quality criterion is checked on the basis of the sectional image (s), whether the component 10 has internal component damage and / or contamination. This test can also be carried out automatically by image processing methods known per se by means of the data processing device.

Die Ergebnisse der Qualitätsprüfungen können dann in einem weiteren Schritt zur Kritikalitätsbewertung des Bauteils 10 herangezogen werden. In Abhängigkeit des Ergebnisses der Qualitätsprüfung(en) kann zur detaillierten Untersuchung des Bauteils 10 mit Hilfe der Computertomographie-Vorrichtung ein teilweises oder vollständiges Tomogramm des Bauteils 10 akquiriert werden, beispielsweise um im Zweifelsfall entscheiden zu können, ob das Bauteil 10 reparabel oder irreparabel beschädigt ist. Dem Fachmann ist bewusst, dass die beschriebene Schrittabfolge grundsätzlich auch variiert werden kann. The results of the quality checks can then be used in a further step for the criticality evaluation of the component 10 be used. Depending on the result of the quality inspection (s) can be used for detailed examination of the component 10 using the computed tomography device, a partial or complete tomogram of the component 10 be acquired, for example, to decide in case of doubt, whether the component 10 repairable or irreparably damaged. The person skilled in the art is aware that the described sequence of steps can in principle also be varied.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Bauteil component
12 12: Hohlraum cavity
I I: Bereich Area

Claims

Test method for a hollow component to be serviced ( 10 ) of a turbomachine, in particular a gas turbine, comprising the steps: - arranging the component ( 10 ) in a computed tomography device; Acquiring at least one two-dimensional cross-sectional image in at least one region of the component ( 10 ) by means of the computed tomography device; and checking on the basis of the at least one sectional image whether the component ( 10 ) meets a predetermined quality criterion.

Examination method according to claim 1, characterized in that component data are provided which as a quality criterion a desired wall thickness in at least one area ( I ) of the component ( 10 ) characterize that on the basis of the at least one acquired slice image, an actual wall thickness in the region characterized by the component data ( I ) of the component ( 10 ) and that it is checked whether the actual wall thickness of the component ( 10 ) of the corresponding desired wall thickness in this area ( I ) and / or is within a predetermined tolerance range of the corresponding desired wall thickness.

Examination method according to claim 2, characterized in that the provided component data set wall thicknesses in at least two spaced areas ( I ) of the component ( 10 ) and / or a desired wall thickness in at least one heavily loaded area ( I ) of the component ( 10 ) and / or several desired wall thicknesses in a plane of the component ( 10 ) characterize.

Examination method according to claim 2 or 3, characterized in that the component data are provided by means of a data processing device.

Investigation method according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a component ( 10 ) a hollow engine blade, in particular a turbine blade is examined.

Examination method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a plurality of two-dimensional slice images are acquired by means of the computed tomography device.

Examination method according to one of claims 2 to 6, characterized in that a plurality of actual wall thicknesses in a component plane of the component ( 10 ) can be determined on the basis of a single sectional image.

Examination method according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is checked as a quality criterion, whether the component ( 10 ) has an inadmissible internal damage and / or impermissible internal contamination.

Examination method according to one of claims 1 to 8, characterized in that in a further step by means of the computed tomography device a plurality of two-dimensional sectional images in at least one area ( I ) of the component ( 10 ) and for generating at least one volume structure of the component ( 10 ), if the test shows that at least one quality criterion in this area ( I ) is not fulfilled.

Examination method according to claim 1 to 9, characterized in that on the basis of the at least one sectional image is checked whether the component ( 10 ) meets a predetermined minimum quality criterion.

Examination method according to claim 10, characterized in that the component ( 10 ) is maintained, in particular repaired and / or cleaned, if it meets the minimum quality criterion, or discarded if it does not meet the minimum quality criterion.

An examination system for carrying out an examination method according to one of claims 1 to 11, comprising at least one computer tomography device in which at least one hollow component ( 10 ) to the Acquiring two-dimensional slices in at least one area ( I ) of the component ( 10 ) and at least one data processing device which is coupled to the data exchange with the computed tomography device and is designed to provide at least one predetermined quality criterion and to check on the basis of the at least one sectional image whether the component ( 10 ) meets the quality criterion.

Examination system according to claim 12, characterized in that the data processing device is designed: - to provide component data which as a quality criterion a desired wall thickness in at least one area ( I ) of the component ( 10 characterize); On the basis of the at least one acquired sectional image, an actual wall thickness in the region characterized by the component data ( I ) of the component ( 10 ) to investigate; and - as a quality criterion, to check whether the actual wall thickness of the component ( 10 ) within a predetermined tolerance range of its corresponding desired wall thickness in this area ( I ) lies.

Examination system according to claim 12 or 13, characterized in that the data processing device is designed to check on the basis of the at least one acquired sectional image as a quality criterion, whether the component ( 10 ) has an inadmissible internal damage and / or an inadmissible internal contamination.