DE1811079A1 - Anordnung zur zerstoerungsfreien Pruefung eines Werkstueckes - Google Patents

Description

Dft. H. Hn-,j·. ki.K

Urne ^L\°Tu*R Anmelder und Erfinder:

Untere Burghaldei:3

Dr. Friedrich. Förster 741 ο Reutlingen Grathwohlstr<A

Anordnung zur zerstörungsfreien Prüfung eines Werkstückes„

Die liindung befaßt sich mit einer Anordnung zur zerstörungsfreien Irüfung eines Werkstückes, insbesondere zur Untersuchung eines Vorgegebenen Bereiches, z._oB, einer Schweißnaht eines Werkstückes©

Die bekannten magnetischen Prüfverfahren können Fehler lokalisieren, sie arbeiten jedoch nicht vollständig befriedigend beim automa ti sehen. Untersuchen eines, relativ kleinen Unter— suchungsberexch.es« Dies ist besonders bei nicht geraden Werkstücken und/oder Untersuchungsbereichen dar FaIl₀ Sie sind auch ungenau und/oder unzuverlässig beim Feststellen der Größe und Lage des Fehlers, insbesondere, wenn der Fehler unterhalb der Oberfläche liegt_o

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, die diese Fachteile vermeidet und geeignet ist, ein Werkstück mit großer Geschwindigkeit längs eines vorgegebenen Untersuchungsbereiches zu prüfen und automatisch die Lagen der Fehler, wenn diese großer als zulässig sind, zu bestimmen,,

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Bei einer Anordnung der eingangserwähnten Irt wird dies nach der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Vorrichtung den vorgegebenen Bereich, ζν,Β» die Sehweißnaht., transversial. abtastet und ein erstes Signal, das eine Punktion der Temperatur bei der Verschweißung ist, und beim. Passieren der Mittellinie der Schweißnaht- ein zweites Signal und ein Ausgangssignal, das eine Punktion des ersten Signals ist, erzeugt«, - . Die erfindungsgemäße Anordnung hat den -Vorteil, daß sie gleichzeitig automatisch mit großer Geschwindigkeit- Schweißfehler, zu große Fehler auf der inneren und äußeren oberfläche auf einem Rohr markiert und zwischen Fehlern auf der äußeren und in—' neren Oberfläche unterscheidet.

Die Erfindung und weitere ihrer Merkmale und Vorteile seien im- folgenden anhand der Ausführungsbeispiele der Zeichnungen näher erläutert;»

Fig. 1 ist das BloGkdiagramm eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen zerstörungsfreien Prüfeinrichtung, die sich besonders zur Untersuchung äußerer und innerer Fehler der Schweißnähte von Werkstücken eignet»

Figo 2 zeigt, in graphischer Darstellung einige Eigenschaften dieser Pr-üf.einriehtimgo

Fig» 3A und. 3B sind Querschnitte eines Teiles eines geschweißten Rohres und die augehörige graphische Darstellung* Die ζ er störungsfreie Prüfeinrichtung zur Untersuchung und Lokalisierung- von Fehlern in Werkstücken ist in Fig. 1 mit 1o bezeichnet» Obgleich die Werkstücke jegliche Form aufweisen können, eignet sich die Anordnung 1o besonders, zur Prüfung relativ langer Werkstücks^ wie Stangen, Stäben und dergl* »

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Die Anordnung 1o wird zur Untersuchung von inneren und äußeren Fehlern der Schweißnaht 14- des Rohres12 benutzt-» Bei einem Verfahren zur Herstellung geschweißter Rohre wird ein Metallstreifen gefaltet, gerollt oder in anderer Weise in eine im allgemeinen zylindrische Form gebracht. Die gegenüberliegenden Kanten werden dann zusammengeschweißt_o Bei gleichmäßig guter Qualität ist die Schweißung ohne Unterbrechungen_o Bei der SchweJLßung können jedoch auch Fehler wie z._oB« Riße, Ein— .(| Schlüsse und dergl· in der Schweißnaht auftreten, die sich auf der äußeren Oberfläche befinden und sich nach innen erstrecken können» BuLe Fehler können sich auch auf der inneren Oberfläche befinden und sich nach außen erstrecken» Ein kleiner Fehler muß nicht schwerwiegend sein, insbesondere nicht bei geringer Beanspruchung des Rohres. Folglich erfordern derartige kleine Fehler keine Reparatur der Schweißnaht- oder Aussortierung des Rohres«, Wenn sich jedoch, ein Fehler ü— ber eine vorbestimmte Tiefe erstreckt, ist ein Versagen der _Λ Schweißung sehr wahrscheinlich, und der Fehler muß repariert oder das Rohr ausgeschieden werden. Nach einer Vorschrift wird der Fehler als schwerwiegend und unzulässig angesehen, wenn seine Tiefe mehr als 12,5 % der Wandstärke beträgt. Aus kommerziellen Gründen ist es daher wünschenswert, daß die Anordnung 1o Eehler lokalisieren und feststellen kann, ob diese innerhalb der zulässigen Grenzen liegen. Sie muß auch zur Anzeige der Lage und der Art jeglicher zu reparierender Fehler geeignet sein.

