DE2613799C2

DE2613799C2 - Verfahren zum Einrichten von Ultraschall-Prüfanlagen

Info

Publication number: DE2613799C2
Application number: DE2613799A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(Grad.) 4131 Rheurdt Lather; Karl Ing.(Grad.) 4330 Muelheim Ries
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1976-03-29
Publication date: 1979-11-22
Also published as: US4106326A; IT1075433B; JPS52119384A; JPS5740463B2; GB1583202A; CA1089081A; DE2613799B1; FR2360883A1; SU917711A3; FR2360883B3

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, *5

b) die unter a) genannten Prüfparameter 2usammen mit den Daten für die Vorlaufstrecke, dem Prüfkopftyp und den Laufzeiten für Anfang und Ende der Anzeigenerwartungsbereiche (AEB) gespeitl ert werden,

c) anschließend die Testprobe durch ein Eichnormal ausgetauscht wird und

d) im Meßraum die gleicher Prüf parameter wie für die Testprobe von dem Eichnormal aufgenommen und gespeichert werden,

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

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

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennleichnet, daß die Ermittlung der notwendigen Prüfdaten durch die Festlegung der Anzeigenerwarlungsbereiche (AEB) und der Priifempfindlir.:hkeiten aus der Differenz der Amplituden des ersten Rückwandechos vom Eichnormal (Aer\) und der Testfehler für die Prüfempfindlichkeiten und aus den Differenzen (tsA — Ier\) sowie (tsE—tEm) für die Laufzeiten erfolgt (Iea*= Laufzeit Sendeimpuls-Anfang AEBbe\ der Testprobe; te= Laufzeit Sendeimpuls-Ende AEB bei der Testprobe; γε«ι = Laufzeit Sendeimpuls erstes Rückwandecho beim ßichnor= mal).

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines mit natürlichen oder angebrachten Fehlern behalfteten Testrohres eine dynamische Überprüfung der Gesamtanlage innerhalb der PfoduktiönSitaktzeit 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-Prüfköpfe 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 Einschallv/inkeis, des Früfäbsiarides, 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 Prüfanl&ge 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 Prüfvorschrift 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 wurden 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 i;. 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 Sprtingabstandes.

Die Einschallwinkel lassen sich mit den in den

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 Bädien'isigsmann 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 Bedicnungspersonal völlig unabhängige Einsteixmg 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

Fig. 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,

F i g. 3 und 4 die Relationsbildung anhand zweier Schirmbildskizzen.

Die nach/olgenden 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 Prüfkopfhalterung 4 und 5 an der Testprobe 1 mit durchgehender Bohrung 6.

Das Einstellen des erforderlichen hüfabstandes 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 Einschallwinkel, 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 F i g. 2 sind die weiteren vorbereitenden Arbeiten an der Meßprüiehinchtungj die der Übertragung der bereits gespeicherten Meßwerte aus der Testprobe nach gellenden Prüfstaitdards 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 Eichnormai identisch sein.

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

In den Fig. 3 und 4 ist die Relationsbildung in Form von Schirmbildskizzen dargestellt

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

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

Testfehlerecho von Probe 1
tEA = Laufzeit Sendeimpuls —

Anfang Anzeigenerwartungsbereich
t_EE = Laufzeit Sendeimpuls —

Ende Anzeigenerwartungsbereich

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

En = Eintrittsecho von Eichnormal 33
Er\ — 1. Rückwandecho von Eichnormal 13
Em = 2. Rückwandecho von Eichnormal i3
Aer\ = 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:

4£/.·!—/ijEFfür die Prüfkopfempfindlichkeit und
(tEA—tem), (tEE— tER\) für die Laufzeiten.

Aus diesen Gründen lassen sich bei Berücksichtigung weiterer Prufvo^gaben wie z. B. der Festlegung der Sprung- und Prüfabstände und der Festlegung des Prüfpegels alle .lotwendigen Prüfdaten errechnen. Hierbei werden auch die unterschiedlichen Rohrdimensionen berücksichtigt

Diese Prilfdaten werden im Datenspeicher für die Prüfvorgaben 12 abgespeichert Der Datenspeicher 12 ist Bestandteil der Betriebsaniage.

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

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

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

Zur Einstellung der Prüfanlage mittels eines Eichnormais sind nachstehende Einslellmaßnahmen erforderlich:

1. Einbau sämtlicher voreingestelllef 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.

3v Aufsetzen des Eichnormals 13 auf alle Prüfkopfhaiterungen. ^β '⁵

4. Gemäß der an der Meßwerterfassungseinheit 9 ermittelten Laufzeit tERi wird zunächst ein Jirwartungsbereich für das 1. Rückwandecho Em des Eichnormals 13 gesetzt

5. Die Prüfelektronik übernimmt die Amplitude Aer\ des 1. Rückwandechos Er\ des Eichnormals 13.

6. Aufgrund der bekannten Relationen zwischen Aeri—Aef und der vorgegebenen Relation zwischen Testfehleramplitude und Prüfschwelle wird der Prüfpegel errechnet.

Weiterhin wird die Laufzeit tER\ ermittelt und anhand der Relationen <e4—tan und Iee— taii die Anzeigenerwartungsbereiche für die Prüfung gesetzt. Damit ist die Prüfanlage eingestellt

20 Unter Ausnutzung der schon durch das effindüngsge^ mäße 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 def 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

senkrechte Bohrung bevorzugt. Da während der Produktion gleicher Abmessungen imitier 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 bestätigen.

Desweiteren kann bei Kenntnis aller Daten durch langfris'Sgen Vergleich zwischen Proben und Eichnorrnal 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:

I.Verfahren zum Einrichten von Ultraschall-Prüfanlagen für im Produktionsfluß zu prüfende Prüflinge, insbesondere von Prüfanlagen innerhalb des Produktionsflusses von Großrohranlaigen, bei dem eine übliche Testprobe mit Bohrungen, Nuten oder dergleichen zur Einstellung der Prüfkopfhalterung, der PrüfempPndlichkeit, des Prüfabs-tandes to und des Sprungabstand es 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 Prüffunktionen zugeordneten Echoimpulse aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß