DE2607783C3 - Verfahren und Anordnung zur magnetischen oder magnetinduktiven Fehlerprüfung von langgestrecktem metallischem Prüfmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur magnetischen oder magnetinduktiven Prüfung von langgestrecktem metallischen Prüfmaterial, das in einer bestimmten Richtung, zumeist der Längsrichtung des Prüfmaterials sich erstreckende. Fehler vortäuschende Störzonen aufweist, nach welchem die Oberfläche oder zumindest ein Teil der Oberfläche des Prüfmaterials lückenlos von Sonden abgetastet wird, die sich entlang der Oberfläche und relativ zu ihr periodisch in einer Richtung, etwa senkrecht zur Längsrichtung des Prüfmaterials bewegen, während gleichzeitig eine Relativbewegung zwischen Sonden und Pi üfmaterial in Längsrichtung stattfindet, und nach welchem Differenzen der bei der Abtastung in den Sonden entstehenden Signalspannungen gebildet werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.

Wie aus dem oben Gesagten hervorgeht, findet ein solches Verfahren immer dann Anwendung, wenn bei der magnetischen oder magnetinduktiven Fehlerprü-

S5 fung von langgestrecktem metallischen Halbzeug richtungsorientierte Störzonen auftreten. Um solche Störzonen handelt es sich beispielsweise bei den Schweißnähten geschweißter Rohre, wobei hier meistens die Richtung der Störzone, also vier Schweißnaht, mit der Längsrichtung des Halbzeuges zusammenfällt. Die Störzonen haben ihre Ursache u. a. in herstellungsbedingten Schwankungen der magnetischen- Permeabilität im Bereich der Schweißnaht. Sie üben ihre störende Wirkung aus sowohl bei den magnetischen als auch bei den magnetinduktiven Fehlerprüfverfahren. Bei den ersteren, auch Streuflußprüfverfahren genannt, tritt unter dem Einfluß der Permeabilitätsschwankungen magnetischer Streufh'ß aus der Prüfteiloberfläche aus und führt in den die Oberfläche abtastenden Sonden zu

5» Signalen, die das Vorhandensein von Fehlern vortäuschen. Ähnliches geschieht bei den magnetinduktiven, den Wirbelstromprüfverfahren. Hier ergeben sich im Bereich der Schweißnaht unterschiedliche Wirbelströme und entsprechende Schwankungen der Rückwirkun-

gen der Wirbelströme auf die die Schweißnaht abtastenden Sonden, die Fehlersignalen gleichkommen. In der Praxis wird bei magnetisierbaren Rohren das Streuflußprüfverfahren, bei auster.itischen Rohren das Wirbelstromprüfverfahren eingesetzt, so daß allgemein

w gesehen für die Prüfung geschweißter Rohre beide Verfahren von großer Bedeutung sind.

Bei der Streuflußprüfung geschweißter Rohre tritt neben der störenden Auswirkung der Schweißnaht noch ein weiterer längsorientierter Störeffekt auf, der seine Ursache in einer herstellungsbedingten inhomogenen Verformung des Rohres über seinen inneren Umfang hat und der auch als Polygoneffekt bezeichnet wird. Dieser Effekt tritt besonders stark auf bei Rohren

mittleren Verformungsgrades, während bei kleinem Verformungsgrad der Schweißnahteffekt überwiegt. Bei großem Verformungsgrad gehen beide Effekte zurück.

Aus Gründen, auf die noch zurückgekommen wird, hat sich in der Prüfpraxis noch kein Verfahren durchsetzen können, das eine wirksame Unterdrückung der längsorientierten Störeffekte gewährleistet Das hat zur Folge, daß bei der Prüfung geschweißter Rohre in vielen Fällen Imienfehler von 10% der Wandstärke nicht mehr nachweisbar sind, weil der auf den genannten Störeffekten beruhende Störpegel in der Größenordnung der Fehlersignalhöhe liegt Andererseits schreiben jedoch bestimmte Normen (z. B. des American Petroleum Institute — AFI) den Herstellern von Rohren maximale Fehlertiefen von 10% oder sogar 5% der Wandstärke vor. Ein Absieben des Störpegels mit Hilfe der Filtertechnik ist leider nicht möglich, da das Frequenzspektrum der Störsignale des Schweißnahteffektes relativ langwellig ist und so dem Frequenzspektrum von Innenfehlern weitgehend gleichkommt Dasselbe gilt für den Poiygoneffekt, der ja auf Inhomogenitäten der Verformung des Rohnnneren zurückgeht

