DE3206337A1

DE3206337A1 - Verfahren und vorrichtung zur optischen pruefung einer unter einer isolierschicht liegenden schweissnaht

Info

Publication number: DE3206337A1
Application number: DE19823206337
Authority: DE
Inventors: Norbert Ing.(grad.) 5250 Engelskirchen Gildemeister; Eberhard Dipl.-Ing. Hoeft; Georg Ing.(grad.) 5060 Bergisch Gladbach Kirchner
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1982-02-22
Publication date: 1983-09-01
Also published as: FR2522148A1; FR2522148B1; DE3206337C2

Description

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Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5O6O Bergisch Gladbach 1

Verfahren und Vorrichtung zur optischen: Prüfung einer unter einer Isolierschicht liegenden Schweißnaht

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Materialprüfung an schwer zugänglichen Stellen, insbesondere von unter, einer Isolierschicht liegenden Schweißnähten. In vielen Industriezweigen, insbesondere in der Reaktortechnik, sind Wiederholungsprüfungen an sicherheitstechnisch wichtigen Bauteilen und deren Verbindungen vorgeschrieben. Dabei kommen verschiedene Prüfungsverfahren zur Anwendung, üblicherweise werden wichtige Stellen optisch oder mit Ultraschall auf Veränderungen, z.B. Risse, untersucht. Als besonderer Problemfall gilt die Prüfung von Rohrleitungen des Primärkreises, eines natriumgekühlten Kernreaktors, da dort wegen hoher Radioaktivität und hoher Temperatur eine Prüfung unter erschwerten Bedingungen erfolgen muß. Rohrleitungen des Primärkreises-''sind mit einer dicken Schicht aus wärmeisolierendem Material versehen, so daß die zu prüfenden Stellen zunächst nicht leicht zugänglich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe eine Schweißnaht, welche unter einer Isolierschicht liegt und aus anderen Gründen schwer zugänglich ist, in regelmäßigen Abständen einer Prüfung unterzogen werden kann. Dabei muß die Vorrichtung ferngesteuert mit einem Manipulator bedienbar sein. Fernerhin, muß. die Prüfmethode sicherstellen, daß Sicherheitsgefährdende Fehler der Schweißnaht zuverlässig und frühzeitig erkannt werden.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Hauptanspruch vorgeschlagen. Eine Bildübertragungssonde, im folgenden immer Endoskop genannt, wird mittels eines Führungsrohres entlang der Schweißnaht geleitet. Über Lichtleiter wird die Schweißnaht dabei beleuchtet und ein Bild der jeweils betrachteten Stelle an eine Fernsehkamera übertragen. Das Führungsrohr, welches bis fast zur Außenseite der Isolierung herausragt, nimmt das von einem Manipulator herangeführte Endoskop auf und ermöglicht eine Führung entlang der Schweißnaht. Auf diese Weise wird es-vermieden, die Isolierung abnehmen zu müssen, wodurch diese erheblich einfacher herstellbar ist und eine größere Haltbarkeit erzielt wird. Die optische Betrachtung der Schweißnaht läßt bei den mit Endoskopen erreichbaren Bildschärfen Haarrisse erkennen und gilt somit als zuverlässige Prüfmethode.

Da das Endoskop und seine Zuleitung beim Einführen in das Führungsrohr unter Umständen nicht ganz gleichmäßig gleitet, wird gemäß dem Anspruch 2 vorgeschlagen, das Endoskop zunächst ganz in das Führungsrohr einzufahren und dann die optische Prüfung beim gleichmäßigen Herausziehen vorzunehmen. Dies führt dazu, daß Rucke vermieden werden und so jede Stelle mit gleicher Genauigkeit untersucht werden kann.

Um beim Auftreten eines Fehlers dessen genauen Ort und seine Größe exakt feststellen zu können, kann mit dem Endoskop ein gleichzeitig abgebildeter Maßstab mitgeführt werden und die Länge der eingefahrenen Leitung registriert werden.

