DE2916938C3 - Verfahren und Einrichtung zur Verminderung von Scheinanzeigen bei der Ultraschallprüfung in Tauchtechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von durch Streuung an im Ankopplungsmedium enthaltenen Teilchen entstehenden Scheinanzeigen bei der Ultraschallprüfung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, daß bei der Ultraschall-Prüfung (im folgenden wird Ultraschall« durch »US« abgekürzt) außer den echten US-Anzeigen von Fehlerstellen auch mehr oder weniger starke Störanzeigen auftreten.

Eine der Ursachen für das Auftreten von Störanzeigen ist auf den Effekt der Schallstreuung an kleinsten Teilchen im flüssigen Ankopplungsmedium zurückzuführen.

In »Werkstoffprüfung mit Ultraschall« von ]. und H. Krautkrämer, Springer-Verlag Berlin. Heidelberg, New York 1975, Seite 103 bis 104 wird mitgeteilt, daß sich die Streuung an Korngrenzen derart auswirken kann, daß eine Prüfung unmöglich wird, wenn die Korngröße einen Wert von V₁₀ der Wellenlänge erreicht und der Werkstoff anisotrop ist. Weiter wird beschrieben, daß durch die Streuung im Material eine Anzahl Echos unterschiedlicher Laufzeiten entstehen können und als Gras auf dem Bildschirm sichtbar werden. In diesem Gras können US-Anzeigen von echten Fehlern evtl. untergehen bzw. nicht erkannt werden.

Berichte über die Zusammenhänge von Scheinanzeigen und den an kleinsten Partikelchen im Ankopplungsmedium Wasser durch Streuung hervorgerufene Echos iind bisher nicht bekannt geworden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verminderung von Scheinanzeigen, verursacht durch Streueffekte, zu schaffen, um die Fehlererkennbarkeit lu verbessern, Außerdem soll eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch I angegebenen Merkmale bzw, die Einrichtung gemäß Anspruch 2.

Aus der DE-AS 12 10 210 und der US-PS 32 55 626 ist die Schallabschirmung mit Hilfe Von schalläbsörbierendem Material bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, bei der das Werkstück über eine Flüssigkejtsstrekke angekoppelt wird, bekannt Jedoch werden hier andere Aufgaben gelöst So dient beispielsweise bei der DE-AS 12 10 210 die Abschirmung dazu eine direkte Abstrahlung vom Sender zum Empfänger zu verhindern.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden ohne elektronischen Aufwand Scheinanzeigen von echten

ίο (von Fehlern herrührenden) Anzeigen unterschieden. Damit entfällt unnötiger Schleifaufwand am Werkstück, der auf Scheinanzeigen zurückzuführen wäre. Durch den Wegfall der Scheinanzeigen wird die Prüfkapazität erheblich erhöht

in der Zeichnung sind zur Verdeutlichung der Erfindung Einzelvorgänge schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Prüfling mit einem angenommenen Fehler

F i g. 2 und 3 zeigen, wie sich Schwebeteilchen in Wasser auswirken

Fig.4, 5 und 6 zeigen die Wirkungsweise der Erfindung.

In der F i g. 1 ist der Prüfling 1 mit einem angenommenen Fehler 2 behaftet Von dem US-Schwinger 3 gelangen die in der Darstellung gezeigten US-Strahlen 8, 9 ur.d 10 auf die Prüflingsoberfläche; ferner sind 4 kleine Partikelchen 4,5,6 und 7 dargestellt. Wie Fig. 2 zeigt, treten neben dem Sendeimpuls 12 zahlreiche Rohrechos 13 bis 21 durch Streuung an den im Wasser schwebenden Partikelchen auf. Bei dieser Darstellung in Fig.2 handelt es sich um eine Momentdarstellung. In Wirklichkeit sind die Echos in ständiger Bewegung. Das Grundrauschen ist mit 22 angegeben.

Fig. 3 zeigt auch eine Momentdarstellung des Schirmbildes bei Linschallung in das Wasser entsprechend F i g. 2. jedoch nachdem die Schwebeteilchen zur Ruhe gekommen sind und sich am Biden d_s Wasserbehälters abgesetzt haben. Außer dem Sendeimpuls 12 und dem Grundrauschen 22 sind nun keine Störechos mehr feststellbar.