Am NichtVorhandensein eines Prüfverfahrens, mit dem schnell und sicher die Einhaltung der genannten r> Normen überprüft werden kann, scheitert daher häufig der Einsatz der gegenüber nahtlosen Rohren erheblich preisgünstigeren geschweißten Rohre. Das Fehlen eines solchen Prüfverfahrens erweist sich damit als ein Problem von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung, jo Voraussetzung für den Erfolg eines solchen Prüfverfahrens ist wie aus dem oben Gesagten hervorgeht, die wirksame Unterdrückung der längsorientierten Störeffekte.

Es liegt an sich nahe, die Unterdrückung richtungso- J5 rientierter Störeffekte dadurch zu bewirken, daß man zwei Sonden, die in Störzonenrichtung nebeneinanderliegend angeordnet sind, einsetzt und die Differenz der Signalspannungen dieser Sonden bildet. Man vergleicht dann Stellen des Prüfteils miteinander, die in gleicher Weise dem Störeffekt unterworfen sind, so daß sich der letztere weitgehend heraushebt Man muß dabei jedoch in Kauf nehmen, daß auch die in der Störzonenrichtung verlaufenden gleichbleibenden Fehler während ihres Verlaufs unterdrückt werden und nur noch durch ihren 4^r> Einlauf bzw. Auslauf von den Sonden nachgewiesen werden können. Der Umstand, daß sich der Nachweis eines langen Risses auf dessen Einlauf bzw. Auslauf beschränkt, ist mit schwerwiegenden Nachteilen verbunden, die bisher noch nicht beseitigt werden konnten, ¹H)

Ein erster Anlauf zur Unterdrückung des Schweißnahteffektes bei der Prüfung spiralgeschweißter Rohre ist in der DE-PS16 48 4SI beschrieben. Danach sind vier zu einer Brücke zusammengeschaltete Wirbelstromsonden entlang einer Linie parallel zum Verlauf der "·, Schweißnahtspirale auf einem Sondenträger angeordnet Der Sondenträger umläuft das Rohr in einem Rotierkopf, während dieses in axialer Richtung transportiert wird, und folgt dabei dem Verlauf der spiraligen Schweißnaht Der Umlaufbewepng des Rotierkopfes t>o ist eine oszillierende Bewegung überlagert, so daß die Sonden die Schweißnaht fortwährend kreuzen.

Abgesehen davon, daß es schwierig sein dürfte, dem umlaufenden schweren Rotierkopf eine oszillierende Bewegung hinreichender Amplitude zu überlagern, tritt ein zuvor bereits erwähnter Umstand ein. Ebenso wie der Schweißnahteffekt werden auch die entlang der Schweißnaht verlaufenden langen Fehler unterdrückt.

so daß nur Einlauf bzw. Auslauf eines solchen Fehlers zu dessen Nachweis benutzt werden kann. Das könnte in Kauf genommen werden, wenn es möglich wäre, von jedem längeren Fehler bei lückenloser Abtastung der Schweißnaht mit der Sondenanordnung wenigstens Einlauf oder Auslauf des Fehlers mit Sicherheit nachzuweisen. Im Gegensatz zu dieser Forderung besteht jedoch die Möglichkeit, daß auch ein steil ein- oder auslaufendes Fehlerende von der Sonde überlaufen wird, ohne daß sich der Brückenabglejch ändert d. h. ohne daß ein Fehlersignal nach außen geführt wird. Dies ist der Fall, wenn die Sonden den Fehler in dem Augenblick kreuzen, in welchem sich je zwei in benachbarte Brückenzweige geschaltete Sonden vor bzw. hinter dem Fehlerende befinden. Auch wenn statt der vier zur Vollbrücke geschalteten Sonden nur zwei in Differenz geschaltete Sonden benutzt werden, tritt das volle Differenzsignal nur in dem Augenblick auf, in welchem eins Sonde vom Fehler voll abgedeckt die andere vom Fehler praktisch unbeeinfkat ist Es besteht also eine starke Unabhängigkeit der Sigtia'höhe, der zu begegnen eine sehr dichte Folge von Abtastbahnen vorgesehen werden müßte. Dem widersprechen jedoch die Forderungen, die hinsichtlich der Prüfgeschwindigkeit normalerweise an ein Prüfgerät gestellt werden. Bei der magnetischen Streuflußprüfung ist aus DE-OS

