DD269228A1

DD269228A1 - Ultraschallpruefvorrichtung

Info

Publication number: DD269228A1
Application number: DD31077587A
Authority: DD
Inventors: Andreas Pautrzak; Stefan Langrock
Original assignee: Zentralinstitut Schweiss
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1989-06-21

Abstract

Die erfindungsgemaesse Ultraschallpruefvorrichtung ist insbesondere geeignet fuer das Pruefen von Schweissverbindungen an Betonstaehlen in horizontaler und senkrechter Position auf Baustellen. Sie ist gekennzeichnet durch einen Grundkoerper, der in seinem unteren Bereich eine Oeffnung besitzt, in welcher eine verschiebbare Fuehrungsstange gefuehrt ist, waehrend sich in seinem oberen Bereich zwei abgewinkelte Arme befinden, die mit einer auswechselbaren Fuehrungsplatte in Verbindung stehen, wobei letztere eine einem Betonstahl angepasste, halbschalenfoermige Form besitzt und der Fuehrungsplatte ein verstellbares Klemmgehaeuse zugeordnet ist, welches einen Pruefkopf aufnimmt, der in einer in der Fuehrungsplatte angeordneten Fuehrungsnut bewegbar ist, wobei der Pruefkopf mit einer Stellschraube so in Wirkverbindung steht, dass er mit dem Boden der Fuehrungsnut unter einem dosierbaren Druck in engem Kontakt steht. Figur

Description

Hierzu ' Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallprüfvorrichtung für Schweißverbindungen an Betonstählen in horizontaler und vertikaler Position, die sich durch ein einfaches und sicheres Ankoppeln der Prüfköpfe auszeichnet und die insbesondere für den Qualitätsnachweis derartiger Schweißverbindungen unter Bausteüenbedingungen geeignet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Es ist allgemein bei annt, zum Nachweis von Fehlern in Schweißverbindungen neben der Durchstrahlungsprüfung die Ultraschallprüfung einzusetzen, wobei schräg einschaltende Prüfköpfe zur Anwendung gelangen. Es wird sowohl im Impuls-Reflexions-Verfahren als auch im Durchschallungsbetrieb gearbeitet. Im ersten Fall wird der an Fehlstellen reflektierte Schaüstrahl von einem Prüfkopf ausgesendet und empfangen. Bei dem zweiten Fall arbeitet ein Prüfkopf

als Sender und ein Prüfkop," als Empfänger. Diese Variante wird auch bei der Ultraschallprüfung von Schweißverbindungen an

Betonstählen genutzt. Zur Durchführung sind verschiedenartige Ultraschallprüfvorrichtungen bekannt, die mehr oder weniger Nachteile aufweisen, insbesondere dann, wenn derartige Schweißverbindungen unter Baustellenbedingungen zu prüfen sind. So ist eine Ultraschallprüfvorrichtung für Halbschalenschweißverbindungen an Bewehrungsstählen unter Anwendung der Tauchtechnik bekannt. Das Ankoppeln der Prüfköpfe erfolgt mit Wasser. Um Echoschwankungen zu vermeiden, werden die Prüf köpfe mittels verstellbarer Arme auf den Bewehrungsstahl aufgesetzt, der mit einem Unterkasten in magnetischer Kopplung

steht.

Der wesentliche Nachteil bei dieser Ultraschallprüfvorrichtung liegt darin, daß das Prüfen von Schweißverbindungen nur in der

horizontalen Position erfolgen kann. Da als Ankoppelmedium Wasser verwendet wird, kann die Ultraschallprüfvorrichtung nichtin eine vertikale Position gebracht werden. Auch ist eine Ulttaschallprüfvorrichtung zum Prüfen von Betonstählen bekannt, beider sich die Prüftöpfe auf einer zangenförmigen Lehre befinden und mittels Federkraft, die manuell ausgeübt wird, auf den zuprüfenden Betenstahl gedrückt werden.

Es ist offensichtlich, daß auf diese Weise ein gleichmäßiges Anpressen der Prüfköpfe auf den Betonstahl nicht gewährleistet ist,

was aber die Voraussetzung für eine genaue Fehlerbewertung ist. Der jeweilige Anpreßdruck ist vom Prüfer abhängig. Es läßt

sich nicht vermeiden, daß es aufgrund eines ungleichmäßigen Herausdrückens des Ankoppelmediums (Öl) zu Schwankungender Echoamplitude kommt. Schon ein Verkanten oder ein geringes Verrutschen der Prüfköpfe führt zu einem Absinken der

