DE2138458C3 - Verfahren zur Ultraschallprüfung von sich in Längserstreckung bewegenden Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ultraschallprüfung von sich in Längserstreckung bewegenden Rohren mit rundem Querschnitt, denen von mehr als iwei auf dem Umfang des Rohres angeordneten Prüfeinheiten, die als Ganzes relativ zum Rohr rotieren, durch als Sendereinheiten ausgebildete Prüfeinheiten Ultraschallimpulse in einem Drehsinn umlaufend züge führt werden, welche von jeweils einer Sendereinheit in derselben Ebene senkrecht zur Längserstreckung des Rohres zugeordneten, als Empfängereinheiten ausgebildeten Prüfeinheiten bei Reflexion an einer Werkstücksfehlstelle empfangen und zur Anzeige gebracht werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus »Bänder, Bleche, Rohre« (Düsseldorf, 8 [1967] Nr. 11, S.731/32) bekannt.

Darüber hinaus ist aus den US-PS 30 52 115 und 30 21706 die Anordnung mehrerer Prüfeinheiten in einer einzigen Ebene senkrecht zur Längserstreckung des Prüflings und die nacheinanderfolgende Impulsabgabe von den Sende-Prüfeinheiten sowie der Empfang der Ultraschallimpulse durch zugeordnete Empfangsprüfeinheiten bekannt. Bei einer solchen Anordnung in einer Ebene muß ein elektronischer Schalter verwendet werden, um die Prüfeinheiten in gewünschtem Zeit· rhythmus in Tätigkeit zu setzen.

Bei der US-PS 30 21 706 werden die Prüfeinheiten dabei ohne relative Drehbewegung des Rohres axial verschoben. Nachteilig bei dieser Anlage ist, daß eine große Anzahl von Prüfeinheiten für die gesamte Beschallung des Rohrquerschnitts notwendig ist.

Die Rotation von mehreren auf dem Umfang des Rohres angeordneten Prüfeinheiten als Ganzes relativ zum Rohr, ist schließlich noch aus »Engineering« (19.6.1964, S. 845 und 846) bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei gleicher Zahl von Prüfeinheiten die Prüfgeschwindigkeit zu erhöhen und trotzdem eine möglichst genaue Fehlerlokalisierung zu erhalten.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Ultraschallimpuise von in einer Ebene gleichmäßig angeordneten Prüfeinheiten dem Rohr zugeführt werden, daß die Prüfeinheiten als Sendereinheiten in der Reihenfolge ihrer Anordnung auf dem Rohr-

umfang die Ultraschallimpulse nacheinander an das Rohr abgeben und daß nur die in Umlaufrichtung der Impulse jeweils nächste Prüfeinheit als Empfängereinheit gleichzeitig eingeschaltet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann bei mehr als drei Prüfeinheiten die Prüfeinheiten gruppenweise parallel betrieben werden, wobei die Gruppenbildung taktweise auf dem Rohrumfang fortschreitet
Bei der Anwendung von drei Prüfeinheiten, die auf

dem Umfang des Rohres im Abstand von 120° aufeinander folgen, wird eine zuverlässige Fehleranzeige erreicht; jedoch ist es ohne weiteres möglich, mit vier Prüfeinheiten in einem Querschnitt zu arbeiten, so daß sich die Fehleranzeige von der bekannten Prüfmethode nicht unterscheidet.

Die Anwendung von vier Prüfeinheiten im Sinne der Erfindung ist eine Verdoppelung des technischen Aufwandes gegenüber zwei Einheiten, von denen eine ständig als Sender und die andere ständig als Empfän-

ger arbeitet. Der Aufwand entspricht der Anwendung von zwei nebeneinander angeordneten Prüfeinheiten, die unabhängig voneinander auf verschiedenen Prüfbahnen arbeiten, womit eine Verdoppelung der Prüfgeschwindigkeit erreicht wird.

Nach der gegenwärtigen Erfindung wird dagegen bei der Anwendung von vier Prüfeinheiten auf dem Umfang eine vierfache Prüfgeschwindigkeit erreicht.