15 73 837 eine Prüfvorrichtung bekannt in der ein spiralförmig in axialer Richtung voranbewegtes Material von kreisförmigem Querschnitt in eiaem Wechselfeldjoch magnetisiert wird. Zwischen den Polschuhen des Joches sind gegenüber der Oberfläche des Prüfmaterials zwei Hallsonden angebracht, die einen Abstand in axialer Richtung aufweisen und die miteinander in Differenz geschaltet sind. Die Differenzbildung erfolgt hier nicht, um längsorientierte Störzonen des Materials auszublenden, sondern zur Kompensation von Störungen, die Unsymmetrie der Einzelsonden zum Feld, Formschwankungen des Materials, wie etwa Ovalität oder Abstandsschwankungen zur Ursache haben. Damit Längsrisse nicht unterdrückt werden, sind die Sonden seitlich leicht gegenüber der Mittellinie versetzt. Sie sind dadurch zur Unterdrückung von längsorientierten Störzonen ungeeignet. Aber selbst, wenn die beiden Sonden exakt in Längsrichtung angeordnet wären, würden die gleichen Nachteile auftreten, die bereits weiter oben im Zusammenhang mit den Sonden der erstgenannten Druckschrift (DE-PS

16 48 451) besprochen worden sind.

Für die Prüfung von Stahlstangen kreisförmigen Querschnitts, bei denen längsorientierte Störzonen normalerweise nicht auftreten, ist aus DE-OS 20 25 807 eine Vorrichtung bekannt, in der das senkrecht zur Längsrichtung magnetisierte Prüfgut von einer Anzahl in Längsrichtung hintereinander angeordneter Paare von magnetosensitiv^n Dioden abgetastet wrrH. Dabei sind jeweils die Einzeldioden der in Differenz geschalteten Paare in Umfangsrichtung des Prüfgutes beabstandet, so daß sich in ihnen längsorientierte Störeffekte nicht herausheben können.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei längeren innerhalb von Störronen auftretenden und in deren Richtung fallenden Fehler durch den Ein- bzw. Auslauf des Fehlers in jeder möglichen Relativlage zwischen Sonde und Fehler mit Sicherheit ein Differen^signai zu erzielen, das wenigstens die Hälfte der maximal möglichen Signalhöhe erreicht

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, das

gemäß Patentanspruch I und durch eine Anordnung, die gemäß Patentanspruch 4 gekennzeichnet ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es in jedem Falle möglich, Differenzsignale zu erzielen, die zumindest die Hälfte der maximal möglichen Signalhöhe erreichen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung läßt sich sogar generell die volle maximal mögliche Signalhöhe erreichen. Mit praktisch ausgeführten Anordnungen gemäß der Erfindung zur Fehlerprüfung geschweißter Rohre nach dem Streuflußverfahren läßt sich der Störpegel gegenüber herkömmlichen Geräten auf V2 bis V20 reduzieren, je nachdem ob es um Rohre großen oder kleineren Verformungsgrades handelte. Damit wird es möglich, noch Innenfehler mit einer Tiefe von 5% der Wandstärke mit großer Sicherheit zu erfassen, was den verschärften Forderungen einer wichtigen Herstellungsnorm für Rohre pntsnricht.

Im folgenden wird die Erfindung an Anwendungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigt im einzelnen

F i g. 1 einen Rotierkopf für die Streuflußprüfung,

F i g. 2a und 2b zwei Sondensätze des Rotierkopfes,

F i g. 3 ein Anschlußschaltbild der Sonden,

F i g. 4 graphische Darstellungen der in diesen Sonden entstehenden Signalspannungen,

Fig. 5 ein alternatives Anschlußschaltbild der Sonden,

F i g. 6 graphische Darstellungen der in diesen Sonden entstehenden Signalspannungen,

F i g. 7 einen Prüfkopf für die Wirbelstromprüfung,

F i g. 8 einen Sondensatz zum Prüfkopf.

