DE2613799B1

DE2613799B1 - Verfahren zum Einrichten von Ultraschall-Pruefanlagen

Info

Publication number: DE2613799B1
Application number: DE2613799A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Lather; Karl Ing Ries
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1976-03-29
Publication date: 1977-10-06
Also published as: CA1089081A; JPS52119384A; JPS5740463B2; DE2613799C2; IT1075433B; US4106326A; FR2360883A1; FR2360883B3; GB1583202A; SU917711A3

Description

a) die Einstellung der Prüfempfindlichkeit, des Prüfabstandes, des Sprungabstandes und des *> Einschallwinkels sowie die Aufnahme der Amplituden und Laufzeiten der genannten Echoimpulse außerhalb der betrieblichen Prüfanlage in einem davon getrennten Meßraum durchgeführt wird,

b) die unter a) genannten Prüfparameter zusammen mit den Daten für die Vorlaufstrecke, dem Prüfkopftyp und die Laufzeiten für Anfang und Ende der Anzeigenerwartungsbereiche (AEB) gespeichert werden,

c) anschließend die Testprobe durch ein Eichnormal ausgetauscht wird und

d) im Meßraum die gleichen Prüfparameter wie für die Testprobe von dem Eichnormal aufgenommen und gespeichert werden,

e) eine Relationsbildung zwischen den Prüfdaten der Testprobe und des Eichnormals durchgeführt wird sowie anschließend

f) die Prüfkopfhalterung in die betriebliche Prüfanlage eingebaut wird und die betriebliche Prüfanlage hinsichtlich Prüfempfindlichkeiten und Anzeigenerwartungsbereichen nach Einstellung der Prüfkopfhalterung auf die im Meßraum voreingestellten Werte anhand des Eichnormals und der gespeicherten Daten geeicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der notwendigen Prüfdaten durch die Festlegung der Anzeigenerwartungsbereiche (AEB) und der Prüfempfindlichkeiten aus der Differenz der Amplituden des ersten Rückwandechos vom Eichnormal (Aer\) und der Testfehler für die Prüfempfindlichkeiten und aus den Differenzen (ϊεα— tetfi) sowie (ίεε— ta«) für die Laufzeiten erfolgt (ϊεα = Laufzeit Sendeimpuls-Anfang AEBbei der Testprobe; ίεε= Laufzeit Sendeimpuls-Ende AEB bei der Testprobe; tßRi = Laufzeit Sendeimpuls erstes Rückwandecho beim Eichnormal).

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines mit natürlichen oder angebrachten Fehlern behafteten Testrohres eine dynamische Überprüfung der Gesamtanlage innerhalb der Produktionstaktzeit durchgeführt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten von Ultraschall-Prüfanlagen für im Produktionsfluß zu prüfende Prüflinge, insbesondere von Prüfanlagen innerhalb des Produktionsflusses von Großrohranlagen, bei dem eine übliche Testprobe mit Bohrungen, Nuten oder dergleichen zur Einstellung der Prüfkopfhalterung, der Prüfempfindlichkeit, des Prüfabstandes und des Sprungabstandes der Ultraschall-Prüf köpfe bei der Schweißnahtprüfung eingesetzt wird, der Einschallwinkel mit Hilfe eines geeichten Justierkörpers eingestellt wird und die Amplituden sowie Laufzeiten der den gewünschten Prüffunktionen zugeordneten Echoimpulse aufgenommen werden.

Es ist bekannt, Prüfanlagen für die zerstörungsfreie Materialprüfung mit Hilfe von Testproben einzurichten. Diese Testproben müssen den Dimensionen der Prüflinge angepaßt sein und außerdem muß deren Werkstoff die gleichen schalltechnischen Eigenschaften aufweisen. Die Einstellarbeiten beinhalten das Einstellen des Einschallwinkels, des Prüfabstandes, des Sprungabstandes, z. B. bei der Schweißnahtprüfung und die Wahl der Prüfempfindlichkeit.

Die Prüfempfindlichkeit innerhalb vorzuwählender Bereiche spielt hierbei eine besondere Rolle, da sie letztlich die Prüfschwelle einer Prüfanlage entscheidend beeinflußt. In die Testproben werden je nach Prüfart, Vorschrift oder Prüfaufgaben Nuten, Kerben und/oder Bohrungen von definierter Tiefe, Breite und Länge eingebracht.