Die Einrichtung 1o enthält eine Anordnung 16, dmrch die das

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zu untersuchende Eolir 12 wandert,, Die Anordnung 16 kann &»Bo in der Nähe eines., oder auf einem Konveyor angeordnet sein, der das Rohr 12 in axialer Richtung "bewegt© Die Anordnung 16 hat; eine ü>feasteinricntung zur Ab tastung de® Roto.es 12. bed das sen bewegung durefe die Anordnung 16«,

Die. Abtas.feeinrieJitung 18 kann jegliche gewünschte Jorm aufweJL-A sen und kann das Eohr in jeglicher Weise, abtasten© Baispielsweise kann - wean es erforderlich ist, das ganze Rohr zu untersucnen-yr

die Abtasteinrichtung das Hohr V.ollständig" umlaufen, oder das Bohr rotiert MMMJMIJÜ£MM3gMMM%EMXSEg und die lbtas,teinr-ielitung tastet die ganze äußere Oberfläche spiralförmig ab« Beim Ausfiih— rungsbeispiel. soll, jedoch nur die Sehweißnaht 14· untersucht werden» folglich ist die Abtasteinrichtung 18 so angeordnet, daß sie. nur die Schweißnaht 14- untersuchte

Obgleich die Einrichtung 18 das. Hohr mittels jeglicher geeigneter Verfahren prüfen kann,, werden bei der Einrichtung 1o die magnetischen Streufelder und. die reflektierten Wirbelstromfelder gemessjgDu Die Einrichtung-18 enthält. d®hex ©in© arste Sonde 22 zur Messung der magnetischen Streufelder und eine zweite Sonde 24-zur Messung der Wirbelstrom© <» Die erste oder magnetische Sonde kann in bekannter Weise ausgeführt sein© Die Sonde 22 kann z_oB„ mit einem Signal ZoB₀ eines Oszillators 26 gekoppelt sein, sodaß ein zweites- harmonisches Signal mit einer .amplitude ₉ die der Flußdicht®, d-es Streufeldes entspricht„ entsteht© Die zweite oder Wirbelstromsonde 24- kann z»B« derart ausgebildet sein, daß ein Signal des Oszillators 26' durch Wechself-elder im Werkstück Wir—

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beiströme erzeugt, die in oder auf der Oberfläche. - entsprechend deren Eigenschaften — kreisen_o Die Sonde spricht auf durch die Wirbels tr ame, erzeugten Magnetfelder an und gibt ein entsprechendes. Signal- ab. Dieses Signal hat die gleiche Frequenz wie das Qszillatorsignal und die Wirbelströme, seine Am*-- plitude und Ehase sind entsprechend den Oberflächeneigenschaf— ten des Werkstückes moduliert.

Um geeignete magnetische Streufelder im Bereich der Schweißnaht 14 vorzusehen, ist es zweckmäßig, ein Magnetfeld zu erzeugen, das sich quer zur Schweißnaht 14 erstreckt, zu diesem Zweck kann axial durch das Koke 12 ein Strom geschickt werden, der ein konzentrisches Magnetfeld. - angedeutet durch die Pfeile 28 — erzeugt« Beim Ausführungsbeispiel, wird das Magnetfeld, durch dajs Magnetjoch. 3o erzeugt, dessen Pole auf entgegengesetzten Seiten der Schweißnaht angeordnet, sind, wodurch ein Magnetfeld, erzeugt, wird, das sich über den oberen Teil, des Eohres 12 und. quer zur Schweißnaht 14 erstreckt. Befindet sich in der Schweißnaht, ein Fehler, der sich im. wesentlichen in Längsrichtung erstreckt,, wird über der Schweißnaht 14 ein Streufeld erzeugt, desseni Intensität, Größe und Form eine Funktion der Größe und Form des Fehlers sind. Mit zunehmender Tiefe, Breite und dergl. des Fehlers nimmt das Feld entsprechend zu. Ist der Fehler auf der Außenseite des Rohres, und ist er insbesondere nadi «ußen offen, .. so hat das Feld eine verhältnismäßig hohe Dichte, eine kleine Ausdehnung und einen hohen Feldgradientenc Befindet sich der Fehler auf der Innenoberfläche 32 oder in deren Hahe, hat das Streufeld auf der Außenseite des Eohres eine beträchtlich, kleinere Felddichte und einen kleinen Feldgradienten» Das Streufeld.

