DE2725816B2

DE2725816B2 - Verfahren zur Fehlerprüfung von Schweißnähten an langfristig unter Wasser liegenden Konstruktionselementen aus Stahl

Info

Publication number: DE2725816B2
Application number: DE19772725816
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 7410 Reutlingen Luz
Original assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Current assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Priority date: 1977-06-08
Filing date: 1977-06-08
Publication date: 1980-06-04
Also published as: GB1588665A; DE2725816A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerprüfung von Schweißnähten an langfristig unter Wasser liegenden Konstruktionselementen aus Stahl mit Mitteln der Magnetographic wozu die zu prüfende Schweißnaht mit einem elastischen magnetischen Speicherträger durch eine leicht lösbare Verbindung abdichtend überzogen und dann magnetisiert wird sowie daran anschließend der angelegte Speicherträger abgezogen und auf eingespeicherten Fehlerstreufluß abgetastet wird.

Unter Magnetographic soll dabei eine Technik verstanden werden, nach deren Lehre man die Oberfläche magnetisierter Prüfteile mit einem magnetischen Speicherträger in Verbindung bringt, den an Fehlerstellen aus der Prüfieiloberfläche austretenden Streufluß vom Speicherträger aufnehmen läßt und den nach dessen Abnahme von der Prüfteiloberfläche auf eingespeicherten Streufluß abfragen läßt Diese Technik wird bereits in einer früheren Patentanmeldung gemäß DE-OS 25 56 269 für die Prüfung von Schweißnähten an submarinen Konstruktionen vorgeschlagen. Dem Vorschlag zufolge soll ein Prüfkopf manuell über die zu prüfende Schweißnaht geführt werden. Innerhalb des Prüfkopfes befindet sich eine Abrolleinrichtung, die ein magnetisches Speicherband über der Schweißnaht abrollen läßt und eine Magnetisierungseinrichtung zum gleichzeitigen kontinuierlichen Magnetisieren der Prüfstelle. Der besondere Aufbau des Prüfkopfes erlaubt seinen Einsatz an kompliziert geformten Prüfteiloberflächen.

Für die Benutzung dieses Prüfkopfes an solchen Konstruktionselementen, die sich schon seit langem in submarinen Einsatz befunden haben, zeigte es sich jedoch als unvermeidlich, die Prüfstelle zuvor von dem pflanzlichen und tierischen Bewuchs zu säubern, der sich im Laufe der Einsatzzeit eingestellt hatte. Dieser Bewuchs ist zumeist hartnäckig und seine Beseitigung schwierig und zeitraubend. Wegen der hohen Kosten des Tauchpersonals, das mit dieser Aufgabe betraut

jo werden muß, erweist sich daher bereits die Vorbereitung zur Prüfung als sehr aufwendig.

Aus DE-OS 22 53 688 ist bereits bekannt, durch eine Klebverbindung einen vorübergehenden selbsthaftenden Kontakt zwischen Prüfteiloberfläche und magnetischem Speicherband herzustellen und diese Technologie unter Wasser zu benutzen. Auch in diesem Falle ist eine vorhergehende Säuberung der Prüfteiloberfläche unausweichlich notwendig, wenn sich das Prüfteil bereits seit längerer Zeit im Einsatz unter Wasser befunden hat.

Der Erfindung liegt als Aufgabe ein Verfahren gemäß der eingangs definierten Gattung zugrunde, bei dem die Notwendigkeit zum Säubern der Prüfstelle von pflanzlichem und tierischem Bewuchs oder sonstigen Anlagerungen ganz entfällt.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren, das gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet is». Der große Vorteil dieser Lösung liegt in ihrer Einfachheit. Es ist bei ihr nichts weiter erforderlich, als die gewohnt zeitliche Einheitlichkeit der einzelnen Schritte der Magnetographie, Aufbringen des Speicherbandes, Magnetisieren der Prüfteiloberfläche, Abnehmen des Speicherbandes, zu durchbrechen. Auf dem Wege zur Lösung tauchte erst der Gedanke auf, die zu prüfende Schweißnaht mit einer Schutzfolie abzudecken, um sie vor Bewuchs zu schützen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe geht man noch einen Schritt weiter, indem man die Abdeckung mit einem Speicherband vornimmt, so daß nachher einem Taucher nur noch das Magnetisieren und die Abnahme des Speicherbandes übrig bleiben. Ein hoher Betrag an kostspieliger Einsatzzeit für einen Taucher wird dabei eingespart. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Lösung besteht in der hohen Zuverlässigkeit der erzielten Prüfergebnisse. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre läßt sich leicht eine sehr weitgehende Unabhängigkeit der Prüfergebnisse von objektiven und subjektiven Einflüssen erreichen.

Vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Verfahrens sind in Unteransprüchen festgehalten und betreffen u. a. das Anbringen des Speicherbandes in mehreren übereinanderliegenden Lagen und das leichtere Ablösen des Speicherbandes durch eine oder mehrere Reißschnüre. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteh, darin, daß man schon vorsorglich z. B. gleichzeitig mit dem Anbringen des Speicherbandes eine Magnetisierungswicklung, die nur eine oder ganz wenige Windungen umfaßt, am Prüfteil anbringt Dabei ergibt sich gemäß einer m weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, von einer zentralen Stelle aus, die über Wasser liegen kann, die Magnetisierung einer oder gar vieler Schweißnähte gleichzeitig durchzuführen, so daß von einem Taucher lediglich die Speicherbänder mit den eingespeicherten Prüfergebnissen einzusammeln und nach oben zu schaffen sind. Die eingesparte Anzahl an Taucherstunden wird hier besonders groß.

im folgenden wird die Erfindung in Anwendungsbeispielen an Hand von Figuren näher erläutert. Es zeigt im einzelnen

F i g. 1 ein Konstruktionselement einer unterseeisch eingesetzten Bohrinsel,

F i g. 2 den Schnitt einer Detailstelle daraus,

Fig.3 eine Querschweißverbindung eines unter- ₂ί seeisch eingesetzten Rohres.

F i g. 1 zeigt als Konstruktionselement ! einer unterseeisch eingesetzten Bohrinsel ein etwa se ikrecht angeordnetes Rohrstück 3, an das durch eine Schweißnaht 5 ein weiteres Rohrstück 7 schräg angesetzt ist. jo Von besondererem Interesse ist hier der obere Bereich der Schweißnaht 5, in dem die Wände der beiden Rohre 3 und 5 spitzwinklig zusammenstoßen und eine Rohrkehle 9 bilden, von der in Fig. 2 ein Schnitt im vergrößerten Maßstab dargestellt ist. In diesem Bereich ji ist die Schweißnaht 5 besonders starken Belastungen ausgesetzt. Häufig ist es ausreichend, nur diesen Bereich zu prüfen.

Im zu prüfenden Bereich ist ein schmales magnetisches Speicherband 11 aus elastischem magnetisierbarem Material, oder auch mehrere solcher Speicherbänder übereinanderliegend, so angebracht, daß das Speicherband die Schweißnaht 5 beiderseits überdeckt. Im vorliegenden Falle sind drei übereinander liegende Speicherbänder 11 vorgesehen.

Das Anbringen der Speicherbänder 11 kann unmittelbar nach dem Herstellen, Putzen und Prüfen der Schweißnaht geschehen, aber auch noch unmittelbar vor dem Absenken der Bohrinsel ins Wasser. Unter Umständen ist das Anbringen der Speicherbänder 11 auch noch unter Wasser sinnvoll, z. B. nach dem Durchführen einer Reparatur an der Schweißnaht.

Als bevorzugtes Grundmaterial der Speicherbänder, die für den unterseeischen Einsatz geeignet sind, wird ein Kunststoff genannt, der seine elastischen Eigenschäften auch nach jahrelanger Lagerung im Seewasser beibehält. In das elastische Grundmaterial der Speicherbänder sind in bekannter Weise magnetisierbare Teilchen eingelagert.

Die Befestigung des Speicherbandes 11 an der bo Prüfteiloberfläche kann erfolgen, indem die beiden Enden des Speicherbandes in zu diesem Zwecke vorgesehene Dorne 13 eingehängt werden. Darüber hinaus kann das Speicherband 5 auf seiner Unterseite oder auch nur der Randzonen seiner Unterseite mit b5 einem Kleber 12 versehen sein, durch den eine abdichtende Verbindung des Speicherbandes 11 mit der Oberfläche der beiden Rohre 3 und 7 beiderseits der Schweißnaht 5 bzw. mit dem darunter liegenden Speicherband hergestellt wird. Anstelle des Klebers kann auch ein mit einem Bioeid versehenes Dichtungsmittel eingesetzt werden. An der Unterseite des Speicherbandes 11 wird seine jeweilige Einsatzstelle am Prüfobjekt durch eine haltbare Aufschrift dokumentiert, so daß spätere Verwechslungen von Speicherbändern unmöglich werden. Zwischen Speicherband 11 und Rohroberfläche bzw. zwischen die einzelnen Lagern des Speicherbandes sind dünne, haltbare Schnüre oder Drähte 15 eingelegt, die am vorderen und/oder hinteren Ende der Speicherbänder aus diesen herausragen. Mit Hilfe der Schnüre 15 kann das Ablösen der Speicherbänder 11 schnell und einfach ausgeführt werden.

