DE1473516B2 - Einrichtung zur ermittlung von durch die ganze materialstaerke von metallrohren hindurchgehenden fehlern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung von durch die ganze Materiaistärke von Metallrohren hindurchgehenden Fehlern, mit zwei koaxial zueinander angeordneten und gegeneinandergeschalteten Erregerspulen, deren Längsachse während des Prüfvorgangs, bei dem eine Relativbewegung in Achsrichtung zwischen den Spulen und dem Rohr erfolgt, in der Längsachse des Rohres liegt, und mit einem Empfänger mit vom magnetischen Feld der Erregerspulen durchsetzter, gleichachsig zu den Erregerspulen angeordneter Wicklung, der durch vorhandene Fehler verursachte Signale erzeugt.

Bei einer aus der US-PS 20 65 118 (Fig. 7) bekannten Einrichtung dieser Art zur Ermittlung von verschiedenen Fehlern in Metallrohren ist zwischen den beiden das zu prüfende Rohr umfassenden, ringförmigen Erregerspulen ein verhältnismäßig großer Abstand vorhanden, weil in dieser Lücke die einzige das zu prüfende Metallrohr ebenfalls umschließende, ringförmige Erregerspule angeordnet ist. Die Feldlinien des von den Erregerspulen erzeugten Feldes durchdringen deshalb das zu prüfende Rohr nicht streng in radialer Richtung. Außerdem ist die Zone, in der das zu prüfende Rohr von den Feldlinien durchdrungen wird, in axialer Richtung relativ groß, so daß in dieser Zone die Feldstärke gering ist. Die Selektivität, die Empfindlichkeit und die Fähigkeit, Fehler zu lokalisieren, sind deshalb bei der bekannten Einrichtung nicht so groß, daß durch die ganze Materialstärke von Metallrohren hindurchgehende Fehler leicht und sicher ermittelt werden könnten.

Bei zwei weiteren aus der US-PS 20 65 118 (Fig. 1 bzw. 4) bekannten Einrichtungen anderer, unterschiedlicher Art, die aber auch zur Ermittlung von Fehlern in Metallrohren dienen, ist nur eine dem fehlerhaften Metallrohr zugeordnete, kreiszylindrische Erregerspule Vorhanden, die mit zwei bzw. einer koaxialen,,ringförmigen Empfängerspule(n) einen das Durchführen des zu prüfenden Rohres gestattenden Ringspalt bildet. In ; der Einrichtung mit zwei Empfängerspulen sind diese nebeneinander angeordnet und gegeneinandergeschal- j tet. In der Einrichtung mit einer Empfängerspule ist diese gegen eine entfernt liegende Vergleichs-Empfängerspule geschaltet, die einer der Einrichtung gleichenden Hilfseinrichtung angehört, deren Ringspalt durch ein fehlerfreies Metallrohr erfüllt ist. Bei diesen .Einrichtungen sind'die Selektivität, die Empfindlichkeit und die Lokalisierbarkeit von Fehlern ebenfalls unzureichend, wenn es darum geht, durch die ganze Materialstärke der zu prüfenden Metallrohre hindurchgehende Fehler zu ermitteln.

Außerdem ist aus der US-PS 21 04 643 (Fig.10 und 11) eine Einrichtung bekannt, die zur Ermittlung von durch die ganze Materialstärke von kleinen rohrähnlichen Gegenständen hindurchgehenden Fehlern bestimmt und geeignet ist und zwei koaxial zueinander und zu dem zu prüfenden Hohlkörper in diesem an.-geordnete Erregerspulen und eine koaxial zu diesen, ebenfalls in dem Hohlkörper angeordnete Empfängerspule aufweist. Da diese Empfängerspule jedoch auch hier zwischen den beiden Erregerspulen angeordnet ist, können sich diese nicht, auch nicht wenigstens beinahe, berühren, weshalb sie auch kein in einer radialen Mktelebene liegendes Magnetfeld erzeugen könnten, wenn dies gewünscht würde. Ein solches Feld ist aber bei der bekannten Einrichtung gar nicht erwünscht, weil Fehler, beispielsweise ein Riß, nicht durch den radial verlaufenden Abschnitt der Feldlinien erfaßt werden sollen, sondern durch deren axial verlaufenden Abschnitt. Es wird nämlich davon ausgegangen, daß durch den Fehler, beispielsweise einen Riß, das Feld der einen Erregerspule so stark geschwächt wird, daß· das Feld der anderen Erregerspule zur erstgenannten Erregerspule hin verschoben wird und danach die Empfängerspule durchdringt. Die bekannte Einrichtung arbeitet also nach einem Prinzip, das keine so gute Selektivität ergibt, daß bei der Fehlerermittlung durch die ganze Materialstärke der zu prüfenden Rohre hindurchgehende Fehler von anderen, nicht störenden Fehlern sicher getrennt werden könnten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher ohne viel größeren Aufwand durch die * ganze Materialstärke von Metallrohren hindurchgehende Fehler leicht und sicher ermittelt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Erregerspulen sich an ihren einander zugekehrten Stirnseiten zumindest nahezu berühren und daß die Wicklung des Empfängers zwei koaxial angeordnete und gegeneinandergeschaltete Empfängerspulen aufweist, deren Stirnseiten sich zumindest nahezu berühren, wobei die zwischen den beideri Erregerspulen hindurchgehende radiale Mittelebene in der zwischen den beiden Empfängerspulen hindurchgehenden radialen Mittelebene liegt und zwischen den beiden Erregerspulen einerseits und den beiden Empfängerspulen andererseits in an sich bekannter Weise ein das Durchführen des zu prüfenden Rohres gestattender Ringspalt vorgesehen ist.