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— b —

erstreckt sick- über einen größeren Bereich. ά®ρ Außenooerf-läclift-. 2 α. 2üe Einrichtung 18 umfaßt eine. Scheibe oder, einen Breit— tisch 34, der die Sonden 22 und. 24 trägt« Die Scheibe. 34 befindet sich unmittelbar über der Schweißnaht 14«, Sie.- wird durclt einen Motor 36 angetrieben». Bei der Rotation der Scheibe. 34 tasten die Sonden 22 und 24 die Schweißnaht und die Streufelder ah* Die Scheibe 34 sollte: im wesentlichen parallel zu einer !Sangente·, durch die Schweißnaht 14 verlaufen, sodaß dia Abtastung durch, die Sonden 22 und 24 im. wesentlichen symmetrisch zur Schweißnaht; erfolgt» Wenn das Hohr 12 und. diet Schweißnaht 14 gerade uerlauifen, können der Motor. 36 und. die Scheibe 34 fest montiert werden» In der Jf Eraxis jedoch verlaufen die Bohre und di@ Schweißnähte, nicht im»Är gerade« Bann ist es zweckmäßig, des Motor 36 und #lc Scheibe 34 um. den Mittelpunkt, des Rohres 12 zu bewegen^ wobei die Saheibe 34 ihre Lage zur lEangente der Schweißnaht beibehält. Beim Ausführungsbeispi&l wird dies mit Hilfe der Zahnstange 38 und des Kitzels 4o erreicht, die der Eeve-rsiermotor 4o antreibt,. Bei der Hot ation der Scheibe. 34 erzeugen die über die Schweißnaht 14 geführten Sonden 22 und. 24 den Eigenschaften der Naht 14 entsprechende Signale.« Jedes Mal, wenn die Sonde 22 einen Fehler der Schweißnaht passiert, passiert sie auch das resultierende Streufeld und. erzeugt einen Impuls, dassßn Amplitude den Kurven 44 und. 46 der Fig« 2 entspricht« Biß Sonde. 24 erzeugt den lurven 52 und 54 der Fig« 3A entsprechende "Signale, wenn sie die Schweißnaht 14 der Fig. 3B überstreicht ο Befindet sich in der Sehweißnaht ein Fehler, wird/dex Kurve 52 oder 54 ein Impuls überlagerte Diese Impulse haben den Kurven 48 und 5© der Fig« 2 entsprechende Amplitudenο

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Da das Streuf eM einea Fehlers auf der Innenseite eine kleinere Flußdichte und größere geometrische Ausdehnung "besitzt, ist das Streufeld von einem auf der Außenseite liegenden Fehler beträchtlich größer als das eines Innenfehlers und wird einen beachtlich größeren Anteil an hochfrequenten Komponenten aufweisen» Die Amplitude eines von einem Fehler der Außenseite herrührenden Signals wird mindestens 2-3 mal so groß wie die eines Innenfehlea?s sein» Entspricht die Auasortiergrenze 56 einer Fehlertiefe von 12,5 % (Fig· 2.), so wird das von einem % VArhältaismäßig geringen «ußenseitigen Fehler von z„B. 5 oder 6 % herrührende Signal größer als die Aussortiergrenze 56 sein, und wird einem von einem großen Innenfehler von ungefähr 15 % hervorgerufenen Signal entsprechen« Ein außenfehler erzeugt ein großes Wirbelstromsignal, Da die Wirbelströme fast vollständig auf der äußeren Oberfläche verlaufen, wird ein Innenfehler — wenn überhaupt — einen sehr kleinen Einfluß auf die Wirbelströme haben· Praktisch sollte die Kurve 5o für alle Fehlertiefen auf oder sehr dicht der μ Hull—Linie verlaufen«

