DD296153A5

DD296153A5 - DEVICE FOR AUTOMATIC ULTRASONIC TESTING OF THE END PIPES OF PIPES

Info

Publication number: DD296153A5
Application number: DD90340639A
Authority: DD
Inventors: Kurt S Sobotta; Hans J Wahl
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1991-11-21
Also published as: EP0398002A2; ES2018462T3; EP0398002B1; DE59003928D1; ES2018462A4; ATE99053T1; GR910300029T1; DE3916122C1; EP0398002A3

Abstract

Device for the automatic ultrasonic inspection of tube ends comprising a test casing whose longitudinal axis is horizontal and which embodies a test chamber, and a drive chamber coaxial with the test chamber. The test chamber has a lid on the test side which has an automatically sealable opening for introducing the tube end into the test chamber. The tube end can be automatically clamped and, after filling the test chamber with coupling liquid, test heads rotate around the tube end on rotating and guiding devices. <IMAGE>

Description

Rohre in den oben bereits genannten Abmessungen müßten - wenn auch die Möglichkeit besteht, die waagerechte Produktionslage einzuhalten —mittels Krananlagen in den Prüfrahmen eingespannt, mehrfach zur Vermeidung von Durchbiegungen unterstützt und unter Abdichtung der Enden mit dem Prüfrahmen und den entsprechenden Prüfvorrichtungen in die Wasserwanne eingetaucht werden. Die Taktzeiten einer solchen Handhabung sind innerhalb von Rohrfertigungsanlagen nicht akzeptabel.Pipes in the above-mentioned dimensions would - if the possibility also exists to comply with the horizontal production situation -supported by cranes in the test frame, repeatedly supported to avoid deflections and immersed in the water tub with sealing the ends of the test frame and the corresponding test devices , The cycle times of such handling are not acceptable within pipe manufacturing plants.

Ein ferngesteuertes Ultraschall-Prüfsystem insbesondere für den Einsatz zur Kontrolle von Rohren in Kernkraftwerken offenbart die US-PS 4.586.379.A remote controlled ultrasonic testing system, particularly for use in controlling pipes in nuclear power plants, is disclosed in U.S. Patent 4,586,379.

Die hier gezeigte Prüfvorrichtung bewegt sich um einen aus zwei Halbschalen bestehenden auf das zu prüfende Rohr aufgespanntem Führungsring. Die Prüfvorrichtung weist hierbei einen parallel zur Rohrachse sich erstreckenden, aus mehreren miteinander verbundenen Einzelprofilen bestehenden Kragarm auf. Dieser Kragarm wiederum beinhaltet eine durch einen Spindelantrieb in Richtung der Kragarmlängsachse verfahrbare Halteplatte für den Ultraschallprüf kopf bzw. für dessen zusätzlich senkrecht zur Rohrachse verfahrbare Halteeinrichtung.The test device shown here moves around a consisting of two half shells clamped on the pipe to be tested guide ring. The test apparatus in this case has a parallel to the tube axis extending, consisting of several interconnected individual profiles cantilever. This cantilever arm in turn includes a movable by a spindle drive in the direction of the Kragarmlängsachse retaining plate for the Ultraschallprüf head or for its additionally movable perpendicular to the tube axis holding device.

Angetrieben wird die Prüfvorrichtung durch 3 Motoren und 1 Zylinder für die rotatorische Bewegung um das Rohr, für die translatorische Bewegung der Halteplatte, für eine Drehbewegung des Prüfkopfes um dessen Längsachse und für die translatorische Bewegung des Prüfkopfes in der senkrecht zur Rohrachse stehenden Achse.The test device is driven by 3 motors and 1 cylinder for the rotational movement around the tube, for the translational movement of the holding plate, for a rotational movement of the probe about its longitudinal axis and for the translational movement of the probe in the axis perpendicular to the tube axis.

Ein Nachteil dieser Prüfvorrichtung besteht darin, daß jeweils nur ein von der Kragarmlänge abhängiges Teilstück einer Rohrleitung oder eines Rohres geprüft werden kann, wonach der Führungsring wieder demontiert bzw. gelöst und an einer anderen Stelle fest gespannt werden muß, um mit der Prüfung weiterer Rohrabschnitte fortzufahren.A disadvantage of this test device is that in each case only one of the Kragarmlänge dependent section of a pipe or a pipe can be checked, after which the guide ring must be dismantled or loosened and tightened at another point to continue with the examination of other pipe sections ,

Eine solche Arbeitsweise ist für die Ultrschallprüfung von Rohrenden innerhalb eines Fertigungsbetriebes ungeeignet, da — wenn auch der eigentliche Prüfvorgang automatisch abläuft —durch das jeweilige Aufspannen der für einen kompletten Arbeitstakt nötige Zeitaufwand den einer einfachen manuellen Ultraschallprüfung noch übersteigt. Zum anderen kommt auch ein aufgesetzter gleitender Prüfkopf mit Wasserkammer zum Einsatz, der die bereits erwähnten Nachteile der Ankopplung in den Rohrendbereichen aufweist.Such an operation is unsuitable for the ultrasound testing of pipe ends within a manufacturing plant, since - even if the actual test procedure is automatic - by the respective clamping of the time required for a complete power cycle time exceeds that of a simple manual ultrasonic testing. On the other hand also an attached sliding test head with water chamber is used, which has the already mentioned disadvantages of the coupling in the Rohrendbereichen.

Ebenfalls im wesentlichen vorgesehen für den Einsatz zur Ultraschallprüfung von Rohren in Kernkraftwerken ist die in der US-PS 4.665.085 beanspruchte Vorrichtung.Also substantially intended for use in ultrasonic testing of tubes in nuclear power plants is the device claimed in US-PS 4,665,085.

