DE3316766A1 - Method and apparatus for ultrasonically testing hot workpieces - Google Patents

Method and apparatus for ultrasonically testing hot workpieces

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DE3316766A1
DE3316766A1 DE19833316766 DE3316766A DE3316766A1 DE 3316766 A1 DE3316766 A1 DE 3316766A1 DE 19833316766 DE19833316766 DE 19833316766 DE 3316766 A DE3316766 A DE 3316766A DE 3316766 A1 DE3316766 A1 DE 3316766A1
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Germany
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workpiece
wedge
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coupling medium
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Withdrawn
Application number
DE19833316766
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German (de)
Inventor
R. Van Agthoven
F.H. Dordrecht Dijkstra
Josef Dipl.-Ing. 5628 Heiligenhaus Heseding
W.H. van Berkel en Rodenrijs Leeuwen
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PIPELINE ENGINEERING GES fur
ROENTGEN TECH DIENST BV
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ROENTGEN TECH DIENST BV
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/28—Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water

Abstract

The invention relates to a method and an apparatus for ultrasonically testing hot workpieces using a test head (1) which comprises a wedge (4) and a vibrator (5) and which is mounted on the workpiece using a molten salt (3) as coupling medium. The wedge (4) is made of pure silver. <IMAGE>

Description

I.I.

Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von warmen j WerkstückenMethod and device for the ultrasonic testing of warm j Work pieces

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ultraschallprüfung von warmen Werkstücken, insbesondere von Rohr-Schweißnähten, wobei die Schallwellen zwischen mindestens einem Prüfkopf und dem Werkstück durch ein Ankopplungsmedium übertragen werden.The invention relates to a method for ultrasonic testing of warm workpieces, in particular pipe weld seams, wherein the sound waves are transmitted between at least one test head and the workpiece through a coupling medium will.

Bisher war man in der Lage, dieses Verfahren auf Werkstücke mit einer Temperatur bis ca. 250 0C anzuwenden. Bei höheren Temperaturen treten Schwierigkeiten auf, und zwar aufgrund von Blasenbildung in dem als Ankopplungsmedium dienenden öl.Until now, one was able to apply this method to work pieces with a temperature up to 250 0 C. Difficulties arise at higher temperatures due to the formation of bubbles in the oil used as the coupling medium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren derart weiterzuentwickeln, daß es auch auf Werkstücke mit höherer Temperatur angewendet werden kann.The invention is based on the object of further developing the method mentioned at the beginning in such a way that it also has Workpieces with higher temperature can be used.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß als Ankopplungsmedium ein flüssiges Salz zwischen das Werkstück und den Prüfkopf eingebracht wird.To solve this problem, the method according to the invention is characterized in that a coupling medium liquid salt is introduced between the workpiece and the test head.

Es wurde gefunden, daß Salze ohne Blasenbildung Werkstücktemperaturen von mindestens 450 0C zulassen. Dabei besitzen sie überraschend gute akustische Eigenschaften. Hinzu kommen ihre Dichtungsfreundlichkeit und ihr günstiges Korrosionsverhalten. It has been found that salts permit workpiece temperatures of at least 450 ° C. without blistering. They have surprisingly good acoustic properties. Added to this are their ease of sealing and their favorable corrosion behavior.

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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur i Prüfung von Rundschweißnähten an Rohren. Damit läßt sich jThe method according to the invention is particularly suitable for testing circular weld seams on pipes. This allows j

ζ. B. ein bisher noch nicht beherrschtes Problem lösen, das bei der Verlegung von Rohren im Meer auftritt. Die Rohre, die einen Durchmesser bis zu 1.200 mm und eine Wandstärke bis zu 40 mm aufweisen können, sollen widerstands-preßgeschweißt werden und sofort na'ch dem Verschweißen vertikal (sogenannte J-Verlegung) in das Wasser eingeleitet werden. i Die Erfindung bietet nun die Möglichkeit, die Schweißnaht I direkt im Anschluß an den Schweißvorgang und das Entgraten j einer Ultraschallprüfung zu unterziehen. Die Prüfvorrichtung 1 kann in die Schweißmaschine integriert oder an deren unterem Ende angeordnet werden.ζ. B. solve a previously unresolved problem that occurs when laying pipes in the sea. The pipes, which can have a diameter of up to 1,200 mm and a wall thickness of up to 40 mm should be resistance pressure welded and immediately after welding are introduced vertically (so-called J-laying) into the water. i The invention now offers the possibility of the weld seam I directly following the welding process and deburring j subject to an ultrasonic test. The test device 1 can be integrated into the welding machine or at the bottom thereof Be arranged at the end.