Während des Schweißens wird das Metall in der Naht und in. deren Nachbarschaft auf relativ hohe Temperaturen erhitzt· Tatsächlich wird wenigstens «in Teil des Metalles dar Schweißnaht geschmolzen». Während des Abkühl Vorganges wird das Metall in der Naht und deren Nachbarschaft entsprechend dem Temperatur — anstieg ausgeglüht oder gehärtet, am Stärksten in der Nahtmit—· tellinie»
Nähert sich die Sonde 24· der Schweißnaht 14·, so nimmt — wie Fig. 3 zeigt — das Signal zu, erreicht beim Passieren der Naht

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durch die Sonde 24- ein Maximum und nimmt dann auf Hull ab» BeeL einer hochwertigen Schweißnaht entsteht ein beträchtlicher Här— tungsanteil und daa Signal 52. überschreite* die ,Linie 6o_o Bei einer "Kaltschweißung" jedoch wurde die Temperatur nicht hoch genug, um, eine einwandfreie Schweißung oder einen großen Betrag an Härtung zu erreichen, daher erreicht das Signal 54- nicht die Linie. 6o. Die Signale 52 und 54- cLer Figo JA stammen von einer φ fehlerfreien Schweißnaht« B«d einer fehlerhaften Schweißnaht wird dem Signal, beim Passieren des Fehlers durch die Sonde 24-ein kurz- dauernder Impuls überlagert»

Die Sonde 22 ist mit dem magnetischen Kreis 62 gekoppelt» Diese Kopplung kann auf jede beliebige Weise, z^B·. durch Bürsten, Schleifringe oder dergl*. erfolgen» Beim Ausführungsbeispiel wird ein rotierender Transformator 64 benutzt, dessen mit der Scheibe 34- rotierende Primärwicklung direkt mit der Sonde 22 verbunden ist» Die stationäre Sekundärwicklung ist neben der Primärwicklung angeordnet und an den Eingang des magnetischen. Kreises 62 gekoppelt· Durch, di· Verwendung eines rotierenden Transformators werden Gleitkontakt« und derglo vermieden, wodurch mit den Pehlersignalen vergleichbare Störsignale verhindert werden· Der Eingang des magnetischen Kreises 62 beinhaltet einen Verstärker 66, dessen Hauptzweck es ist, die Amplitude des Signals auf einen brauchbaren Pegel anzuheben und das Signal-Störverhältnis zu reduzieren» Der Ausgang des Verstärkers 66 ist mit dem Gleichrichter 68 gekoppelt«, Wie bereits erwähnt, ist die Sonde 22 mit dem Oszillator 26 verbunden und erzeugt ein Signal, das eine zweite Harmonische des Oszillatorsignals ist»

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Die Amplitude dieser zweiten Harmonischen ist. durch eine Hüll— kurve moduliert, die eine Funktion der Dichte des magnetischen Streufeldes ist., in dem sich die. Bonde 22 befindet» Der Detektor 68 eliminiert/ den Träger und läßt, nur das der liodulatione— Mllkurve entsprechende Signal durch« Scr Xusgang des Gleichrichters 68 ist mit. dem Eingang eines Filters 7o verbundene Di· Eigenschaften des Filters 7o werden von der Art der Einrichtung 1α, ihren verschiedenen Komponenten, der Abtastgeschwindigkeit* den Arten der gewünschten Information und. d*rglo ab. Im. allgemeinen befaßt sich jedoch der magnetische Kreis mit der Auffindung innerer Fehler, 2uB· Hißen nahe der Innenoberfläche 32· Wie bereits bemerkt,, haben Signale dieser Art eine kleinere Amplitude, und werden von Feldern größerer geometrischer Ausdehnung und kleinerer Gradienten erzeugt. Sie. haben daher einen beträchtlichen Anteil niederer Frequenzkomponenten· Daher ist das Filter 7o normalerweise als Tiefpass oder Bandfilter für niedrige Frequenzen ausgeführt« Dieses Filter bevorzugt von in oder nahe der Innenoberfläche liegenden Fehlern herrührende Signal* und benachteiligt Signale hoher Frequenz, die durch Außenfehler erzeugt slindo Da jedoch diese letzteren Signale eine große Amplitude und einen beträchtlichen Anteil an niederfrequenten Komponenten besitzen, ist das das Filter ?o verlassende Signal noch relativ groß»

Das Filter 7o ist mit dem Eingang mindestens eines Triggerkrei— ses verbundene Beim Ausführungsbeispiel sind 2 getrennte Triggerkreise 72 und 74 vorgesehen. Diese Trigger 72 und 74 sind in üblicher Weise ausgeführt und haben einen Schwellwert, bei dem die

