DE1143043B

DE1143043B - Ultraschallpruefverfahren und Pruefgeraeteanordnung zu seiner Ausfuehrung

Info

Publication number: DE1143043B
Application number: DEK42101A
Authority: DE
Inventors: Dr Werner Grabendoerfer
Original assignee: JOSEF KRAUTKRAEMER DR
Current assignee: JOSEF KRAUTKRAEMER DR
Priority date: 1960-11-09
Filing date: 1960-11-09
Publication date: 1963-01-31
Also published as: GB1004870A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung einer Zone gleichmäßigen Querschnittes in platten- oder schalenförmigen Prüflingen, vorzugsweise von Schweißnähten in Blechen oder Rohren, nach dem Ultraschall-Itnpuls-Laufzeitverfahren.

Es ist bekannt, zur Prüfung einer Stumpfschweißnaht in Blechen von etwa 5 bis 15 mm Dicke das Ultraschall-Impuls-Echoverfahren in der Weise zu benutzen, daß mehrere Winkelprüfköpfe in einer mechanischen Führungseinrichtung an der Naht ent- ίο lang geführt werden. Sie sind sämtlich parallel an ein Impulsechogerät angeschlossen, so daß ihre empfangenen Echos auf der gleichen Zeitlinie gleichzeitig abgebildet werden. Die Prüfköpfe empfangen vorzugsweise Echos von Fehlern, die sich in Längsrichtung der Naht erstrecken, z. B. Risse von langgestreckten Schlacken und Bindefehler, während weitere Prüfköpfe mehr auf Querrisse ansprechen.

Eine bekannte Anordnung zur Unterscheidung von Störechos von echten Fehlerechos wird an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Bei der Prüfrichtung senkrecht zur Naht mittels Prüfköpfen 1 und 2 entstehen (vgl. Fig. 2) leicht Störechos durch Reflexionen an der vom Prüfkopf abgewandten Flanke der Zone 12, die eine Schweißnaht sein kann. Zur Unterscheidung dieser Störechos von echten Fehlerechos ist es bekannt, ein zusätzliches Uberwachungs- und Warngerät (Monitor) zu verwenden, das nur auf Echos in einem bestimmten einstellbaren Laufzeitbereich anspricht (Blende B, Fig. 2). Diese Blende stellt man vor die Laufzeit der Störechos ein, so daß sie nur echte Fehlerechos aus etwa der vorderen halben bis zweidrittel Schweißnaht erfaßt. Wenn Prüfkopf 2 den gleichen Abstand von der Naht hat wie Prüfkopf 1, so erfaßt die für beide Köpfe gemeinsam wirkende Blende nacheinander beide Hälften der Naht bzw. ein mittleres Drittel sogar doppelt.

Bei richtiger Wahl der Stellung der Prüfköpfe 3 und 4 fallen auch deren Anzeigen in die Blende und betätigen den Monitor.

Bei Prüfeinrichtungen, die von dieser bekannten Prüfkopf anordnung Gebrauch machen, dient der Monitor (bzw. Registriermonitor) häufig dazu, die aufgefundene Fehlerstelle auf oder neben der Schweißnaht zu markieren oder zu registrieren. Da — wie erwähnt — alle Prüfköpfe parallel an ein Gerät angeschlossen sind, aber die Schnittpunkte der einzelnen Schallstrahlen mit der Schweißnaht nicht in einem Punkt liegen dürfen wegen gegenseitiger Beeinflussung der Prüfköpfe, ist eine Fehleranzeige nicht immer eindeutig einem Prüfkopf zuzuordnen, d. h., es ist Ultraschallprüfverfahren

und Prüfgeräteanordnung

zu seiner Ausführung

Anmelder:

Dr. Josef Krautkrämer

und Dr. Herbert Krautkrämer,

Köln-Klettenberg, Luxemburger Str. 449

Dr. Werner Grabendörfer, Köln-Poll,
ist als Erfinder genannt worden

nicht in jedem Fall eine eindeutige Lagebestimmung des Fehlers möglich. Mit der bekannten Prüfkopfanordnung ist diese Schwierigkeit nur durch wesentlich größeren Aufwand an Geräten, Monitoren und Markiereinrichtungen oder Schreibern zu umgehen.

Die vorstehenden Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß zwei Sendeköpfe und zwei Empfängerköpfe so längs der zu prüfenden Zone bewegt werden, daß jeder der von den Sendern ausgehenden Ultraschallstrahlen durch einen Längsfehler auf einen der Empfänger und durch einen Querfehler auf den jeweils anderen Empfänger reflektiert wird.

Diese erfindungsgemäße Prüfkopfanordnung wird in den Fig. 3 und 4 erläutert.

Die vier Winkelprüfköpfe sind so angeordnet, daß sie die Ecken eines Rechteckes bilden, wobei die Schweißnaht durch die Mitte zweier gegenüberliegender Rechteckseiten geht. Die Schallstrahlen der einzelnen Winkelprüfköpfe sind auf einen einzigen Punkt der Schweißnaht gerichtet; sie bilden — zusammen gesehen — die Diagonalen des Rechteckes. Je zwei sich diagonal gegenüberliegende Winkelprüfköpfe sind als Sender Γ, 2' bzw. Empfänger 3', 4' an ein Impulsechogerät angeschlossen. Längsausgedehnte Fehler 10 der Schweißnaht, die Wurzel- und Bindefehler bzw. Risse, reflektieren die Schallstrahlen der beiden Sender 1', 2' so, daß ein großer Anteil des Schallstrahles unter gleichem Winkel, wie er auf diesen Fehler auftrifft, diesen wieder verläßt und vom entsprechenden Empfänger 3', 4' aufgefangen werden kann. Ein solches Echo von einem Längsfehler 10

309 507/165

erscheint auf dem Leuchtschirm vor den Störanzeigen der entsprechenden Kante der Schweißnahtraupe. Mit Hilfe eines Monitors können beide Anzeigen — wie oben erklärt — automatisch voneinander unterschieden werden.