Vorzugsweise wird als Salz ein Zweikomponentensystem mit einem Eutektikum verwendet. Solche Salze besitzen bei hoher Verdampfungstemperatur einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, der bei 140 bis 170 0C liegen kann. Verwendung finden solche Salze beispielsweise auch in der Härterei.A two-component system with a eutectic is preferably used as the salt. Such salts have a relatively low melting point, which can be from 140 to 170 ° C., at a high evaporation temperature. Such salts are also used, for example, in hardening shops.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal wird das Salz im Kreislauf geführt. Dadurch erzielt man eine Materialerspar- \ nis, muß das Salz allerdings erwärmt halten, beispielsweise auf ca. 180 0C. .According to a further advantageous feature, the salt is circulated. This achieves Materialerspar- \ nis, salt, however, has to keep heated, for example, to about 180 0 C..

Bisher bestand auch eine vorrichtungstechnische Begrenzung der Werkstücktemperatur. Man verwendete Winkelprüfköpfe, deren Keile aus Kunststoff bestanden. Dieser Kunststoff besitzt optimierte akustische Eigenschaften, nämlich einen minimalen Temperatureinfluß auf die SchallSchwächung und den Einschallwinkel. Allerdings ist mit einer Temperaturfestigkeit von max. nur ca. 250 0C zu rechnen.So far, there has also been a device-related limitation of the workpiece temperature. Angle probes with wedges made of plastic were used. This plastic has optimized acoustic properties, namely a minimal temperature influence on the sound attenuation and the angle of incidence. However, a temperature resistance of a maximum of only approx. 250 ° C. is to be expected.

Dementsprechend richtet sich die Erfindung ferner darauf, eine Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von warmen Werkstücken, insbesondere von Rohr-Schweißnähten, mit mindestensAccordingly, the invention is also directed to a device for the ultrasonic testing of warm workpieces, especially of pipe welds, with at least

einem unter Zwischenschaltung eines Ankopplungsmediums auf das Werkstück aufsetzbaren, aus einem Keil und einem Schwinger bestehenden Prüfkopf'zu schaffen, die höhere Werkstücktemperaturen als bisher zuläßt.one that can be placed on the workpiece with the interposition of a coupling medium, consisting of a wedge and an oscillator existing probe 'to create the higher workpiece temperatures than before.

Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Keil des Prüfkopfes aus Metall besteht. Ein derartiger Keil läßt ebenfalls' Werkstücktemperaturen bis mindestens 450 0C zu. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.According to the invention, this device is characterized in that the wedge of the test head is made of metal. Such a wedge can likewise be 'work piece to temperatures up to at least 450 0 C. The device is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.

Als Metall kommen z. B. Gold und Platin in Frage. Vorteilhafterweise jedoch besteht der Keil des Prüfkopfes aus reinem Silber. 99%iges Silber besitzt extrem gute akustische Eigenschaften. Seine Dämpfung ist ausreichend gering, und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen im Silber ist so klein, daß im Stahl des Werkstücks Transversalwellen unter einem für die Prüfung geeigneten Winkel erzeugt werden.As metal come z. B. Gold and platinum in question. Advantageously however, the wedge of the probe is made of pure Silver. 99% silver has extremely good acoustic properties. Its attenuation is sufficiently low, and the Propagation speed of the longitudinal waves im Silver is so small that transverse waves in the steel of the workpiece are at an angle suitable for testing be generated.

Ferner ist bei Silber der Temperatureinfluß auf den Einschallwinkel klein. Ein Einschallwinkel von 49° in kaltem Zustand entspricht einem Winkel von 52° in warmem Zustand.Furthermore, in the case of silver, the temperature influence is on the angle of incidence small. A beam angle of 49 ° in a cold state corresponds to an angle of 52 ° in a warm state.