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Ausgangsspannungen sich von einem. Wert zu einem anderen ändern^ so lange die Eingangsspannung über dem Schwellwert liegt. Der erste Trigger 72 hat einen verhältnismäßig kleinen Schwellwertο Normalerweise ist dieser Schwellwert auf den Wert 76 eingestellt, der der Amplitude eines Signals entspricht, das durch einen "Standartfehler" auf oder nahe der Innenoberfläche 32 erzeugt wirdo Ein "Standartfehler" ist der Grenzfall zwischen einem zulässigen und einem unzulässigen Fehler,, In. der Fig_o 2. würde, er einem Fehler mit einer Tiefe von 12,5 % und einem Signal gleich oder größer des Wertes 76 entsprechen. Relativ kleine Außenfeh— ler von etwa 5 oder 6 % erzeugen Signale übetr dem Wert 76 und schalten den Trigger 72 in den zweiten Zustande Der Trigger 72 ist also normalerweise im ersten Zustand. Immer wenn die Sonde 22 ein von einem unzulässigen Fehler der Innen- oder Außenober— fläche erzeugtes Streufeld passiert, kippt, der Trigger 72 in den zweiten Zustand. Her zweite Trigger 74 hat denselben Aufbau wie der Trigger 72-, er hat nur einen höheren Schwellwert, der einem, von einem "Standartfehler" auf der äußeren Oberfläche 2o herrührenden Signal entspricht» Dieser Trigger 74 schaltet, also nur beim Auftreten eines unzulässigen Außenfehlers in den zweiten Zustand, Er ändert seinen Zustand infolge kleiner Außenfehler und auch der meisten großen Innenfehler nicht* Die 2 Trigger 72 und 74 sind mit einem Logikkreis 8o verbunden, dessen Arbeitsweise später erläutert wirdo Er ist mit einem Innenmarkierer 82 und einem Außenmarkierer 8U- verbunden, die auf dem Eohr 12 das Vorhandensein und. die Lage von Innen—, und/oder Außenfehlern markieren können® Di&se Markierer können Z₀B₀

ι / fs ü ^i ß

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Farbsprüher sein, die für einen Innenfehler z.B. einen roten Streifen und für einen Anßenfehler z.B., einen gelben Streifen auf dem Eohr 12 anbringen·

Die Wirbelstromsonde 24- ist durch den rotierenden Transformator 64- an den Wirbelstromkreis 86 gekoppelt, dessen Eingang einen Verstärker 88 zur Verstärkung der Wirbelstromsignale und zuäe. Reduzierung des Signal-Stjörverhältnisses besitzt» Der Ausgang des Verstärkers 88 ist mit einem Detektor oder Hiasengleichrich— ter 9o verbunden. Wie bereits erwähnt, erzeugt die Sonde 24- in— μ folge ihrer Verbindung mit dem Oszillator 26 in der Oberfläche des Bohre- in Magnetfeld und Wirbelströme, die ihrerseits ein Feld auf die Sonde 24- zurückstrahlen* Die Flußdichte,der Phasenwinkel und dergl. des Feldes sind Funktionen der Oberflächenbe— schaffenheit. Aufgrund der zurückgestrahlten Felder erzeugt die Sonde 24- Signale von gleicher Trägerfrequenz wie die Frequenz des Oszillators 26, ist Jedoch phasen- und amplitudenmoduliert<> Wenn die in der Blasenmodulation enthaltene Information nicht interessiert, kann ein einfacher Gleichrichter oder Detektor den Träger eliminieren und nur die amplitudenmodulierte Hüllkurve % durchlassen. Beim Ausführungsbeispiel interessiert jedoch die Hiaeenmodulation, weil sie Informationen über den Grad der Härtung in und um die Schweißnaht liefert. Folglich wird ein sogenannter phasengesteuerter Gleichrichter 9o verwendet, der mit dem Oszillator 26 verbunden ist, um das Wirbelstromsignal in vorbeetimmte HiÄSenbeziehung zu dem Qszillatorsignal zu bringen· Das Signal des Gleichrichters 9o gleicht dem Signal in Fig. 3A. Die Amplitude des Signals steigt an, wenn die Sonde sich der Schweißnaht nähert, erreicht eine Spitze 92, wenn die Sonde 24 über der

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Mittellinie, der Schweißnaht, ist und. fällt ab, wenn sich die Sonde. 24- von dar Schweißnaht 14- entfernt» lie Amplitude der Spitze 92 ist eine Fjink&ion der Irwärmung "bei der Schweißung, d_oh_o der Aushärtungο

