-
-
Vorrichtung zur kontinuierlichen Prüfung der Schweißnaht von längsnaht-
-
geschweilSten Rohren Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Prüfung der Schweißnaht von langsnahtgeschweißten Rohren nach der Wirbel strommethode,
bei welcher hinter der Schweiivorriclltung einer kontinuierlichen Rohrschweißanlage
eine Meljsonde im Abstand zur Schweißnaht angeordnet ist, unterhalb der das Rohr
entianggefiihrt wird.
-
In der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung finden überwiegend die Röntgenprüfung,
Utraschallprüfung und die Wirbelstromprüfung ihre Anwendung. Bei der Auswahl des
Prüfverfahrens sind die Konstruktions-und Fertigungstechniken sowie die werkstoffspezifischen
Eigenschaften der zu prüfenden Elemente zu berücksichtigen. Die Röntgenprüfung ist
für einen kontinuierlichen Fertigungsablauf nicht geeignet. Auberdem erfordert diese
Prüfmethode erhebliche Sicherheitsmaßnahmen zur Vermeidung
gesundheitlicher
Schäden. Ultascallprüfungen werden überwiegend bei ferritischen, dickwandigen Konstruktionselementen
angewandt. Bei geringen Wanddicken sind Fehleranzeigen selbst bei hohlen Prüffrequenzen
häufig nicht im geforderten Maße möglich. Außerdem wird der Ultraschall bei austenitischen
Stählen durch die Struktur des Erstarrungsgefüges, z. B. bei Schweit3nähten, vorzeitiy
reflektiert, wodurch eine Fehleranzeige, bzw. Fehlerauflösung erheblich erschwert
wird.
-
Das Wirbelstrolnver-fahren eignet sich dagegen besonders zur Prüfung
nichtmagnetischer, dünnwand i yer Metallelemente und -ist zur Qual itätssicherung
für kontinuierliche Fertigungsabläufe vorzuziehen. Das Wirbelstromprüfverfahren
ist ein induktives Verfahren, bei dem durch die Anwendung eines eiektromagnetischen
Wechselfeldes infolge der Induktion bei elektrisch leitendem Material Wirbelströme
erzeugt werden. Die Wirbel ströme entstehen durch die magnetischen Wechselfe'lder,
die von einem Primärspulensystem mit Wechselstromerregung erzeugt werden. Im Bereich
des Wechselfeldes befindet sich zusätzlich ein Sekundärspuiensystem, welches aus
zwei gegenüberliegenden Spulenwicklungen besteht. In dieser Prüfspulenanordnung
wird eine Spannung induziert und nach Betrag und Phasenlage ausgewertet. Wird das
Prüfobjekt in das Spulensystem eingebracht, ergeben sich der Beschaffenheit des
Metallteils entsprechende elektrische Veränderungen. Nach der Höhe der Erregerfrequenz
bi'lden sich an der Oberfläche des Prüfobjektes Wirbelströme aus.
-
Besteht bei dem Prüfobjekt ein homogener Zustand, ändern sich zwar
die in den einzelnen Sekundärspulenwicklungen induzierten Spannungen in Betrag und
Phasenlage, die Änderungen sind jedoch bei beiden Wicklungen gleich groß. Sind im
Metdllteii Materialtrennungen vorhanden, ergeben sich innerllalb der EinflùiJzonen
der beiden Wicklungen unterschiedliche Wirbelstromverteilungen. Die in den zwei
Sekunkarwicklungen induzierten Spannungen sind in diesem Fall unterschiedlich. Diese
Differenzspannung ergibt eine Aussage über die Beschafrenileit der Fehistellen an.
-
Für Rohrprüfungen sind zwei verschiedene Prüfprinzipien anwendbar,
und zwar das Reflektionsverfahren und das Transmissionsverfahren. Bei dein Reflektionsverfahren
befinden sich die das Feld erregende und die d Feld empfangende Spule auf einer
Seite des zu prüfenden Rohres. Beim Transmissionsverfahren sind dagegen Erreger-
und Empfängerspule auf verschiedenen Seiten der Rohrwandung angeordnet. Für die
kontinuierliche Überprüfung der Schweißnaht von längsnahtgeschweißten Rohren ist
das Reflexionsverfahren vorzuziehen.
-
Da die Wirbelstromdichte abhängig ist vom Abstand des Spulensystems
von dem zu untersuchenden Gegenstand, ist es von entscheidender Bedeutung, das Spu
lensystem in einen konstanten Abstand zur Schweißnaht zu halten.