In Fig. 1 ist stark vereinfacht in Vorderansicht ein Rotierkopf 1 zur Streuflußprüfung von geschweißten Rohren dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einem Magnetisierungsjoch 2 mit zwei Jochköpfen 3, 4 aus magnetisierbarem Material und mit elektrisch in Serie geschalteten Wicklungen 5, 6 sowie aus zwei Sondensätzen 7, 8, die in den Fig. 2a, 2b gesondert in Seitenansicht abgebildet sind. Magnetisierungsjoch 2 und Sondensätze 7, 8 sind in bekannter Weise im umlaufenden Teii (hier nicht naher dargesieüi) un Rotierkopfes 1 angebracht und rotieren in Richtung von Pfeil 9 um eine Durchlaßöffnung des Rotierkopfes, durch die das zu prüfende Rohr 10 mit einer Schweißnaht 11 von ebenfalls nicht dargestellten Transportmitteln in axialer Richtung gleichförmig fortbewegt wird. Die beiden durch eine Leitung 12 in Serie geschalteten Wicklungen 5, 6 werden über Schleifkontakte 13 von einer Stromquelle 14 gespeist. Dabei werden üie zwischen den Jochköpfen 3, 4 gelegenen Rohrwände der oberen und unteren Rohrhälfte von kräftigen Magnetflüssen 15, 16 durchsetzt. Fehler in der Rohrwand veranlassen einen Teil dieser Magnetflüsse, aus der Rohrwand als Streuflüsse auszutreten, wo letztere in bekannter Weise von Sonden erfaßt und in elektrische Fehlersignale umgewandelt werden.

Im vorliegenden Beispiel sind hierzu Induktionssonden eingesetzt, obwohl ebenso der Einsatz von Halbleitersonden oder anderer in der Streuflußprüftechnik bekannter Sonden möglich ist Die Sondensätze 7,8 bestehen aus je acht Einzelsonden a—h und i—p, die in der bekannten Ätztechnik als gedruckte Schaltungen auf den Trägerst=eifen 17, 18 aus isoliermaterial aufgebracht sind. Die die Sonden a—p darstellenden rechteckigen Schleifen können beidseitig auf den Streifen 17, 18 vorhanden sein und schließen mit ihren schmalen Seiten dicht aneinander an. Die Sondensätze 7, 8 sind sich diametral gegenüberliegend in der Mitte zwischen den beiden Jochköpfen 3, 4 angeordnet. Die Streifen 17, 18 sind in Längsrichtung ausgerichtet, so daß bei Rotation alle Sonden a — h bzw. /—ρ gleichzeitig die sich in Längsrichtung erstreckende Schweißnaht 11 überlaufen. Die Sondensätze 7, 8 führen dabei gegenüber der Oberfläche des Rohres 10 aufgrund von dessen Axialbewegung spiralige Bahnen aus. Aus Gründen, die später noch erörtert werden, überlappen sich dabei die Bahnspuren der Sondensätze auf der Oberfläche des Rohres 10 so, daß die Spur der Sonde h mit der der Sonde /' sowie die Spur der Sonde a mit der der Sonde ρ zusammenfällt. In F i g. 3 ist dargestellt, wie die Sonden a—h des Sondensatzes 7 mit dem Auswerteteil 21 des Streuflußprüfgerätes verbunden sind. In gleicher Weise sollen auch die Sonden /-pdes Sondensatzes 8 angeschlossen sein. Eine mit allen Klemmen 27 der Ausgänge der Sonden a—h verbundene gemeinsame Leitung 22 sowie die übrigen freien Klemmen 28 der Sondenausgänge sind über Schleifkontakte 23 aus dem Rotierkopf herausgeführt. Je zwei direkt benachbarte Sonden, also a und b, b und cc und d usw., sind miteinander zu Differenzpaaren zusammengefaßt, indem man jeweils zwei gleichgepolte Klemmen 28 ihrer Ausgänge mit entgegengesetzt gepolten Eingängen von Differenzverstärkern 24 verbindet, die jeweils die Eingangsschaltung von Prüfkanälen 25 darstellen. Die Prüfkanäle können in der bei Streufluß-