Der Aäisgang des Gleichrichters 9o ist mit einem Schallter ©der einer Torschaltung 94- mit einem. Steuereingang 96 und den beiden Verstärkern 98 und 1oo gekoppelte Bor Steuereingang 96 ist mit einer Synchronisiersignal-Quelle verbunden, die auf die Winkel- Wk stellung der Scheibe 34- anspricht, und erscheint, wenn die Sonde 24- sich über der Mittellinie, der Sshweißung befindete Wenn sich die Sonde 24 der Mittellinie nähert, bleibt der Schalter 94- in sjeiner ersten Stellung und koppelt das Signal an den Verstärker 98* Befindet sich die Sonde 24- über der Mittellinie, so erscheint.· das Synchronisiersignal, der Schalter 94- kehrt seine Stellung um und schaltet das. Signal an den Verstärker 1oo_o Das Ausgangssignal der beiden Verstärker 98 und 1oo ist eine Integralfunktion des Eingangssignals_o Diese Verstärker sind mit dem Reversiermotor 4-2 verbunden, um dessen Arbeitsweise zu steuern® Der Motor 42 treibt das Sitze! 4o und die Zahnstange 38 an, sodaß die Ebene der Scheibe 34- relativ zum- Eohr 12 gedreht wird, bis die Signale, von den Verstärkern 98 und 1oo gleich sind„ Diese Bedingung ist erfüllt, wenn das Synchronisiersignal gleichzeitig mit der Spitze 92 des Signals erscheint« Dadurch wird sichergestellt, daß die Scheibe 34- genau zu der Schweißnaht 14· ausgerichtet ist., selbst •« • sie sich von dem obersten Teil des Rohres 12 wegdreht,, \Twenn Der Ausgang des Gleichrichters 9o ist auch mit dem Filter 1o2 gekoppelte Der Wirbelßtromkreis 86 befaßt sich in erster Linie mit den Außenfehlern,, Wie Figo 2 zeigt, treten keine Wirbelstrom—

q η q-0*3 ι / λ ο ^ ε

signale selbst bei Innenfehlern großer Tiefe auf _o Daher ist das Filter 1o2 ein Hochpass, der nur dieb höherfrequenten Komponenten, • die durch die Außenoberflächenfehler erzeugt werden, durchläßt«. Der Ausgang des Filters 1o2 ist mit 2. Triggern 1o4 und 1o6 verbunden, die den beiden Triggern 72 und 74 in dem magnetischen Kreis 62 sehr ähnlich sindo Der Schwellwert des Triggers 1o4 liegt normalerweise über dem Störpegel«. Passiert die Sonde 24 einen Fehler, j wird ein Signal erzeugt, das den Trigger 1o4 in den zweiten Zustand versetzte. Der zweite Trigger 1o6 befindet sich normalerweise auf einem Wert 1o8, der der Amplitude eines von einem "Standartfehler" erzeugten Signals entspricht₀ Wenn ein einem zulässigen Fehler entsprechendes Wirbelstromsignal erscheint, erzeugt der Trigger 1o4 ein Ausgangesignal, und wenn ein einem unzulässigen Fehler entsprechendes Wirbelstromsignal erscheint, werden die beiden Trigger 1o4 und 1o6 wirksam» Die Ausgänge dieser beiden Trigger sind, an den Logikkreis 8o gekoppelt*

Beim Betrieb der Anordnung wird, ein Werkstück, ζ_βΒ_β ein Rohr 12, % axial durch die Anordnung 16 bewegt» Das Feld des Joches 3o geht durch den obersten Teil des Eohres 12 und erzeugt in der Schweißnaht quer zu ihr ein Fe&Ldo Wenn das Eohr 12 axial durch die Anordnung 16 bewegt wird, rotiert die Scheibe 34 und führt die Magnet- und Wirbelstromsonden 22 und 24 über die Schweißnaht? dabei erzeugt die Wirbelstromsonde 24 ein Signal ähnlich dem: in Fig» 3A, das dem. Gleichrichter 9o zugeführt wird und nach Gleichrichtung zu der Torschaltung oder dem Schalter 94 gelangt, der durch das Synchronisiersignal geschaltet wird, wodurch das Wirbelstromsignal zwischen den beiden Verstärkern 98 und 1oo aufgeteilt wird* Diese Verstärker

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98 und 1oo treiben den Motor 42 in der einen oder anderen Richtung an, wodurch die Vorrichtung 18 und insbesondere die--Scheibe 34 in eine >im wesentlichen symmetrische. Lag· zur Schweißnaht 14 gebracht werden» Daher folgt die Scheibe 34 der Schweißnaht 54, auch wenn diese und/oder das Rohr 12 nicht genau geradlinig verlaufen»