Auch diese Prüfvorrichtung weist einen geteilten, auf ein Rohr aufsetzbaren Rahmenring auf, der jedoch über Antriebsräder in Richtung der Rohrachse verfahrbar ist. An diesem Rahmenring ist ein über Ritzel angetriebener Rotorring befestigt, der auch den Ultraschallprüfkopf trägt. Mehrere auf der Rohroberfläche rollende oder gleitende Sensorelemente überprüfen-zur Regelung der definierten Stellung des Prüfkopfes relativ zur Rohroberfläche- jegliche Abweichungen der Winkligkeit der Rahmenringachse zur Rohrachse sowie evtl. Drehbewegungen des Rahmenringes und geben entsprechende Signale an die Antriebselemente, die dann Ausgleichsbewegungen einleiten.Also, this tester has a split, can be placed on a tube frame ring, which, however, via drive wheels in the direction of the tube axis is movable. Attached to this frame ring is a pinion driven rotor ring which also carries the ultrasonic probe. Several on the tube surface rolling or sliding sensor elements to control the defined position of the probe relative to Rohroberfläche- any deviations of the angularity of the frame ring axis to the tube axis and any rotational movements of the frame ring and give appropriate signals to the drive elements, which then initiate compensatory movements.

Auch diese Prüfvorrichtung müßte bei der Verwendung zur Prüfung von Rohrendbereichen jeweils zunächst aufgesetzt, justiert und nach der Prüfung wieder vom Rohrende abgenommen werden und benötigte für ihren Arbeitstakt wesentlich mehr Zeit als eine nur manuelle Prüfung. Auch die hier offenbarten Prüfköpfe und Ankopplungsmethoden weisen den bereits beschriebenen Nachteil auf, daß ein instationärer Prüfzustand am Rohrende nicht verhindert werden kann.Also, this tester would have to be first placed, adjusted and removed after the test again from the pipe end when using for testing of Rohrendbereichen and needed for their work cycle much more time than a manual test only. Also, the test heads and coupling methods disclosed herein have the disadvantage already described that a transient test condition at the pipe end can not be prevented.

Des weiteren offenbart die DE-OS 3301329 eine Vorrichtung zur Ultraschall-Prüfung von mit Gewinde versehenen Rohrenden, die zwar keine automatisierte, aber immerhin eine durch Führungs- und Halteeinrichtungen vereinfachte manuelle Rohrendenprüfung gestattet.Furthermore, DE-OS 3301329 discloses a device for ultrasonic testing of threaded pipe ends, which does not allow automated, but at least one simplified by guiding and holding devices manual pipe end test.

Die Einkopplung des Ultraschall-Signals erfolgt hierbei über die Stirnflächen des Rohrendes durch Senkrechteinschallung.The coupling of the ultrasonic signal takes place here via the end faces of the pipe end by vertical insonification.

Eine solche Schallführung und Einkopplung erlaubt sicher die zerstörungsfreie Prüfung auf gewindetypische Werkstoffungänzen, weist aber Unsicherheiten auf bei der Prüfung von Dopplungen und auch bei der Prüfung von z. B.Such a sound conduction and coupling certainly allows the non-destructive testing on thread typical material dances, but has uncertainties in the examination of duplications and also in the examination of z. B.

Bindefehlern in Längsnähten.Binding errors in longitudinal seams.

Durch das manuelle Auf- und Absetzen, das Spannen und Lösen der verschiebbaren Rollen 11 und das Ankoppeln des Wandlers 5 wird zudem die Taktzeit zur Prüfung relativ lang.Due to the manual raising and lowering, the tensioning and loosening of the displaceable rollers 11 and the coupling of the transducer 5, the cycle time for testing also becomes relatively long.

Diese Vorrichtung ist daher eher für eine Feldprüfung der Rohre geeignet, die z.B. vordem Verschraubenzum Rohrstrang und Abhängen in das Bohrloch stattfinden kann, nicht aber für die schnelle Serienprüfung in der Fertigung.This device is therefore more suitable for field testing of pipes, e.g. prior to bolting to the tubing string and hanging into the wellbore, but not for rapid serial production testing.

Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine schnelle an die Fertigungsgeschwindigkeit angepaßte vollautomatische Ultraschall-Prüfung der Rohrenden ermöglicht und unabhängig von der Rohrendenbearbeitung alle auftretenden Fehlertypen möglichst in einem Prüfzyklus erkennbar werden läßt.For the invention, therefore, the object was to provide a device that allows a fast adapted to the production speed fully automatic ultrasonic testing of pipe ends and regardless of the pipe end processing all occurring error types as possible in a test cycle can be seen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs.This object is achieved by the characterizing features of the main claim.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen erfaßt.Advantageous developments of the device according to the invention are covered in the subclaims.

Ausgehend von dem allgemeinen Erfindungsgedanken, daß nämlich eine schnelle vollautomatische Ultraschall-Prüfung aller Fehlertypen unabhängig von der Rohrgeometrie durch eine auch an den Rohrenden vorhandene Ankopplung mittels Eintauchtechnik erreichbar ist, besteht die erfindungsgemäße Lösung zunächst darin, daß ein zweiteiliges, aus Antriebskammer und Prüf kammer bestehendes Prüfgehäuse vorgesehen wird, dessen Längsachse waagerecht ist und mit der Längsachse des zu prüfenden Rohrendes übereinstimmt, wobei der prüfseitige Deckel der Prüfkammer mit einer zur äußeren Oberfläche des Rohrendes abdichtbaren Öffnung versehen ist.Based on the general idea of the invention, namely that a fast fully automatic ultrasonic testing of all types of errors regardless of the tube geometry by a present at the pipe ends coupling by immersion technology is achievable, the solution according to the invention initially consists in that a two-part, consisting of drive chamber and test chamber existing Test housing is provided, whose longitudinal axis is horizontal and coincides with the longitudinal axis of the pipe end to be tested, wherein the test-side cover of the test chamber is provided with a sealable to the outer surface of the pipe end opening.

Die mit waagerechter Längsachse während der gesamten Fertigung, Prüfung und Lagerung transportierten Rohre können dann vorteilhafterweise ohne großen Handhabungsaufwand mit einem Ende in die zunächst von Koppelflüssigkeit entleerte Prüfkammer eingefahren werden, wonach die Dichtung zwischen der Öffnung des prüfseitigen Deckels der Prüfkammer und der Rohraußenoberfläche aktiviert wird.The horizontal longitudinal axis during the entire production, testing and storage transported tubes can then advantageously be retracted without great effort with one end in the initially emptied of coupling fluid test chamber, after which the seal between the opening of the test side lid of the test chamber and the tube outer surface is activated.