Im Anspruch 4 wird eine Vorrichtung zur Durchführung dieser optischen Prüfung beschrieben, welche auf einfache Weise das Problem der Wiederholungsprüfung unter

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einer Isolierschicht löst. Entlang des. Verlaufs, der Schweißnaht ist ein Führungsrohr vorhanden, in welches das Endoskop eingefädelt werden kann. Das Führungsrohr führt fast ganz durch die Isolierung hindurch und ist zur Schweißnaht hin offen, so daß diese besichtigt werden kann.

Im Anspruch 5 werden Maßnahmen vorgeschlagen, die eine Prüfung mit Hilfe eines Manipulators erheblich erleichtern. Dazu wird das durch die Isolierung führende Ende des Führungsrohres innerhalb der Isolierung trichterförmig aufgeweitet, damit das Endoskop leichter eingeführt werden kann.Je nach Anforderungen kann das trichterförmige Ende mit einem Stopfen verschlossen werden. Außerdem weist das Führungsrohr einen Querschnitt auf, der es ermöglicht, Gleitstücke am Endoskop und dessen Zuleitungen so zu gestalten, daß sie sich nicht um die Längsachse des Rohres verdrehen können. Auf diese Weise ist der Prüfkopf immer exakt auf die Schweißnaht gerichtet und hat auch immer den gleichen Abstand zu dieser.

Ein Endoskop, ^damit ist in diesem Zusammenhang immer der Bildaufnahmekopf und seine Zuleitungen gemeint, welches in dem Führungsrohr gleiten soll, wird demgemäß entsprechend dem Anspruch 6 mit Gleitstücken ausgerüstet. Da das Führungsrohr an der Seite der Schweißnaht offen ist_r können die Gleitstücke so geformt sein, daß sie an dieser Stelle wie in einer Nut laufen. Dadurch werden die Gleitstücke unverdrehbar in dem Führungsrohr geführt und der Bildaufnahmekopf, immer exakt in der richtigen Stellung zur Schweißnaht gehalten. Im Bildaufnahmekopf des Endoskopes muß mindestens ein Lichtleiter zur Beleuchtung der betrachteten Stelle enden und. ein Bildleiter zur Aufnahme des Bildes.

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Im Anspruch 7 werden die Gleitstücke des Endoskopes für einen besonderen Ausführungsfall des Führungsrohres beschrieben. Bei einem runden Führungsrohr, welches zur Schweißnaht hin offen ist, haben die Gleitstücke sinnvollerweise einen etwa hufeisenförmigen Querschnitt, wobei das untere Ende des Hufeisens in die im Führungsrohr vorhandene Öffnung zur Schweißnaht hin hineinpaßt.

Im Anspruch 8 wird eine andere Ausgestaltung der Erfindung für besondere Präzisionsprüfungen beschrieben. Dabei hat das. Führungsrohr etwa rechtwinkligen Querschnitt und das Endoskop wird von einem kleinen Wagen gehalten, welcher auf Rädern und von Andruckrollen geführt genau über der zu prüfenden Schweißnaht läuft. In Verbindung mit Anspruch 9 besteht so die Möglichkeit, das Endoskop in einem vorher festgelegten Abstand präzise und ruckfrei über die Prüfnaht zu führen.

Im Anspruch 10 wird eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die eine noch bessere Untersuchung der Schweißnaht ermöglicht. Ein weiterer Lichtleiter, der mit dem Endoskop mitgeführt wird, gestattet eine Beleuchtung der Prüf stelle unter, einem anderen Winkel als vom Endoskop aus. Diese alternative oder zusätzliche Beleuchtung verbessert die Erkennung von Fehlern.

Ein Ausführungsbeispiel, der Erfindung: und eine entsprechende Prüfanordnung sind in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen die

Fig..· 1 den prinzipiellen Aufbau der Prüfanordnung,

Fig.. 2. einen Querschnitt durch eine Rohrleitungsschweißnaht mit einem daraufgesetzten Führungsrohr, Fig. 3. eine um 90° gedrehte Ansicht der Fig. 2,

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24.595.4 Fig. 4 einen Querschnitt durch Schweißnaht, Führungsrohr und Endoskop,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Endoskops mit Gleitstück in dem Führungsrohr,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer besonderen Führungseinrichtung für ein Endoskop und Fig. 7 einen Schnitt durch Fig. 6 entlang der Linie VII-VII

