DE2239014C3 - Vorrichtung zum magnetographischen Prüfen - Google Patents

Description

40

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum magnetographischen Prüfen von über den Umfang eines ferromagnetischen Rohres sich erstreckenden Bereichen mit einer elektrischen Leiteranordnung zum Magnetisieren des zu prüfenden Bereiches des Rohres, mit Mitteln zum Einspeisen eines elektrischen Stromes in die Leiteranordnung, mit einem magnetischen Speicherband zur Aufnahme der an Fehlerstellen aus dem magnetisierten Bereich des Rohres austretenden magnetischen Streuflüsse und einer Wiedergabeanordnung zum Abfragen des magnetischen Speicherbandes auf eingespeicherte magnetische Streuflüsse.

Bei den obengenannten Bereichen kann es sich beispielsweise um die Umgebungen von Querschweißnähten handeln, durch die zwei Rohrabschnitte stumpf miteinander verbunden sind. Unter magnetographischem Prüfen versteht man eine zerstörungsfreie Methode zum Untersuchen ferromagnetiseher Bauteile auf Fehler an und unter der Oberfläche, bei der man die Oberfläche des zu prüfenden Bauteiles in Kontakt bringt mit einem magnetischen Speicherband, das Bauteil während des Kontaktes mit dem Speicherband magnetisiert und anschließend das Speicherband nach dessen Abnahme in geeigneter Weise abfragt. Während der Magnetisierung des zu prüfenden Bauteiles treten an Fehlerstellen magnetische Streuflüsse aus der Oberfläehe des Bauteiles aus und werden in das unmittelbar at der Oberfläche des Bauteils liegende magnetisch Speicherband eingespeichert. Dei einer zweckentspre chenden Abfragung des Bandes können Ort und Inten sität eines Fehlers ermittelt werden. Eine entsprechen de Anordnung ist beispielsweise beschrieben im USA Patent 32 62 053, nachdem das Inkontaktbringen de magnetischen Speicherbandes mit der Oberfläche de zu prüfenden Bauteiles unter anderem vorgenommei wird, indem man das magnetische Speicherband nieis spiralig um ein zu prüfendes Rohr herumw ickelt.

Seit einiger Zeit sind Bestrebungen feststellbar, dii Magnetographic auch auf die Prüfung der Quer Schweißnähte von Rohren auszudehnen. Zumeist wire dabei folgendermaßen vorgegangen: Ein magnetische Speicherband wird auf der zu prüfenden Schweißnah um das Rohr gelegt. Die beiden Pole eines Magneijo ches werden vor und hinter der Schweißnaht auf dit Oberfläche des Rohres aufgesetzt, so daß die Schweiß naht etwa senkrecht vom magnetischen Fluß des Ma gnetjoches durchdrungen wird. Dann bewegt man da· mit Laufrollen aus nichtferromagneiischem Materia ausgerüstete Magnetjoch einmal um das Rohr herum so daß die Schweißnaht auf dem ganzen Umfang de¹ Rohres vom magnetischen Fluß durchsetzt worden ist. Im Anschluß daran wird das magnetische Speicher band abgenommen und in einer Wiedergabeeinrich tung in geeigneter Weise abgefragt. Obwohl mn die sem Verfahren verschiedentlich brauchbare Ergebnisse erzielt werden konnten, stehen der allgemeinen Verbreitung des Verfahrens für die Prüfung von Quer schweißnähten einige Nachteile entgegen. Das relativ schwergewichtige Magnetisierungsjoch ist nicht leicht zu handhaben, vor allem bei Rohren größeren Durch messers. Größere Wandstärken machen entsprechend hohe Magnetisierungsstromstärken erforderlich, um eine hin-eichende Magnetisierung der Rohrwand zu gewährleisten. Das bedingt jedoch ein starkes Ansteigen der Anzugskräfte zwischen Rohrwand und Magnetisierungsjoch. Diese in radialer Richtung wirkenden Kräfte werden bereits bei Wandstärken oberhalb 10 mm so stark, daß ein solches Magnetisierungsjoch praktisch nicht mehr von der Stelle bewegt werden kann, wenn ein für ausreichende Magnetisierung dimensionierter Strom durch die Jochspule fließt. Von der Magnetpulverprüftechnik her sind Anordnungen bekannt, bei denen man das Rohr auf beiden Seiten der zu prüfenden Schweißnaht mit jeweils einiger! Windungen eines Kupferkabels umwickelt, die beiden so entstandenen Wicklungen hintereinanderschaltct und einen Magnetisierungsstrom durch sie fließen läßt. War zuvor der Bereich zwischen den beiden Wicklungen mit einer Magnetparlikeln enthaltenden Suspension bespült worden, so sammeln sich die Magnetpartikeln an den Stellen austretenden Fehlerstreuflusses an und machen so für den Prüfer die Fehlerstellen erkennbar. Der Versuch, diese Magnetisierungstechnik auch für die Magnetographic an Querschweißnähten zu übernehmen, erwies sich indessen als unzweckmäßig. Ein Teil der Feldlinien der beiden obenerwähnten Wicklungen tritt bereits im Zwischenraum zwischen beiden Wicklungen wieder aus der Rohroberfläche aus und umschließt in ringförmigen Bahnen die jweilige Wicklung. Auf diese Weise entstehen neben der für die Streuflußprüfung erwünschten axialen Komponente auch radiale Komponenten des Magnetfeldes, die entgegengesetzt gerichtet sind, je nachdem, von weicher der beiden Wicklungen sie ausgehen Bei gleicher Windungszahl

