Computed Tomography Meets Failure Analysis – XCT, the Failure Analyst's Darling
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A. Neidel
Abstract
X-ray computed tomography (XCT) is a powerful volumetric non-destructive testing tool. In this contribution, its application for large pieces of equipment is demonstrated, after the main components of an XCT scanner are described. While the technology has been well known in the scientific community for many years, its industrial-scale use is relatively new, especially as far as very large units are concerned. In a number of case studies, the benefits to the failure analyst of readily available XCT machines will be shown. The advantages in employing non-destructive XCT for metallurgical root cause failure analysis, prior to cutting up a failed part for sectioning and opening of cracks or other imperfections, will be revealed. It will be indicated how XCT can be conveniently applied in failure cases, for the sake of both the failure analyst and the fractographer. XCT can be used as a first testing method to get an understanding of the exact location of imperfections, fields of porosity, crack systems and the like, before macro- and microstructural anomalies are opened by the fractographer. To state it more clearly, the fractographer who has a high-powered XCT, with excellent spatial resolution at his or her disposal, will never again run the risk of cutting away a crack tip that is so valuable in determining the fracture mode.
Kurzfassung
Röntgen-Computertomographie (XCT) ist ein leistungsfähiges volumetrisches Instrument für eine zerstörungsfreie Prüfung. Nach der Beschreibung der Hauptbestandteile eines XCT-Scanners stellt diese Arbeit die Anwendung einer solchen Anlage für große Ausrüstungsteile vor. Während die Technik der Wissenschaftsgemeinschaft seit Jahren wohlbekannt ist, ist ihr Einsatz in der Industrie relativ neu, insbesondere für sehr große Teile. In einigen Fallstudien werden die Vorzüge der gut verfügbarer XCT-Geräte für den Schadensanalytiker aufgezeigt. Dabei wird auf die Vorteile beim Einsatz der zerstörungsfreien XCT in der Schadensanalyse hingewiesen, die durchgeführt wird, bevor ein Schadensteil zwecks Anfertigung von Schnitten und zum Öffnen von Rissen oder anderen Fehlern bei der Suche nach der metallurgischen Grundursache zerlegt wird. Es wird gezeigt, wie der Schadensanalytiker bzw. der Fraktograf XCT in Schadensfällen in geeigneter Weise einsetzen kann. XCT kann als ein erstes Prüfverfahren zum Einsatz kommen, um einen Überblick über die genaue Lage von Fehlern, Porositätsfeldern, Risssystemen und dergleichen zu erhalten, bevor makro- und mikrostrukturelle Anomalien durch den Fraktografen geöffnet werden. Um es deutlicher zu formulieren: Ein Fraktograf, der über einen Hochleistungs-XCT mit ausgezeichneter räumlicher Auflösung verfügt, läuft zukünftig nie mehr Gefahr, eine für die Ermittlung des Bruchmodus' so wichtige Rissspitze abzutrennen.
References / Literatur
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© 2019, Carl Hanser Verlag, München
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