w prüfgeräten bekannten Weise aufgebaut sein und weitere Verstärker, Einsiellglieder zur Wahl der Empfindlichkeit, Filter zum Hervorheben eines gewünschten Frequenzspektrums enthalten. Ist das erregende Feld ein magnetisches Wechselfeld, so gehört zu jedem Prüfkanal 25 auch ein Demodulator, der die Prüfsignale von der Trägerfrequenz trennt und der vor die Filter geschaltet ist. Schließlich enthalten die Prüfkanäle noch einen Gleichrichter und einen Spannungsdiskriminator, der entscheidet, ob ein Prüfsignal

*o auf einen noch oder nicht mehr zulässigen Fehler zurückgeht. Die an den Ausgängen 26 der Prüfkanäle dl IMCl ICIIUCI1 JIgI IdIC HUtIIlCH I Cgiau'tCi'i, gCapC iCuCTi, Zu Γ Steuerung von Fehlermarkiereinrichtungen oder zu einer sonstigen Auswertung benutzt werden.

Da die Störzonen, im vorliegenden Falle die Längsschweißnaht und die Inhomogenitäten des Rohrinneren, sich in Längsrichtung nur sehr langsam ändern, heben sich die von den Störzonen in den Sonden eines Sondenpaares hervorgerufenen Prüfspannungen fast vollständig heraus, bewirken also kein Signal an den Ausgängen 26. Von längeren in Längsrichtung verlaufenden Fehlern wird jeweils nur Fehlereinlauf oder Fehlerauslauf zur Anzeige gebracht.
F i g. 4 zeigt mit welchem Teil des höchstmöglichen Betrages /D/des Prüfsignals Längsfehler verschiedener Länge von den einzelnen Kanälen wiedergegeben werden, wobei für die Lage s des jeweiligen Fehlereinlaufs im Augenblick des Oberfahrens des Fehlers durch den Sondensatz 7 der Maßstab von F i g. 3 übernommen wurde. In F i g. 4a handelt es sich um einen langen Fehler 31, von dem nur der Einlauf 32 in den Bereich des Sondensatzes 7 kommt Die durchgezogene Schauünie 33 gibt an, welchen Teil des höchstmöglichen Betrages /D/des Fehlersignales der Kanal a—b abgibt je nachdem in welcher zufälligen Lage s der Fehler 31 überfahren wird. Für die Kanäle b—c und c—d gelten die gestrichelte Schaulinie 34 bzw. die punktierte Schaulinie 35. Dies setzt sich sinngemäß fort bis zur

Schaulinie 29 für den Kanal g—h. Kin Maximalsignal 30 ist nur möglich, wenn zum Zeitpunkt des Überfahrens der Fehlereinlauf 32 zwischen den beiden Sonden eines Kanals liegt. Befindet sich der Fehlereinlauf 32 im Augenblick des Überfahrens am linken Ende der ersten oder am rechten Ende der zweiten Sonde eines Sondenpaares, so erhält das Fehlersignal den Wert Null. Zwischen diesen beiden Punkten nehmen die Schaulinieii Jl, 34 und 35 einen etwa dreieckförmigen Verlauf. Die Kanäle überlappen sich so, daß im ungünstigen Fall noch 50% des Maximalsignals zur Verfügung stehen.

Der Fehler 16 mit dem Hinlauf 37 nach F i g. 4b hat eine über zwei Sonden sich erstreckende Länge, so du 13 bei benachbarten Sonden Einlauf 37 und Auslauf 38 des Fehlers 36 zur Wirkung kommen. Auch hier gehen die /u den Kanälen a — b. b — c und c — d gehörenden Schaulinicn 39, 40 und 41 nicht gleichzeitig unter 50°/» des Maximalsignals zurück. Im Gegensatz zum Fall des langen Fehlers 11 nach Fig. 4a wiederholt sich hier, veranlaßt vom I ehierauslaul. der citeiccklörmige Verlauf der .Schaulinien 39,40,41.