Querrisse 11 geben eine Reflexion der Schallstrahlen von den Sendern 1' und 2' zu den Empfängern 4' bzw. 3'. Ein nach allen Seiten einigermaßen gleichmäßig reflektierender Fehler, wie eine Pore, gibt gleichzeitig die Anzeige wie ein Längs- und ein j ο Querriß.

Es ist nun möglich, aus der Laufzeitänderung des Echos beim Verschieben der Einrichtung längs der Naht die Fehlerart — Längs- oder Querfehler oder Pore —, zu unterscheiden. Aus Fig. 4 a ist ersieht-Hch, daß infolge des öffnungswinkels der Sende- und Empfangscharakteristik von einem Längsfehler vor wie auch hinter der günstigsten Lage auch noch eine Anzeige auftritt, wenn auch von geringerer Höhe. Ihre Laufzeit ist vor und hinter der günstigsten Stellung geringfügig größer. Das Echo wandert also unter Zunehmen der Höhe von größeren zu kleineren Laufzeiten und nach dem Maximum wieder zurück. Anders ist es jedoch bei Querfehlern: Die Laufzeit ändert sich aus geometrischen Gründen hier stärker (Fig. 4 b) und nimmt bei der gezeichneten Anordnung nach dem Maximum der Echohöhe weiter ab. Bei Längsfehlern liefert die Kombination der Prüfköpfe Γ und 3' den gleichen Verlauf wie die der Prüfköpfe 2' und 4', bei Querfehlern die Kombination 1' und 4' aber den umgekehrten wie 2' und 3'. Die Anzeigen wandern also verschieden über den Leuchtschirm. Ausgesprochene Längsfehler sind dadurch von Poren und Querfehlern zu unterscheiden.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Prüfkopfanordnung besteht darin, daß in jedem Augenblick alle Winkelprüfköpfe eine bestimmte Stelle der Schweißnaht anstrahlen und jeder dort auftauchende Fehler eindeutig an der richtigen Stelle markiert werden kann. Ebenso bedeutet ein mittels Registriermonitor und Schreiber hergestellter Registrierstreifen eine eindeutige Abbildung der Naht mit den aufgefundenen Fehlern.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Prüfköpfe ist gleichermaßen auf die unter Pulver geschweißten Rohrlängsnähte als auch auf Spiralnähte anwendbar. Bei längsgeschweißten Rohren allerdings, die in Abschnitten geprüft werden, tritt eine Erschwerung ein. Die Anordnung prüft die Naht nicht bis ganz zum Rohrende. Aus diesem Grunde können die Winkelprüfköpfe in ihren Halterungen so weit gedreht werden, bis sie senkrecht auf die Naht strahlen, so daß — wenn gleichzeitig eine elektrische Umschaltung von getrenntem Sende-Empfangs-Betrieb auf gewöhnlichen Einkopfbetrieb erfolgt — die fehlenden Enden der Naht nach der bisher bekannten Methode untersucht werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Prüfung einer Zone gleichmäßigen Querschnittes in platten- oder schalenförmigen Prüflingen, vorzugsweise von Schweißnähten in Blechen oder Rohren, nach dem Ultraschall-Impuls-Laufzeitverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sendeköpfe (I' und 2') und zwei Empfangsköpfe (3' und 4') so längs der zu prüfenden Zone (12) bewegt werden, daß jeder der von den Sendern (Y, 2') ausgehenden Ultraschallstrahlen durch einen Längsfehler (10) auf einen der Empfänger (3' bzw. 4') und durch einen Querfehler (11) auf den jeweils anderen Empfänger (4' bzw. 3') reflektiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur selbsttätigen Unterscheidung der aus den Randgebieten der Prüfzone, vorzugsweise der Schweißnahtraupe, herrührenden Störanzeigen von den Fehlerstellen, mittels eines Warngerätes mit einer einstellbaren Laufzeitblende, dadurch gekennzeichnet, daß für die Anzeige eines Längsfehlers (10) in der Mitte der Zone (12) die Laufzeit für beide Prüf kopfkombinationen (1', 3' bzw. 2', 4') gleich groß eingestellt wird und die Laufzeitblende zur Anzeige dieser Fehlerechos so eingestellt wird, daß die genannten Störechos infolge ihrer etwas längeren Laufzeit hinter die Blende fallen.

3. Prüfgerät-Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch J mit mindestens je zwei getrennten Sender- und Empfängerprüfköpfen, von denen beide Arten für sich elektrisch parallel an ein Impulsechogerät geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Sender (1', 2') und zwei Empfänger (3', 4') einander gegenüber in den Ecken eines zur Schweißnaht parallel bzw. senkrecht orientierten Rechteckes angeordnet sind und die Schallstrahlachsen die beiden Rechteck-Diagonale bilden, deren Schnittpunkt in die Mitte bzw. in den Mittelpunktbereich der Schweißnaht fällt.

4. Prüfgerät-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Prüfkopf in eine Raststellung verdrehbar ist, in der dieser seinen Schallstrahl senkrecht auf die Schweißnaht richtet, und daß eine elektrische Schalteinrichtung zur Umschaltung dieser einzelnen Prüfköpfe vom getrennten Sende-Empfangsbetrieb auf normalen Einknopfbetrieb vorhanden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift für Instumentenkunde, 68, H. 7, S. 162 bis 168.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

0 309 507/165 1.63