DE2460713B2

DE2460713B2 - Verfahren zur ultraschallpruefung der schweissnaht und der randzonen von grossrohren

Info

Publication number: DE2460713B2
Application number: DE19742460713
Authority: DE
Inventors: Karl; Kaiser Dieter; 4330 Mülheim; Jannsen Klaus-Uwe Dipl.-Phys. 4032 Lintorf Ries
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1974-12-19
Filing date: 1974-12-19
Publication date: 1977-03-31
Also published as: DE2460713A1; FR2295422A1; CA1075805A; US4131026A; JPS5178282A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ultraschallprüfung der Schweißnaht und der Randzonen von UP-geschweißten Großrohren, wobei die Schweißnaht durch unterschiedliche Prüfabstände der Schwinger von der Schweißnaht in konkrete Prüfbereiche aufgeteilt und unmittelbar nacheinander einer Längsfehler-, Querfehler und Randzonenprüfung unterzogen wird.

Aus der US-PS 35 75 044 ist ein Verfahren bekannt, bei dem unmittelbar nacheinander eine Längsfehler-, Querfehler- und Randzonenprüfung der Schweißnaht von Behältern erfolgt Die Prüfköpfe sind hierbei auf einem Schlitten angeordnet, so daß die Schweißnaht mäanderförmig abgefahren wird. Im Prinzip handelt es sich hierbei um eine teilweise mechanisierte Handprüfung. Diese Prüfung kann auch in einem Wasserbad erfolgen. Für die Längsfehlerprüfung werden hierbei Winkelprüfköpfe verwendet In der Praxis wird dieses Prüfverfahren insoweit abgewandelt, als der Abstand der Prüfköpfe von der Schweißnaht während der «>;5 Messung konstant gehalten wird, also keine mäanderförmige Bewegung entlang der Schweißnaht erfolgt

Bei konstantem Abstand der Prüfköpfe von der

Schweißnaht erfolgt die Prüfung nur in einem konkreten Prüfbereich.

Aus der Zeitschrift »Materialprüfung« (Band 12, Okt 1970, Nr. 10, S. 329 bis 336) ist es bekennt, die Schweißnaht durch unterschiedliche Prüfabstände der Schwinger von der Schweißnaht in mehrere konkrete Priifbereiche aufzuteilen. Wie bei der US-PS 35 75 044 werden auch bei diesem Verfahren Winkelprüfköpfe eingesetzt (S. 334).

Unabhängig davon ist es bei kleinen Rohren bekannt, die Ultraschallprüfung in Tauchtechnik durchzuführen.

Bei der Tauchtechnik werden Normalprüfköpfe verwendet, die in einem bestimmten, konstant bleibenden Winkel zur Werkstückoberfläche ausgerichtet werden. Zwischen Prüfkopf und Werkstück befindet sich eine Wasserstrecke. Der Einschallwinkel wird bei diesem Verfahren durch die Brechung an der Grenzfläche Wasser/Metall bestimmt Zum Vergleich sei erwähnt, daß bei einer Prüfung der Schweißnaht gemäß der US-PS 35 75 044 in einem Wasserbad der Einschallwinkel von den Grenzflächen Plastik(Plexiglas)/Wasser und Wasser/Metall bestimmt wird, weil hier Winkelprüfköpfe zur Anwendung kommen.

