DE102008053556A1

DE102008053556A1 - Ultraschallprüfvorrichtung zum Prüfen von Rohren

Info

Publication number: DE102008053556A1
Application number: DE102008053556A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. Beißel; Thilo Dr. Reichel
Original assignee: EISENBAU KRAEMER MBH; Eisenbau Kramer Mbh
Current assignee: EISENBAU KRAEMER MBH; Eisenbau Kramer Mbh
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2028-10-29
Also published as: DE102008053556B4; DE202007014951U1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallprüfvorrichtung (1) zum Prüfen von Rohren, insbesondere Schweißnähten, mit einem Ultraschall-Prüfkopf (30). Eine zuverlässige Prüfung ohne die Notwendigkeit Schweißnähte abschleifen zu müssen, ergibt sich dadurch, dass der Prüfkopf (30) in einer Halterung (31) aufgenommen ist, die in einer Führungsvorrichtung (20) verschiebbar in einem solchen Abstand von der zugekehrten Fläche der zu prüfenden Rohrwandung gelagert ist, dass auch der Prüfkopf (30) von der zugekehrten Fläche beabstandet ist (Fig.).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallprüfvorrichtung zum Prüfen von Rohren, insbesondere Schweißnähten, mit einem Ultraschall-Prüfkopf und einer Führungsvorrichtung zur Positionierung des Prüfkopfes.
Eine Ultraschallprüfvorrichtung dieser Art, mit der Schweißnähte geprüft werden können, ist in der DE 32 42 365 A1 angegeben. Bei dieser bekannten Ultraschallprüfvorrichtung ist eine Führungsleiste in Form eines Stahllineals vorgesehen, das mittels Abstandshaltern entlang einer in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Schweißnaht anbringbar ist. Auf dem Stahllineal ist ein entlang des Schweißnahtverlaufs verfahrbarer Schlitten verstellbar angebracht. An dem Schlitten ist quer zu dem Stahllineal ein weiteres Lineal als Abstandshalter für die Positionierung eines Ultraschall-Prüfkopfes in definiertem Abstand von der Schweißnaht gehalten, wobei an jedes auskragende Ende des Anschlages ein von Hand geführter Prüfkopf zur Anlage gebracht wird. Die Verstellung des Schlittens und manuelle Positionierung der Prüfköpfe erfordert relativ viele Handgriffe, wobei auch die Anordnungsmöglichkeiten des Prüfkopfes bezüglich der Schweißnaht durch die Vorrichtung selbst z. B. im Bereich des Stahllineals eingeschränkt sind.
In der FR 2 090 409 ist vorgeschlagen, für eine Ultraschallmessung von Schweißnähten an gekrümmten Flächen einen Rahmen mit einem eingebrachten flüssigen Koppelmedium zu verwenden, um Ultraschallwellen mehrerer Ultraschallsender einer Ultraschallprüfvorrichtung einzukoppeln und zu empfangen. Hierzu sind innerhalb des Rahmens mehrere geneigte Ebenen ausgebildet, auf denen Piezo-Keramiken angebracht sind. Die so mit den fest angeordneten Keramiken versehene Sonde ist mittels Rollen auf der zu prüfenden Materialoberfläche verfahrbar. Der Gesamtaufbau und die Handhabung beim Verstellen dieser Ultraschall-Sonde sind relativ aufwändig.
Die US 4,170,145 zeigt eine Ultraschallprüfvorrichtung mit einem Ultraschall-Prüfkopf, der an einer mittels Elektromotoren angetriebenen X-Y-Verstellvorrichtung, und zwar im vorderen Bereich eines Verstellarms angeordnet ist. Der eigentliche Prüfkopf ist hierbei in einem mit einer Koppelflüssigkeit gefüllten Gehäuse angeordnet, welches mit dem Prüfkopf mit bewegt wird. Auch eine solche Prüfvorrichtung ist aufwändig und bei einer Schweißnahtprüfung von Rohren schwer handhabbar.