Die Verwendung dieser Testproben zum Einstellen von Prüfanlagen hat sich in vielen Fällen als unbefriedigend herausgestellt. Insbesondere lassen sich die in den heute gültigen Prüfvorschriften angegebenen Maßtoleranzen für die Herstellung von Testfehlern in vielen Fällen nicht einhalten, so daß die Testfehler nur unzureichend genau hergestellt werden können. Dies ist besonders bei den Testproben aus Rohren, Bändern usw. der Fall, die nicht vorbereitet werden können.

Die Herstellung der Testproben ist sehr aufwendig und zeitraubend. Bei großdimensionierten Rohren müssen in den meisten Fällen Ausschnitte für die Testproben den Rohren entnommen werden. In diese Rohrausschnitte können die vorgesehenen Testfehler erst eingebracht werden, nachdem sie vermessen wurden.

In den meisten Schweißstraßen stehen die Ultraschallanlagen jedoch direkt im Produktionsfluß. Da die Herstellung der Testproben erst aus dem ersten Stück einer Produktionsserie erfolgen kann und die Herstellung je nach Testfehlerart erhebliche Bearbeitungszeit in Anspruch nimmt, kommt es besonders in Betrieben mit kurzen Taktzeiten zu nicht vertretbaren Störungen.

Ein weiterer Nachteil ist das Gewicht der Testkörper. Bei großdimensionierten Prüflingen, wie z. B. Großrohren, sind die Testproben bei der heutigen Arbeitsweise für die Einstellarbeiten viel zu schwer.

Die Handhabung der Testproben ist dann nur noch mit zusätzlichen Hilfsmitteln wie Kran und Fahrzeug möglich. Ein weiteres Problem ergibt sich aus der Lagerung dieser Testproben.

Als wesentlichster Nachteil ist aber bei den bisherigen Verfahren die mangelhafte Reproduzierbarkeit anzusehen.

Grundvoraussetzung für die reproduzierbaren Prüfeinstellungen sind die genaue und definierbare Einstellung des Einschallwinkels, sowie des Prüf- und Sprungabstandes.

Die Einschallwinkel lassen sich mit den in den

ORIGINAL INSPECTED

Testproben angebrachten Testfehlern nicht gezielt einstellen.

Die Sprung- bzw. Prüfabstände können nur angenähert wiederholbar gleich mittels der Testproben eingestellt werden. Sie dienen damit praktisch nur der reinen Prüfempfindlichkeitseinstellung. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß die Prüfeinstellungen von einem Bedienungsmann vorgenommen werden und damit zwangsläufig subjektiv beeinflußt werden. Dies bedeutet, daß eine nochmalige Einstellung nach einem bestimmten Zeitraum zwangsläufig zu anderen Werten führen muß.

Darüber hinaus wirkt sich auf die Reproduzierbarkeit auch das unterschiedliche Reflexionsverhalten gleichartiger Testfehler in verschiedenen Testproben aus, und zwar aufgrund der Testfehlerfertigungstoleranzen und der geometrischen Abweichungen unterschiedlicher Proben zueinander.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine reproduzierbare, vom Bedienungspersonal völlig unabhängige Einstellung von Prüfanlagen für die zerstörungsfreie Prüfung bei vereinfachter und technisch verbesserter Einstellung erfolgen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Die Unteransprüche stellen weitere vorzugsweise Ausgestaltungen der Erfindung dar.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung für die Längsfehlerprüfung bei der Großrohrprüfung,

F i g. 2 die Übertragung der gespeicherten Meßwerte aus der Testprobe auf das neue Einstellverfahren mittels eines Eichnormals,

Fig.3 und 4 die Relationsbildung anhand zweier Schirmbildskizzen.

Die nachfolgenden Arbeiten werden zunächst in einem von der Produktionsanlage getrennten Meßraum durchgeführt.

In F i g. 1 erfolgt das Einstellen der Einschallwinkel 2 und 3 in der Prüf kopf halterung 4 und 5 an der Testprobe 1 mit durchgehender Bohrung 6.