Bei den herkömmlichen Ultraschall-Prüfungen wird die Ursache der Anzeige durch eine anschließende Röntgenprüfung ermittelt Erst durch dieses kombinierte Verfahren läßt sich mit Sicherheit eine Aussage machen, ob es sich um einen Fehler handelt und wo er genau liegt Somit ist dieses Verfahren mit einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ultraschallprüfung UP-geschweißter Großrohre zu schaffen, mit dem die Ursache der Ultraschall-Anzeige aufgrund der Ultraschallergebnisse ohne anschließendes Röntgen ermittelt und gleichzeitig die Fehlerlage und -größe festgestellt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Bereich der Schweißnaht zusätzlich durch unterschiedliche Einschallwinkel aufgeteilt wird, daß die Prüfung unter Anwendung der Tauchtechnik erfolgt daß die anfallenden Anzeigen über Laufzeitmonitore, die neben ihren Digital-, Proportional- und Signalausgängen zwischen Anzeigen unterschiedlicher Laufzeit unterscheiden, erfaßt werden und daß die so erfaßten Anzeigen in einem Rechner mit in diesem eingegebenen Charakteristiken der anfallenden Fehler zur Fehlerbestimmung verglichen werden.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Anwendung der Tauchtechnik eine reproduzierbar Ultraschall-Prüfung der Schweißnaht ermöglicht. Mit den herkömmlichen Verfahren, bei denen — wie beschrieben — Winkelprüfköpfe verwendet werden, ist dies nicht möglich, und zwar aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten der Winkelprüfköpfe. Bei diesen lassen sich die Schallwinkel nicht präzise ermitteln, weil in der Praxis durch die konstruktiven Ungenauigkeiten Abweichungen von dem angegebenen Schallwinkel auftreten. Dies führt aber dazu, daß der Einschallpunkt bei jeder Einstellung wechselt und damit eine Reproduzierbarkeit nicht gegeben ist Hierbei spielen auch die im Prüfkopf auftretenden Reflexionen eine Rolle, wobei diese unter anderem zu Störanzeigen führen.

Durch den weiterhin erfolgenden erfindungsgemäßen Vergleich im Rechner mit vorher eingegebenen Fehlercharakteristiken, lassen sich die über einen an sich bekannten Laufzeitmonitor erfaßten Ultraschall-Anzeigen direkt zur exakten Fehlerbestimmung hinsichtlich

der Fehlerlage und -größe heranziehen, so daß eine nachfolgende Röntgenprüfung nicht mehr notwendig ist

Die Entfernung der Prüfköpfe τςη der Schweißnaht ist gemäß einer Ausgestaltlang der Erfindung derart bemessen, daß die Einstrahlung von wenigstens einem halben Sprung für den inneren Schweißnahtbeneich bis zu maximal einem Sprung für den äußeren Schweißnahtbereich erfolgt Vorzugsweise wird die Prüfung von unten erfolgen. _]0

Bei der Längsfehlerprüfung soll dabei mit jeweils einer Monitorblende zwischen Fehler im Grundmaterial und der Schweißnaht unterschieden werden, während bei der Dopplungsprüfung die Anzeige einer bestimmten Tiefenzone zugeordnet werden soll.

Die Schweißnaht wird mit Hilfe einer externen Impulserzeugungseinheit in mm-Prüfauschnitte aufgeteilt, so daß eine positionsgetreue Zuordnung von Ultraschall-Anzeigen möglich wird.

Die Anordnung der Prüfköpfe wird je nach Fehlerart _Μ vorgenommen, d. h. für die Längsfehlerprüfung jeweils vier Prüfköpfe an jeder Seite der Schweißnaht. Jeder der Prüfköpfe enthält mehrere, d. h. mindestens drei, vorzugsweise sechs, Einzelschwinger mit unterschiedlich einstellbaren Winkeln. Für die Querfehlerprüfung sind zwei Prüfköpfe vorgesehen, die direkt über oder unter der Schweißnaht angeordnet sind.

Die Randzonenprüfung beiderseits der Naht wird in bekannter Weise mit mindestens einem Prüfkopf durchgeführt

In den Zeichnungen sind mögliche Ausführungsformen erfindungsgemäßer Anordnungen für Anlagen zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung, F i g. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung,

F i g. 3 die Anordnung der Prüfköpfe für die einzelnen Fehlerarten in Draufsicht,

F i g. 4 die Anordnung der Prüfköpfe für die einzelnen Fehlerarten in Seitenansicht