Wahlweise kann auch das Rohr in z. B. Prismenhalterungen oder auf einem Rollgang fixiert werden, bevor auf eines oder auf beide Rohrenden gleichzeitig die entleerte Prüfkammer aufgefahren und abgedichtet wird.Optionally, the tube in z. B. prism mounts or be fixed on a roller table, before at the same time the empty test chamber is raised and sealed on one or both pipe ends.

Zur sicheren Halterung und Spannung des in die Prüfkammer ragenden Rohrendes ist dort eine zentrisch angeordnete Anschlag- und Spanneinrichtung auf einer hohlen, in die Prüfkammer ragenden Achse drehfest angebracht.For secure mounting and tension of the projecting into the test tube end there is a centrally arranged stop and clamping device mounted on a hollow, projecting into the test chamber shaft rotation.

Dadurch, daß die hohle Achse durch die ganze Länge der in der Achsverlängerung an die Prüfkammer anschließenden Antriebskammer bis durch den antriebsseitigen Deckel geführt und mit diesem drehfest verbunden ist, wird in vorteilhafter Weise ein Zuführen von Spann- oder Halteenergie von außen bis in das Rohrende ermöglicht.Characterized in that the hollow axis is guided through the entire length of the axis in the extension of the test chamber adjoining the drive chamber through the drive-side cover and rotatably connected thereto, advantageously supplying tensioning or holding energy from the outside to the end of the tube allows ,

Um nun bei vorteilhaft kompakter Bauweise ein für die Drehung von Prüfköpfen um das Rohrende nötiges Drehmoment in die Prüfkammer, jedoch nicht in das Rohrende zu übertragen, ist die hohle Achse in einer als Hohlwelle ausgebildeten Motorwelle gelagert und durch diese hindurchgeführt.In order to transmit a torque necessary for the rotation of probes around the pipe end in the test chamber, but not in the tube end in an advantageously compact design, the hollow shaft is mounted in a motor shaft designed as a hollow shaft and passed through it.

Die Hohlwelle wiederum ist in dem antriebsseitigen Deckel und in einerTrennwand zwischen Antriebskammer und Prüfkammer drehbar gelagert, ragt unter Abdichtung zur Trennwand in die Prüfkammer und ist dort mit einer runden, im wesentlichen dem Innendurchmesser der Prüfkammer angepaßten Drehscheibe drehfest verbunden.The hollow shaft in turn is rotatably mounted in the drive-side cover and in a partition wall between the drive chamber and the test chamber, projects under seal to the partition in the test chamber and there is rotatably connected to a round, substantially the inner diameter of the test chamber adapted hub.

Durch eine solche Ausbildung der Drehscheibe wird- auch in Verbindung mit den auf ihr angeordneten weiteren Einrichtungen - nach Auffüllen der Prüfkammer mit Koppelflüssigkeit die gesamte, in der Prüfkammer befindliche im wesentlich waagerecht liegende Flüssigkeitssäule in Rotation versetzt. Hierdurch wird zum einen die Bildung von Luftblasen verhindert und zum anderen im Spalt zwischen den mit gleicher Drehgeschwindigkeit rotierenden Prüfköpfen und der Rohroberfläche ein quasi stationärer Zustand zwischen Koppelflüssigkeit und Prüfköpfen erreicht und störende Dichteschwankungen vermieden. Die Drehscheibe weist hierbei auf ihrer dem Rohr zugewandten Seite eine oder mehrere zu ihrer Längsachse beabstandete aber parallele, sich im wesentlichen über die Prüfkammerlänge erstreckende Führungsstangen auf, auf denen längs der Rohroberfläche in an sich bekannter Weise verschiebbare Gleitkörper mit einer Einrichtung zur Aufnahme von Ultraschall-Prüfköpfen angeordnet sind.By such a design of the turntable is - also in conjunction with the arranged on her other facilities - after filling the test chamber with coupling fluid, the entire, located in the test chamber substantially horizontally lying liquid column in rotation. As a result, on the one hand prevents the formation of air bubbles and on the other hand reaches a quasi-stationary state between coupling fluid and probes in the gap between the rotating at the same rotational speed probes and the tube surface and disturbing density variations avoided. The turntable in this case has on its side facing the tube one or more spaced apart from its longitudinal axis but parallel, extending substantially over the Prüfkammerlänge guide rods on which slidable along the tube surface in a conventional manner sliding body with a device for receiving ultrasound Test probes are arranged.

Hierdurch wird es möglich, gleichzeitig beliebige vom Rohrende beabstandete Rohrquerschnitte durch rotierende Prüfkörper im stabilen Prüfzustand zu prüfen.This makes it possible to simultaneously check any pipe cross-sections spaced from the pipe end by rotating test specimens in the stable test condition.

Mindestens einer der Gleitkörper ist über eine parallel zu seiner Führungsstange in der Drehscheibe und in einer Halteeinrichtung am prüfseitigen Kopfe dieser Führungsstange gelagerte Gewindespindel in an sich bekannter Weise über eine entsprechende mit zum Spindelgewinde komplementären Gewinde versehene Bohrung im Gleitkörper durch Drehung der Gewindespindel parallel zur Oberfläche des Rohrendes antreibbar.At least one of the sliding bodies is mounted parallel to its guide rod in the turntable and in a holding device on the test head of this guide rod threaded spindle in a conventional manner via a corresponding complementary to the spindle thread threaded bore in the slider by rotation of the threaded spindle parallel to the surface of the Pipe end drivable.

