DE3017900A1

DE3017900A1 - Verfahren zur genauen automatischen einstellung des fehlererwartungsbereiches von ultraschallpruefanlagen, die nach dem impuls-echo-verfahren arbeiten

Info

Publication number: DE3017900A1
Application number: DE19803017900
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ing.(grad.) 5205 St Augustin Prause
Original assignee: Krautkraemer GmbH and Co; Krautkraemer GmbH
Current assignee: Krautkraemer GmbH
Priority date: 1980-05-09
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE3017900C2; GB2075678B; GB2075678A; JPS576357A

Description

Krautkrämer GmbH . o7. Mai 198o

Luxemburger Str. 449 , ^T P/bdl

5ooo Köln 41 K-144

VERFAHREN ZUR GENAUEN AUTOMATISCHEN EINSTELLUNG DES FEHLERERWARTUNGSBEREICHES VON ULTRASCHALLPRÜFANLAGEN, DIE NACH DEM IMPULS-ECHO-VERFAHREN ARBEITEN.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur genauen automatischen Einstellung des Fehlererwartungsbereiches von Ultraschall-Rohrprüfanlagen zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die nach dem Impuls-Echo-Verfahren mit rotierenden Prüfköpfen oder rotierenden Teststücken arbeiten, wobei das Testfehler aufweisende Teststück für den Anfang t und das Ende t des

A Ei

Fehlererwartungsbereiches aus den vorgegebenen Angaben für die Außen- und Innendurchmesser des Teststückes Näherungswerte berechnet.

Bei bekannten Rohrprüfanlagen werden die Fehlererwartungsbereiche in der Regel mit Hilfe von elektronischen Blenden per Hand eingestellt. Hierzu vergleicht der Ultraschallprüfer auf dem Bildschirm eines Monitors die Lage der Fehlerechos des Teststückes und·stellt die Fehlererwartungsbereiche, die in Form eines Striches ebenfalls auf dem Monitorbildschirm sichtbar sind, ein.

Aus den deutschen Offenlegungschriften 23 21 699, 24 22 439 und 26 2o 59o sind Ultraschallprüfanlagen zur Prüfung von Blechen bekannt, bei denen die Fehlererwartungsbereiche automatisch eingestellt werden. Allerdings ist bei diesen bekannten Verfahren die gesamte Blechdicke als Fehlererwartungsbereich definiert. Daher ist es lediglich erforderlich, mit Hilfe eines Teststückes bekannter Dicke und bekannter Schallgeschwindigkeit zunächst die Strecke zwischen dem jeweiligen Ultraschallschwinger und der Teststückoberfläche (Prüfkopfvorlauflänge) zu ermitteln, und abzuspeichern. Der Fehlererwartungsbereich für ein zu prüfendes Blech kann dann aus dem entsprechenden Rückwandecho abgeleitet werden, indem von dem entsprechenden Laufzeitwert Für dieses Echo die Prüfkopfvorlauflänge abgezogen wird.

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Bei der Prüfung an Rohren ist dieses Verfahren nicht ohne weiteres übertragbar. Zum einen mißt man aufgrund der schrägen Einschallung in diesen Fällen kein zur Blechprüfung vergleichbares Rückwandecho, zum anderen interessieren bei der Rohrprüfung vor allem Fehler im Außen- und Innenbereich des Rohres. Dementsprechend sollen auch nur diese Bereiche als Fehlererwartungsbereiche definiert werden. Außerdem ändern sich die Einschallwinkel und damit die Fehlererwartungsbereiche beim Einlegen von Rohren unterschiedlicher Wanddicken-Durchmesserverhältnisse. · . ^;

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dem es möglich ist, automatisch sehr genau die Fehlererwartungsbereiche für eventuell auftretende Rohraußen- oder Rohrinnenfehler zu ermitteln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche gehen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung- wieder.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des neuen Verfahrens werden im folgenden mit Hilfe von Figuren an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig.1a und 1b den Querschnitt eines Rohres mit Innen- und Außenfehlern;

Fig.2a und 2b die den Fig.1a und 1b entsprechenden Ultraschallechos;

und .

Fig,3 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungs

gemäßen Verfahrens .