Besteht die Notwendigkeit einer Prüfung für die ganze Verbindungsstelle der beiden Rohre 3 und 7, so muß das Speicherband 11 über die ganze Länge der Schweißnaht 5 gezogen werden. In diesem Falle ist es hilfreich, wenn am unteren Teil des Rohres 7 ein oder mehrere Führungsstreifen 16 aus Blech oder dgl. angeschweißt oder anderweitig befestigt sind, die das Speicherband 11 am Abrutschen hindern.

Das Speicherband 11 kann auch mehrlagig um die Schweißnaht 5 geschlungen sein. Mehrlagige Speicherbänder setzt man ein, wenn man nicht nur an einer einmaligen Überprüfung der Schweißnaht nach Ablauf einer bestimmten Zeit interessiert ist, sondern wenn nach der ersten Prüfung noch weitere vorgesehen sind. Die zeitlichen Abstände der weiteren Prüfungen können größer gewählt werden, so daß man mit z. B. 3 Lagen von Speicherbändern ein Prüfprogramm von mehreren Jahren bestreiten kann. Durch Versuche ist festgestellt worden, daß bei mehrlagigen Speicherbändern die Empfindlichkeit der Aufzeichnung nur durch den Abstand der jeweiligen Lage des Speicherbandes von der Prüfteiloberfläche bestimmt wird und daß bei 1 mm Abstand noch eine hinreichende Empfindlichkeit erzielt werden kann. Das bedeutet aber, daß man bei 0,5 mm starken Speicherbändern ohne weiteres drei Lagen Speicherband übereinander anbringen kann. Durch entsprechende Zuschläge kann die Empfindlichkeitsabnahme bei den weiter entfernt liegenden Speicherbandlagen ausgeglichen werden.

Für die Magnetisierung des zu prüfenden Bereichs ist in unserem Beispiel eine Wicklung 17 von fünf Windungen mit den Anschlüssen 18 auf den unteren Teil des Rohres 7 aufgebracht worden. Derartige Wicklungen können ohne allzu hohen Kostenaufwand an den wichtigen zu prüfenden Verbindungsstellen eines Konstruktionselementes bei dessen Herstellung angebracht werden. Gute Isolierung gegenüber dem Seewasser kann durch Vergießen mit einem geeigneten Kunstharz erzielt werden. Ein Stromstoß durch die Wicklung 17 hat einen Magnetfluß 19 gemäß den gestrichelt gezeichneten Linien zur Folge. Der Magnetfluß 19 durchsetzt die Schweißnaht 5 und läßt an Fehlerstellen der Schweißnaht die magnetischen Fehlerstreuflüsse austreten, die in das Speicherband U eingespeichert werden und bei dessen späterer Auswertung Aufschluß über Ort und Größe der zugrunde liegenden Fehler geben sollen. Um durch Skineffekt die Eindringtiefe des Magnetfeldes 19 zu begrenzen und damit eine gute Anpassung des Magnetflusses an die gekrümmte Oberfläche zu erreichen, wird die Magnetisierung vorzugsweise durch einen steilflankigen kurzen Stromimpuls bewirkt. Bei der Dimensionierung der Wicklung 17 spielt die Belastbarkeit des Drahtquerschnittes Draktisch keine Rolle. Die beim kurzzeitieen

Stromimpuls nur in geringem Umfang erzeugte Wärme kann leicht an das umgebende Wasser abgeführt werden. Es dürfen also relativ dünne Drähte für die Wicklung Verwendung finden.

Eine Anzahl benachbarter Magnetisierungswicklun- "> gen können in einfacher Weise zu Gruppen zusammengefaßt werden, die mit einem einzigen Stromstoß gespeist werden, indem man die Wicklungen der Gruppe parallel oder in Serie schaltet. Bei Parallelschaltung können die Rohre selbst als gemeinsame ^|(l Rückleitung für alle Wicklungen verwendet werden. Man braucht dazu nur jeweils eine der beiden Anschlüsse 18 an die benachbarte Rohroberfiäche anzuschließen. Bei Serienschaltung können die Rohre als gemeinsame Rückleitung für alle Gruppen benutzt werden. Die Gruppenanschlüsse sind nach oben geführt, so daß die Magnetisierung von einer zentralen, über Wasser gelegenen Stellen aus, erfolgen kann.