Dies führt in dazu, daß eine schraubenförmige, evtl. in ihrer Steigung überlappende Prüfspur um den Rohrkörper entsteht, wodurch die Anzahl der Prüfköpfe, die bewegten Massen und damit die Baugröße auf ein Minimum reduziert werden können. Eine vorteilhafte und ebenfalls kleinbauende Lösung zum Antrieb der Gewindespindel besteht darin, daß die Gewindespindel nahe ihrer Lagerung in der Drehscheibe ein drehfest mit dieser Gewindespindel verbundenes Ritzel aufweist, und daß eine hohle, durch eine entsprechende mittige Bohrung der Drehscheibe hindurch und über die Drehscheibe hinaus in die Prüfkammer ragende Achse mit einem zentrisch angeordneten Zahnrad verbunden ist, welches mit dem Ritzel im Eingriff steht. Die Ausgestaltung der Spanneinrichtung mit einem im Rohrende angeordneten pneumatisch aufweitbaren Spannkörper, dessen Zufuhrleitung für das Spannmedium mit der hohlen Achse in Verbindung steht, gestattet eine vorteilhaft schnelle und durch Oberflächenunebenheiten unbeeinflußte Spannung des Rohrendes und führt damit sowohl zur Verringerung der Handlingszeiten während eines Prüfzyklus als auch zur sicheren Abdichtung des Rohrinneren gegenüber der Koppelflüssigkeit in der Prüfkammer.This leads to the fact that a helical, possibly overlapping in their slope test track is formed around the tubular body, whereby the number of probes, the moving masses and thus the size can be reduced to a minimum. An advantageous and also small-sized solution for driving the threaded spindle is that the threaded spindle near its bearing in the turntable rotatably connected to this threaded spindle pinion, and that a hollow, through a corresponding central bore of the turntable through and beyond the hub in the test chamber protruding axis is connected to a centrally disposed gear which is in engagement with the pinion. The design of the clamping device with a pneumatically expandable clamping body arranged in the tube end, whose supply line for the clamping medium with the hollow axis is in communication, allows an advantageously fast and unaffected by surface irregularities tension of the pipe end and thus leads both to reduce the handling times during a test cycle as well for securely sealing the interior of the tube from the coupling fluid in the test chamber.

Die Zufuhr des Spannmediums kann hier in der schon beschriebenen vorteilhaften Weise so erfolgen, daß die hohle Achse direkt als Leitung für das Spannmedium genutzt wird.The supply of the clamping medium can be done here in the advantageous manner already described so that the hollow axis is used directly as a conduit for the clamping medium.

Ebenfalls zur schnellen und durch Unebenheiten der Rohroberfläche unbeeinflußten Abdichtung des Ringspaltes zwischen der Außenoberfläche des Rohrendes und der Öffnung des prüfseitigen Deckels ist eben diese Öffnung mit einer pneumatisch aktivierbaren Schlauchdichtung versehen.Also for fast and unaffected by unevenness of the pipe surface sealing the annular gap between the outer surface of the pipe end and the opening of the test-side cover just this opening is provided with a pneumatically activated hose seal.

Neben der auch hier erreichten Verringerung der Handlingszeit ist diese Schlauchdichtung im entspannten Zustand nachgiebig und toleriert Durchmesser- oder Ovalitätsabweichungen des Rohrendes problemlos.In addition to the reduction in handling time achieved here as well, this hose seal is yielding in the relaxed state and easily tolerates diameter or ovality deviations of the pipe end.

Eine Beaufschlagung der Schlauchdichtung oder auch des Spannkörpers mit Vakuum erhöht diesen Effekt des problemlosen Einfahrens der Rohrenden.Exposing the hose seal or the clamping body with a vacuum increases this effect of the trouble-free retraction of the pipe ends.

Eine solche Ausgestaltung mit pneumatisch betätigbaren Spanneinrichtungen und pneumatisch betätigbaren Dichtungen im prüfseitigen Deckel erlaubt ebenfalls die Prüfung von Rohrenden mit nah beieinanderliegenden aber unterschiedlichen Durchmesserstufungen. Hiermit werden auch Umbauarbeiten und-zeiten weitgehend minimiert.Such a design with pneumatically actuated clamping devices and pneumatically actuated seals in the test-side cover also allows the testing of pipe ends with closely spaced but different diameter graduations. This also minimizes conversion work and time.

Unterstützt wird diese Verringerung der Umbauzeiten dadurch, daß ein in Einfahrrichtung vor dem Spannkörper befindlicher Zentrierdorn der Spanneinrichtung so ausgestaltet ist, daß sein Korpus aus abnehmbaren und mit ihrer Außenkontur ineinanderübergehenden kegelstumpfförmigen Scheiben besteht.This reduction in conversion times is assisted by the fact that a centering pin of the clamping device located in the retraction direction in front of the clamping body is designed so that its body consists of removable frustoconical disks with their outer contours merging into one another.

Ein Umbau der Prüfvorrichtung auf einen anderen Durchmesser eines zu prüfenden Rohrendes kann dann schnell durch Abnehmen oder Hinzufügen von entsprechenden kegelstumpfförmigen Scheiben so erfolgen, daß der sich ergebende Kegel-Fußdurchmesser des Zentrierdornes im wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohrendes entspricht. Zur einfachen und sicheren Übertragung von elektrischen oder magnetischen Signalen zwischen dem feststehenden Prüfgehäuse und den rotierenden, mit der Drehscheibe über Führungsstangen in Verbindung stehenden Prüfköpfen sind an der zur Antriebskammer weisenden Seite der Drehscheibe und an der ihr gegenüberliegenden Seite der Trennwand zueinander komplementäre ringförmige Übertragungselemente für solche Signale angeordnet.A conversion of the tester to a different diameter of a pipe end to be tested can then be done quickly by removing or adding corresponding frusto-conical disks so that the resulting cone foot diameter of the centering mandrel corresponds substantially to the inner diameter of the pipe end. For easy and safe transmission of electrical or magnetic signals between the stationary Prüfgehäuse and the rotating, with the turntable on guide rods in connection probes are on the side facing the drive chamber side of the hub and on the opposite side of the partition to each other complementary annular transmission elements for such Signals arranged.

Diese Übertragungselemente arbeiten je nach Art und Frequenzen der Trägersignale kapazitiv, induktiv oder mit Schleifkontakten und sind in einem von Koppelflüssigkeit freien Ringraum angeordnet, der durch schleifende und durch den Koppelflüssigkeitsdruck unterstützte Dichtungen zwischen Drehscheibe und Prüfgehäuse sowie zwischen Drehscheibe und Zahnrad gegenüber der Prüfkammer abgedichtet wird.Depending on the type and frequencies of the carrier signals, these transmission elements operate capacitively, inductively or with sliding contacts and are arranged in an annular space free from coupling fluid, which is sealed off from the test chamber by sliding seals supported by the coupling fluid pressure between the turntable and the test housing and between the turntable and the toothed wheel.