In Fig.1 ist mit .1 ein Ultrasehallprüfkopf,mit 2 ein sich drehendes Testrohr und mit 3 bzw. 3' ein Testfehler bezeichnet. Der Ultrasehallprüfkopf 1 sendet eine Ultraschallwelle 4 aus, die in das Testrohr 2 gelangt, an dem Testfehler 3 reflektiert wird und wieder von dem Ultrasehallprüfkopf 1 empfangen wird. Die entsprechende Eehofolge zeigt Fig.2a. Dabei bedeuten 5 der Sandeimpuls, 6 dar; beim Auf treffen des Schalls auf die Oberfläche des Rohrs erzeugte Eintrittsecho und 7 das durch Reflexion an dem Testfehler 3 entstehende Fehlerecho. Nachdem sich das Rohr soweit gedreht hat, daß die an der Rohrinnenwand

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und an der Rohraußenwand reflektierte Ultraschallwelle 4 auf den Testfehler 3^f trifft, erscheint wiederum ein Echo 7^f (Fig.2a).

Fig.1b und Fig.2b geben die entsprechenden Verhältnisse für Rohraußenfehler und 8' (Fig.1b) wieder. Die entsprechenden Fehlerechos sind mit 9 und 9' (Fig.2b) bezeichnet.

Die in Fig.2a und 2b strichliert eingezeichneten Bereiche 1o und 11 sind die Fehlererwartungsbereiche. Bei bekannten Ultraschallrohrpfüfanlagen werden diese Bereiche in Form von Blendensignalen auf dem Bildschirm sichtbar gemacht. Die Erwartungsbereiche können dann vom Ultraschallprüfer so verändert werden, daß die ebenfalls auf dem Bildschirm dargestellten Testfehlerechos 7 und 9 in diese Bereiche fallen.

Fig.3 zeigt das Testrohr 2 mit dem Innentestfehler 3 und dem Außentestfehler zusammen mit einer Schaltungsvorrichtung zur automatischen Fehlererwartungsbereichsmessung.

Die Schaltungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Sender 12, der den Prüfkopf 1 erregt; einem Empfangsverstärker 13, der die den Echos entsprechenden elektrischen Signale verstärkt sowie einem A/D-Wandler 14, einer Blendenerzeugungsvorrichtung 15 und einer Auswerteeinheit 16.

Der A/D-Wandler 18 digitalisiert nur solche Echosignale, die in den durch die Blendenerzeugungsvorrichtung 15 vorgegebenen Fehlerwartungsbereich fallen. Die digitalen Echowerte werden anschließend in der Auswerteeinheit 16 weiterverarbeitet .

Die Blendenerzeugungsvorrichtung 15 besteht aus 2 Digital-Rückwärtszählern 151 und 152. Die jeweils 8 Eingänge dieser Zähler sind über die Leitungen 17 und 18 mit der Auswerteeinheit 16 verbunden, während die Ausgänge über die Leitungen 19 und 2o mit dem A/D-Wandler 14 verb'unden sind.

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Mit 3o ist ein Positionsgeber bezeichnet, der der Auswerteeinheit 16 die genaue Position des Rohres angibt.

Die genaue Ermittlung der Fehlererwartungsbereiche wird im folgenden für die Innenfehler (und zwar für Längsfehler) im einzelnen beschrieben. Nach Vorgabe der jeweiligen Testrohrdicke D und der mittleren Schallgeschwindigkeit C des Test rohres und eines geschätzten Einschallwinkels 0*- (z.B. 45°) ermittelt die Auswerteeinheit 16 zunächst einen Grobwert für den Fehlererwartungsbereich. Beispielsweise soll der Fehlererwartungsbereich zwischen den Laufzeitwerten ' ** ^unc^ ^tv^aa' Tr ST'- ü^eS^en> wobei vorausgesetzt ist, daß das

-A^" 2C cosoC """ ^UE^ 2C cos O^ _*

Wanddicken-Außendurchmesserverhaltnis kleiner ist als ο,2.

Der Rückwärtszähler 151 wird automatisch auf einen Wert vorgesetzt, der dem Anfang des Grobwertes des Fehlererwartungsbereiches t entspricht. Der Rückwärtszähler 152 hingegen wird auf einen Wert t vorgesetzt, der wesentlich kleiner ist als die Breite des grob vorgegebenen Fehlererwartungsbereiches z.B. kann C,. = 1/5 (t. *- t„) gewählt werden.