Der F i g. 4c liegt ein kurzer Fehler 42 von der Länge einer Sonde zugrunde. Auch hier wirken sich Einlauf 43 und Auslauf 44 des Fehlers 42 gleichermaßen beim Zustandekommen der Signale eines Kanals aus. Zu den Kanälen a — b, b—c und r — (/gehören die Schaulinien 45, 46 und 47. Nach dem ersten Maximum 48 erfolgt wegen des kurzen Abstandes von Auslauf 44 und Einlauf 43 des Fehlers 42 ein steilerer Abfall bis zum Punkte 49. wo sich die Wirkungen von Einlauf und Auslaut gegenseitig aufheben und f'ehlersignale vom Wert Null bewirken. Der hierdurch veranlaßte dreieckförmige Verlauf der Schaulinie 45 (wie auch der .Schaulinien 46 und 47) wiederholt sich in umgekehrter Reihenfolge.

Damit eine lückenlose Abtastung der Rohroberfläche stattfinden kann, muß die Spur der Abtastung durch Sondensatz 7 auf der Rohroberfläche, die die Form eines spiraligen Bandes einnimmt, dicht an dicht mit der gleichartigen Spur der Abtastung durch den dem Sondensatz 7 gegenüberliegenden Sondensatz. 8 liegen. ⁴" Zur Erfüllung der Forderung, daß an keiner möglichen Stelle des Einlaufs eines längeren Fehlers während des

onc rltt

rh rli«=

Betrag des Fehlersignals unter 50% des möglichen Maximalwertes absinken darf, genügt es, wenn die Spur der Sonde h mit der der Sonde /und die Spur der Sonde a mit der der Sonde ρ zusammenfällt. Durch entsprechende Wahl der Vorschubgeschwindigkeit des Rohres 10 läßt sich das leicht bewerkstelligen.

Eine noch vorteilhaftere Möglichkeit für die Verbindung der Sonden mit dem Auswertetet! 21 zeigt F i g. 5. In ähnlicher Weise wie nach Fig. 3 sind die Masseleitung 22 und die Ausgangsklemmen 28 der Sonden a — h über Schleifkontakt 23 aus den Rotierkopf herausgeführt. Die Ausgangsklemmen 28 jeweils zweier über eine weitere Sonde hinweg benachbarten Sonden, z. B. der Sonden a und c, sind mit den entgegengesetzt gepolten Eingängen eines der Differenzverstärker 34 verbunden. Dadurch entstehen Prüfkanäle a—c. b—d usw, die zu Differenzsondenpaaren a—c. b—d usw. gehören und für die im übrigen das gleiche gilt wie für die Prüfkanäle nach F i g. 3.

Fig.6a gibt an, wie bei einem langen Längsfehler31 die Fehlersignale in Abhängigkeit von der Lage 5 des Fehlereinlaufs 32 im Augenblick des Überfahrens des Fehlers 31 durch den Sondensatz 7 von den verschiedenen Prüfkanälen wiedergegeben werden. Die durchgezogene Schaulinie 51 gibt an, welchen Teil des höchstmöglichen Betrages /D/ des Fehlersignales der Prüfkanal a—c abgibt, je nachdem in welcher zufälligen Lage 5 der Fehler 31 überfahren wird. Im Gegensatz zu Fig.4a ergibt sich kein dreick-, sondern ein trapezförmiger Verlauf der Schaulinie 51, da das Maximalsignal erhalten bleibt, solange der Fehlereinlauf 32 während des Überfahrens des Fehlers 31 in den Bereich zwischen den beiden Sonden a und c fällt. Die gestrichelte Schaulinie 52 und die punktierte Schaulinie 53 geben in entsprechender Weise die Höhe des Fehlersignals für die Prüfkanäle ft—c/bzw. c—e an. Diese wie auch die zu den weiteren Prüfkanälen gehörenden Schaiilinien nehmen dabei den gleichen Verlauf wie Schaulinie 51 und schließen so aneinander an, daß bei beliebiger Lage ί innerhalb der Eckpunkte 54 und 55 in einem der Prüfkanälc stets das Maximalsignal erscheinen muß. Fig. 6b gilt für Fehler 36 mit einer über zwei Sonden sich erstreckenden Länge. Aufgrund des geringen Abstandes von Einlauf 37 und Auslauf 38 des Fehlers 36 ergibt sich bei der zum Prülkanai a — c" gehörenden Schaulinie 56 ein steilerer Abfall im Anschluß an Eckpunkt 57 und eine spiegelbildliche Wiederholung des trapezförmigen Verlaufs der Schaulinie. Die zu den Kanälen b—d. c—e gehörenden Schaulinien 58, 59 wie auch die zu den weiteren Prüfkanälen gehörenden zeigen den gleichen Verlauf wie Schaulinie 56. Auch hier schließen alle Schaiilinien so aneinander an, daß das Maximalsignal in keinem Fall unterschritten wird. F i g. 6c gibt für Fehler 42 mit der Länge einer Sonde zu den Prüfkanälen a—c. b—d und c—e gehörende Schaulinien 60, 61 und 62 wieder, die sich wiederholend dreieckförmig verlaufen. Bei beliebiger Lage s wird in jedem Fall mindestens 50% des Maximalsignals /D/ erreicht.