-
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
anzugeben, die das Spulensystem bzw. die Meßsonde stets in gleichem Abstand und
in gleicher Lage zur Schweißnaht zu halten imstande ist.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art
dadurch gelöst, damit die Meßsonde in einer iial terung gehalten ist, die durch
seitlich an dem durchlaufenden Rohr angreifende Rollen geführt und schwenkbar an
der Rohr-Fertigungsanlage angebracht ist und daß die Meßsonde durch gelenkige Ausbi
dung der Halterung in jeder Richtung frei bewegbar angeordnet isi . Die seitlich
an dcni Rohr anyt eifenden Rollen machen jede Bewegung des Rohres mit, so dal. gewährleistet
ist, daß die Meßsonde stets die gleiche Lage zur Schweißnaht innehält. Es hat sich
nämlich gezeigt, daß in einer kontinuierlichen Rohrschweißanlage, in der relativ
dunnwandige, längseinlaufende Metallbänder allmählich zum Schlitzrohr geformt und
längsnahtverschweißt werden, diese u. U. aus der Rohrfertigungslinie ausweichen,
wenn auch nur um wenige Millimeter. Eine solche Au swe i chun g würde jedoch bei
Vorhandensein eines Schweil3fehlers zu einer verminderten bzw. gar keiiier Anzeige
führen, wenn die Meßsonde starr an der Rohrfertigungsan'lage befestigt ware. Durch
das erfindungsgemäSe Mitgehen der Meßsonde mit dem Rohr wird dieser Effekt vermieden.
-
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht
die Halterung aus drei gelenkiy miteinander verbundenen Teilen, von denen das erste
Teil an der Rohrfertigungsanlage befestigt ist, das zweite Teil in horiontaier Richtung
schwenkbar an dem ersten Teil angelenkt ist und das dritte, die Meßsonde tragende
Teil in vertikaler Richtung schwenkbar an dem zweiten Teil angelenkt ist. Diese
konstruktive Ausgestaltung bewirkt eine freie Bewegung der Meßsonde in jede beliebige
Richtung. Das drit-te Teil stützt sich über eine drehbare Walze auf der Rohroberfläche
ab. Da auch die Meí3sonde im dritten Teil untergebracht ist, bewirkt die drehbare
Walze, die auf der Rohroberfläche abrollt, einen konstanten Abstand zwischen der
t4eßsonde und der Schweii3-naht. Damit die erfingungsgemäße Vorrichtung für mehrere
Durchmessertypen anwendbar ist, ist es von Vorteil, den Abstand zwischen den seitlich
an dem Rohr anliegenden Rollen variabel zu gestalten. Dies wird dadurch gelöst,
da die Rollen an dem dritten Teil befestigt sind derges-l;alt, damit ihre oberen
Wunden gelenkig an den Enden zweier zirkelartig ausgebiidetn Arme angebracht sind,
die in ihrem Drehpunkt an dem dritten Teil befestigt sind und die unteren Enden
der Rollen ebenfalls gelenkig an dem Ende zweier Winkel stücke befestigt sind, deren
andere Enden in einem gemeinsamen Punkt drehbar an dem dritten Teil befestigt sind.
Der Winkel zwischen den zirkel artigen Armen und damit zwischen den beiden Rollen
ist mittels einer Gewindestange und einer Rändelschraube einstellbar. Die zirkelartig
ausgebildeten Arme sind durch ein ebenfalls zirkelartig ausyebildetes Gelenk verbunden,
dessen Kopf in einer vertikal verlaufenden Rinne geführt ist. Durch diese Malznahme
ist sichergestellt, daß bei einer Veränderung des Winkels zwischen den zirkelartigen
Arrnen die Meßsonde im Verhältnis zu den Rollen in Richtung der winkellialbierenden
bewegt wird. Zwischen einem der Arme und einer auf der Gewindespindel befindlichen
Rändelmutter ist ein Federelement angeordnet. Dieses Federelement dient dazu, geringfügige
Schwankungen im Rohrdurchmesser aufzunehmen.
-
Die Erfindung ist anhand des in den Figuren 1 bis 3 schematisch darg2«
stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Es zeigen: Figur 1 die Fertigungsanlage für Rohre in der seitlichen
Ansicht Figur 2 eine vergrößerte seitliche Ansicht der Halterung Figur 3 eine Draufsicht
auf die Halterung entgegen der Fertigungsrichtung Von einer Vorratsspule 1 wird
ein Metallband 2 zunächst einer Entfettungsvorrichtung 3 zugeführt und anschließend
einer Rohrformungsanlage 4 zugeführt, in der das Metallband 2 zum Schlitzrohr geformt
wird. Das Schlitzrohr wird mittels einer WIG-Schweieinrichtung längsnahtverschweißt
und mittels eines sogenannten Spannbackenabzuges 6 einer Welleinrichtung 7 zugeführt,
in der das längsnahtgeschwilte Metallrohr mit einer schraubenlinien- oder ringförmigen
Wellung versehen wird. Das gewellte Rohr wird auf eine ICabeltrommel 8 aufgewickelt.