35

45

55

der beiden Wicklungen kompensieren sich die radialen Komponenten des Magnetfeldes in der Mitte zwischen den beiden Wicklungen, also etwa an der Schweißnaht, _end nehmen von der Mitte aus nach rechts und links in der Feldstärke steil zu, jeweils mit umgekehrtem Vor- !eichen. Da von der Prüfung nicht nur unmittelbar die Schweißnaht, sondern auch ihre Umgebung erfaßt werden soll und da auch die beiden Wicklungen nicht immer genau symmetrisch zur Schweißnaht liegen, fällt _ein Teil der radialen Magnetfeldkomponenten in den IU prüfenden Bereich. Es hat sich nun gezeigt, daß sich die Anwesenheit einer radialen Magnetfeldkomponenle unvorteilhaft auf die Ergebnisse der magnetographifchen Prüiung auswirkt. Insbesondere äußert sich das in einem unzulässig hohen Anstieg des Störpegels. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Magnetisierungslechnik ist der, daß zum Erreichen der notwendigen Feldstärke unerwünscht große Ströme notwendig sind.

Weiterhin sind zur Magnetisierung von Querschnitten langgestreckter Prüfteile auch aufklappbare Spulen gekannt (US-PS 24 39 827). Solche sind jedoch mit vertretbarem Aufwand nur bis zu einem begrenzten Rohriurchmesser einsetzbar. Auch sind die Stromstärken durch die notwendigen Steckverbindungen nach oben Stark eingegrenzt, so daß die erforderlichen Feldstär- |ien nur für kleinere Rohre hergestellt werden können. Eine gute Anpassung des Spulendurchmessers an die zu inagnetisierenden Rohrquerschnitte läßt sich nur erreichen, wenn für verschiedene Rohrquerschnitte eine Palette von Spulen mit entsprechenden Innendurchmesfcern zur Verfügung steht.

Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung, die eine sichere magnelographische Prüfung von über den Umfang eines Rohres sich erstreckenden Bereichen ferromagnetischer Rohre e-möglicht, die auch bei großen Rohrdurchmes-Sern und -Wandstärken mit einer leicht realisierbaren Ivlagnetisierungsleismng auskommt, einfach zu bedienen ist und bei geringem Aufwand gute Prüfergebnisse beitet. Diese Aufgabe erfüllt erfindungsgemäß die Vorrichtung nach Anspruch 1.

Gegenüber dem bisher Bekannten weist die erfindungsgemäße Vorrichtung erhebliche Vorteile auf. Da die Magnetisierungseinrichtung nicht bewegt werden muß, braucht auf die in radialer dichtung wirkenden !Kräfte keine Rücksicht genommen zu werden. Von da-Iher sind also sehr hohe Magnetisierungsfeldstärken erlaubt. Durch den Rückschluß des magnetischen Flusses über die ferromagnetischen Bügel ergibt sich ein praktisch geschlossener magnetischer Kreis. Die ferromagnetischen Bügel sammeln die magnetischen Feldlinien, die sich sonst über die Luft geschlossen hätten, und verstärken so den magnetischen Fluß im Rohr. Es ergibt sich auf diese Weise bei gegebenen Magnetisierungsstrom ein hoher Magnetfluß im Rohrquerschnitt in axialer Richtung. Dabei braucht der Magnetisierungsstrom im Gegensatz zu der Anordnung, bei der ein Magnetjoch über den Umfang des Rohres geführt wird, nur für einen sehr kurzen Zeitraum aufrechterhalten zu werden. Sehr vorteilhaft ist weiterhin, daß die für üie Magnetisierung vorgesehenen bandförmigen elektrischen Leiter gleichzeitig dazu dienen können, das magnetische Speicherband auf die Oberfläche des zu prüfenden Bereiches zu drücken. Schließlich erlauben auch die vorgesehenen bandförmigen Leiter, im Gegensatz etwa zu solchen mit kreisförmigem Querschnitt, eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Ouerschnittsfläche auf der Oberfläche des zu prüfenden Bereiches.

Im folgenden soll die Erfindung an einem durch mehrere Figuren illustrierten Beispiel erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipskizze der Vorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil der Hinrichtung nach Fig.!

F i g. 3 eine Queransicht des Teils der Einrichtung nach Fi g. 1,

Fig.4 eine Abwandlung der Anordnung nach F i g. 2.

Zwei parallelgeschaltete Akkumulatoren 1 und 2 in F i g. 1 sind über den Kontakt 3 eines Hochstromrelais 4 und über ein Hochstromkabel 5 mit einer Leiteranordnung 7 verbunden, die unterhalb von ferromagnetischen Bügeln 10 um das Rohr 6 und die zu prüfende. hier nicht sichtbare Schweißnaht geschlungen ist. Über eine Steuerleitung 8 und über einen Schaher 9 kann die Spule des Hochstromrelais 4 unter Strom gesetzt werden.

F i g. 2 zeigt im Längsschnitt und F i g. 3 in Queransicht noch einmal den zu untersuchenden Rohrbereich in detaillierterer Darstellung. Die Schweißnaht 21 in der Mitte des dargestellten Teilstückes von Rohr 6 ist ringsum umschlungen von einem magnetischen Speicherband 22, dessen beide Enden mit einem Klebestreifen 23 befestigt sein können. Die Leiteranordnung 7 ist über das Speicherband 22 gewickelt. Die Leiteranordnung 7 besteht aus einem bandförmigen Leitergeflccht 24 von Kupferadern, einem das Leitergeflecht 24 umgebenden, isolierenden Mantel 25 und einem auf die flache Unterseite des Mantels 25 aufgeklebten Belag 26 aus Schaumgummi. Dieser paßt sich federnd an seine Unterlage an und drückt das Speicherband 22 gleichmäßig auf die Rohroberfläche in der Umgebung der Schweißnaht 21. Das Leitergeflecht 24 ist an seinen Enden verstärkt durch flache Hülsen 27. Mit Schrauben 28, Muttern 29 und Unterlegscheiben 30 kann eine gut leitende Verbindung zwischen den Hülsen 27 und den Kabelschuhen 31 an den Enden des Hochstromkabels 5 hergestellt werden. An Stelle der Schraubenverbindung kann bevorzugt auf wenigstens einer Seite eine rasch lösbare Klemmverbindung vorgesehen sein.

Eine Anzahl aus weichem Bandeisen gebogener Bügel 10 ist über den Umfang des Rohres 6 verteilt, jeder der Bügel 10 bildet etwa die Form eines »U« mit rechtwinklig nach außen abgebogenen Enden 32. Alle Bügel 10 sind durch Schrauben 33 in gleichmäßigen Abständen auf einem durch Gewebeeinlage verstärk.cn Gummiband 34 befestigt und bilden einen Gürtel 35. An den Flanken der Bügel 10 sind Stehbolzen 36 angeordnet. die zum Schließen des aus den Bügeln 10 und dem Gummiband 34 gebildeten Gürtels 35 durch zwei Luschen 37 mit Löchern 39 dienen. Auf den beiden unteren durch die Laschen 37 zusammengehaltenen Bügeln 10 sind zwei Formteile 38 vorgesehen, die bewirken sollen, daß mit Gürtel 35 gleichzeitig die beiden Enden der Leiteranordnung 7 zusammengehallen werden.