Diese Steigerung der Prüfgeschwindigkeit ergibt sich wie folgt:

4« Ausgehend von einem gedanklich ersten Impuls von einer beliebig ausgewählten ersten Prüfeinheit, braucht diese Prüfeinheit erst dann einen weiteren Ultraschallimpuls an das Rohr abzugeben, wenn dieses sich um einen gewissen Winkel relativ zur Prüfeinheit gedreht

4:5 hat. Zwischenzeitlich geben die zweite, dritte und vierte Prüfeinheit nacheinander Ultraschallimpulse an das Rohr ab, mit denen in anderen Sektoren des Rohrquerschnittes geprüft wird. Nach einer 'A-Umdrehung des Rohres relativ zu den Prüfeinheiten ist eine Querschnittsebene vollständig geprüft. Da gleichzeitig das Rohr mit Vorschub relativ zu den Prüfeinheiten rotiert, kann dieser jetzt bereits nach einer '/.»-Umdrehung eine Prüfspurbreite betragen, so daß sich für eine volle Rohrumdrehung relativ zu den Prüfeinheiten ein Vorschub von 4 Prüfspurbreiten und damit die vierfache Prüfgeschwindigkeit ergibt.

Um bei der erhöhten Prüfgeschwindigkeit dieselbe Prüfdichte zu erreichen, ist für das erfindungsgemäße Verfahren eine höhere Impulsfrequenz erforderlich.

^1&0 Für die Prüfung von Kesselrohren der üblichen Abmessungen wird eine Impulsfrequenz von einigen kHz benötigt, die technisch realisierbar ist. In Sonderfällen, z. B. beim Prüfen von Rohren mit größeren Durchmessern, bei der Anwendung älterer Prüfeinrichtungen mit

geringerer Impulsfrequenz od. dgl. kann möglicherweise nur dadurch die Prüfdichte erreicht werden, daß die Prüfeinheiten gruppenweise parallel betrieben werden. In diesem Fall wird vorgeschlagen, die in einem Quer-

schnitt auf di;m Rohr angeordneten Prüfeinheiten gruppenweise parallel zu betreiben, wobei benachbarte Prüfeinheiten eine Gruppe bilden und die Gruppenbildung taktweise auf dem Rohrumfang fortschreitet Für die Anwendung von vier Prüfeinheiten auf dem Rohrumfang ergibt sich damit folgende Arbeitsweise:

Die erste und dritte Prüfeinheit werden gleichzeitig zur Abgabe eines Ultraschallimpulses angeregt. Die erste und zweite Prüfeinheit und andererseits die Iritte und vierte bilden je eine Gruppe. Der nächste Impuls wird von de. zweiten und vierten Prüfeinheit abgegeben. Dabei bilden die zweite und dritte Prüfeinheit einerseits und die vierte und erste andererseits eine Gruppe.

Bei Anwendung von mehr als vier Prüfeinheiten auf dem Umfang können auch mehr als zwei Prüfeinheiten eine Gruppe bilden, wobei die dritte und weitere Prüfeinheiten jeder Gruppe bei jedem Impuls untätig bleiben. Es ist auch möglich, mehr als zwei Gruppen auf dem Umfang zu bilden, die parallel betrieben werden. Das taktweise Fortschreiten der Gruppenbildung kann in Richtung des im Rohrquerschnitt umlaufenden Ultraschallimpulses oder entgegengesetzt erfolgen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Prüfeinheiten, deren ausgesendete Ultraschallimpulse den Querschnitt des zu prüfenden Rohres in einer Richtung durchlaufen. Es ist ohne weiteres möglich, zwei derartige Blöcke oder Ringe von Prüfeinheiten in zwei verschiedenen Querschnittsebenen des Rohres anzuordnen, deren ausgesendete Ultraschallimpulse in verschiedenen Richtungen den Rohrquerschnitt durchlaufen. Beide Ringe werden wie üblich, synchron betrieben.

Der erfiridungsgemäße Vorschlag wird an Hand eines einfachen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die F i g. 1 bis 4 zeigt Querschnitte durch das zu prüfende Rohr ::n der Ebene der Prüfeinheiten.