In der JP 62-2 28 158 A und der JP 62-0 17 653 A sind Ultraschallprüfvorrichtungen gezeigt, mit denen geschweißte Rohre geprüft werden können. Hierzu ist innerhalb eines flachen Rahmens, der mittels Füßen beabstandet auf der Rohroberfläche aufstellbar ist, eine Führungsvorrichtung mit Längsführung und Querführung vorgesehen, an der ein Prüfkopf mittels eines Halters angebracht ist. Hierbei ist eine Steuerung des Abstandes des Prüfkopfes von der Rohroberfläche aufwändig und auch die Einkopplung und Auskopplung der Ultraschallwellen in das bzw. aus dem Material kann zu ungenauen Messungen führen.
In der JP 62-29 987 A ist eine Ultraschall-Messvorrichtung mit einem bei einer Verstellung des Prüfkopfes mitgeführten Wassertank gezeigt, wodurch eine störungsfreie Einkopplung von Ultraschallwellen in das Prüfmaterial schwierig ist und Störungen auftreten können.
Auch wurden bisher bei Ultraschallprüfvorrichtungen Ultraschall-Handprüfköpfe zum Prüfen von Rohren direkt auf die Oberfläche des Rohres aufgesetzt, und die Ankopplung erfolgte über ein Gel, mittels Paste oder einer kleisterartigen Substanz. Auch spezielle Prüfköpfe mit einer Wasservorlaufstrecke in der Prüfkopfhalterung sind bekannt. Mit diesen Vorrichtungen ist es praktisch nicht möglich, direkt auf einer Schweißnaht des Rohres zu prüfen, da die Unebenheiten der Schweißnaht zum einen die Ankopplung stören und zum anderen Störechos erzeugen. Deshalb werden bei Verwendung von Ultraschallprüfvorrichtungen bisher die Schweißnähte abgeschliffen, insbesondere bei der manuellen oder halbautomatischen Nachprüfung, die nach einer automatischen Prüfung angewandt wird, wenn sich Hinweise auf Fehler ergeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschallprüfvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der zuverlässige Ultraschallprüfungen an Rohren und insbesondere an Schweißnähten derselben zuverlässig und mit möglichst wenig Aufwand durchgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Prüfkopf in einer Halterung aufgenommen ist, die in einer Führungsvorrichtung verschiebbar in einem solchen Abstand von der zugekehrten Fläche der zu prüfenden Rohrwandung gelagert ist, dass auch der Prüfkopf von der zugekehrten Fläche definiert beabstandet ist, dass die Führungsvorrichtung in einem Rahmen angeordnet ist, der auf die zugekehrte Fläche der Rohrwandung aufsetzbar ist, und dass der Rahmen umlaufend Wandelemente aufweist, deren bei der Prüfung der Rohrwandung zugekehrten Ränder in ihrer Kontur an die Fläche der Rohrwandung angepasst und zur flüssigkeitsdichten Abdichtung gegen die Rohrwandung mit Dichtungselementen versehen sind. Die Führungsvorrichtung ergibt einen definierten Abstand des Prüfkopfes von der Rohroberfläche, so dass die Schweißnähte nicht abgeschliffen werden müssen. Die Prüfungen können in kurzer Zeit und damit wirtschaftlich erfolgen. Auch die Handhabung und Funktion werden dadurch begünstigt.
Für die Messung kann in den Raum innerhalb des Rahmens, in dem sich der Prüfkopf befindet, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zur direkten Ankopplung des Prüfkopfes für die Übertragung der Ultraschallwellen eingefüllt werden, so dass die Ultraschallwellen über die Flüssigkeit unmittelbar in das Rohrmaterial ein- und ausgekoppelt werden. Der Prüfkopf wird innerhalb des Rahmens in der Flüssigkeit geführt.
Dabei besteht ein vorteilhafter Aufbau darin, dass der Rahmen Längswandelemente, deren der Rohrwandung zugekehrten schmalen Ränder eine gerade Kontur besitzen, und Querwandelemente aufweist, deren der Rohrwandung zugekehrten schmalen Ränder eine entsprechend der Fläche der Rohrwandung in Umfangsrichtung gekrümmte Kontur besitzen.