Echoamplituden und damit zu einer ungenauen Fehlerbewertung. Es wäre denkbar, diese US-Prüfvorrichtung auch an vertikalen Betonstählen einzusetzen. Auf Grund ihrer konstruktiven Ausbildung (zangenförmige Lehre) würden sich jedoch die aufgezeigten Mängel in noch stärkerem Maße bemerkbar machen. Es besteht daher die Forderung nach einer Ultraschallprüfvorrichtung, welche unter Ausschaltung der vorbeschriebenen Nachteile bei Schweißverbindungen an Betonstählen unter Baustellenbedingungen eine sichere Fehleranzeige und Bewertung

ermöglicht.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung' ist mit einer hohen Effektivität und Leistung das Ultraschallprüfen von Schweißverbindungen an Betonstählen unter ßaustellenbedingungen zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eino Ultraschallprüfvorrichtung für Schweißverbindungen an horizontalen und vertikalen Betonstählon zu entwickeln und so zu gestalten, daß ein gleichmäßiges Anpressen der Prüfköpfe an den Betonstahl gewährleistet ist, ein Verkanten oder Verrutschen der Prüfköpfe vermieden und ein einwandfreies Ankoppeln auf der Ankoppelfläche so ermöglicht wird, daß eine Fehlerbewertung mit einer hohen Genauigkeit und Sicherheit erzielbar ist. Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Ultraschallprüfvorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß einen Grundkörper besitzt, der in seinem unteren Dereich eine Öffnung besitzt, in welcher eine verschiebbare Führungsstange geführt ist, während :iich in seinem oberen Bereich zwei abgewinkelte Arme befinden, die mit einer Führungsplatte in Verbindung stehen, wobei letz .ate eine einem Betonstahl angepaßte, halbschalenförmige Form besitzt und der Führungsplatte ein verstellbares Klemmgeh.iuso zugeordnet ist, welches einen Prüfkopf aufnimmt, der in einer in der Führungsplatte angeordneten Führungsnut bewegbar ist, wobei der Prüfkopf mit einer Stollschraube so in Wirkverbindung steht, daß er mit dem Boden der Führungsnut unter einem dosierbaren Druck in engem Kontakt steht.

Die Führungsplatte ist auswechselbar gestaltet, wodurch es möglich ist, diese hei verschieden starken Be» jnstählen schnell und einfach umzurüsten. Weiterhin sind an der Führungsplatte Stifte angeordnet, die mit einem elastischen Körper so in Eingriff stehen, daß der betonstr.r I und die Führungsplatte fest miteinander verankert sind und eine starre Einheit bilden. Zur Verschiebung der Prüf köpfe auf einen bestimmten Abstand besitzt die Führungsstange eine Markierung. Gegenstand der Erfindung ist eine Ultraschallprüfvorrichtung, mit der das Problem des Verkantens oder Verrutschens der Prüfköpfe in einfacher Weise dadurch gelöst ist, indem die Ankoppelfläche in folgende zwoi Ankoppelflächen aufgespalten wird:

— Ankoppelfläche zwischen Prüfkopf und Führungsnut

— Ankoppelfläche zwischen Führungsplatte und Betonstahl.

Durch diese Aufspaltung wird bewirkt, daß das Ankoppeln der Prüfköpfe auf einer ebenen Fläche erfolgt. Hierbei ist es möglich, die Führungsnut mit einem zähflüssigen Ankoppelmedium zu füllen und somit ein gleichmäßiges Ankoppeln der Prüfköpfe zu gewährleisten. Ein Verrutschun der Prüfköpfe kann nicht eintreten, da diese in der Führungsnut sicher geführt werden. Von wesentlichem Vorteil ist, daß iie Ankopplung vor der Prüfung auf dem Betonstahl vorgenommen wird. Während der eigentlichen Prüfung wird nur die Ankopplung der im Vergleich zu den Prüfköpfen breiteren Führungsplatte durchgeführt. Echoschwankungen durch Verrutschen oder Verkanten treten somit nicht auf. Weiterhin reduziert sich die eigentliche Prüfung am Betonstahl auf das Ankoppoln und Ablesen der Echchöhendifferenz im Vorgleich zur fehlerfreien Schweißverbindung. Lediglich ein Auffüllen des Ankoppelmediums in der Führungsnut muß nach etwa zehn Schweißverbindungen vorgenommen werden.