!Zusätzlich werden das Signal vom Verstärker 9o «Q den Trigger 11o, und das Synchronisiersignal an den Logikkreis 8q gekoppelt« Falls der abgetast/ete Teil der Schweißnaht 14 kaltgeschweißt, wurde _s ist die Spitze 92 des Signals zu nieder umi den Trigger 11 ο anzutreiben,- Palis die Schweißnaht ordentlich erhitzt wurde , erhebt sich die Spitze 92 des Signals über den Wert. 6o und ändert den Zustand des Triggers 116, der ein Signal in den Logikkreis koppelt,» Wenn ein Synchronisiersignal erscheint, während ein Signal durch den Trigger 11o abgegeben wird, wurde die STaht 14 ordnungsgemäß erhitzt, und-der Kaltmarkierer 112 wird nicht betätigt« Wenn jedoch ein Synchroni si er signel. erscheint, ohne daß der Trigger 11o ein Signal abgibt, war die. Temperatur bei der Schweißung zu nieder, dann setzt der Logikkreis. 8o den Kaltmar— kierer 112 in Tätigkeit·

Die große Mehrzahl von Schweißnähten ist ohne Fehler«, Daher sind, die von den Magnat- und Wirbelstromsonden 22 und 24 erzeugten Signala verhältnismäßig klein oder in der Größenordnung von Störungen» Daher werden den Triggern normalerweise keine Signala zugeführt, und auch die Markierer oder Anzeiger 82 oder 84 werden nicht betätigte
Enthält der unter der Scheibe 34 befindliche Teil der Schweiß-

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naht 14 einen äußeren Oberflächenfehler oder Eiß, erzeugen die beiden Sonden 22 und 24· ijedes Mal, wenn sie den Fehler überlauf fen, getrennte Signale· Das Signal' der Magnetsonde 22 entspricht der Kurve 44·. Unter der Annahme, daß der Fehler zulässig, z»Bo 3 oder 4- % oder weniger, ist, ist das magnetische Signal unterhalb des Wertes 76 und keiner der Trigger 72 und 74- wird betätigt· Bas Wirbelstromsignal genügt nicht, um einen der Trigger 1o4 und 1o6 zu betätigen, folglieh wirkt der Logifficreis 8o auf keinen der Markierer 82 und 84·. Bei einem äußeren zulässigen J Fehler_s jedoch mit einesr Tiefe über der Linie für 4- oder 5 %»
wird das * ^nal der Sonde 22 den Wert 76» aber nicht den Wert 78 übersteigen· Das Signal der Wirbelstromsonde 24 wird oberhalb des atüJittjfrigHGt Störpegels (und des Wertes 1o8) liegen und den Trigger 1o4 (und den Trigger 1o6) zur Erzeugung eines Signa— les -veranlassen. Obgleich das magnetische Signal über dem niedrigeren Wert 76 liegt, ist ein Wirbelstromsignal vorhanden,
und verhindert den Logikkreis 8o auf die Markierer 82 und/oder 84 einzuwirken, einen Fehler auf der Innen- oder Außenoberfla—

ehe anzuzeigen. ■

Ist ein äußerer Fehler mit einer Tiefe von mehr als der zulässigen von s.B* 12,5 % vorhanden, ist das Wirbelstromsignal 5o
groß genug, um die beiden Trigger 1o4 und 1o6 au Behaltene
Gleichzeitig liegt das magnetische Signal über dem Wert 78 und der Logikkreis 8o wird den Markierer 84 betätigen. Da der Trigger 1o4-betätigt ist, verhindert der Logikkreis 8o die Betätigung des Markierers 82*

Bei einem Fehler auf oder nahe der Innenoberflache 32 wird die Wirbelstromsonde 24 nicht in Tätigkeit gesetzt und kein Wirbel—

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Stromsignal erzeugt, folglich ändert, keiner der Trigger 1o4 und 1o6 seinen Zustand.» Das magnetische. Signal entspricht ■ der Kurve 46o Ist der Fehler innerhalb einer sailässigen Grenae (d._oh* kleiner als 12,5 % Tiefe) bleibt das Signal unter deal· Wert 76, und keiner der Trigger 72 und 74- ändert seinen Zustand und keiner der Markierer 82 und 84- wird betätigt.