Das Einstellen des erforderlichen Prüfabstandes 7 für den ausgewählten bzw. vorgeschriebenen Testfehler in dem jeweiligen Schweißnahtbereich erfolgt mit Hilfe einer justierten Ultraschall-Prüfelektronik 8. Die Meßwerterfassungseinheit 9 hält die Meßdaten der Prüfparameter für alle im Betrieb notwendigen Prüffunktionen fest. Es handelt sich hierbei um Einschailwinkel, Wasservorlaufstrecke bzw. Plexiglasvorlaufstrecke, Prüfabstand, Prüfkopftyp, die den Echoimpulsen zugeordneten Amplituden der Bezugsreflektoren bei den gewählten Prüffunktionen, die Laufzeiten dieser Amplituden sowie die Laufzeiten von Anfang und Ende der festgelegten Fehlererwartungsbereiche. In dem Datenspeicher 10 werden sämtliche Meßdaten abgespeichert Der Datenspeicher 10 gehört vorzugsweise zur Prüfanlage.

Diese Prüfung ist für alle im Betrieb einzusetzenden Prüfkopfhalterungen notwendig.

In Fig.2 sind die weiteren vorbereitenden Arbeiten an der Meßprüfeinrichtung, die der Übertragung der bereits gespeicherten Meßwerte aus der Testprobe nach geltenden Prüfstandards auf das Eichnormal 13 dienen, dargestellt.

Hierzu sind folgende Schritte erforderlich:

Die Testprobe 1 wird durch das Eichnormal 13 ersetzt Anschließend werden die Prüfparameter aus dem Eichnormal 13 mit der Prüfelektronik 8 gemessen. Diese Arbeiten sind für alle im Betrieb einzusetzenden Prüfkopfhalterungen erforderlich. Von der Meßwerterfassungseinheit 9 werden die den Echoimpulsen zugeordneten Amplituden der Bezugsreflektoren des Eichnormals und Laufzeiten der Amplituden erfaßt und im Datenspeicher 10 abgespeichert.

Einschallwinkel und Wasservorlaufstrecke sind bei beiden Meßvorgängen die gleichen und werden daher nur einmal erfaßt. Dabei müssen die Schalleintrittspunkte von Testprobe und Eichnormal identisch sein.

Nach diesen Messungen werden die ermittelten Prüfdaten des Eichnormals zu denen der Testprobe in Relation gesetzt. Damit sind alle vorbereitenden Arbeiten im Meßraum, die für das Einstellen der Prüfanlage im Betrieb mittels Eichnormal erforderlich sind, erfüllt. Die Relationsbildung 11 kann in einem Rechner oder manuell vorgenommen werden.

In den F i g. 3 und 4 ist die Relationsbildung in Form von Schirmbildskizzen dargestellt.

Fig.3 zeigt schematisch das Schirmbild beim Aufsetzen des Prüfkopfes 5 auf die Testprobe 1. Darin bedeutet

Es = Echo des Sendeimpulses
Ee = Eintrittsecho von Probe 1
Ef = Echo des Testfehlers
Aef = Amplitude des Testfehlers
tEF = Laufzeit Sendeimpuls —

Testfehlerecho von Probe 1
tEA = Laufzeit Sendeimpuls —

Anfang Anzeigenerwartungsbereich
tEE = Laufzeit Sendeimpuls —

Ende Anzeigenerwartungsbereich

Fig.4 zeigt ein Schirmbild, wie es nach dem Austausch der Testprobe durch das Eichnormal 13 entsteht. Hierin ist

Er\

Eintrittsecho von Eichnormal 13

1. Rückwandecho von Eichnormal 13

2. Rückwandecho von Eichnormal 13
Amplitude des 1. Rückwandechos
von Eichnormal 13

Unter der Voraussetzung, daß bei beiden Messungen die Prüfelektronik nicht verändert wurde, werden die Relationen zwischen folgenden Größen gebildet:

Aeri —AefRk die Prüfkopfempfindlichkeit und
(tEA— tER\), (tEE— tERi) für die Laufzeiten.

Aus diesen Gründen lassen sich bei Berücksichtigung weiterer Prüfvorgaben wie z.B. der Festlegung der Sprung- und Prüfabstände und der Festlegung des Prüflevels alle notwendigen Prüfdaten errechnen. Hierbei werden auch die unterschiedlichen Rohrdimensionen berücksichtigt

Diese Prüfdaten werden im Datenspeicher für die Prüfvorgaben 12 abgespeichert Der Datenspeicher 12 ist Bestandteil der Betriebsanlage.

