DE2607485C3 - Verfahren zum Einstellen von Einschallwinkeln bei der US-Prüfung von Rohren, Bändern und gebogenen Blechen - Google Patents

Verfahren zum Einstellen von Einschallwinkeln bei der US-Prüfung von Rohren, Bändern und gebogenen Blechen

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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von Einschallwinkein bei der US-Prüfung von Rohren und gebogenen Blechen mit Normalprüfköpfen unter Anwendung der Tauchtechnik mit Wasser als Ankopplungsmedium.
Grundsätzlich bekannt ist es, daß die Schallgeschwindigkeit temperatur- und druckabhängig ist (vergl. beispielsweise »Der Ultraschall«, L. Bergmann, jo Hirzel-Verlag, Stgt, 1954, Seiten 337 und 409-414).
Zum Auffinden von Fehlern mittels Ultraschall, deren Ausdehnungsrichtung vorzugsweise senkrecht zur Oberfläche des Prüflings verläuft, werden in den meisten Fällen Transversalwellen benutzt. Man spricht bei dieser Fehlerart auch von Längs- und Querfehlern.
Im Gegensatz hierzu verwendet man zum Auffinden von Fehlern, deren Ausdehnungsrichtung vorzugsweise parallel zu der Oberfläche des Prüflings verläuft, überwiegend Longitudinalwellen.
Die bei der US-Prüfung gebräuchlichen Einschallwinkel — gemeint sind hier die Einschallwinkel in dem zu prüfenden Medium bei Verwendung von Transversalwellen — liegen im Bereich zwischen 33 und 90°.
|e nach Prüfaufgabe und Art des Prüflings werden aufgrund von Erfahrungen oder Prüfvorschriften bestimmte Einschallwinkel vorgegeben.
Bei der Wahl des Einschallwinkels müssen die Reflexionsbedingungen des Schalls in dem jeweiligen Prüfobjekt beachtet werden, da es aufgrund von Nebenwirkungen, die durch das Schallbündel hervorgerufen werden, zu Störanzeigen kommt. So treten z. B. bei allen Prüfköpfen, die für Winkeleinschallung benutzt werden, auch Randstrahlen auf, die den jeweils zulässigen Winkelbereich überschreiten. Bei sehr steilen Winkeln entstehen auf diese Weise zusätzlich zu den Transversalwellen in verstärktem Maße Longitudinalwellen, die bei Nichtbeachtung zu Störanzeigen führen. Bei flachen Einschallwinkeln >70° treten in Folge der Randstrahlen des Schal'bündels bereits Oberflächen- w) wellen auf, die ebenfalls wegen ihrer hohen Prüfempfindlichkeit im Oberflächenbereich des Prüflings Störanzeigen verursachen.
Bei der Prüfung von nahtlosen Rohren unter Verwendung des Impuls-Echo-Verfahrens im Einkopf- to betrieb, ist ein Einsehallwinkelbercich zwischen ca. 40 bis 55" üblich.
Für die Prüfung von längs- und spiralnahtgeschwcißten Rohren werden Prüfköpfe mit Einschallwinkeln von 45°, 60° und 70° eingesetzt
Für das Prüfen zylindrischer Prüflinge, wie Stangen, Rundknüppel und Rohre werden, wie eingangs erwähnt vorwiegend Transversalwellen benutzt Der jeweils für die Prüfaufgabe erforderliche Einschallwinkel, unter dem die Transversalwelle in den Prüfling gelangt, kann nach verschiedenen Methoden erzielt werden. Ausschlaggebend hierfür sind das zur Anwendung kommende Prüfverfahren, der Prüfkopftyp und die Ankopplungsart
Mit wenigen Ausnahmen gilt für alle Verfahren, Prüfkopftypen und Ankopplungsarten, daß die benötigte Transversalwelle durch Brechung einer Longitudinalwelle an der Oberfläche des Prüflings erzeugt wird. Der benutzte Einschallwinkel der Transversalwelle entsteht dabei unter Einschaltung einer Longitudinalwelle mit einem bestimmten Einfallwinkel zur Oberfläche des Prüflings. Zur Prüfung zylindrischer Prüflinge mit Transversalwellen — auch Schrägeinschallung genannt — ist die Verwendung von Winkelprüfköpfen mit fest vorgegebenen Einfallwinkel for die entsprechend benötigten Schallwinkel im Prüfling allgemein üblich. Die Angabe des Winkels der Winkelprüfköpfe bezieht sich auf den Schallwinkel im Prüfling, wobei die angegebenen Schallwinkel der Winkelprüfköpfe, infolge der unterschiedlichen Brechung am Übergang in das Prüfmedium, immer nur für ein bestimmtes Material gelten.