Im Gegensatz zu der zangenförmigen Ultraschallprüfvorrichtung lieg* bei der vorliegender· ^crf jndung ein bedeutender Vorteil darin, daß zur Prüfung in verschiedenen Positionen die Ultraschallprüfvorrichtung nicht abgesetzt und neu angesetzt werden muß und damit die genannten Nachteile erneut auftreten, sondern nur die Führungsstange mit den arretierten Klemmgehäusen in die verschiedenen Positionen vorschoben werden muß, ohne daß sich die Ankoppelbedingungen ändern. Dies führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Genauigkeit und Sicherheit der Fehlerbewertung. Die konstruktive Ausbildung der Ultraschallprüfvorrichtung ermöglicht sowohl eine Ultraschallprüfung an horizontalen als auch an vertikalen Betonstählen. Durch die Erfindung wird die Forderung nach der Ultraschallprüfung von Schweißverbindungen an horizontalen und vertikalen Betonstählen auf einfache Weise und in kurzer Zeit in vollem Maße erfüllt und das Anwendungsgebiet erweitert. Darüber hinaus eignet sie sich ausgezeichnet für den Qualitätsnachweis für Schweißverbindungen an Betonstählen unter Baustellenbedingungen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ultraschall-Prüfvorrichtung in der Vorderensicht sowie 2-Schnittdarstellungen.

Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um das Prüfen einer Schweißverbindung 16 eines Betonstahles 6 der Stahlmarke StA-III, Durchmesser 20mm, wobei der Betonstahl 6 in einer horizontalen Position angeordnet ist. Nach der Zeichnung besteht die Ultraschallprüfvorrichtung aus dem Grundkörper 1, in des.sen unterem Teil in einer quadratisch ausgebildeten Öffnung von 10 x 10mm eine Führungsstange 2, mit einer Markierung 15 versehen, verschiebbar geführt ist. Die im oberen Bereich des Grundkörpers 1 befindlichen Arme 3; 4 sind einmal mittels einer Schraubverbindung an letzerem angeschlossen und zum anderen durch eine weitere Schraubverbindung mit der Führungsplatte 5 lösbar verbunden, deren halbschalenförmige Ausbildung dem Radius des Betonstahles 6 angepaßt ist. An der Führungsstange 2 befinden sich die zwei verstellbaren Klemmgehäuse 7; 8, welche je einen Prüfkopf 9; 10 aufnehmen, die in der in der Führungsplatte 5 befindlichen Führungsnut 11 bewegt werden. Jeder der Prüfköpfe 9; IOwird durch eine Stellschraube 12gogenden Boden der Führungsnut 11 gedrückt, in der sich das Ankoppelmedium 17 befindet, bei dem es sich in diesem Beispiel um einen dickflüssigen Leim handelt. An der Führungsplatte 5 befinden sich an beiden Seiten Stifte 13, in die zur Arretierung des Betonstahles 6 mit der Führungsplatte 5 ein elastischer Körper 14 in Form eines Bandes eingreift. Die Prüfköpfe 9; 10 sind über Kabel mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ultraschallgerät verbunden. Die konstruktive Ausbildung der Ultraschallprüfvorrichtung gestattet in vorteilhafter Weise, die Ultraschallprüfung einer Schweißverbindung 16 in zwei Prüfabschnitte wie folgt einzuteilen:

Im ersten Γ rüfabschnitt werden die Führungsnut 11 mit dem dickflüssigen Leim gefüllt sowie die Prüfköpfe 9; 10 in den Klerr.-^^näusen 7; 8 arretiert und beide anschließend in die Führungsnut 11 abgesenkt. Anschließend wird die Ultraschallprüfvorrichtung auf ein Teststück (gleicher Betonstahl mit fehlet freier Schweißverbindung), dessen Oberfläche mit dem Ankoppelmedium 17 (hier: Fett) versehen ist, so aufgesetzt, daß die Führungsplatte 5 rechts und links im gleichen Abstand von der Schweißverbindung 16 aufliegt. Durch das Umlegen des elastischen Körpers 14 (Band) um das Teststück und dessen Eingriff in die an beiden Enden der Führungsplatte 5 befindlichen Stifte 13 h t die Führungsplatte 5 mit dem Teststück zu einer Einheit fest verankert.

Nunmehr werden die beiden Klemmgehäese 7; 8 auf der Führungsstange 2 nittels Befestigungsschraube (M 3) in den Positionen arretiert, in denen sich die Prüfköpfe 9; 10 bei der Durchschallung der Schweißverbindung 16 im Sprungabstand zueinander befinden. Der Sprungabstand „S" ist als Abstand zwischen Schalk ustrittspunkt und dem Punkt definiert, in dem der an der Rückwand reflektierte Schallstrahl wieder aus der Oberfläche austritt. Bei einem Durchmesser des Teststückes von 20 mm und dem Einsatz von 70°-Prüfköpfen 9; 10 beträgt der Sprungabstand „S" = 110mm, so daß jeder Prüfkopf auf der Markierung 55mm zu arretieren ist. Durch Drehen der Stellschrauben 12 werden beide Prüfköpfe 9; 10 in das in der Führungsnut 11 befindliche Ankoppelmedium 17 (dickflüssiger Leim) gedrückt und die Ankoppelung hergestellt. Die Ultraschallprüfvorrichtung ist nunmehr einsatzbereit für den zweiten Prüfabschnitt.