In Fig. 1 ist eine Rohrleitung mit Schweißnaht 1 von einem Führungsrohr 2 umgeben. In das Führungsrohr 2 kann ein Endoskop 3 eingefädelt und entlang der Schweißnaht verschoben werden. Zur Erleichertung des Einfädeins dient eine trichterförmige Erweiterung 8 des Führungsrohres 2. An einem Adapter 4 ist eine Kaltlichtquelle 5 zur Beleuchtung der Prüfstelle angeschlossen und eine Fernsehkamera 6 zur Aufnahme des von der Prüfstelle übertragenen Bildes. Das von der Fernsehkamera 6 übernommene Bild wird auf einen Monitor 7 der sich außerhalb des gefährlichen Bereiches, insbesondere auf einer Handhabungsbühne in der Nähe der Manipulatorbedienung befindet.
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In den Fig. 2 und 3 ist die Befestigung des Führungsrohres 2 auf dem Werkstück 1 mit Schweißnaht genauer dargestellt. Das Führungsrohr 2 liegt innerhalb einer Isolierung 10 und wird mit Abstandshaltern 11 in einem präzisen Abstand zu dem Werkstück 1 gehalten. Mit Hilfe eines Spannbandes 9 werden die Abstandshalter 11, welche in etwa die Form eines Z haben auf· dem Werkstück 1 befestigt. Das Führungsrohr 2 weist zwei Trennstellen 12 auf, welche durch Verbindungswinkel 13 geschlossen sind. Auf diese Weise läßt sich das Führungsrohr nachträglich an der Rohrleitung montieren, bzw.. demontieren.

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Das eine Ende des Führungsrohres 2 reicht bis fast zur Außenseite der Isolierung 10 heraus und endet in einer trichterförmigen Aufweitung 8. Zur besseren Wärmeisolierung kann diese bei Bedarf mit einem Stopfen 14 verschlossen werden.

In Fig. 4 wird in einer Prinzipskizze ein Querschnitt durch Führungsrohr, Endoskop, Werkstück und Schweißnaht gezeigt. Das in einem kleinen Abstand über der Schweißnaht 26 befestigte Führungsrohr 2 ist zur Schweißnaht hin offen. In. seinem Inneren verläuft das Endoskop geführt von einem Gleitstück 22, welches in die zur Schweißnaht 26 gerichtete Öffnung des Führungsrohres 2 hineinragt. Auf diese Weise wird ein Verdrehen des Gleitstückes verhindert. Eine Madenschraube 23 an der Oberseite des Gleitstückes dient zur Befestigung des Gleitstückes.

In Fig. 5 ist eine Seitenansicht des im Führungsrohr liegenden Endoskopes 21 mit Gleitstück 22 gezeigt. In dieser Figur ist auch der Kopf 3 des Endoskopes mit dem Ende des Lichtleiters 24 und dem Ende des Bild— aufnahmeleitefs 25 zu erkennen. Durch die Form des Gleitstückes befindet sich der Kopf 3 des Endoskopes 21 immer exakt über-der Schweißnaht.

In Fig. 6 ist eine alternative Ausgestaltung, von Führungsrohr und Endoskopführung in Seitenansicht dargestellt. Diese Ausführung ist für besonders präzise Prüfungen geeignet. In Fig. 7 ist zur Veranschaulichung ein Querschnitt durch Fig. 6 entlang der Schnittlinie VII-VII gezeigt. In einem Führungsrohr 34 von etwa rechteckigem Querschnitt wird das Endoskop 21 von einem Wagen 30 gegeführt. Der Wagen 30 läuft auf Rollen 31 über das

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Werkstück 1 mit der Schweißnaht 26. Gefederte Andruckrollen 32 halten ihn in einer exakten Position zur Schweißnaht. Der Kopf 3 des Endoskopes 21 ragt ein Stück über den Wagen 30 hinaus und ist fernbedienbar biegsam, so daß sein Abstand zur Schweißnaht unterschiedlich gewählt werden kann. Ein zusätzlicher Lichtleiter 33, der ebenfalls von dem Wagen 30 mitgeführt wird, ermöglicht eine zusätzliche Beleuchtung der Prüfstelle unter einem anderen Winkel als vom Endoskopkopf 3 aus. Dies, erweitert die Prüfmöglichkeiten. Die Endoskopleitung 21 und der zusätzliche Lichtleiter 33 können durch geeignete Gleitstück im Führungsrohr geführt werden und dienen gleichzeitig zum Bewegen des Wagens. Das Führungsrohr 34 kann mit Schellenband 35 an dem Werkstück 1 befestigt werden.