In automatischen Prüfanlagen einer Produktionsstraße müssen zur Erzielung eines hohen Laufzeitfaktors besondere Anforderungen an die Prüfmechanik gestellt und möglichst kurze Umbauzeiten angestrebt werden. Hierbei hat sich der Austausch von Prüfköpfen zur Erzielung eines anderen Einschallwinkels als hinderlich erwiesen. Aus diesem Grunde entstanden eine Reihe von Systemen, die es durch Schwenken der Winkelköpfe mit Hilfe besonderer Vorrichtungen ermöglichen, die Einfallwinkel und damit die Schallwinkel im Prüfling kontinuierlich zu verändern. Diese Entwicklung führte zu Winkelprüfköpfen mit veränderbarem Einschallwinkel und speziellen, der Prüfaufgabe angepaßten Prüfkopfhalterungen, wie z. B. Rohrprüfsättel für kleinere Rohre und Stangen und Prüfkopfhalterungen bei der Schweißnahtprüfung mit schwenkbaren Winkelprüfköpfen. Die Einschallwinkel im Stahl ergeben sich aus der Brechung des Schallstrahles bei Eintritt in das Prüfmedium. Das Verhältnis von Einfall- zu Einschallwinkel ist dabei bei Verwendung von Winkelprüfköpfen unabhängig von der Ankopplungsart — fester Kontakt, Flüssigkeitskontakt, Wasserspaltkontakt, Kontakt mittels Wasservorlaufstrecke — immer gleich. Entscheidend ist das Medium der Vorlaufstrecke bei Winkelprüfköpfen z. B. Plexiglas und das Medium des Prüflings, z. B. Stahl.
Nachteilig bei den bekannten Systemen zur Verstellung des Einschallwinkels ist, daß komplizierte mechanische Einstellvorrichtungen erforderlich sind, die meistens nur für bestimmte Abmessungs- und Einschallwinkelbereiche angewendet werden können. Die Messung des zur Prüfung benutzten Einschallwinkels ist schwierig und nicht reproduzierbar. Ferner ist eine Verschiebung des Schalleintrittspunktes an der Prüflingsoberfläche nicht zu vermeiden.
Aus der US-PS 31 75 106 ist eine Einrichtung bekannt, mit der der Einschallwinkel veränderbar ist. In diesem Fall ist dem Prüfkopf ein mit einer Flüssigkeit gefüllter Behälter vorgeordnet und mittels einer mechanischen
Einrichtung kann auf die Flüssigkeit in dem Behälter ein veränderbarer Druck ausgeübt werden. Da die Schallgeschwindigkeit druckabhängig ist, läßt sich auf diese Weise der Austrittswinkel des Schalls und damit der EintritLswinkel in den Prüfling verändern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einstellen von Einschallwinkeln bei der US-Prüfung von Rohren und gebogenen Blechen zu schaffen, mit dem in einer automatischen Prüfanlage einer Produktionsstraße ein vom Bedienungspersonal unabhängiges reproduzierbares Einstellen von Einschallwinkeln ermöglicht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Einschallwinkel durch gezielte Änderung und anschließende Konstanthaltung der Temperatur des Wassers eingestellt wird, wobei bei allen Rohr- und Blechabmessungen der gleiche Einschallpunkt beibehalten wird.
Das erfindungsgemäße Einstellungsverfahren weist gegenüber den bisher bekannten Methoden erhebliche Vorteile auf, z. B.:
1. Eine beträchtliche Anzahl von mechanischen Einstellvorrichtungen zur Winkeleinstellung in automatischen Prüfanlagen entfallen.
2. In bestimmten Abmessungs- und Einschallungswinkelbereichen der Prüflinge entfällt jegliche mechanische Prüfverstellung.