D A . Ei "

Löst nun der mit dem Taktgenerator 21 verbundene Trigger 22 sowohl den Sender 12 als auch den ebenfalls mit dem Taktgenerator 21 verbundene Rückwärtszähler 152 aus, so läuft folgender Prozeß ab: nach dem Abzählen der vorgesetzten Zählrate wird an dem Ausgang des Zählers 151 ein Impuls erzeugt. Dieser Impuls gibt über die Leitung 19 einerseits den A/D-Wandler frei, d.h. jetzt eintreffende elektrische Echosignale werden digitalisiert. Andererseits wird über die Leitung 23 der Zähler 152 gestartet. Nach dem Abzählen der entsprechenden vorgesehenen Zählrate dieses Zählers erscheint an dem Ausgang des Zählers 152 ein Signal, das den A/D-Wandler stoppt. Neu eintreffende Echosignale werden nicht mehr digitalisiert. In der. Auswerteeinheit wird der_ Maximalwert der Echosignale ermittelt, die in die so vorgegebene Blende fallen. In dem Speicher 161 wird dann eine Tabelle angelegt, in der die ermittelten digitalen maximalen Echowerte als Funktion der jeweiligen Blende erscheinen. Der gesamte Vorgang wird dann bei der nächsten Umdrehung wiederholt., wobei allerdings der jeweilige BlerideuanTauj; t' sich um die Blenden- ■_ breite t_R verschiebt. Die Tabelle hat daher L'oLgenden Aufbau:

t' max. Echoamplitude

^fcA . : ^1o

VV ^3o

.V²V. 4o

V^3tB ^2O

*t„ 7

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UTA'''-: a'a:πν

Umdrehung	kons t.
1	Il
2	II
3	Il
4	Il
5

Nach Fertigstellung der o.e. Tabelle werden die maximalen Echoamplituden z.B. mit Hilfe p.Lnes Rechners 162 verglichen und als Mitte t des korrigierten Fehlererwartungsbereiches derjenige Wert t' verwendet, bei dem die größte maximale Echoamplitude gemessen wurde. In dem vorliegenden Beispiel ist dieses der Fall für t + 2t_. Der um diese Mitte

A. D

herumliegende Erwartungsbereich kann beispielsweise + D/2C gewählt werden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den gesamten Justiervorgang mehreremale hintereinander zu wiederholen. Durch Vergleich der einzelnen Fehlererwartungsbereichsmitten kann dann bestimmt werden, ob zufällige Fehler (beispielsweise Wasserblasen zwischen Prüfkopf und Teststück) die zu ermittelnde Mitte des Fehlererwartungsbereichs verfälschen. Dieses wird z.B. dann vermutet, wenn die Differenz zwischen zwei nacheinander ermittelten Werten der Mitten des Fehlererwartungsbereiches größer ist als ein vorgegebener Grenzwert.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Prüfung von Rohren beschränkt, sondern kann ebenfalls bei der Prüfung von Stangen auf Außen- und Kernfehler mit gleichem &rfolg verwendet werden.

ORIGINAL· INSPECTED

Claims

Krautkrämer GmbH o7. Mai 198ο Luxemburger Str. 449 P/bdl 5ooo Köln 41 K-144 ' A 3 Ί Patentansprüche

1. \ Verfahren zur genauen automatischen Einstellung des Fehlererwartungsbereichs von Ultraschall-Rohrprüfanlagen zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die nach dem Impuls-Echo-Verfahren mit rotierenden Prüfköpfen oder rotierenden Teststücken arbeiten, wobei das Testfehler aufweisende Teststück £ür den Anfang t. und das Ende t„ des Fehlererwartungsbereiches

A L·

aus den vorgegebenen Angaben für die Außen-und Innendurchmesser des Teststückes Näherungswerte berechnet, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- es wird ein Teilfehlererwartungsbereich mit konstanter Breite t_R gebildet, wobei t_B«(t_£ - t_A> ist;

- der Teilfehlererwartungsbereich wird taktweise vom Anfang des Fehlererwartungsbereiches (t.) bis zum Ende des Fehlererwartungs-

"bereiches (t ) verschoben und die p'co Takt in den Teilfehler-

Cj

erwartungsbereich fallenden maximalen Echoamplituden bestimmt und gespeichert;

- anschließend wird diejenige Lage des Teilfehlererwartungsbereiches bestimmt, bei der die größte maximale Echoamplitude gemessen wird;

- dieser Teilfehlererwartungsbereich wird dann als Mitte des einzustellenden Fehlererwartungsbereichs verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dad.urch gekennzeichnet, daß ein Takt einer Rohr- oder PrüfkopfUmdrehung entspricht.

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BAD ORIGINAL

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k en η ζ ei e h η e t , daß bei Verwendung des gleichen Teststückes (2) die Mitte des Fehlererwartungsbereiches mehrere Male nacheinander bestimmt wird und diese Mitten miteinander verglichen werden.

4. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Bestimmung von Rohrinnen- und Rohraußenfehlern. . ^;

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