Das zu prüfende Rohr ist mit den Kreisen I und 2 als äußere und innere Rohroberfläche angedeutet. Angenommen ist, daß die Prüfeinheiten während der Prüfung rechtsherum gedreht werden und das Rohr dabei einen Vorschub in Längsrichtung erfährt Die Drehung ist angedeutet durch den fest mit der Prüfeinheit verbunden zu denkenden Radialstrah! 3. Um das Rohr sind vier Prüfeinheiten 4, 5. 6 und 7 in einem Ring 13 angeordnet. Die Einstrahlrichtung 8 der Prüfeinheiten ist zur Radialrichtung des Rohres in der gezeichneten Weise geneigt. Die Neigung ist bei allen Prüfeinheiten gleich. Der von den Strahlen 3 und 8 eingeschlossene Winkel liegt je nach Rohrabmessung üblicherweise zwischen 10 und 20°. Die Prüfung Findet in einem üblichen Ankopplungsmedium, beispielsweise Wasser, statt.

In F i g. 1 wird von der Prüfeinrichtung 4 ein erster '5 Ultraschallimpuls auf das Rohr übertragen, der einen aitgenommenen Verlauf gemäß der Linie 9 im Rohrquerschnitt nimmt Bei einem Fehler im Rohrquerschnitt wird der vom Fehler reflektierte Impuls am stärksten von der als Empfangs-Prüfeinheit arbeiten- den Einheit 5 empfangen.

Der nächste Impuls wird nach F i g. 2 von der Prüfeinheit 7 auf das Rohr übertragen und nimmt einen dem Linienzug 10 entsprechenden Verlauf im Rohrquerschnitt, dabei dient die Prüfeinheit 4 als Empfänger eines Fehlerechos. Den weiteren Ablauf zeigen die F i g. 3 und 4, wobei die Ultraschallimpulse den Verlauf gemäß der Linienzüge 11 und 12 nehmen.

In der zeichnerischen Darstellung ist die Drehung der Prüfeinheit übertrieben dargestellt. Bei einer relativen Drehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute der Prüfeinheiten zum Rohr und 10 kHz Ultraschallimpuls-Frequenz gibt beispielsweise der Prüfkopf 4 innerhalb einer '/«-Umdrehung des Rohres 50 Impulse an das Rohr ab, womit eine außerordentliche und bestimmt ausreichende Prüfdichte erreicht wird. Der Vorschub in Längsrichtung des Rohres wird so bemessen, daß er bei einer 'At-Umdrehung etwa eine Nutzbreite des Ultraschallimpulses beträgt. Der Vorschub in Längsrichtung des Rohres beträgt somit vier Prüfspurbreiten pro Rohrumdrehung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

" Patentansprüche:

1. Verfahren zur fortlaufenden Ultraschallprüfung von sich in Längserstreckung bewegenden Rohren mit rundem Querschnitt, denen von mehr als zwei auf dem Umfang des Rohres angeordneten Prüfeinheiten, die als Ganzes relativ zum Rohr rotieren, durch als Sendereinheiten ausgebildete Prüfeinheiten Ultraschallimpulse in einem Drehsinn umlaufend zugeführt werden, welche von jeweils einer Sendereinheit in derselben Ebene senkrecht zur Längserstreckung des Rohres zugeordneten, als Empfängereinheiten ausgebildeten Prüfeinheiten bei Reflexion an einer Werkstücksfehlstelle empfangen und zur Anzeige gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall·· impulse von in einer Ebene gleichmäßig angeordneten Prüfeinheiten dem Rohr zugeführt werden, daß die Prüfeinheiten als Sendereinheiten in der Reihenfolge ihrer Anordnung auf dem Rohrumfang die Ultraschallimpulse nacheinander an das Rohr abgeben und daß nur die in Umlaufrichtung der Impulse jeweils nächste Prüfeinheit als Empfängereinheit gleichzeitig eingeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als drei Prüfeinheiten die Prüfeinheiten gruppenweise parallel betrieben werden, wobei die Gruppenbildung taktweise auf dem Äohrumfang fortschreitet.