Hinter der Schweiieinrichtung 5 wird die Schweißnaht, wie weiter unten beschrieben,
mittels einer WirbelstrommeSeinrichtung 9 geprüft. Mit 10 ist ein Schaltschrank
bezeichnet, der die elektronischen Bausteine der Mei'3einrichtung, eine Anzeigeeinrichtung
sowie einen Drucker, welcher das Meßergebnis kontinuierlich auf ein Papierband aufzeichnet,
enthält. Bei der dargestellten Rohrfertigungsanlage kann es vorkommen, daß sich
das gefertigte Rohr und damit die Schweißnaht aus der Fertigungsrichtung verlagert.
Da eine Abstandsveränderung zwischen der Meßsonde und der Schweißnaht als Meßausschlag
angezeigt wird und insofern als Fehler gewertet werden könnte, ist es wesentlich,
daß die Meßsonde sowohl in ihrem Abstand als auch in ihrer Anordnung zur Schweißnaht
stets gleich ist. Hierzu dient die Halterung 9, die in den Figuren 2 und 3 näher
erläutert
ist. Die Halterung beteh.t aus Ciil2iU ersten Teil 11, welches fest an der Rohrfertigungsaniage
angebracht ist. An das Teil 11 ist das zweite Teil 12 über ein vertikal angeordnetes
Drehgelenk 13 angebracht.
-
Das Teil 12 ist also gegenüber dem Teil 11 in horizontaler Richtung
schwenkbar. An das Teil 12 sind Arme 14 drehbar angelenkt, an deren anderem Ende
das dritte Teil 15 ebenFalls drehbar angelenkt ist. An unterell Ende des Teiles
15 ist eine Rolle 16 gelagert, die auf der Rohroberfläche abrollt. Starr mit dem
Teil 15 verbunden ist ein Kunststoffteil 17, in dessen, der Rohroberfläche zugekehrten
Fläche, die Meßsonde eingelassen ist. Zur vertikalen Anpassung der Sonde bzw. des
Kunststoffteils 17 an die Rohroberfläche dient also im wesentlichen die Rolle 16.
Zur seitlichen FüSlrung des Kunststoffteils 17 dienen zwei, vorzugsweise aus Kunststoff
bestehende, Rollen 18, die auf einer Welle 19 gelayert sind. Der Abstand zwischen
den beiden Rollen 18 ist auf den Durchmesser des zu fertigenden Rohres einstellbar.
Der Abstand der Rollen 18 sollte so eingestellt werden, daß die Rollen 18 auf der
Rohroberfläche seitlich abrollen. Die Weile i9 ist nit ihrem einen Ende schwenkbar
an einem Zapfen 20 uiid mit ihrem anderen Ende über einen nicht täler bezeichneten
Zapfen am Ende eines zirkelartig ausgebildeten Armes 21 ebenfalls schwenkbar angebracht.
Die Zapfen 20 lagern an den Enden eines Winkelstückes (22), welches mit seinem anderen
Ende bei 23 an dem Teil 15 drehbar befestigt ist. Die zirkelartigen Arme 21 sind
bei 24 ebenfalls drehbar an dein Teil 15 befestigt. Der Winkel zwischen den beiden
Armen 21 kann durch eine ROndelmutter 25 und eine Gewrindestange 26 vergrößert werden,
wodurch sich gleichzeitig der kürzeste Abstand zwischen den Rollen 18 verdndert.
aie Meßsonde 27, die im Kunststoffteil 17 eingelassen ist, ist über ein Kabel 28
mit einem Gehäuse 29 und über ein weiteres Kabel 30 mit dem Schaltschrank 10 verbunden.
Die zirkelartigen Arme 21 sind durch ein zirkelartiges Element 31 verbunden, welches
sowohl im Kopf untereinander als auch mit den zirkelartigen Elementen 21 drehbar
verbunden ist. Der Kopf 32 des zirkelartigen Elementes 31 ist in einer vertikal
verlaufenden Rinne 33 geführt.
-
Soll beispielsweise der Abstand zwischen den beiden Rollen 18 (siehe
Fig. 3) verringert werden, wird die Rändelmutter 25 nach links gedreht, wodurch
sich der Winkel zwischen den beiden Armen 21 verringert. Dac.
-
obere Ende der Welle 19 bewegt sicl in gle-icher Weise wie die Enden
der Arme 21 nach innen. Gleichzeitig nähern sich die beiden Zapfen 20 einander an,
wenn auch nicht so stark wie das andere Ende der Welle 19.
-
Um den erforderlichen Anpreí5druck der Rohen 1S an die Rohroberfläche
aufzubringen, ist zwischen der Rändelmutter 25 und dem Arm 21 ein Federelement 34
vorgesehen.
-
Bewegt sich nun das Rohr hinter der Schweißeinrichtung 5 aus der gedachten
Fertigungsrichtung, vermag das Teil 15 und damit das die Meßsonde 27 tragende Kuststoffteil
17 diese Bewegung über die Rollen 18 bzw. 16 mitzutnachen. Eine von den Rollen 18
aufgenommene Richtungsänderung des Rohres wird über das Gelenk 13 aufgenommen, während
die Rolle 16 die an den Enden der Arme 14 befindlichen Drehgelenke betätigt.
-
Leerseite