Vorteilhaft ist diese Anordnung dadurch, daß eine kompakte Bauweise bei einer großen Anzahl von Übertragungsspuren bzw. Kanälen erreicht wird und keine Beeinflussung der Signalübertragung durch Koppelflüssigkeit stattfindet. Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung näher erläutert werden. Es zeigenThis arrangement is advantageous in that a compact design is achieved with a large number of transmission tracks or channels and no influence on the signal transmission takes place by coupling fluid. Reference to an embodiment of the test device according to the invention will be explained in more detail. Show it

Fig. 1: Einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung im Prüfzustand mit eingefahrenem Rohrende.Fig. 1: A longitudinal section through a test device according to the invention in the test state with retracted pipe end.

Fig. 2: Eine Teilansicht des Prüfraums der anmeldungsgemäßen Prüfvorrichtung.Fig. 2: A partial view of the test chamber of the test device according to the application.

Fig.3: Einen aus kegelstumpfförmigen Scheiben bestehenden Zentrierdorn im Teilschnitt.Figure 3: A centering mandrel consisting of frustoconical discs in partial section.

Fig 1 zeigt das hohlzylinderformige Prufgehause 1 mit der Prufkammer 2 und der Antriebskammer 3, welche in der Langsachse des Prufgehauses durch den prufseitigen Deckel 4, die Trennwand 5 und den antriebsseitigen Deckel 6 begrenzt und abgetrennt werden1 shows the hollow cylinder-shaped test housing 1 with the test chamber 2 and the drive chamber 3, which are delimited and separated in the longitudinal axis of the test housing by the test-side cover 4, the partition wall 5 and the drive-side cover 6

Das Prufgehause 1 besitzt im Bereich der Prufkammer eine Zulauf- und eine Ablauföffnung 7 und 8 fur eine Koppelflussigkeit sowie eine obenliegende abgedichtete Kontrolloffnung 9The test housing 1 has in the region of the test chamber an inlet and an outlet opening 7 and 8 for a coupling fluid and an overhead sealed Kontrolloffnung. 9

Derprufseitige Deckel 4 weist eine Öffnung 10 auf, die mit Hilfe einer pneumatisch betatigbaren Schlauchdichtung 11 zur Außenoberflache des Rohrendes 12 abdichtbar ist Hierbei wird die Schlauchdichtung 11 in einem Flansch 13 gehalten, der am prufseitigen Deckel 4 angeschraubt und somit leicht auswechselbar istDerprufseitige cover 4 has an opening 10 which is sealable by means of a pneumatically actuatable hose seal 11 to the outer surface of the pipe end 12 Here, the hose seal 11 is held in a flange 13 which is screwed to the test side cover 4 and thus easily replaceable

In der Antriebskammer 3 befindet sich ein zentrisch angeordneter Hohlwellenmotor 14, dessen Hohlwelle 15 in der Trennwand 5 und in den antriebsseitigen Deckel 6 mittels der Lager 16 und 17 gelagert istIn the drive chamber 3 is a centrally arranged hollow shaft motor 14, the hollow shaft 15 is mounted in the partition wall 5 and in the drive-side cover 6 by means of the bearings 16 and 17

Das in die Prufkammer 2 hineinragende Hohlwellenende 18 ist drehfest mit der Drehscheibe 19 verbunden, die in ihrem Außendurchmesser in etwa dem Innendurchmesser der Prufkammer 2 entspricht Auf der dem Rohrende 12 zugewandten Seite der Drehscheibe 19 sind zwei Fuhrungsstangen 20 und 21 befestigt, die sich in etwa über die Lange der Prufkammer 2 erstreckenThe protruding into the test chamber 2 hollow shaft end 18 is rotatably connected to the hub 19, which corresponds in its outer diameter approximately to the inner diameter of the test chamber 2 on the pipe end 12 facing side of the turntable 19 are two Fuhrungsstangen 20 and 21 attached, which is approximately extend over the length of the test chamber 2

Auf den Fuhrungsstangen 20 und 21 sind verschiebbar angeordnete Gleitkörper 22 und 23 gefuhrt, die zur Aufnahme der Ultraschall-Prufkopfe 24, 25, 26 und 27 dienenOn the Fuhrungsstangen 20 and 21 slidably arranged sliding body 22 and 23 are guided, which serve to receive the ultrasonic Prufkopfe 24, 25, 26 and 27

Parallel zur Fuhrungsstange 20 verlaufend ist eine Gewindespindel 28 angeordnet, deren Enden in der Drehscheibe 19 und in der am Kopf der Fuhrungsstange 20 angebrachten Halteeinrichtung 29 mit Hilfe der Lager 30 und 31 gelagert sind Die Gewindespindel 28 fuhrt durch eine in der Fig 2 dargestellte Gewindebohrung 32 im Gleitkörper 22, deren Innengewinde komplementär zum Spindeigewinde ausgebildet istRunning parallel to the guide rod 20, a threaded spindle 28 is arranged, the ends of which are mounted in the hub 19 and in the head of the Fuhrungsstange 20 mounted holding device 29 by means of bearings 30 and 31. The threaded spindle 28 passes through a threaded bore 32 shown in FIG in the slider 22, whose internal thread is complementary to the Spindeigewinde formed

Nahe des Lagers 30 ist auf der Gewindespindel 28 ein drehfest mit ihr verbundenes Ritzel 33 angeordnet Dieses Ritzel 33 steht im Eingriff mit dem Zahnrad 34, welches drehfest mit der zentrisch angeordneten und über die Drehscheibe 19 hinaus in die Prufkammer 2 ragenden hohlen Achse 35 verbunden ist Die hohle Achse 35 ist hierbei wiederum drehfest an dem antriebsseitigen Deckel 6 befestigt und durch diesen und durch die Hohlwelle 15 des Hohlwellenmotors 14 hindurchgefuhrtNear the bearing 30 is rotatably connected to the pinion 33 is arranged on the threaded spindle 28 this pinion 33 is engaged with the gear 34, which is non-rotatably connected to the centrally disposed and projecting beyond the hub 19 in the test chamber 2 hollow shaft 35 The hollow shaft 35 is in this case in turn fixed in rotation on the drive-side cover 6 and passed through this and through the hollow shaft 15 of the hollow shaft motor 14