Die Erfindung ist anwendbar unabhängig von der Anzahl und Gestaltung der Prüfköpfe. Es kann sich um gesonderte oder kombinierte Sender und Empfänger handeln, die einzeln oder im Tandembetrieb arbeiten. Auch spielt die Führung der Prüfköpfe für die Erfindung keine Rolle. Unter allen Umständen wird eine ausreichend Empfindlichkeit und Fehlerauffindbarkeit bei Werkstücktemperaturen von mindestens ca. 400 0C gewährleistet.The invention can be used regardless of the number and design of the test heads. It can be a separate or combined transmitter and receiver that work individually or in tandem. The guidance of the test heads is also irrelevant for the invention. Sufficient sensitivity and fault detection at workpiece temperatures of at least approx. 400 ° C. is guaranteed under all circumstances.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.The invention is described below using an exemplary embodiment in conjunction with the accompanying drawing explained in more detail.

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Die Figur zeigt einen Prüfkopf 1, der auf ein Werkstück 2
•aufgesetzt ist. Zwischen dem Prüfkopf 1 und dem Werkstück 2The figure shows a test head 1 that points to a workpiece 2
• is put on. Between the test head 1 and the workpiece 2

befindet sich ein flüssiges Salz 3 als Ankopplungsmedium. ·there is a liquid salt 3 as a coupling medium. ·

Es handelt sich um ein Zweikomponentensystem mit einem Eu- 4 It is a two-component system with an Eu- 4

tektikum, dessen Schmelzpunkt bei 150 0C liegt, während die jtektikum, the melting point of which is 150 0 C, while the j

Dampfblasenbildung bei ca. 500 °beginnt. ' i Steam bubble formation begins at approx. 500 °. ' i

Der Prüf kopf 1 besteht aus einem Keil 4 und einem Schwinger 5." Der Keil 4 ist aus 99%igem Silber hergestellt. Die Fortpflan- ·■ Zungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen im Keil 4 beträgt : 3600 m/s gegenüber einer Fortpflanzungsgeschwindigkeit der ι Transversalwellen im stählernen Werkstück 2 von 3230 m/s. ; Ein vom Schwinger 5 erzeugter Impuls 6 wird daher beim Eintritt in das Werkstück 2 in der dargestellten Weise abgelenkt.The test head 1 consists of a wedge 4 and a transducer 5. "The wedge 4 is made of 99% silver. The propagation · ■ The speed of the longitudinal waves in the wedge 4 is: 3600 m / s compared to a propagation speed of the ι Transverse waves in the steel workpiece 2 of 3230 m / s. ; A pulse 6 generated by the oscillator 5 is therefore generated upon entry deflected into the workpiece 2 in the manner shown.

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Claims (5)

Patentansprüche ·Patent claims Verfahren zur Ultraschallprüfung von warmen Werkstücken, insbesondere von Rohr-Schweißnähten, wobei die Schallwellen zwischen mindestens einem Prüfkopf und dem Werkstück durch ein Ankopplungsmedium übertragen ;. : werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Ankopplungs-' medium ein flüssiges Salz zwischen das Werkstück und den Prüfkopf eingebracht wird. . jMethod for ultrasonic testing of warm workpieces, in particular pipe weld seams, the sound waves being transmitted between at least one test head and the workpiece through a coupling medium ; . : are, characterized in that a liquid salt is introduced between the workpiece and the test head as the coupling medium. . j 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß j2. The method according to claim 1, characterized in that j als Salz ein Zweikomponentensystem mit einem Eutektikum j verwendet wird.a two-component system with a eutectic j is used as the salt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz im Kreislauf geführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the salt is circulated. 4. Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von warmen Werkstücken insbesondere von Rohr-Schweißnähten mit mindestens einem unter Zwischenschaltung eines Ankopplungsmediums auf das Werkstück aufsetzbaren, aus einem Keil und einem Schwinger bestehenden Prüfkopf, insbe-sondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (4) des '· Prüfkopfes (1) aus Metall besteht.4. Apparatus for ultrasonic testing of warm workpieces, in particular pipe welds, with at least one test head consisting of a wedge and a transducer, which can be placed on the workpiece with the interposition of a coupling medium, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in that the wedge (4) consists of '· probe (1) made of metal. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (4) des Prüfkopfes (1) ,aus reinem Silber besteht.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the wedge (4) of the test head (1), made of pure silver consists.
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8181 Inventor (new situation)

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