In der Praxis stellt sich ein Prüfeinsatz etwa wie folgt dar. Der mit der Prüfung beauftragte Taucher sucht die ²ⁿ vorgesehene Einsatzstelle auf und magnetisiert den zu prüfenden Bereich. Dies kann durch ein mitgebrachtes Magnetisierungsjoch, etwa nach der älteren Patentanmeldung gemäß DE-OS 26 18 513, aber auch mit Hilfe einer Wicklung 17 geschehen. Im letzteren Fall kann entweder eine mitgebrachte Anschlußleitung einer über Wasser gelegenen Stromquelle oder eine batteriegespeiste mobile Impulsstromquelle kurzzeitig mit den Anschlüssen 18 verbunden werden. Eine mobile Impulsstromquelle, gespeist von einer Batterie im Gewicht von 2 kg, ist in der Lage, 100—200 Impulsschüsse aus einer Batterieladung abzugeben. Ist die Borinsel, wie weiter oben beschrieben, mit einer Gruppenverdrahtung der Magnetisierungswicklungen ausgerüstet, so erfolgte die Magnetisierung bereits vorher von zentraler Stelle aus. Der Taucher löst nunmehr das oberste Speicherband 11 mit Hilfe der Reißschnüre 15 ab und setzt seine Arbeit an der nächsten Einsatzstelle fort. Er kann auf diese Weise insbesondere wenn mit zentraler Magnetisierung gearbeitet wird, innerhalb einer Tauchperiode eine große Anzahl von Speicherbändern mit eingespeicherten Prüfergebnissen einsammein und an Bord schaffen Hier kann die Auswertung in aller Bequemlichkeit und mit großer Sorgfalt vorgenommen werden.

In F i g. 3 ist ein weiterer Anwendungsfall schematisch dargestellt. Vin einer unterseeischen Rohrleitung 21 ist die Verbindung zweier Rohrabschnitte 23 und 25 abgebildet. Vor dem Absenken der Rohrleitung 21 war Querschweißnaht 27 der Verbindungsstelle mit einem Speicherband 29 umwickelt worden und mit einer Magnetisierungswicklung 31 versehen worden. Die Abnahmeprüfung der Rohrleitung und weitere Prüfungen zu einem beliebigen Zeitpunkt können nunmehr in der oben beschriebenen Weise vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fehlerprüfung von Schweißnähten an langfristig unter Wasser liegenden Konstruktionseiementen aus Stahl mit Mitteln der Magnetographic, wozu die zu prüfende Schweißnaht mit einem elastischen magnetischen Speicherträger durch eine leicht lösbare Verbindung abdichtend überzogen und dann magnetisiert wird sowie daran anschließend der angelegte Speicherträger abgezogen und auf eingespeicherten Fehlerstreufluß abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Überziehen der zu prüfenden Schweißnaht (5, 27) mit dem elastischen magnetischen Speicherträger (11, 29) vorsorglich bei noch sauberer Schweißnaht (5,27) erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherträger (11, 29) aus mehreren einzeln abnehmbaren Lagen eines Speicherbandes besteht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abnehmen des Speicherträgers (11,29) oder einer Lage desselben durch ein oder mehrere darunter angebrachte Reißschnüre (15) erleichtert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherträger (11, 29) an seiner Unterseite eindeutig gekennzeichnet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abdichtende Verbindung des Speicherträgers (11, 29) mit seiner Unterlage durch eine Klebverbindung (12) wenigstens an den Randbereichen des Speicherträgers (11,29) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die abdichtende Verbindung des Speicherträgers (11, 29) mit seiner Unterlage durch ein mit einem Bioeid versehenes Dichtungsmittel wenigstens an den Randbereichen des Speicherträgers (11,29) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung durch eine vorsorglich in der Nähe der zu prüfenden Schweißnaht (5, 27) angebrachte Magnetisierungswicklung (17,31) erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Magnetisierungswicklungen (17, 31) zu einer Gruppe zusammengefaßt sind und gleichzeitig gespeist werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Konstruktionselement (1,21) selbst als Rückleitung der Magnetisierungswicklungen (17, 31) benutzt wird.