Beim Einsatz der beschriebenen Vorrichtung beginnt man damit, daß man das magnetische Speicherband 22 um die zu prüfende Schweißnaht 21 legt. Die Breite des Speicherbandes 22 wird so gewählt, daß der Bereich auf beiden Seiten der Schweißnaht 21, der von der Prüfung noch erfaßt werden soll, vom Speicherband 22 gut überdeckt wird. Die beiden Enden des Speicherbandes 22 läßt man sich überlappen und heftet sie mit einem Klebestreifen 23 aneinander. Als nächstes wird die Leiteranordnung 7 mit der Seite des Schaumgummibe-

lages 26 um das Speicherband 22 geschlungen. Dabei ist darauf zu achten, daß die beiden Ränder des Speicherbandes 22 im gleichen Maße seitlich von der Leiteranordnung 7 überragt werden. Zweckmäßigerweise bleibt eine Anschlußseite der Leiteranordnung 7 dauernd mit dem Kabel 5 verbunden, während die andere Anschlußseite nach dem Umschlingen des Speicherbandes 22 durch die Leiteranordnung 7 an Kabel 5 angeklemmt wird. Danach wird der Gürtel 35 mit den Bügeln 10 symmetrisch zur Leiteranordnung 7 über das Rohr 6 gelegt. Nachdem man die beiden Bügel 10. die zuunterst am Rohr 6 zu liegen kommen, mit Formteilen 38 bestückt hat, zieht man den Gürtel 35 an den freien Enden des Gummibandes 34 zusammen und schließt ihn durch Einhängen der beiden Laschen 37 mit den jeweils passenden Löchern 39 in die Stehbolzen 36 der beiden unteren Bügel 10. Zieht man jetzt die beiden Leiterenden kräftig nach unten, so kann leicht ein straffes Anliegen der Leiteranordnung 7 und damit des Speicherbandes 22 erreicht werden. Gegenseitige *o Reibung der beiden Lcitcrenden und deren Reibung mit den Formteilen 38 verhindert eine unbeabsichtigte Lockerung der Leiteranordnung 7.

Nachdem die Anordnung so auf den in den Fig.2 und 3 dargestellten Stand gebracht worden ist. was sich mühelos in weniger als einer Minute bewerkstelligen läßt, kann die Magnetisierung des zu prüfenden Rohrbereichs durchgeführt werden. Dazu wird Schalter 9 kurzzeitig, etwa ein bis zwei Sekunden lang, betätigt. Während dieser Zeit fließt über den Kontakt 3 des Hochstromrelais 4 durch die Leiteranordnung ein kräftiger Magnetisierungsstrom, der in den meisten Fällen ausreicht, den zu prüfenden Rohrbercich bis in die Sättigung zu magnetisieren.

"in F i g. 2 ist der Verlauf einer Kraftlinie 42 des Magnetfeldes in der Rohrwand und einem der Bügel 10 angedeutet. Ein Fehler 40 bewirkt eine Unterbrechung des gleichförmigen Verlaufs der Kraftlinie 42 und läßt einen Streufluß 41 aus der Oberfläche des Rohres 6 austreten, der in das auf der Schweißnaht 21 liegende Speicherband 22 eingespeichert wird.

Im Anschluß an die Magnetisierung werden Gürtel 35 und Leiteranordnung 7 wieder entfernt und das Speicherband 22 abgenommen. In einer nicht dargestellten Wiedergabeeinrichtung wird dann das Speicherband 22 abgetastet. Derartige Wiedergabeeinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, so daß deren Beschreibung sich erübrigt. )e nach Ausführungsform wird die im Speicherband vorliegende Fehlerinformation auf dem Bildschirm eines F.lektronenstrahlos/.illographen dargestellt oder auf den Registrierstreifen eines Schreibgerätes aufgezeichnet. Im letzteren Fall hat man zugleich mit der Prüfung ein Abnahmedokument der geprüften Schweißnaht gewonnen.