Bei lückenloser Abtastung der Oberfläche des Rohres 10 mit einem Sondensatz 7, der nach F i g. 5 angeschlossen ist, ergibt sich also die Möglichkeit, jeden Längsfehler des Rohres bis herab zur zweifachen Sondenlänge bei optimaler Störunterdrückung mit dem Fehlersignal der maximal möglichen Höhe zur Anzeige zu bringen, während Fehlern der einfachen Sondenlänge im ungünstigsten Fall wenigstens mit 50% der mnaliphpn

η/ρίσ^

Um lückenlose Abtastung zu erzielen, wird im vorliegenden Fall die Vorschubgeschwindigkeit des Rohres 10 während der Abtastung des Rohres so eingestellt, daß die Spuren von Sonde g und h mit denen von Sonde ; und j zusammenfallen. Soll auf den Sondensatz 8 verzichtet werden, so müßten die Spuren von Sonde g und h mit denen von Sonde a und b zusammenfallen.

Im bisher beschriebenen Beispiel handelte es sich um ein Streuflußprüfgerät mit umlaufendem Prüfkopf. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch weder auf Streuflußprüfgeräte noch auf umlaufende Prüfköpfe beschränkt. F i g. 7 zeigt stark vereinfacht in Vorderansicht einen für oszillierende Abtastung konstruierten Prüfkopf 71 zum Abtasten der Schweißnaht 11 des Rohres 10 mit einem Wirbelstromsondensatz 72, der ähnlich aufgebaut ist wie der Streuflußsondensatz 7 und an den in gleicher Weise wie in den F i g. 3 und 7 dargestellt ein Auswerteteil 21 angeschlossen ist. Das längsgeschweißte Rohr 10 wird von einer nicht dargestellten Einrichtung in Transportrichtung bewegt, während ein den Sondensatz 72 tragender Bügel 73, der zwischen drei Lagerrollen 74 gelagert ist, eine oszillierende Bewegung gemäß Pfeil 75 ausführt und dabei den Sondensatz 72 über der Schweißnaht 11 hin

und her bewegt. Die oszillierende Bewegung wird über eine Pleuelstange 76 von einer umlaufenden Scheibe 78 abgeleitet. Der in Fig. 8 in Seitenansicht dargestellte Sondensatz 72 besteht aus einem Trägerstreifen 79, aus Isoliermaterial, auf den die Sonden a—h als einfache Schleifen wie bei Sondensatz 7 aufgebracht sind. Den hier als Wirbels,'omempfänger eingesetzten Sonden a—h ist eine aus zwei Windungen bestehende Erregerwicklung 80 zugeordnet, die senkrecht zu den Sonden orientiert ist und die über die Anschlußklemmen 81 von einer Wechselstromquelle 82 gespeist wird. Erregerwicklung 80 baut bei Stroinfliiß ein magneti-