3. Die Einstellzeiten werden verkürzt und damit die Laufzeitfaktoren erhöht.
4. Die zur Prüfung benutzten Einschallwinkel lassen sich über die Wassertemperaturbestimmuns genauer ermitteln als mit der jeweils benutzten Prüfkopfhalterung oder einer mechanischen Meßvorrichtung.
5. Bei der erfindungsgemäßen Einschallwinkeländerung kommt es zu keiner Verschiebung des Schalleintrittspunktes an der Prüflingsoberfläche.
Dies wäre aber gerade mit der Einrichtung gemäß der vorgenannten US-PS 31 75 106 der Fall, weil hier am Übergang des Druckmediums zur Behälterwand und von der Behälterwand zum Prüfling eine doppelte Brechung eintritt und damit zwangsiäufig die Verschiebung des Eintrittspunktes an der Oberfläche des Prüflings.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Verhältnisse bei einem Winkelprüfkopf, bei festem Kontakt,
Fig.2 die Verhältnisse eines Winkelprüfkopfes bei Wasserspaltkontakt,
F i g. 3 die Verhältnisse der Tauchtechnikprüfung,
Fig.4 den Einfluß der Wassertemperatur auf den Einschallwinkel (tx.s,)a.n der Grenzfläche Wasser/Stahl,
Fig.5 das Prinzip der US-Prüfung nach der Tauchtechnik bei einem Rohr von 90 χ 12 mm,
F i g. 6 die Einschallverhäitnisse bei einem Rohr von 120 χ 12 mm gemäß F i g. 5.
Dabei zeigen lediglich die F i g. 3 bis 6 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Darstellung in F i g. 1 handelt es sich um festen bzw. Flüssigkeitskontakt. Der Winkelprüfkopf 7 ist durch das Ankopplungsmedium 4 an den Prüfling 3 angekoppelt. Besteht das Medium 1 im Prüfkopf 7 aus Plexiglas und das Medium 3 (Prüfling) aus Stahl und ist ferner die auftreffende im Schwinger 8 erzeugte Schallwelle 5 eine Longitudinalwelle und die durchgehende an der Grenzflache gebrochene Schallwelle 6 eine Transversalwelle, so ergibt sich aufgrund des Brechungsgesetzes bei einem Einfallwinkel von OiPL=ZV ein Einschallwinkel λλ=45,3°. In die Rechnung nach dem Brechungsgesetz
sin 0LpL _ C1 sin aSl C3
ίο wurden eingesetzt:
G = Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwelle von Medium 1 (Plexiglas) = 2,7 · 103 m/s bei 200C
C3 = Schallgeschwindigkeit der Transversalwelie von Medium 3 (Stahl) = 3,2 ■ 103m/s.
Da die Schallgeschwindigkeiten temperaturabhängig sind, kommt es bei der Brechung in unterschiedlichen
Medien je nach dem Grad der Schallgeschwindigkeitsänderung zu mehr oder weniger starken Änderungen des Einschallwinkels xsi bei konstantem Einfallwinkel MpL- Der Einschallwinkel hängt also auch noch von der Temperatur in der Vorlaufstrecke ab.
Bei Winkelprüfköpfen besteht die Vorlaufstrecke, wie bereits erwähnt, in der Regel aus festem Material, am häufigsten aus Plexiglas. Die Änderung des Winkels «si bei einer Temperaturschwankung von ±10° C beträgt bei einem Bezugspunkt von 20°C nach Krautkrä-
jo m e r bei Winkelprüfköpfen
von 45° = ±0,3°
von 60° = ±0,5°
von 70° = ±0,8°
J5 von 80° = ±1,5°.
Die Änderung des Einschallwinkels ist demnach bei Winkelprüfköpfen gering und kann bei den meisten Prüfaufgaben vernachlässigt werden.
Bei Verwendung von Winkelprüfköpfen spielt unabhängig von der Ankopplungsart, also festem Kontakt, Flüssigkeitskontakt, Wasserspaltkontakt, Kontakt mittels Wasservorlaufstrecke eine evtl. Temperaturschwankung des Ankopplungsmediums aufgrund der
physikalischen Zusammenhänge überhaupt keine Rolle. Die in F i g. 2 dargestellten Verhältnisse bei Verwendung von Winkelprüfköpfen bei Wasserspaltkontakt bzw. Kontakt mittels Wasservorlaufstrecke dienen zum besseren Verständnis der weiteren Beschreibung. Läuft
so beispielsweise eine Longitudinalwelle 5 vom Schwinger 8 im Winkelprüfkopf 7 durch das Medium 1 (Plexiglas) und trifft unter einem Einfallwinkel von <*pz. = 37° auf das Medium Wasser 2, so wird aufgrund des Brechungsgesetzes die Schallwelle zum Lot hin
gebrochen und die Longitudinalwelle 10 trifft unter einem Einfallwinkel Mw= 19° auf das Medium 3 (Stahl). Nun wird die Welle aufgrund des Brechungsgesetzes vom Lot weg gebrochen und im Stahl läuft die unter anderem entstehende Transversalwelle 9 unter einem Winkel «si = 45,3° weiter. Trotz zusätzlicher Wasservorlaufstrecke ist also das Verhältnis der Brechung zwischen Medium 1 und 3 gleichgeblieben und entspricht dem Verhältnis bei direktem Kontakt (Fig. 1). Bei dem in F i g. 2 gezeigten Beispiel hat sich
tv, aufgrund der zusätzlichen Wasservorlaufstrecke lediglich der Einschallpunkt an der Oberfläche des Prüflings (Medium 3) geändert, d. h. der Einschallpunkt hat sich um den Betrag A verschoben.
Für das in F i g. 2 gezeigte Beispiel gilt demnach auch die Formel
sin \r,
sin \s,
C1
C,
Die beiden Formeln für die Berechnungen der Schallbrechung von Medium 1 zn 2 bzw. von 2 zu 3 kürzen sich aus der Gesamtberechnung heraus. Aus diesem Grunde verursachen bei Wasserspaltankopp- in lung oder Ankopplung mit Wasservorlaufstrccke bei Verwendung von Winkelprüfköpfen mit z. B. Plexiglas als Vorlaufstrecke eventuelle Temperaturänderiingen des Ankopplungsmediums keine Änderungen des EinschaMwinkeU. i">
Anstelle von Winkelprüfköpfen für die Prüfung mit Transversalwellen können auch Normalprüfköpfe verwendet werden. Hierzu müssen die Normalprüfköpfe zum Lot des Prüflings hin derart geneigt werden, daß durch einen bestimmten Einfallwinkel der gewünschte :<> Einschallwinkel im Stahl erzielt wird. Der hierbei verbleibende Spalt zwischen Prüfkopf und Prüfling kann mit einem flüssigen Ankopplungsmedium ausgefüllt werden. Anstelle des festen Mediums (Plexiglas) als Vorlaufstrecke in Winkelprüfköpfen tritt dann ein :> flüssiges Medium bei Normalprüfköpfen. Man kennt diese Art der Prüftechnik Tauchtechnikprüfung. In der Regel wird das Ankopplungsmedium Wasser verwendet. Bei der Tauchtechnikprüfung kann man, wenn Wasser als Ankopplungsmedium verwendet wird, jeden jn Einschallwinkel im Prüfling beliebig einstellen, wenn der Einfallwinkel des auf den Prüfling einfallenden Schallbündels zwischen 0 und 27.5: verändert wird.
Die bei der Tauchtechnikprüfung auftretenden Verhältnisse sind in F i g. 3 dargestellt. Ein Normalprüf- r> kopf 11 mit dem Schwinger 12 befindet sich im Wasser als Ankopplungsmedium 2. Trifft die Longitudinalwelle 13 unter einen Einfallwinkel von * u = 19' auf Medium 3 (Stahl), so wird die im Prüfling entstehende Transversalwelle 14 gemäß dem Brechungsgesetz
sin iv
sin %s,
C3
unter einem Einschallwinkel xs, von 45.3° vom Lot weg gebrochen.
Hierbei bedeutet
= Einfallwinkel in Wasser.
= Einschallwinkel in Stahl. so
= Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwelle von Medium 2 (Wasser bei
2O=C) = 1,48 · 103m/s.
= Schallgeschwindigkeit der Transversalwelle von Medium 3 (Stahl) = 3,2 - 103m/s.