Ebenso wie die Leiteranordnung 7 kann auch der Gürtel 35 nicht nur für einen Rohrdurchmesser benutzt werden, sondern ist für einen großen Bereich verschiedener Rohrdurchmesser und -Wandstärken geeignet. Werden bei kleineren Rohrdurchmcssern einige Bügel 10 überzählig, so kann man sie an den F.nden des Gummibandes 34 herunterhängen lassen, ohne daß dadurch die Funktion der Anordnung beeinträchtigt wird.

Wenn auch der im vorliegenden Beispiel dargestellte Fall einer Leiteranordnung mit einer einzigen Windung ganz besonders vorteilhaft ist, so ist doch durchaus auch eine Leiteranordnung mit mehreren nebeneinandcrliegenden Windungen denkbar, etwa wenn ein besonders breiter Bereich geprüft werden soll.

Eine besonders einfach /u handhabende Ausführungsform der beschriebenen Vorrichtung ergibt sich. wenn Gürtel 35 und Leiteranordnung 7 eine Einheit bilden und miteinander in einem Arbeitsgang über das Speicherband und den zu prüfenden Bereich gezogen werden können. Dazu ist jedoch Voraussetzung, daß sich die Leiteranordnung 7 gegenüber den Bügeln 10 frei bewegen kann. In F i g. 4 ist die hierzu notwendige Abwandlung der Anordnung nach F i g. 2 in einem Ausschnitt dargestellt. An den Innenseiten der Bügel 10 sind jeweils zwei Winkel 45 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, beispielsweise austenitischcm Stahl. mit Hilfe der Schrauben 46 befestigt. Der Schaumstoffbclag 26 der Unterseite der Leiteranordnung 7 ist an den Rändern ausgespart. Die beiden freien Lnden 47 der Winkel 45 ragen unter die nicht mit Schaumstoff belegten Ränder der Leiteranordnung 7. Sie tragen die Leiteranordnung 7, wenn der Gürtel 35 nicht auf der Rohrwand ruht, erlauben aber gleichzeitig ein freies Gleiten der Leiteranordnung 7. wenn der Gürtel 35 zusammen mit der Leiteranordnung 7 auf die Rohrwand aufgelegt wird. Bei der Dimensionierung der Winkel 45 ist darauf zu achten, daß die Enden 47 möglichst schmal ausgeführt werden. Damit wird vermieden, daß die Anpassung der Leiteranordnung 7 an die Krümmung der Rohroberfläche an den Auflagestellcn gestört wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum magnetographischen Prüfen von über den Umfang eines ferromugnetischen Rohres sich erstreckenden Bereichen mit einer elektrischen Leiteranordnung zum Magnetisieren des zu prüfenden Bereiches des Rohres, mit Mitteln zum Einspeisen eines elektrischen Stromes in die Leiteranordnung, mit einem magnetischen Speicherband zur Aufnahme der an Fehlerstellen aus dem magnetisierten Bereich des Rohres austretenden magnetischen Streuflüsse und einer Wiedergabeanordnung zum Abfragen des magnetischen Speicherbandes auf eingespeicherte magnetische Streuflüsse, dadurch gekennzeichnet. daß die elektrische Leiteranordnung (7) einen bandförmigen, flexiblen elektrischen Leiter (24) aufweist und an ihrer Unterseile mit einem federnden Belag (26) versehen ist und daß eine Anzahl beweglich μ miteinander verbundener, U-förmig ausgebildeter Bügel (10) aus ferromagnetischem Material vorgesehen ist und miteinander einen Gürtel (35) bildet, der entlang dem zu prüfenden Bereich des Rohres (6) gelegt werden kann, wobei dann jeder Bügel (10) mit der Rohrwand einen magnetischen Kreis bildet, der den zu prüfenden Bereich des Rohres mit einschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Bügel (10) in gleichmäßigen Abständen voneinander an einem oder mehreren Bändern (34) aus flexiblem und/oder elastischem Werkstoff befestigt sind und mit diesen zusammen den genannten Gürtel (35) bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung (7) auf Winkeln (45) aufliegt, die an den Bügeln (10) befestigt sind.