In F i g. 1 und 2 ist der Behälter 1 mit einer vorderen starren Nahtführung 2 und mit einer hinteren federnd gelagerten Nahtführung 3 sowie Stützrollen 4 versehen. Der Behälter t ist über einen feststellbaren Kardanrahmen 5 mit der Hubeinrichtung 6* die eine Querverstellung besitzt, verbunden. In F i g. 3 ist die Anordnung der Prüfköpfe Pl bis PA für die Längsfehler-, /5 und 6 für Randzonen- und PI und 8 für die Querfehlerprüfung gezeigt

In Fig.4 ist die Anordnung der Prüfköpfe für die einzelnen Prüf arten gezeigt Für die Längsf ehlerprüfung vier Mehrfachwinkel-Schwingerprüfköpfe PI bis P4 mit je sechs unterschiedlich eingestellten Schwingern: anschließend zwei Prüfköpfe PS und Po für die Randzonenprüfung und daran anschließend zwei Prüfköpfe PI und P* für die Querfehlerprüfung. Die Prüfergebnisse werden in einem nicht gezeigten Rechner zusammengefaßt und die Fehlerart und -größe ermittelt.

Es ist erfindungsgemäß möglich, unterschiedliche Prüfverfahren zu kombinieren, z. B. das Impulsreflexionsverfahren für die Längsfehlerprüfung und das SE-Verfahren für die Randzonenprüfung. Das Prinzip der Ultraschallprüfung ist in Fig.4 dargestellt und zwar wird die Anordnung der einzelnen Prüfköpfe und deren Einschallungsbereiche gezeigt Für die Längsfehlerprüfung sind zwei Prüfkopfpaare vorgesehen. Durch die Anordnung bzw. Auswahl der Einschallwinkel und der Prüfabstände ist jedem Prüfkopf ein gewisser Schweißnahtbereich zugeordnet Mit den Prüfköpfen Pl und Pl wird nur der innere Bereich erfaßt, wobei hierbei noch eine Unterteilung in mehrere Zonen möglich ist Das gleiche gilt auch für den äußeren Schweißnahtbereich mit den Prüfköpfen Pi und P4. Durch die hier beschriebene Prüfanordnung läßt sich die Aussagefähigkeit der Ultraschallprüfung derart verbessern, daß eine Klassifizierung der Fehler möglich ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ultraschallprüfung der Schweißnaht und der Randzonen von UP-geschweißten Großrohren, wobei die Schweißnaht durch unterschiedliche Prufabstände der Schwinger von der Schweißnaht in konkrete Prüfbereiche aufgeteilt und unmittelbar nacheinander einer Längsfehler-, Querfehler- und Randzonenprüfung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Schweißnaht zusätzlich durch unterschiedliche Einschallwinkel aufgeteilt wird, daß die Prüfung unter Anwendung dir Tauchtechnik erfolgt, daß die anfallenden Anzeichen Ober Laufzeitmonitore, die neben ihren Digital-, Proportional- und Signalausgängen zwischen Anzeigen unterschiedlicher Laufzeit unterschieden, erfaßt werden und daß die so erfaßten Anzeigen in einem Rechner mit in diesem eingegebenen Charakteristiken der anfallenden Fehler zur Fehlerbestimmung verglichen werdea

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Prüfköpfe von der Schweißnaht derart bemessen ist, daß die Einstrahlung von wenigstens einem halben Sprung für den inneren Schweißnahtbereich bis zu maximal einem Sprung für den äußeren Schweißnahtbereich erfolgt

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querfehlerprüfung direkt über oder unter der Schweißnaht erfolgt

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens vier Prüfköpfe (Pl bis PV) mit Mehrfachwinkel-Schwingem für die Längsfehlerprüfung, die beidseitig der Schweißnaht in unterschiedlichem Abstand angeordnet sind, durch mindestens zwei sich gegenüberliegende Prüfköpfe (PS, P6) für die Randzonenprüfung, durch mindestens zwei über der Schweißnaht hintereinander angeordnete Prüfköpfe (P7, FQ) zur Feststellung der Querfehler sowie durch einen Rechner, dem an sich bekannte Geräte zur Fehlererfassung vorgeschaltet sind.