Die Schallgeschwindigkeit im Wasser ist stark temperaturabhängig. Wird als Vorlaufstrecke bei Prüfaufgaben unter Benutzung von Transversalwellen Wasser benutzt, also bei der Tauchtechnikprüfung, muß bei speziellen Prüfproblemen diese Temperaturabhängigkeit berücksichtigt werden. Diese führte auch zu verschiedenen Lösungswegen in der Prüftechnik. Bei geeigneten Mischungen von AthySalkohol und Wasser bleibt die Schallgeschwindigkeit im Wasser in einem Temperaturbereich von 0 bis 30° nahezu gleich. In der Literatur werden Mischungen von 15 bis 20 Gew.-°/o Alkohol angegeben. Eine weitere Möglichkeit zur Verhinderung des Temperatureinflusses ist die Konstanthaltung der Temperatur des Ankopplungsmediums.
Um den Temperatureinfluß so gering wie möglich zu halten, kann man auch zwischen Schwinger und Prüfling in der Flüssigkeilsslrccke einen Keil. z. B. aus Plexiglas, schieben, derart, daß die Longitudinalwelle senkrecht auf den Keil auftrifft, so daß eine weitere Brechung zwischen Plexiglas und Wasser stattfinde! und infolge der dann wieder zweimal stattfindenden Schallbrcchung — fest/flüssig und flüssig/fest — die Tempcratiirauswirkungen des Wassers auslöscht. In diesem Fall gelten wieder die Verhältnisse der Brechung fest/fest und es geht nur der Temperatureinfluß des Plexiglases ein, s. Beispiel der Erzeugung von Transversalwellcn mit Winkelprüfköpfen (F i g. 2) bei Wasserspaltankopplung oder Ankopplung mit Wasservorlaufstrecke.
In Fig.4 ist der Einfluß der Wassertemperatur auf den Einschallwinkel λ,, an der Grenzfläche Wasser/ Stahl dargestellt. Es handelt sich hierbei um theoretisch berechnete Werte. Der Einschallwinkel λ,, ist als Funktion der Wassertemperatur in CC aufgetragen, wobei verschiedene Einfallswinkel λ,, als Parameter für einige Beispiele herangezogen werden. Man erkennt, daß besonders im unteren Temperaturbereich <45°C die Einschallwinkeländerung beim Temperaturabfall beträchtlich ist. Dieser Effekt steigert sich noch zusätzlich mit größer werdendem Einschallwinkel. Während z. B. bei einem Einfallwinkel von λη = 25° und einer Wassertemperatur von 40°C (Linie 15 in Fig.4) der Einschallwinkel «.„ ca. 63,6° (Linie 16 in Fig.4) beträgt, erhält man bei einer Temperatur von 5°C (Linie
17 in F i g. 4) einen Einschallwinkel «.« von ca. 74° (Linie
18 in Fig.4) bei gleichbleibendem Einschallwinkel «„ von 25°. Demnach lassen sich erfindungsgemäß alle zwischen 63,6 und 74° liegenden Einschallwinkel bei konstantem Einfallwinkel von 25C durch Temperaturänderung im Bereich von 5 und 40° einstellen.
Bei der Vielzahl von Prüfaufgaben in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung können an dieser Stelle nicht die für jeden Prüfling erforderlichen Einschallwinkelbereiche angegeben werden. Dies ist von der Herstellungsart, der Dimension und anderen Faktoren des Prüflings abhängig. Außerdem spielen hierbei auch unterschiedliche Qualitätsnormen in den einzelnen Herstellerwerken eine entscheidende Rolle.
Reicht beispielsweise bei einem geschweißten Erzeugnis für den gesamten Abmessungsbereich aufgrund sämtlicher Prüfvorgaben der Einschallwinkelbereich des oben beschriebenen Beispiels von 63,6° bis 74° aus, so kann die Prüfung mit einem fest voreingestellten Prüfblock mit festem Einfallwinkel von 25° durchgeführt werden, wenn die Winkelverstellung mittels Wassertemperaturänderung erfolgt.