Liegt der Innenfehler über der zulässigen Grenze (d_oh_o über 12,5 S$ % Tiefe), liegt das resultierende Signal über dem Wert 78 „ Da keine Wirbelstromsignale auftreten, weiss der Logikkreis 8o, daß keine Außenoberflächenfehler vorhanden sind, und die Betätigung des Markierers 84 unterbleibte Der Logikkreis 8o spricht jedoch auf das magnetische Signal an und betätigt den Markierer Die erfindungsgemäße Anordnung 1o kann gleichzeitig ein Eohr 12, insbesondere eine Schweißnaht 14, auf drei verschiedene nicht einwandfreie Eigenschaften untersuchen und diese Eigenschaften auf dem Eohr 12 unterschiedlich markieren» Erstens kann die Anordnung anzeigen, daß das Eohr bei seiner Schweißung nicht ordnungsgemäß erhitH*. wurde.

.Zweitens kann sie Fehler der äußeren Oberfläche anteigen und zu große Fehler auf dem. Eohr markieren»

Drittens z.eigt die Anordnung fehler auf der Innenoberfläche an, markiert diese auf dem Eohr und unterscheidet sie von Fehlern dex Außenoberfläehe«

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Claims (10)

1. Ansprüche

   Al-

   Anordnung zur zerstörungsfreien Prüfung eines Werkstückes, insbesondere eines vorgegebenen Bereiches zloB» der Schweißnaht eines Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torrichtung (18) die Schweißnaht (14·) transvers/al abtastet, ein erstes Signal, das eine. Funktion der Temperatur bei der Schweißung ist, und beim Passieren der Mittellinie der Schweißnaht ein zweites Signal und ein Ausgangssignal·, A das eine Funktion des ersten Signals ist, erzeugt»
2. 2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   die. Vorrichtung. (18) eine mittels eines Motors (36) antreib— bare Scheibe 04·) aufweist,, die. eine Magnetaonde (22) und eine Wirbelstromsonde (24-) trägt, die.mit dem Oszillator (26) gekoppelt sind_o
3. 3) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetsonde (22) an einen aus einem. Verstärker (66), einem Gleichrichter (68), einem Filter (7o), mindestens einem Trigger (72,74), einem Logikkreis (80) und einem Innenmar-* ^ kierex (82) bestehenden Magnetkreis (62) gekoppelt ist, und die Wxrbelstromsonde (24-) an einen aus einem Verstärker (88), einem Gleichrichter (9o), einem Filter (1o2), !Erig— gern (1o4-,1o6), einem Logikkreis (80) und Markierern (84-, 112) bestehenden Wirbelstromkreis (86) gekoppelt ist.
4. 4·) Anordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgegebener Amplitude des Signals der Sonde (24·) die Trigger den Logikkreis (80) ansteuern, der seinerseits den eine Kaltschweißung anzeigenden Markierer (112) betätigt. 909831/0835
5. 5) Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn— zeichnet, daß der Markierer (112) anzeigt, daß das von der Sonde. (24·) abgegebene Signal· einem unangemessenen Grad, der Härtung der Schweißung entspricht,,
6. 6) Anordnung nach einem der Ansprüche 1—5* dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn das Son— densignal nicht gleichzeitig mit- einem Synchronisiersignal erscheint.
7. 7) Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennsBichnet., daß das Fehlarsignal eine Steuereinrichtung (4-2„38,4o) steuert, die die Vorrichtung (18) auf. die Mittellinie der Schweißnaht einstellt., sjod&ß das Fehlersignal, im wesentlichen gleich Hull ist»
8. 8) Anordnung nach Anspruch 6 und/oder 7» dadurch gekennzeieh— net, daß die Steuereinrichtung ( 4-2y38_t4-o) die Scheibe (3²O bewegt, bis ihre Eotationsaehse senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes beim Abtasten der Schweißnaht steht».
9. 9) Anordnung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet., daß die Scheibe(34-) um das Rohr (12) im wesentlichen senkrecht zum Schnitt durch dia Schweißn aht rotiert,,
10. 10) Anordnung nach einem der Ansprüche 1~9₅ dadurch gekennzeichnet, daß im Magnetkreis (62) ein für die Innen- und Außenfehler gemeinsames Filter (7o) und im Wirbelstromkreis (86) ein Filter (1o2), das den den Außenfehlern entsprechenden Teil des Wirbelstromsignals durchläßt» Anordnung nach einem der Ansprüche I—I0, dadurch gekennzeichnet., daß die Innenfehler durch einen Markierer (82) und die Außenfehler durch einen Markierer (84) angezeigt

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