Die Lagerung der hohlen Achse 35 in der Hohlwelle 15 wird durch Lager 36 und 37 ermöglicht Mit dieser hohlen Achse 35 verbunden ist eine ebenfalls zentrisch angeordnete Anschlag- und Spanneinrichtung 38, bestehend aus einer Anschlagplatte 39, einem pneumatisch aufweitbaren Spannkorper40und einem Zentrierdorn 41 Die Abdichtung zwischen Prufkammer 2 und Antriebskammer 3 erfolgt über die durch den Druck der Koppelflussigkeit zusätzlich beaufschlagbaren Dichtungen 42 und 43The storage of the hollow shaft 35 in the hollow shaft 15 is made possible by bearings 36 and 37 connected to this hollow axis 35 is also a centrally arranged stop and clamping device 38, consisting of a stop plate 39, a pneumatically expandable Spannkorper40und a centering pin 41 The seal between Inspection chamber 2 and drive chamber 3 via the additionally pressurizable by the pressure of the coupling fluid seals 42 and 43th

Eine zusätzliche Dictung 44 schützt den Ringraum zwischen Drehscheibe 19 und der Trennwand 5 vor dem evtl Eintritt von Motor- oder LagerolAn additional Dictung 44 protects the annular space between the hub 19 and the partition 5 before the eventual entry of engine or Lagerol

Zur Übertragung der elektrischen Signale zwischen dem Prufgehause 1 und den rotierenden Prufkopfen 24,25, 26 und 27 sind auf der Drehscheibe 19 und auf der Trennwand 5 kreisförmige, zueinander komplementäre kapazitive Übertragungselemente 45 und 46 angebrachtFor transmitting the electrical signals between the test housing 1 and the rotating test heads 24, 25, 26 and 27, circular, mutually complementary capacitive transmission elements 45 and 46 are mounted on the turntable 19 and on the partition wall 5

Die im Ausfuhrungsbeispiel dargestellte Prüfvorrichtung ist fest auf einer Konsole 47 montiert Zu Beginn des Prufzyklus befindet sich noch keine Koppelflussigkeit in der Prufkammer 2 Der Hohlwellenmotor 14 ist abgeschaltet und der Spannkorper 40 sowie die Schlauchdichtung 11 unter Teilvakuum gesetzt Die Zufuhrleitungen des Spannmediums zum Spannkorper 40 sind hier nicht naher dargestellt, munden aber zentral in dem hohlen Innenraum der hohlen Achse 35The testing device shown in the exemplary embodiment is permanently mounted on a console 47 At the beginning of the test cycle is still no coupling fluid in the test chamber 2 The hollow shaft motor 14 is turned off and the Spannkorper 40 and the hose seal 11 placed under partial vacuum The supply lines of the clamping medium to Spannkorper 40 are here not shown in more detail, but they are located centrally in the hollow interior of the hollow axle 35

Das Rohrende 12 wird bis zur Anschlagplatte 39 über den Zentrierdorn 41 in die Prufkammer 2 eingefahren, worauf der Spannkorper 40 und die Schlauchdichtung 11 von innen mit Druckluft beaufschlagt und aktiviert werden Eine hier nicht dargestellte Hochdruckpumpe füllt die Prufkammer 2 über die Zulaufoffnung 7 mit Koppelflussigkeit, die nach erfolgter Füllung aus dem Ablauf 8 überlauftThe pipe end 12 is retracted to the stop plate 39 via the centering pin 41 in the test chamber 2, whereupon the Spannkorper 40 and the hose seal 11 are acted upon from the inside with compressed air and not shown here high-pressure pump fills the test chamber 2 via the Zulaufoffnung 7 with coupling fluid, which overflowed after filling from the drain 8

Wahrend des Einfahrens und Füllens ist der im Gleitkörper 23 gelagerte und in der Fig 2 dargestellte Hebel 48 durch einen hier nicht naher dargestellten Elektromagneten in einer Ruhestellung so fixiert, daß die durch den Hebel angelenkte Prufkopfhalterung 49 von der Oberflache des Rohrendes 12 gehoben istDuring retraction and filling the lever 48 mounted in the slider 23 and shown in FIG. 2 is fixed in a rest position by a solenoid not shown here in such a way that the test head holder 49 hinged by the lever is lifted from the surface of the pipe end 12

Nach dem Fullvorgang wird die Prufkopfhalterung 49 in einem vorher eingestellten Abstand vom Rohrende durch Abschalten des Elektromagneten auf die Oberflache des Rohrendes aufgesetzt und der Hohlwellenmotor 14 eingeschaltet Den notigen Anpreßdruck fur die Prufkopfhalterung 49 liefert die Feder 50After the filling process, the Prufkopfhalterung 49 is placed in a pre-set distance from the pipe end by switching off the electromagnet on the surface of the pipe end and the hollow shaft motor 14 is turned on the necessary contact pressure for the Prufkopfhalterung 49 provides the spring 50th

Die Prufkopfe 26 und 27 schallen hier senkrecht zur Rohroberflache in den Korper des Rohrendes 12 und sind dadurch in der Lage, parallel zur Rohroberflache liegende Fehler wie Dopplungen (laminations) oder Schalen aufzuspüren Ihre Rotation um das Rohrende 12 erfolgt ortsfest auf der Fuhrungsstange 21The test heads 26 and 27 here sound perpendicular to the tube surface into the body of the tube end 12 and are thus able to detect lying parallel to the tube surface defects such as doublings (laminations) or shells their rotation around the tube end 12 is stationary on the Fuhrungsstange 21st