In F i g. 5 ist das Prinzip der US-Prüfung von Rohren nach dem Tauchtechnikverfahren dargestellt, wobei bereits angenommen wurde, daß die Einschallwinkelverstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Temperaturänderung des Ankopplungswassers erfolgt. Bei Anwendung dieses Verfahrens ist Bedingung, daß der Einschallpunkt bei allen Rohrdimensionen der gleiche ist und sich die Einstrahlrichtung des Schallbündels, bezogen zur Senkrechten des Rohres, nicht ändert
In dieser Zeichnung ist der Prüfkopf 23 so ausgerichtet, daß die Longitudinalwelle 25 des Schalls aus dem Schwinger 24 unter einem Einfallwinkel xw gleich 19,5° auf ein Rohr (Medium 3) der Abmessung
90 χ 12 auf trifft. Die Vorlaufstrecke im Medium 2 sei Wasser von 40 C. In diesem Fall wird die für die Prüfung verwendete und im Prüfling entstehende Transversalwelle 26 um \„ = 45" vom Lot weg gebrochen. Die Prüfung erfolgt damit mit einem Rinschallwinkel von -\s, = 45'. Die hier angegebenen Werte können auch der Fig.4, Linien 19 und 20 entnommen werden. Aufgrund der Rohrkrümmung ergibt sich infolge der Schallreflexion an der Rohrinnenwand ein Auftreffwinkel β = 74'. Dieser Auftreffwinkel spielt eine wesentliche Rolle für das Auffinden von Fehlern an bzw. im Bereich der Rohrinnenwand.
In F i g. 6 sind die Einsehallverhältnisse bei der Rohrabtnessung 120 χ 12 dargestellt.
Gemäß der für dieses Verfahren gemachten Voraussetzung der Beibehaltung des Einschallpunktes bei Dimensionsänderung fällt die Longiludinalwelle 5 auch bei dieser Abmessung unter einem Einfallwinkel von «„ = 19,5° auf den Prüfling. Aufgrund der Brechung von Wasser — Stahl bei 40° Wassertemperatur beträgt der Eirischaliwinkel λ,/ auch hier λ,ι, = 45°, wie bei der Abmessung 90 χ 12 in F i g. 5. Der Auftreffwinkel ß\ bei der Abmessung 120 χ 12 entspricht jedoch nicht mehr dem Auftreffwinkel der Abmessung 90 χ 12 in Fig. 5. da nun die Rohrkrümmung eine andere ist. Er beträgt nunmehr ß\ =63°.
Zeigt sich nun beispielsweise in der Praxis, daß zur Bildung einer optimalen FehL-rnarhweisbarkeit für die
inneren und äußeren Prüfbereiche des Prüflings auch bei dieser Abmessung ein Auftreffwinkel β = 14" sowie bei der Rohrabmessung von 90 χ 12 mm (F i g. 5) erforderlich ist, muß eine geringfügige Veränderung des Einschallwinkels <\s, und damit auch des Einfallwinkels \„ erfolgen. Diese Verstellung wird erfindungsgemäß ohne Veränderung des Einfallwinkels <x„ durch Tctnperaturanderung des Wassers vorgenommen.
Aufgrund von geometrischen Beziehungen beträgt der Auftreffwinkel β des Zentralstrahles eines .Schallbündels, welches unter einem Einschallwinkcl von Asv=45" bei der Rohrabmessung 90 χ 12 wie bereits näher erläutert β = 74°. LJm nun auch bei der Rohrabmessung 120 χ 12 einen Auftreffwinkel von ^ = 74" — in Fig. 6 mit ß> bezeichnet — zu erzeugen, muß der Einschallwinkei «,( von 45" auf ca. 50° — in Fig. 6 mit <xyi,bzw.i\.v,_>bezeichnet — verstellt werden.
Zur Verstellung des Einschallwinkels wird die Wassertemperatur von 40"C auf 2,5°C (Linie 21 in Fig.4) abgesenkt. Bei dieser Temperatur beträgt der Einschult winkel «.v(>=50u (Linie 22 in Fi g. 4) bei einem Einfallwinkel von λ,, = 19,5". Damit entspricht dann ß, = ß = 74°.
Durch alleinige Temperaturveränderungen von 40"C auf 2,5'C ist es somit möglich, beispielsweise bei der Rohrabmessung 120 χ 12 mm den Einschallwinkel i\s/, = 45° und den Auftreffwinkel ß\ = 63° auf «.v,_,= 50° .i = 74° zu verstellen.