Zu Beginn dieses Prüfabschnittes wird die Ultraschallprüfvorrich.'ung in der gleic hen beschriebenen Weise auf den zu prüfenden Betonstahl 6 aufgesetzt und befestigt wie im ersten Prüfabschnitt. Auf diese Art werden sowohl Betonstähle 6 in horizontaler als auch in vertikaler Position geprüft. Damit der gesamte Querschnitt der Schweißverbindung 16 bei der Prüfung erfaßt wird, sind drei verschiedene Prüfkopfctellungen vorgeschrieben, wobei die Prüfköpfe 9; 10 stets im Sprungabstand „S" zueinander stehen. Stellung a): Prüfköpfe 9; 10 jeweils im Abstand S/2 zur Nahtmitte Stellung b): Prüfkopf!) unmittelbar neben der Schweißnaht Stellung c): Prüfkopf 10 unmittelbar neben der Schweißnaht.

Zunächst erfolgt die ? üfung in der Stellung a), wobei der als Sender arbeitende Prüfkopf 9 ein Schallbündel im Winkel von 70° in den Wurzelbereich der Schweißverbindung 16 aussendet, welches reflektiert und vom zweiten Prüfk >pf 10 empfangen wird. Kriterium für eine fehlerhafte Schweißverbindung 16 ist die Echohöhe (in Dezibel), die deutlich geringe - ist als bei einer fehlerfreien Schweißverbindung 16. Um in den Prüfkopfstellungen „b" und „c" zu prüfen, wird die Führungsstange 2 mit den an ihr arretierten Klemmgehäusen 7; 8 in die entsprechende Position verschoben, wobei die Prüfköpfe 9; 10 sich wieder im Sprungabstand „S" zueinander befinden. Der Prüfvorgang und Auswertung erfolgen analog „a".

Für die Durchführung von Ultraschallprüfungen an weiteren Schweißverbindungen 16 ist lediglich die Führungsplatte 5 vom Betonstahl 6 aus ihrer Verankerung zu lösen und auf den nächsten zu prüfenden Betonstahl 6 aufzusetzen und in bekannter Weise wieder zu befestigen. Der vorbeschriebene erste Prüfabschnitt kann bei der Ultraschallprüfung weiterer Schweißverbindungen 16entfallen,nurdasAnkoppelmedium 17 in der Führungsnut 11 ist nach einiger Zeit zu erneuern. Es hat sich gezeigt, daß die Auswechselung nach etwa zehn Ultraschallprüfungen vorgenommen werden sollte. Um Betonstähle 6 unterschiedlicher Durchmesser prüfen zu können, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, bereits vorgefertigte Führungsplatten 5 einzusetzen, die eine diesen Betonstählen 6 angepaßte Form (Schnitt A-A; Schnitt B-B) besitzen. Mit Hilfe solcher vorgefertigter Führungsplatten 5 ist gewährleistet, daß Betonstähle 6 im gesamten Durchmesserbereich von 14 bis 32 mm geprüft werden können.

Claims

1. Ultraschallprüfvorrichtung für Schweißverbindungen an Betonstählen in horizontaler und vertikaler Position, die sich durch ein einfaches und sicheres Ankoppeln der Prüfköpfe auszeichnet und die insbesondere für den Qualitätsnachweis derartiger Schweißverbindungen unter Baustellenbedingungen geeignet ist, gekennzeichnet dadurch, daß ein Grundkörper (1) angeordnet ist, der in seinem unteren Bereich eine Öffnung besitzt, in welcher eine verschiebbare Führungsstange (2) geführt ist, während sich in seinem oberen Bereich zwei abgewinkelte Arme (3; 4) befinden, die mit einer Führungsplatte (5) in Verbindung stehen, wobei letztere eine einem Betonstahl (6) angepaßte, halbschalenförmige Form besitzt und der Führungsplatte (5) ein verstellbares Klemmgehäuse (7; 8) zugeordnet ist, welches einen Prüfkopf (9; 10) aufnimmt, der in einer in der Führungspla.v- (5) angeordneten Führungsnut (11) bewegbar ist, wobei der Prüfkopf (9; 10) mit einer Stellschraube (12) so in Wirkverbindung steht, daß er mit dem Boden der Führungsnut (11) unter einem dosierbaren Druck in engem Kontakt steht.

2. Ultraschallprüfvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Führungsplatte (5) auswechselbar gestaltet ist.

3. Ultraschallprüfvorrichtung nach Punkt 1 und2, nekennzeichnet dadurch, daß die Führungsplatte (5) mit Stiften (13) ausgerüstet ist die mit einem elastischen Körper (14) in Eingriff stehen.

4. Ultraschallprüfvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Führungstab (2) eine Markierung (15) besitzt.