Die beiden Prufkopfe 24 und 25 sind mit Hilfe von im Gleitkörper 22 befindlichen Einstelleinrichtungen 51 und 52 so zur Oberflache des Rohrendes 12 ausgerichtet, daß eine winkelige Einschallung zur Detektion von im wesentlich parallel oder schräg zur Rohrachse ausgerichteten und sich radial im Rohrwerkstoff erstreckenden Fehlern ermöglicht wird Diese Prufkopfe 24 und 25 besitzen einen Abstand 53 zur Rohroberflache und können daher in ihrer Winkeligkeit beliebig voreingestellt werden, um die Echoamplituden fur bestimmte Fehlerarten zu maximieren Das mit dem Zahnrad 34 im Eingriff stehende Ritzel 33 walzt sich bei Drehung des Motors 14 und damit der Drehscheibe 19 auf dem Umfang des Zahnrades 34 ab, wodurch die Gewindespindel 28 ebenfalls dreht und den durch die Fuhrungsstange 20 geführten Gleitkörper 22 mit seinen Prufkopfen 24 und 25 von der Prufausgangsposition 54 in die Prufendposition 55 schiebt Die Rotation und die Verschiebung der beiden Prufkopfe 24 und 25 fuhrt dazu, daß-bei entsprechend ausgelegter Gewindesteigung der Gewindespindel 28 - der zwischen den beiden Endpositionen 54 und 55 hegende Rohrendenbereich mit einer überlappenden schraubenförmigen Prufspur überstrichen wirdThe two Prufkopfe 24 and 25 are aligned with the aid of adjusting means located in the slider 22 51 and 52 to the surface of the pipe end 12 that an angular Einschallung for the detection of substantially parallel or obliquely aligned to the tube axis and radially extending in the pipe material errors is made possible This Prufkopfe 24 and 25 have a distance 53 to the Rohroberflache and therefore can be arbitrarily preset in their angularity in order to maximize the Echoamplituden for certain types of errors with the gear 34 meshing pinion 33 rolls with rotation of the motor 14 and thus the turntable 19 on the circumference of the gear 34, whereby the threaded spindle 28 also rotates and pushes the guided by the Fuhrungsstange 20 slider 22 with its Prufkopfen 24 and 25 from the Prufausgangsposition 54 in the Prufendposition 55 The rotation and displacement of the two Prufkopfe 24 and 25th leads to -in accordance with a designed thread pitch of the threaded spindle 28 - the pipe end region between the two end positions 54 and 55 is swept over with an overlapping helical test track

Nach Erreichen der Endposition 55 stoppt der Hohlwellenmotor 14, die Koppelflussigkeit wird durch Umschalten der Hochdruckpumpe auf Saugbetrieb aus der Prufkammer 2 entleert und der Elektromagnet zur Rücknahme der Prufkopfhalterung 49 aktiviertAfter reaching the end position 55, the hollow shaft motor 14 stops, the coupling fluid is emptied by switching the high-pressure pump to suction operation from the test chamber 2 and the electromagnet is activated to return the Prufkopfhalterung 49

Der Spannkorper 40 und die Schlauchdichtung 11 werden durckentlastet und wiederum mit Vakuum beaufschlagtThe Spannkorper 40 and the hose seal 11 are durckentlastet and again subjected to vacuum

Das über sein Rohrende 12 geprüfte Rohr wird ausgefahren und ein neues Rohr mit noch ungepruftem Rohrende in die Prufkammer eingefahrenThe pipe, which has been tested via its pipe end 12, is extended and a new pipe with still unchecked pipe end inserted into the test chamber

Nach dem schon geschilderten Spannen des Rohrendes 12 mit Hilfe des Spannkorpers 40 und dem Aktivieren der Schlauchdichtung 11 wird die Prufkammer 2 wieder mit Koppelflussigkeit gefüllt, die Prufkopfhalterung 49 durch Losen des Elektromagneten aufgesetzt und der Hohlwellenmotor 14 - dieses Mal mit entgegengesetzter Drehrichtung - eingeschaltet und der Pruftakt beginnt von neuem, wobei lediglich die Prufausgangsposition und die Prufendposition vertauscht sind Die Prufkopfhalterung 49 ist an ihrer Unterseite durch entsprechende Anlaufflachen selbstverständlich so ausgebildet, daß keine Auflaufbremswirkung einsetzen kannAfter already described clamping the pipe end 12 by means of Spannkorpers 40 and activating the hose seal 11, the test chamber 2 is again filled with coupling fluid, the Prufkopfhalterung 49 placed by lots of electromagnets and the hollow shaft motor 14 - this time with opposite direction - turned on and the Truftakt begins again, with only the Prufausgangsposition and the Prufendposition are reversed The Prufkopfhalterung 49 is of course by its corresponding contact surfaces trained so that no Auflaufbremswirkung can use

Fig 3 zeigt noch einmal den aus kegelstumpfformigen Scheiben bestehenden Zentrierdorn 41 im Teilschnitt Durch unterschiedliche Zusammenstellung der einzelnen Scheiben 56, 57, 58 und 59 können 4 verschiedene Rohrenden mit unterschiedlichen Innendurchmessern zentriert werden Zur Befestigung der Scheiben wird jeweils eine in der Lange anders abgestufte Schraube 60 benutztFIG. 3 again shows the centering mandrel 41 consisting of truncated conical disks in partial section. By means of different combinations of the individual disks 56, 57, 58 and 59, four different pipe ends with different inner diameters can be centered For fastening the disks, a screw 60 stepped differently in length is fastened used

Claims

1. A device for automatic ultrasonic testing of the end portions of pipes, wherein the pipes are fixed during the test cycle

consisting of a hollow cylindrical test housing with a drive chamber and a test chamber,

wherein on one or more guide rods parallel to the tube axis along the pipe surface slidable sliding bodies are arranged with means for receiving Ultraschallprüfköpfen and at least one of these sliders on a parallel to the guide rod arranged rotatable threaded spindle by means of a slider located in the body, complementary to the spindle fabric thread formed by turning the threaded spindle is drivable parallel to the tube axis, and wherein the test-side, the pipe-facing end of the test housing has a provided with an opening for receiving the pipe end test-side cover, and the drive-side, the pipe end facing away from the test housing with a central opening for carrying a Having drive shaft provided partition wall and provided with a central opening for performing an axis drive-side cover, and the buried by the test-side lid and the partition the test housing has an inlet and an outlet opening for a coupling fluid and a sealed inspection opening,

and the drive chamber of the test housing defined by the partition wall and the drive-side cover has a motor,

characterized,

that the longitudinal axis of the test housing (1) is horizontal and coincides with the longitudinal axis of the pipe end (12) to be tested and that the opening (10) in the test-side cover (4) is sealable to the outer surface of the pipe end, that the motor (14) arranged centrally in the drive chamber (3), its torque transmitting shaft is formed as a hollow shaft (15), in the partition (5) and the drive-side cover (6) is mounted and through the partition wall (5) and sealed to this in the test chamber (2) protrudes in that the hollow shaft end (18) projecting into the test chamber (2) is non-rotatably connected to a round turntable (19), which is essentially adapted to the inner diameter of the test chamber (2)

wherein on the pipe end (12) facing side of the turntable (19) the guide rods (20,21) mounted and their axes from the axis of the turntable (19) spaced but parallel to it and the guide rods (20, 21) themselves extend substantially over the test chamber length,

and wherein the threaded spindle (28) of the drivable sliding body (22) arranged parallel to the guide rod (20) is mounted in the turntable (19) and in a holding means (29) on the testing head of the associated guide bar (20) and near its bearing (30) in the turntable (19) has a rotatably connected to the threaded spindle (28) connected pinion (33) that a through the drive-side cover (6) guided hollow shaft (35) is provided, which rotatably connected to this drive-side cover (6) and through the hollow shaft (15) of the motor (14) and in this hollow shaft (15) is mounted, that the hollow axis (35) through a hollow shaft end (18) corresponding to the central bore of the turntable (19) and beyond the hub (19) also in the test chamber (2) protrudes, with a central stop and clamping device (38) for the pipe end (12) and in the test chamber (2) rotatably connected to a centrally arranged gear (34), which it is engaged with the pinion (33).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the stop and clamping device (38) has a pneumatically expandable in the tube end, flexible clamping body (40) whose supply line for the clamping medium with the hollow axis (35) is in communication.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the stop and tensioning device (38) has a centering pin (41) whose body consists of removable and with its outer contour merging frustoconical discs (56, 57, 58, 59).

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the opening (10) of the test-side cover (4) is provided with a pneumatically activated hose seal (11).

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that on the test chamber (2) facing side of the partition (5) and on the drive chamber (3) facing side of the hub (19) complementary to each other, annular transmission elements (45, 46) are arranged for electrical and / or magnetic signals.

For this 3 pages drawings

The invention relates to a device for automatic ultrasonic testing of the end portions of pipes according to the features in the preamble of the main claim.

Automated NDT takes an increasingly important position in the production of pipes as a quality assurance and production monitoring production step, as the manufacturing process itself is automated and the production speed is increased.

In the case of a continuous or discontinuous production of pipes, a distinction is fundamentally made here between the test of the pipe body and the test of the pipe end.

The automatic testing of the tube body for material dips is generally carried out by water-coupled probes, which slide along the tube surface in a spiral manner or parallel to the tube axis.

The probes are usually permanently installed while the tube is moved translationally and / or rotationally. With adapted coupling control and evaluation and with appropriate calibration and adjustment of the test sensitivity can be a stable and secure test condition over the entire pipe body can be achieved. However, if the starting or end regions of the tubes pass through such a test system, this stable and stationary test state is essentially disturbed on account of the end geometry and the no longer reliable coupling. The test results are no longer reproducible and can therefore give no quality statement. Depending on the design of the probe holder sliding on the pipe and depending on the coupling principle by immersion technology, by free-radiating or by water chambers, the length of this "unchecked" pipe end changes However, this process is the production rate reduced so much that in special cases, the faster cutting of the unexamined pipe ends - even given the resulting scrap content is given preference.

In particular, in the course of rationalization, therefore, the need for a production adapted to today's production speeds automated ultrasonic testing of the pipe ends has become more and more urgent. A partial solution known in the prior art consists in the application of a free water jet for coupling the ultrasonic signal to the material surface.

With a relatively small diameter of the free jet, the unchecked pipe end region can at least be reduced, if not avoided.

However, in order to avoid reflections on the free walls of the free jet, the sound propagation direction in the free jet is necessarily set parallel to the free jet axis.

In addition, in the free-jet technique, the free jet flow is laminarized in order to avoid reflections, which can be caused by density fluctuations in a turbulent jet.

Due to these characteristics of the free jet, there is the disadvantage that the sound is always perpendicular to the specimen surface. Angled incidental is, apart from directed obliquely to the workpiece surface and unsteady with respect to the coupling free jets, only possible with methods using many rectified parallel free jets using an adjustable phasing of the phasers (phased array). However, such methods have the disadvantage of a very large beam cone, which in turn produces an unstable test behavior at the pipe end.

As is known, however, the normal perpendicularly incident free-jet coupling only permits a wall thickness measurement or a test for shells and doublets oriented approximately parallel to the surface in the material. An examination for radially extending material dances therefore had to be carried out as part of a manual test.

In addition, the free jet couplings had the disadvantage that in particular thin tube walls, the surface echo was too strong and not separate from the other displays.

DE-OS 2559125 shows a device for automatic ultrasonic testing of small and lighter tubular body, such. B. white metal shells for plain bearings, in which the entire tube body immersed in a container with coupling fluid, set in rotation and is tested non-destructively with a parallel to Prüfkörperlängsachse on the outer circumference of the body movable ultrasonic probe. In this case also the end areas of the body are automatically testable. A disadvantage of this device, however, is that the cycle times for the test are relatively long, since the body to be tested are used and fixed individually, the test head holding the arm moved over the container, adjusted and immersed and the probes twice over the Length of the body to be tested are moved before the remaining steps can be done in reverse order and movement.

In addition, such a device is in no way suitable for testing tubes made in lengths of 6 to 16m and with weights of up to 1.5 to and moved throughout the production area with a substantially horizontal longitudinal axis.

Similar disadvantages are found in the apparatus for testing tubular bodies with an immersion method claimed by US Pat. No. 3,529,466.

Again, the end portions of a tubular body can be tested, the device but overall designed for short and relatively easy to be tested pieces of pipe.