Bei der Ermittlung von Fehlern in der Wandung eines Rohres, die durch die Wandung hindurchgehen.

kommt es darauf an, nur diese Fehler, nicht aber andere Fehler zur Anzeige zu bringen. Neben einer ausreichend hohen Empfindlichkeit der Prüfeinrichtung muß diese also auch eine entsprechende Selektivität besitzen. Fehler, die nicht die ganze Wandstärke durchdringen, stören meist nicht, so daß eine Ausscheidung auch derjenigen Rohre, die solche Fehler besitzen, einen unnötigen Verlust ergeben würde. Eine Einrichtung, die diese Anforderungen erfüllt, muß so beschaffen sein, daß das magnetische Feld das zu prüfende Rohr in einer Radialebene durchdringt, wobei die Feldlinien längs Rohrdurchmessern verlaufen, und daß die Zone, in der das Feld das Rohr durchdringt, sehr schmal ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt deshalb zwei Erregerspulen, deren einander zugekehrte Stirnseiten sich berühren oder nahezu berühren. Hierdurch wird zum einen erreicht, daß die Feldlinien, welche an den einander zugekehrten Stirnseiten der Erregerspulen austreten oder eintreten, praktisch in einer Radialebene liegeji. Zum andern ist durch das Zusammendrängen der Feldlinien in eine Radialebene die axiale Ausdehnung der Zone, in der das Rohr vom radialen Magnetfeld durchsetzt wird, auf ein Minimum gebracht. Die damit verbundene Feldverdichtung erhöht die Empfindlichkeit der Einrichtung. Außerdem besitzt die erfindungsgemäße Einrichtung nicht nur eine, sondern zwei Empfängerspulen, die sich bei außenliegenden Erregerspulen im Rohrinnern, sonst außen befinden. Diese Empfängerspulen sind ebenfalls gegeneinandergeschaltet, und ihre einander zugekehrten Stirnseiten berühren sich zumindest nahezu, wobei die zwischen diesen hindurchgehende radiale Mittelebene mit der entsprechenden Mittelebene der Erregerspulen zusammenfällt. Hierdurch können die Vorteile, die das radiale, in Axialrichtung sehr schmale Magnetfeld bietet, hinsichtlich der Empfindlichkeit und Selektivität der Einrichtung voll ausgenutzt werden.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand einer durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten, bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen zentralen Längsschnitt durch einen Teil der Ausführungsform und ein Rohr und

F i g. 2 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung der Ausführungsform.

Die beispielsweise zu erläuternde Einrichtung ermöglicht die Feststellung von Fehlern, die sich über die ganze Wandstärke eines Metallrohres T erstrecken. Die Kontrolle des Rohres wird während des mit großer Geschwindigkeit geschehenden kontinuierlichen Vorbeifahrens durchgeführt.

Die Einrichtung besteht aus zwei entgegengesetzt geschalteten und auf ein und derselben Seite der Rohrwand, beispielsweise außen an derselben, angeordneten Sendespulen BE\ und BEi. Diesen beiden Sendespulen sind zwei ebenfalls entgegengesetzt geschaltete und beide auf der anderen Seite der Rohrwand T, also im Inneren des Rohres, angeordnete Empfangsspulen BRx und BR2 angeordnet.