F i g. 4 zeigt wiederum den Prüfling 1. die Fehler 2 und 11, den US-Schwinger 3, die Partikelchen 4, 5, 6 und 7

■»5 sowie die Schallstrahlen 8, 9 und 10; ferner ist hier zusätzlich ein aus schallabsorbierendem Material bestehender Schnorchel 23 dargestellt, der verhindert, daß die durch die Schallstreuung an den Partikelchen 5, 6 und 7 hervorgerufenen Echos von dem Schwinger 3 empfangen werden. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß durch die Abschirmung keine Streuung an den Teilchen 5, 6 und 7 auftritt. Am wirkungsvollsten ist die Verbesserung, wenn der Schnorchel mit der Prüflingsoberfläche berührend abschließt. Fig. 5 zeigt ein Schirmbild der in Fig.4 dargestellten Situation ohne den Schnorchel 23. In dieser Darstellung ist das Oberflächenecho mit 24, das zum größten Teil aus der Streustrahlung zusammengesetzte Gras mit 25 und das Echo des Fehlers 11 mit 26 bezeichnet.

Fig.6 zeigt nochmals die Situation der Fig. 4. diesmal jedoch mit dem Schnorchel 23,

Bei der heute üblichen Taüchtechnikprüfüng werden die US-Strahlen 8, 9 und 10 an der Prüflingsobeffläche gemäß der Reflektions- und Berechnungsgesetze

reflektiert und gebrochen. Der Einfachheit halber ist bei dem gezeigten Beispiel nur der Verlauf des Zentral-Strahles 9 im Prüfling eingezeichnet worden. Nach zweimonatiger Reflektiön wird der Strahl am Fehler 2

reflektiert und gelangt auf ungeführ dem gleichen Wege wieder zurück zum US-Schwinger 3.

An dem Partikelchen 4 tritt US-Streuung auf. Ein Teil davon gelangt ebenfalls zurück zum Schwinger 3. Diese Echos stören in der Regel nicht die Prüfung, da sie vor dem von der Oberfläche erzeugten Oberflächenecho liegen und damit nicht in dem Anzeigenerwartungsbereich, in dem echte Fehlanzeigen erwartet werden. Weitere Ultraschallstreuungen finden jedoch auch an den Partikelchen 5, 6 und 7 nach Reflektion der Schallstrahlen 8, 9 und 10 an der Prüflingsoberfläche statt Diese von der Streuung herrührenden US-Signale gelangen nun wiederum nach Reflektion an der Oberfläche direkt zurück zu Schwinger 3. Durch diesen

Effekt kann das Gras auf dem Bildschirm beträchtlich zunehmen und einzelne Anzeigen sich als Störanzeigen bei der Prüfung auswirken.

Da die Schallgeschwindigkeit im Stahl größer ist als in Wasser, werden die an diesen Partikeln durch Streuung entstehenden Anzeigen später empfangen, so daß sie in vielen Fällen in die Laufzeitbereiche von echten Fehlern fallen.

Wie beispielsweise aus der Darstellung in Fig.6 deutlich hervorgeht, tritt durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Verbesserung durch Verminderung des Grases auf. Das Gras 25 ist wesentlich geringer (entspricht ca. 15 Dezibel) als in Fig.5. Der Fehler 26 hebt sich deutlich vom Gras 25 ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung von durch Streuung an im Ankopplungsmedium enthaltenen Teilchen entstehenden Scheinanzeigen bei der Ultraschallprüfung mittels je einen Schwinger aufweisenden Normalprüfköpfen in Tauchtechnik und Schrägeinschallung nach der Impuls-Echo-Methode zur Prüfung von Blechen, Bändern, Stangen und Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger derart abgeschirmt wird, daß an der Prüflingsoberfläche zumindest im wesentlichen spiegelreflektierte Impulse nicht zum Schwinger gelangen können.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem in einem Normalprüfkopf angebrachten, in Tauchtechnik durch Wasser schräg auf die Prüflingsoberfläche einstrahlenden Schwinger zum Aussenden und Empfangen von Ultraschall-1 Jipulsen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallfeid des Schwingers (3) "on diesem bis zur Prüflingsoberfläche von schallabsorbierendem Material (23) umgeben ist