10

sches Wechselfeld auf, das in der Prüfteiloberfläche Wirbelströme hervorruft. Wegen der senkrechten Orientierung der Erregerwicklung 80 zu den Empfängersonden a — h wird in diesen nur dann eine elektrische Spannung induziert, wenn ein Fehler in der Rohroberfläche eine Verzerrung der Wirbelströme bewirkt. An die Sonden a— /»sind entweder nach F i g. 3 die Prüfkanäle a—b, b-c, c—d usw. oder nach F i g. 5 die Prüfkanäle a—c. b—d. c—eusw. angeschlossen. Die im Zusammenhang mit den 4 und 6 gemachten Ausführungen gellen hier in entsprechender Weise.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1. Verfahren zur magnetischen oder magnetinduktiven Fehlerprüfung von langgestrecktem metallischen Prüfmaterial, das in einer bestimmten Richtung, zumeist der Längsrichtung des Prüfmaterials sich erstreckende, Fehler vortäuschende Störzonen aufweist, nach welchem die Oberfläche oder zumindest ein Teil der Oberfläche des Prüfmaterials lückenlos von Sonden abgetastet wird, die sich entlang der Oberfläche und relativ zu ihr periodisch in einer Richtung etwa senkrecht zur Längsrichtung des Prüfmaterials bewegen, während gleichzeitig eine Relativbewegung zwischen Sonden und Prüfmaterial in Längsrichtung stattfindet, wobei die Sonden eine sich in Längsrichtung des Prüfmaterials erstreckende Sondenkette formen und wobei von jeweils zwei benachbarten Sonden die Differenz der Signalspannungen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung der Fehleranzeige durch Störzonen und zur Anzeige der wahren Fehler die Sonden (a-h; i—p) in der Richtung der Störzonen (11) nebeneinanderliegend zu einer Sondenkette (7,8,72) angeordnet sind und daß die Differenzbildung der Signalspannung jeweils bei zwei unmittelbar oder über tine gleichbleibende Zahl von Sonden hinweg miteinander in Richtung der Störzonen benachbarten Sonden (ab, bc, cd... bzw. ac,bd,ce... bzw. ad, be, ^durchgeführt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils von zwei über eine weitere Sonde hinweg miteinander benachbarten Sonden (ac, bd, ce ...) gesondert die Differenz der Signalspannung gebildet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung in Längsrichtung so gewählt wird, daß die Spur der beiden letzten Sonden (g, h) der Sondeneinrichtung (7) auf der Oberfläche des Prüfmaterials mit der Spur der beiden ersten Sonden (a, b oder ij) der nachfolgenden Sondeneinrichtung (7 oder 8) zusammenfällt.

   4. Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 in einem magnetischen oder magnetinduktiven Prüfgerät für die Fehlerprüfung von langgestrecktem metallischen Prüfmaterial, das in einer bestimmten Richtung, zumeist der Längsrichtung des Prüfmaterials sich erstreckende, Fehler vortäuschende Störzonen aufweist, bestehend aus einer magnetische oder magnetinduktive Sonden umfassenden Sondeneinrichtung, die im Prügerät gegenüber der Obsrfläche des Prüfmaterials angebracht ist, mit deren Sonden das Prüfgerät die Oberfläche oder zumindest einen Teil der Oberfläche des Prüfmaterials lückenlos abtastet und in der die Sonden eine sich in Längsrichtung des Prüfmaterials erstreckende Sondenkette bilden, sowie aus einem Auswerteteil mit einer Anzahl von Auswerte* kanälen, an deren Eingängen jeweils zwei benachbarte, in Differenz geschaltete Sonden angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet daß die Sondeneinrichtung (7,8, 72) mindestens vier Sonden (a—h, i—p) aufweist, die zur Unterdrückung der Fehleranzeige durch Störzonen und zur Anzeige der wahren Fehler in Richtung der Störzonen (11) nebeneinanderliegend angeordnet sind, daß jeweils zwei unmittelbar oder über eine gleichbleibende Zahl von Sonden (a—ty hinweg miteinander in Richtung der Störzonen benachbarte Sonden (ab, bc, cd... bzw.

   ac, bd,ce,,, bzw, ad, be, cf',,.)differenzbildend an einen Auswertekanal (25) angeschlossen sind,

   5, Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei über eine weitere Sonde hinweg miteinander benachbarte Sonden (ac, bd, ce...)differenzbildend an einen Auswertekanal (25) angeschlossen sind,

   6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, daiurch gekennzeichnet, daß mehrere Sondeneinrichtungen (7 und 8) gleichzeitig die Abtastung durchführen.