Werden die beiden Sendespulen BE\ und BEi durch einen Wechselstrom von entsprechend hoher Frequenz durchflossen, so bildet sich senkrecht zur Stärkenausdehnung des Erzeugnisses, d. h. im Falle eines Rohres T in radialer Richtung, ein Hochfrequenzfeld. Die Kraftlinien liegen dann so, wie in F i g. 1 dargestellt, d. h., sie werden wegen der entgegengesetzten Schaltung der Spulen so zusammengefaßt, daß sie das Rohr in der Ebene Pin radialer Richtung durchdringen, und schließen sich, indem sie die aus dem Rohr bestehende Metallmasse umfließen. Wird das Rohr axial verschoben, so gehen die verschiedenen Punkte seiner Wand durch die Ebene P hindurch, und die an den Klemmen der Empfangsspulen BRt und BRi abgenommene Spannung ist praktisch gleich Null, wenn kein Fehler sich durch die Rohrwand hindurch erstreckt. Nähert sich dagegen ein durchgehender Fehler der Ebene P, so steigt die an den Klemmen der Empfangsspulen abgenommene Spannung an und geht beim Durchgang des Fehlers durch die Ebene P durch einen ganz beachtlichen Höchstwert hindurch. Dieser durch eine Spannungsspitze hervorgerufene Impuls kann zur Erzielung jeder gewünschten Anzeige entweder an optischen Einrichtungen oder Registriereinrichtungen, wie Oszillographen, oder an akustischen Einrichtungen, die ein akustisches Signal geben, oder an jeder beliebigen anderen geeigneten Einrichtung ausgenutzt werden.

Das Schaltschema gemäß F i g. 2 zeigt drei Hauptteile, nämlich den Empfänger 1, der aus den Sende- und Empfangsspulen BE bzw. BR besteht, denen zweckmäßigerweise eine Kontrollvorrichtung G zugeordnet ist, die eine Anzeige infolge eines nicht vorhandenen Fehlers verhindert, wenn das Rohr zu Ende ist oder gewechselt wird, ferner einen empfindlichen Vorverstärker AS und eine Zentralstation 2, deren Hauptfunktionsteile in F i g. 2 zusammengefaßt sind.

Die Zentralstation 2 weist einen an das Wechselstromnetz angeschlossenen und mit einem Spannungskonstanthalter St verbundenen Netzteil A\ auf. Der Spannungskonstanthalter St speist einen Oszillator Os, der mit einem Leistungsverstärker AP verbunden ist, der seinerseits mit einem ans Netz angeschlossenen Netzteil Ai verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers APist mit den Sendespulen BEverbunden. Ein ans Netz angeschlossener spannungsstabilisierter Netzteil Az speist den empfindlichen Verstärker AS, der die an den Klemmen der Empfangsspulen BR liegende Spannung erhält. Dieser empfindliche Verstärker ist ebenfalls mit der gegebenfalls vorgesehenen Kontrollvorrichtung G verbunden. Die Ausgangsspannung des empfindlichen Verstärkers AS wird über geeignete Relais R einer Signaleinrichtung 3, beispielsweise einer Hupe, zugeleitet. Falls wegen des schnellen Vorbeigehens des Walzwerkserzeugnisses an der Kontrolleinrichtung bei der Anzeige eines Fehlers aus zeitlichen Gründen das wahrnehmbare Arbeiten einer sofort wirkenden Signaleinrichtung nicht möglich wäre, würde man selbstverständlich eine als Speicher wirkende elektronische Schaltung vorsehen, um diese Lücke auszufüllen und damit eine langer dauernde Signalisierung des Fehlers zu erreichen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist beispielsweise beim Auffinden von durchgehenden Fehlern in Stahlrohrwänden bei schnellem Vorbeifahren mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 50 m/min eingesetzt worden. Insbesondere sind Versuche an Rohren mit 158 mm Außendurchmesser und 3 bis 5 mm Wandstärke durchgeführt worden. Bei einem Rohr von 4 mm Wandstärke wurden insgesamt 4 Wicklungen aus Kupferdraht mit einem Drahtdurchmesser von 0,3 mm verwendet, wobei jede Wicklung 130 Windungen aufwies. Die Wicklungen waren von einem Wechselstrom mit einer Frequenz von ungefähr 9 kHz durchflossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Ermittlung von durch die ganze Materiaistärke von Metallrohren hindurchgehenden Fehlern mit zwei koaxial zueinander angeordneten und gegeneinandergeschalteten Erregerspulen, deren Längsachse während des Prüfvorgangs, bei dem eine Relativbewegung in Achsrichtung zwischen den Spulen und dem Rohr erfolgt, in der Längsachse des Rohres liegt, und mit einem Empfänger mit vom magnetischen Feld der Erregerspulen durchs setzter, gleichachsig zu den Erregerspulen angeordneter Wicklung, der durch vorhandene Fehler verursachte Signale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Erregerspulen (BE\, ££y sich an ihren einander zugekehrten Stirnseiten zumindest nahezu berühren und daß die Wicklung des Empfängers zwei koaxial angeordnete und gegeneinandergeschaltete Empfängerspulen (BR\, BR2) aufweist, deren Stirnseiten sich zumindest nahezu berühren, wobei die zwischen den beiden Erregerspulen hindurchgehende radiale Mittelebene (P) in der zwischen den beiden Empfängerspulen hindurchgehenden radialen Mittelebene liegt und zwischen den beiden Erregerspulen einerseits und den beiden Empfängerspulen andererseits in an sich bekannter Weise ein das Durchführen des zu prüfenden Rohres gestattender Ringspalt vorgesehen ist. :..'....-.'