41. Leerseite

Claims

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Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5O6O Bergisch Gladbach 1

Verfahren und Vorrichtung zur optischen; Prüfung einer unter einer Isolierschicht liegenden Schweißnaht

Patentansprüche

} Verfahren zur optischen Prüfung einer, unter einer ^isolierschicht (10) liegenden Schweißnaht (26) eines Werkstückes (1), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Schweißnaht (26) wird mit Hilfe eines Endoskopes (3, 21), welches in einem geschlitzten Führungsrohr (2) qeführt wird, besichtigt.

b) über Lichtleiter wird die Schweißnaht (26) beleuchtet und ein Bild der jeweils betrachteten Stelle übertragen.

c) Das Endoskop (3, 21) wird von außen durch die Isolierung (10) in das Führungsrohr (2). eingefädelt und darin entlang der Schweißnaht (26) bewegt. ■?
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Das Endoskop (3, 21) wird zunächst ganz in das Führungsrohr (2) eingefahren.

b) Die optische Prüfung erfolgt beim Herausziehen des Endoskopes (3, .21).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Durch Mitführen eines Maßstabes und Messen der. einge

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fahrenen Leitungslänge werden Ort und Größe eines eventuellen Fehlers bestimmt.
4. Vorrichtung zur optischen Prüfung, einer, unter einer Isolierschicht (10) liegenden Schweißnaht (26), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Es ist ein Führungsrohr (2) vorhanden, in welches

ein Endoskop (3, 21) eingefädelt werden kann. b) Das Führungsrohr (2) ist fast bis außen durch die Isolierung (10) hindurchgeführt und entlang der Schweißnaht (2 6) befestigt.
c) Das Führungsrohr (2) ist zur Schweißnaht. (26) hin

offen.
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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Das bis nahe zur Außenseite der Isolierung (1) ragende Ende des Führungsrohres (2) weist eine trichterförmige Aufweitung (8) auf, welche mit. einem Stopfen (14) verschließbar ist.

b) Das Führungsrohr weist einen solchen Querschnitt auf, daß Gleitstücke (22) zur Führung eines Endoskopes (3, 21) sich nicht um die Längsachse des Rohres (2) verdrehen können.
6. Endoskop zur optischen Prüfung einer unter einer Isolierschicht liegenden Schweißnaht, welches in einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 4 und 5 geführt werden kann, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Am Kopf (3) des Endoskopes und entlang seiner Zuleitungen (21) sind Gleitstücke (22) vorhanden, welche aufgrund eines nicht kreisförmigen Querschnittes unverdrehbar, in dem Führungsrohr gleiten können.

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b) Das Endoskop weist mindestens, einen Lichtleiter und einen Bildleiter auf.
7. Gleitstücke zur Führung eines Endoskopes gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

a) Die Gleitstücke (22) haben einen in etwa hufeisenförmigen Querschnitt, wobei das untere Ende des Hufeisens in die im Führungsrohr vorhandene Öffnung zur Schweißnaht hin hineinpaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder. 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Das Führungsrohr (34) hat einen etwa rechteckigen Querschnitt.

b) Das Endoskop ist in einem kleinen Wagen (30) gehaltert, welcher Räder (31) und Andruckrollen (32) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

a) Der Kopf (3.) des Endoskopes (21) ist fernbedient verbiegbac am Wagen (30) befestigt.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Es ist ein weiterer Lichtleiter (33) vorhanden. b) Der weitere Lichtleiter (33) zeigt in einem erheblich anderen Winkel auf die Prüfstelle als die Lichtleiter (24,25) im Kopf (3) des Endoskopes.