Hierzu 5 Watt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Einstellen von Einschallwinkeln bei der US-Prüfung von Rohren und gebogenen Blechen mit Normalprüfköpfen unter Anwendung der Tauchtechnik mit Wasser als Ankopplungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschallwinkel durch gezielte Änderung und anschließende Konstanthaltung der Temperatur des Wassers eingestellt wird, wobei bei allen Rohr- und Blechabmessungen der gleiche Einschallpunkt beibehalten wird.
DE2607485A 1976-02-20 1976-02-20 Verfahren zum Einstellen von Einschallwinkeln bei der US-Prüfung von Rohren, Bändern und gebogenen Blechen Expired DE2607485C3 (de)

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DE2607485A DE2607485C3 (de) 1976-02-20 1976-02-20 Verfahren zum Einstellen von Einschallwinkeln bei der US-Prüfung von Rohren, Bändern und gebogenen Blechen
FR7703170A FR2341863A1 (fr) 1976-02-20 1977-02-04 Procede pour le reglage des angles de propagation d'ultrasons lors de l'examen de tuyaux, de bandes et de toles
IT20256/77A IT1081707B (it) 1976-02-20 1977-02-14 Procedimento per regolare gli angoli d'incidenza del suono nel controllo con ultrasuoni (us) di tubi,nastri e lamiere
JP1706077A JPS52102087A (en) 1976-02-20 1977-02-18 Method of controlling sound emission angle in supersonic test of pipe* strip and sheet
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2625311C3 (de) * 1976-06-03 1979-12-13 Mannesmann Ag, 4000 Duesseldorf Anlage zum stufenlosen Einstellen des Einschallwinkels bei der Ultraschall-Prüfung nahtloser oder geschweißter Rohre
DE2756391C2 (de) * 1977-12-17 1984-03-08 Nukem Gmbh, 6450 Hanau Anordnung zum Ausschalten störender Temperatureinflüsse beim zerstörungsfreien Prüfen von Werkstücken im Ultraschall-Tauchverfahren
JPS56143951A (en) * 1980-04-10 1981-11-10 Nisshin Steel Co Ltd Ultrasonic flaw detection for austenite alloy steel welded steel pipe
GB2139757A (en) * 1983-05-12 1984-11-14 Secr Defence Method of ultrasonic non-destructive testing
US4699008A (en) * 1986-03-26 1987-10-13 Westinghouse Electric Corp. Apparatus for ultrasonically inspecting a large shaft from a liquid-filled bore
US6085591A (en) * 1993-09-21 2000-07-11 Tokyo Electron Limited Immersion testing porous semiconductor processing components
US5681996A (en) * 1996-08-01 1997-10-28 Beloit Technologies, Inc. Ultrasonic device for inspection of metal parts
US5992236A (en) * 1996-08-01 1999-11-30 Beloit Technologies, Inc. Ultrasonic inspection method
US6298727B1 (en) * 1999-10-18 2001-10-09 Sierra Matrix, Inc. Apparatus for acoustic inspection of a workpiece in arbitrary scanning orientations
US7131333B2 (en) * 2002-07-16 2006-11-07 Sonix, Inc. Pulse echo ultrasonic test chamber for tray production system
US7181969B2 (en) * 2002-07-16 2007-02-27 Sonix, Inc. Ultrasonic test chamber for tray production system and the like
US7013732B2 (en) * 2003-02-19 2006-03-21 Sonix, Inc. Method and apparatus for temperature-controlled ultrasonic inspection
US7661315B2 (en) * 2004-05-24 2010-02-16 Sonix, Inc. Method and apparatus for ultrasonic scanning of a fabrication wafer
US7917317B2 (en) 2006-07-07 2011-03-29 Sonix, Inc. Ultrasonic inspection using acoustic modeling
US20100147080A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-17 General Electric Company Ultrasonic transducer
DE102009006557A1 (de) * 2009-01-27 2010-08-26 Salzgitter Mannesmann Line Pipe Gmbh Ultraschallprüfkopf
WO2014153669A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Atomic Energy Of Canada Limited Passive bubble minimization in ultrasonic testing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE543861A (de) * 1954-12-23
US3074268A (en) * 1958-08-21 1963-01-22 Sperry Prod Inc Temperature compensation for transmission through liquid
FR2214378A5 (de) * 1973-01-16 1974-08-09 Commissariat Energie Atomique

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