Die für die Querfehlerprüfung an der Meßprüfeinrichtung durchzuführenden vorbereitenden Arbeiten entsprechen prinzipiell denen für die Längsfehlerprüfung.

Für die Randzonenprüfuiig muß bei Verwendung von SE-Prüfköpfen vor dem Einsatz jeweils die prüfkopfab-

hängige Schallcharakteristik ermittelt werden. Prüfempfindlichkeitseinstellung und Justierung der Fehlererwartungsbereiche wird als bekannt vorausgesetzt

Zur Einstellung der Prüfanlage mittels eines Eichnormals sind nachstehende Einstellmaßnahmen erforderlich:

1. Einbau sämtlicher voreingestellter Prüfkopfhalterungen 4 und 5, z. B. für die Längsfehlerprüfung in die Prüfmaschine.

2. Einstellen der Sprung- und Prüfabstände, für die sämtliche Prüfdaten an der Meßprüfeinrichtung ermittelt wurden.

3. Aufsetzen des Eichnormals 13 auf alle Prüfkopfhalterungen.

4. Gemäß der an der Meßwerterfassungseinheit 9 ermittelten Laufzeit ίεια wird zunächst ein Erwartungsbereich für das 1. Rückwandecho Er\ des Eichnormals 13 gesetzt.

5. Die Prüfelektronik übernimmt die Amplitude A_Er\ des 1. Rückwandechos Em des Eichnormals 13.

6. Aufgrund der bekannten Relationen zwischen Aer\—Aef und der vorgegebenen Relation zwischen Testfehleramplitude und Prüfschwelle wird der Prüflevel errechnet.

Weiterhin wird die Laufzeit tER\ ermittelt und anhand der Relationen ϊεα— tEm und tEE—tERi die Anzeigenerwartungsbereiche für die Prüfung gesetzt. Damit ist die Prüfanlage eingestellt.

Unter Ausnutzung der schon durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichten Vorteile kann die gesamte Ultraschall-Prüfung auch noch dadurch erleichtert und verbessert werden, daß eine — bisher noch nicht bekannte — dynamische Anlagenkontrolle mittels eines Testrohres erfolgt

Bei Prüfanlagen mit wesentlich mehr Prüffunktionen als heute üblich und bei sehr kurzen betrieblichen Taktzeiten, ist es nicht mehr möglich und vor allem vertretbar, alle Prüffunktionen während der Produktionszeit nach der heute bekannten Technik zu überprüfen. Hierzu würden untragbar hohe Überprüf- und Einstellarbeiten entstehen.
Zur Überprüfung der Funktionen sollte daher ein sog.

dynamisches Verfahren angewandt werden, und zwar mit Hilfe eines Testrohres. In diesem Testrohr werden im Schweißnahtbereich ein oder mehrere Testfehler angebracht Der einfachen Herstellung wegen wird eine senkrechte Bohrung bevorzugt. Da während der Produktion gleicher Abmessungen immer das gleiche Testrohr benutzt wird, brauchen keine Genauigkeitsanforderungen an den Testfehler gestellt zu werden. Bei der Überprüfung kommt es nur darauf an, immer den ersteingestellten Zustand der Prüfanlage zu überprüfen und zu bestätigea

Des weiteren kann bei Kenntnis aller Daten durch langfristigen Vergleich zwischen Proben und Eichnormal in der Zukunft die Herstellung von Proben generell entfallen, die Prüfungseinstellung kann sich dann ausschließlich auf das Eichnormal beziehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einrichten von Ultraschall-Prüfanlagen für im Produktionsfluß zu prüfende Prüflinge, insbesondere von Prüfanlagen innerhalb des Produktionsflusses von Großrohranlagen, bei dem eine übliche Testprobe mit Bohrungen, Nuten oder dergleichen zur Einstellung der Prüfkopfhalterung, der Prüf empfindlichkeit, des Prüfabstandes und des Sprungabstandes der Ultraschall-Prüfköpfe bei der Schweißnahtprüfung eingesetzt wird, der Einschallwinkel mit Hilfe eines geeichten Justierkörpers eingestellt wird und die Amplituden sowie Laufzeiten der den gewünschten Prüf funktionen zugeordneten Echoimpulse aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß