DE2636401A1 - Verfahren zur automatischen erkennung von ultraschallanzeigenstellen bei der zerstoerungsfreien pruefung metallischer werkstuecke - Google Patents

Verfahren zur automatischen erkennung von ultraschallanzeigenstellen bei der zerstoerungsfreien pruefung metallischer werkstuecke

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DE2636401A1 DE19762636401 DE2636401A DE2636401A1 DE 2636401 A1 DE2636401 A1 DE 2636401A1 DE 19762636401 DE19762636401 DE 19762636401 DE 2636401 A DE2636401 A DE 2636401A DE 2636401 A1 DE2636401 A1 DE 2636401A1
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Description

"Verfahren zur automatischen Erkennung von Ultraschallanzeigen bei der zerstörungsfreien Prüfung metallischer Werkstücke"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Ultraschallanzeigen Dei der zerstörungsfreien. Prüfung metallischer Werkstücke, insbesondere bei der Prüfung von Schweißnähten mit Hilfe von Impulsabtastung.
Bekannterweise muß zur Durchführung von Ultraschallprüfungen ein Schema zur Bewertung der US-Signale festgelegt werden, wonach bei manueller Prüfung der ausführende Prüfer und bei maschineller Prüfung eine nachgeschaltete Auswerteeinheit die Bewertung der US-Signale ausführt.
Für die heute in der Praxis eingesetzten Prüfverfahren wurden in Anlehnung an die bekannten Prüfaufgaben bereits umfangreiche Bewertungsschemata in Form von Richtlinien und Prüfvorsehriften erarbeitet und aufgestellt. Ein großer Teil der Prüfvorschriften und Richtlinien sind von den Normenverbänden und Vereinen herausgegeben worden, weitere sind in Vorbereitung.
*) stellen 80^807/0285
-2-
Wesentliche Größe der Bewertungskriterien bildet dabei die einzustellende Prüf empfindlichkeit -des eingesetzten Prüfverfahrens. Die Höhe der jeweiligen Prüf empfindlichkeit ist hierbei als diejenige Größe definiert, die angibt, ab welcher die US-Signalamplitude in die Burteilung einer Prüfung einbezogen werden muß - sie sagt nichts aus über die absolut erreichbare Prüf empfindlichkeit im Sinne des Auflösungsvermögens eines Prüfverfahrens.
Die Prüfempfindlichkeit wird z.B. mittels Eontrollkörper oder nach der ATG-Methode (Archiv f.d. Eisenhüttenwesen 11/1959 'S. 693-703 eingestellt. Bei automatischen Prüfanlagen wird die in der Prüfvorschrift angegebene Prüfempliidlichkeit derart eingehalten,, daß durch Einstellen einer feststehenden Ansprechschwella Innerhalb eines Anzeigenerwartungsbereiches "alle11 Slgnalaaplituden, die diese Grenze überschreiten, näher untersucht bzw. registriert werden. Der absolut erreichbaren Prüf empfindlichkeit sind aber nicht nur vom Verfahren her Grenzen vorgegeben, sondern von wesentlichem Einfluß sind hierbei gewisse Eigenschaften des Prüflings und die umgebenden Prüfbedingungen wie z,3» die Ankopplungsart. Ferner kann durch die Prüfelektronik auch noch durch, mehr oder weniger starkes Elektronikrauschen eine Beeinflussung stattfinden.
Dieser Einfluß auf die erreichbare Prüf empfindlichkeit, der oft auch rait "Störpegel" oder "Gras" bezelcnnete Grundpsgsl macht sich auf dem Bildschirm eines zur Anwendung kommenden Prüfgerätes im Anzeigenerwartungsbereich (AEB) als Anhäufung zahlreicher Einzelsignale bemerkbar.
Erreicht der Grundpegel während der Prüfung die fest an die Zulässigkeitsgrenze gekoppelte Ansprechechwelle, so kann dies zu US-Anzeigen führen, obwohl im Prüfling keine unzulässigen Fehler vorhanden sind.
809807/0288
Bei der .automatischen: bzw. halbautomatischen US-Prüfung werden mittels der üblichen Zusatzgeräte (Monitore) die Ansprechschwellen entsprechend den gültigen Zulässigkeitsgrenzen für einen längeren Zeitraum - z.B. für ein Prüflos - fest eingestellt.
Damit werden solche Amplituden bewertet oder registriert, die diese Grenze überschreiten.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, alle US-Amplituden zu erfassen, also auch solche, die unterhalb der Ansprechschwelle liegen. Dies wird besonders bei der US-Handprüfung praktiziert. Bei der automatischen Prüfung würde dies jedoch aufgrund der vermehrten Anzeigen, die durch de:i abgesenkten Scliwellwert verursacht werden, zu Schwierigkeiten führen und eine automatische Sortierung zwischen-Störanzeigen und von Fehlern herrührende Anzeigen nicht ohne weiteres möglich sein.
Bei schwankender Prüfempfindlichkeit während der Prüfung kann es bei einer fest eingestellten Ansprechschwelle vorkommen, daß solche US-Amplituden, die im Bereich der Schwelle liegen, bei wiederholten Prüf ablauf en nicht -in gleicher Weise registriert, werden.
Da, wie bereits vorstehend aufgeführt> mehrere Ursachen zu einer schwankenden Prüf empfindlichkeit führen, wurden zahlreiche Systeme mit dem Ziel entwickelt, die Prüfempfindlichkeit während der Prüfung konstant zu halten.
Bei der Prüfung UP-geschweißter Rohre wurden elektronische Geräte entwickelt mit denen mittels einer Transfermessung bei V- oder Senkrechtdurchschallung die Prüfempfindlichkeit geregelt und eine Funktionskontrolle des Prüfsystems ermöglicht werden soll.
Die heute bekannten Systeme zur Transfermessung, Funktionsüberwachen usv/. sind prüftechnisch mit erheblichen Mangeln behaftet und lösen die gestellte Aufgabe nur unzureichend oder überhaupt nicht. 8GÖ80 7/0285
-4-
Bei einer Methode, wird bei den sich beiderseits der Schweißnaht jeweils paarweise gegenüberstehenden Prüfköpfen eine Transiferniessung in V-Durchschalluag durchgeführt. Hierbei karm die im Durchschallungstakt jeweils gemessene Amplitude zum evtl. Regeln der Prüf empfindlichkeit im nachfolgenden Prüf takt benutzt werden.
Da die Durchsoballung im starken Maße von Randbedingungen beeinfluß wird, wie z.B. Geometrie, Schweißr.ahtüberhöhung, die in der Regel keinen Einfluß auf die Änderung der Prüferapfindlichkeit im Prüftakt bei Impuls-Reflexion ausüben, bietet diese Methode keine befriedigende Möglichkeit, die Prüfempfindlichkeit zu regeln.
Auch unter der Annahme, daß sämtliche Randbedingungen, die zu Durchschallungsstörungen führen, ausgeschlossen werden können, und nur bei evtl. ungleichmäßiger Ankopplung während der Prüfung die durch die Messung der Durchschallung ermittelt werden? ist es nicht möglich zu entscheiden, welcher der jeweils in einer Prüf ebene gegenüberstehenden Prüfköpfe die An.k0pplu3.gs Schwankung hervorruft.
Dadurch kann auch nicht gezielt der die Arikoppluicgs Schwankung verursachende Prüfkopf nachgeregelt werden und eine Regelung der Prüfempfindlichkeit führt zwangsläufig zu einer Verschlechterung der Prüfbedingungen.
Eine andere Methode der Ankopplungskontrolle ist der zusätzliche Einsatz einer Senkrechteinschallung.
Der Schwinger für die sogenannte Ankopplungskontrolle und derjenige für die Prüfung sind z.B. dabei in einem Prüfkopfgehäuse untergebracht .
Das von dem Normalprüfkopf für die Ankopplungskontrolle aufgenommene Rückwandecho dient hierbei zur Überwachung der Ankopplimgsschwankung.
809807/028E
-5-
Ob-wohl sich evtl. auftretende Ankopplungsachwankungen dem Prüfkopf direkt zuordnen lassen, können materialiDeeinilusse-ide Faktorei nicht ermittelt werden, da die Überwachungsstrecke der Senkrechteinschallung nicht mit der Prüfstrecke der Schragerin^ehRllung identisch ist.
Auch der- Einsatz dieses Verfahrens kann zur Verschlechterung der Prüfbedingungen führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatischen Erkennung von ültraschallanzeigestellen za schaffen, alt den die vorstehend dargelegten negativen Beeinflussungen der US-Prüfung, hervorgerufen durch Ankopplungsschwankungen, Einflüsse von Formechos, Beeinträchtigungen durch Gefügeunterschiede im Prüf bereich usw. weites tgehend ausgeschaltet werden.
Bei Einsatz des erfindungsgemäSen Verfahrens ist es möglich, auch US-Anzeigen unterhalb der festen Ansprechschwelle in die Bewertung einzubeziehen. Parallel dazu ist eine bessere Bewertung durch eine differenzierte Klassifizierung der US-Anzeigen ' Bjöglich. Durch diese differenzierte Klassifizierung ist auch eine automatische Sortierung zwischen Stör anzeigen und von Ungänzen herrührenden Anzeigen möglich; ferner kann die Prüf empfindlichkeit während der Prüfung für die jeweilige Prüfstrecke weitgehend konstant gehalten und der Einfluß einer nicht zu dieser Prüfstrecke gehörenden Schallauf strecke ausgeschaltet werden. Eine Nachregelung der Prüf empfindlichkeit ist nicht mehr erforderlich.
Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die bisher üblichen von den Prüftakten getrennten Ankopplungs- und Funktionskontrolltakte nicht mehr erforderlich sind. Hieraus ergibt sich die 24öglichkeit einer Erhöhung · der Prüftaktfolgefrequenz, da die Funktionskontrolle in jedem Prüftakt gleichzeitig mit der Anzeigenauswertung durchgeführt wird. Zusätzlich kann eine Störung in der Ankopplung oder Funktion,dem verursachenden Prüfkopf direkt zugeordnet werden.
8ÖÖ807/0286
-5-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren, kann eine Handnachprüfung entfallen; ferner wird eine Bewertung der Ultraschall-Prüfung von Schweißnähten ohne nachfolgende Röntgenprüfung ermöglicht.
Es ist auch denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren bei der Prüfung anderer, z.B. nichtmetallischer Werkstoffe anzuwenden.
Zun besseren Verständnis des erfindungsgeaäßen Verfahrens sind Zeichnungen beigefügt.
In Figur 1 wird der Prüfkopf 1 in „Pfeilrichtung parallel zur Schweißnaht 2 des Prüflings 3 geführt. Der Schallverlauf ist mit 4 bezeichnet.
Figur 2 zeigt die Hüllkurve des US-Amplituden, innerhalb der beispielsweise der Grundpegel 5 einer Prüfspur 6 mit Nullinie 7; ein Einzelstörimpuls 8; die US-Anzeigen 9 und 10; sowie Schwankungen im Grundpegel 11, 12 und 13 dargestellt sind.
Der zulässige Sicherheitsabstand für die feststehende Ansprechschwelle wird durch die Nullinie 7 und die Ansprechschwelle 14a gekennzeichnet. Die dynamische Ansprechschwelle 14c für die Anzeigenauswertung ergibt sich aus dem Mittelwert 14b und einem hinzugefügten konstanten Betrag. Die US-Anzeige 10 wird nur bei Einsatz der dynamischen Ansprechschwelle I4c registriert, die Spitzen 11, 12 und 13 des Grundpegels jedoch nicht, da sich die dynamische Ansprechschwelle 14c den Schwankungen des Grundpegels 5 anpaßt.
Die oberhalb der dynamischen Ansprechschwelle 14c liegenden Hüllkurven der US-Anzeigen 9 und 10 werden durch die Länge 15 der Hüllkurvenbasislinie, das Hüllkurvenmaximuai 15 und die von Hüllkurve und Basislinie gebildete Fläche 17 klassifiziert. Eine Funktionskontrolle der Prüffunktion im Prüftakt wird dadurch ermöglicht, daß der auch bei fehlerfreier Schweißnaht 2
80Ö807/0285 "7"
vorhandene Grundpegel 5 im Falle einer Funktionsstörung taktweise unterhalb der festen Ansprechschwelle I4d liegt.
- Patentansprüche -
809807/0285

Claims (7)

2636A01 Patentansprüche
1. Verfahren zur automatischen Erkennung von Ultraschallanzeigenstellen bei der zerstörungsfreien Prüfung metallischer Werkstücke, insbesondere bei der Prüfung von Schweißnähten mit Hilfe der Impulsabtastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschwelle dem Grundpsgel dynamisch nachgeführt wird.
2. Verfahren zur automatischen Erkennung von Ultraschallanzeigenstellen bei der zerstörungsfreien Prüfung metallischer Werkstücke, insbesondere bei der Prüfung von Schweißnähten mit Hilfe der Impulsabtastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionskontrolle in jedem Prüftakt gleichzeitig mit der Anzeigenauswertung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie gemeinsam durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine differenzierte Anzeigenklassifizierung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschwelle dem Grundpegel durch eine gleitende Mittelwertsbildung aus einer bestimmten Anzahl Sinzelimpulsamplituden unter Hinzufügung eines konstanten Betrages nachgeführt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwertsbildung und die Klassifizierung nach jedem Impuls durchgeführt wird.
-9-809807/0285
-sr-
2636A01
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung einer Funktionsstörung jede Ultraschallanzeige alt einer fest eingestellten Ansprechschwelle verglichen v/ird. · I
Dipl.-Ing. Pi t/Meissner
Paterltii^alt
80980 7/0285
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