Für eine manuelle oder halbautomatische Prüfung sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass die Führungsvorrichtung eine in Längsrichtung des zu prüfenden Rohres verlaufende gerade Längsführung und eine quer dazu in Umfangsrichtung des Rohres verlaufende gekrümmte Querführung aufweist, wobei die Führungsbahnen so ausgebildet sind, dass der Abstand des Prüfkopfes von der Fläche der Rohrwandung beim Verfahren in Querrichtung und beim Verfahren in Längsrichtung gleich bleibt.
Die Handhabung der Prüfvorrichtung wird dadurch begünstigt, dass die Längsführung parallel zu den Längswandelementen verläuft und mit ihren Enden an den Querwandelementen befestigt ist und dass die Querführung an der Längsführung zwischen beiden Längsführungselementen parallel verschieblich gelagert ist. Mit diesen Maßnahmen kann auch eine flächige Messung definiert durchgeführt werden.
Die Messungen werden dadurch begünstigt, dass der Prüfkopf in der Halterung verdrehbar oder verkippbar und einstellbar gelagert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert.
Die Fig. zeigt eine Ultraschallprüfvorrichtung 1 mit einem aus Längswandelementen 11 und Querwandelementen 12 gebildeten Rahmen 10, der zu der zugekehrten Fläche einer zu prüfenden Rohrwandung hin mit Dichtungselementen 13, 13' versehen ist, die auf die schmalen Ränder der Längswandelemente 11 und Querwandelemente 12 aufgesetzt sind, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Rohrwandung und dem Rahmen 10 zu erreichen und Wasser in den von dem Rahmen 10 umgebenen Raum einfüllen zu können. Die Höhe der Längswandelemente 11 und der Querwandelemente 12 über die Rohroberfläche ist dabei so bemessen, dass der Wasserspiegel die obersten Scheitellinien des Rohres ausreichend überdeckt, u einen Ultraschall-Prüfkopf 30 beim Messen bezüglich der Ultraschallwellen-Messstrecke unter Wasser zu halten.
Innerhalb des Rahmens 10 ist eine Führungsvorrichtung 20 angeordnet. Diese weist eine Querführung 21 und eine Längsführung 22 auf, die mit Skalen für eine reproduzierbare Positionierung des Prüfkopfes 30 versehen sein können. Die Längsführung 22 umfasst zwei parallel zu den Längswandelementen 11 in deren Nähe verlaufende gerade Führungsschienen, die mit ihren Enden an den Querwandelementen 12 befestigt sind. Die Querführung ist zwischen den Längsschienen der Längsführung 22 angeordnet und an den Längsschienen verschieblich z. B. über angepasste Schlittenführungen gelagert. In der Querführung 21, die in Umfangsrichtung des zu prüfenden Rohres gekrümmt ist, ist eine Halterung 31 zur Aufnahme des Ultraschall-Prüfkopfes 30 eingebracht, so dass der Prüfkopf 30 mit der Halterung 31 an der Querführung 21 in Umfangsrichtung des Rohres verschiebbar ist, während er mit der Querführung 21 entlang der Längsführung in Längsrichtung des Rohres verschiebbar ist. Dabei sind die Querführung 21 und die z. B. mit Rundstäben ausgeführte Längsführung 22 so ausgebildet, dass beim Verschieben des Prüfkopfes 30 mit der Halterung 31 bezüglich der zugekehrten Fläche der Rohrwandung stets ein gleicher Abstand eingehalten wird, wobei sich der Prüfkopf 30 in der Koppelflüssigkeit befindet. Die Halterung 31 ist vorteilhaft so ausgebildet, dass der Prüfkopf 30 verdreht und/oder gekippt werden kann, wobei er in der Dreh- bzw. Kippstellung feststellbar ist, so dass der Ultraschall unter verschiedenen Winkeln bzw. Drehstellungen auf die Messstelle gerichtet werden kann.
Die Ultraschallprüfvorrichtung 1 ist vorteilhaft zur manuellen, halbautomatischen Ultraschallprüfung von Rohren, insbesondere im Bereich von Schweißnähten geeignet. Dazu wird der Rahmen mit Wasser gefüllt und der oder die Ultraschallprüfköpfe 30 werden dann entlang der von der Führungsvorrichtung 20 vorgegebenen Bahn über der Rohroberfläche bzw. der Schweißnaht in einem festen Abstand geführt. Dabei ist es möglich, den Rohrbereich und die Schweißnaht auf Fehler zu überprüfen, wobei die Schweißnähte nicht abgeschliffen werden müssen. Dadurch, dass der Ultraschall-Prüfkopf 30 in einem exakten Abstand über die Oberfläche des Rohres bzw. der Schweißnaht geführt wird, ergibt sich eine aussagekräftige Prüfung. Mittels der Wasserfüllung innerhalb des Rahmens wird eine exakte Ankopplung des Ultraschall-Prüfkopfes über die gesamte Rohrfläche innerhalb des Rahmens sichergestellt. Der Rahmen 10 ist so ausgestaltet, dass er sich an unterschiedliche Rohrdurchmesser flexibel anpassen kann, wozu insbesondere die Querwandelemente 12 mit ihrem der Rohrwandung zugekehrten schmalen Rand an deren Krümmung angepasst wird. Dabei kann bereits mit den unter den Querwandelementen 12 angeordneten Dichtungselementen eine gewisse Anpassung an unterschiedliche Krümmungsradien erreicht werden. Ferner können etwas nachgiebige oder mit verschwenkbaren Schenkeln versehene oder austauschbare Querwandelemente 12 mit unterschiedlicher Krümmung des dem Rohr zugekehrten Randes vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3242365 A1 [0002]
- FR 2090409 [0003]
- US 4170145 [0004]
- JP 62-228158 A [0005]
- JP 62-017653 A [0005]
- JP 62-29987 A [0006]

Claims

Ultraschallprüfvorrichtung (1) zum Prüfen von Rohren, insbesondere Schweißnähten, mit einem Ultraschall-Prüfkopf (30) und einer Führungsvorrichtung (20) zur Positionierung des Prüfkopfes (30) dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (30) in einer Halterung (31) aufgenommen ist, die in der Führungsvorrichtung (20) verschiebbar in einem solchen Abstand von der zugekehrten Fläche der zu prüfenden Rohrwandung gelagert ist, dass auch der Prüfkopf (30) von der zugekehrten Fläche beabstandet ist, dass die Führungsvorrichtung in einem Rahmen (10) angeordnet ist, der auf die zugekehrte Fläche der Rohrwandung aufsetzbar ist, und dass der Rahmen (10) umlaufend Wandelemente (11, 12) aufweist, deren bei der Prüfung der Rohrwandung zugekehrten Ränder in ihrer Kontur an die Fläche der Rohrwandung angepasst und zur flüssigkeitsdichten Abdichtung gegen die Rohrwandung mit Dichtungselementen (13) versehen sind.
Ultraschallprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (10) Längswandelemente (3), deren der Rohrwandung zugekehrten schmalen Ränder eine gerade Kontur besitzen, und Querwandelemente (12) aufweist, deren der Rohrwandung zugekehrten schmalen Ränder eine entsprechend der Fläche der Rohrwandung gekrümmte Kontur besitzen.
Ultraschallprüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (20) eine in Längsrichtung des zu prüfenden Rohres verlaufende gerade Längsführung (22) und eine quer dazu in Umfangsrichtung des Rohres verlaufende gekrümmte Querführung (21) aufweist, wobei die Führungsbahnen so ausgebildet sind, dass der Abstand des Prüfkopfes (30) von der Fläche der Rohrwandung beim Verfahren in Querrichtung und beim Verfahren in Längsrichtung gleich bleibt.
Ultraschallprüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsführung (22) parallel zu den Längswandelementen (3) verläuft und mit ihren Enden an den Querwandelementen befestigt ist und dass die Querführung (21) an der Längsführung (22) parallel verschieblich gelagert ist.
Ultraschallprüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (30) in der Halterung (31) verdrehbar oder verkippbar gelagert ist.