DE3413778A1

DE3413778A1 - Method for the non-destructive testing of containers that are difficult to reach, by means of sound emission analysis

Info

Publication number: DE3413778A1
Application number: DE19843413778
Authority: DE
Inventors: Steffen DDR 7113 Markkleeberg Feiling; Peter DDR 7222 Groitzsch Kröber; Andrea DDR 7202 Böhlen Ober; Peter Dipl.-Ing. DDR 7024 Leipzig Rubrecht; Jens DDR 7060 Leipzig Schmidt; Helmut Schulze; Wolfgang Dipl.-Phys. DDR 7063 Leipzig Seiffert; Gudrun . Dipl.-Ing. DDR 7030 Leipzig Sonntag; Klaus Dipl.-Ing. DDR 3104 Biederritz Theis; Manfred Dipl.-Phys. DDR 7202 Böhlen Zielinski
Original assignee: GROTEWOHL BOEHLEN VEB
Current assignee: GROTEWOHL BOEHLEN VEB
Priority date: 1983-05-24
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1984-11-29
Also published as: HU191145B; HUT37512A

Abstract

The invention relates to a method for the non-destructive testing of containers that are difficult to reach, for the presence of critical faults by means of sound emission analysis (SEA), in particular buried pressure vessels subject to a requirement for monitoring. The object of being able to apply SEA from inside under pressure is achieved by arranging the sensors and preamplifiers encapsulated in the container in a pressure-tight fashion and guiding the signal cables to the main amplifier via a pressure-tight cable bushing.

Description

Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung schwer zugänglioher Behälter mittels Sohallemissionsanalyse Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung schwer zugänglicher Behälter, insbesondere erdverlegter überwachungspflichtiger Druckgefäße, mittels Schallemissionsanalyse (SEA) auf das Vorhandensein kritischer Spannungskonzentrationen und/oder Risse, die vorzugsweise in der Nähe von oder in Schweißnähten auftreten.Procedure for the non-destructive testing of difficult to access containers by means of soil emission analysis The invention relates to a method for non-destructive Inspection of tanks that are difficult to access, especially those buried under surveillance Pressure vessels, using acoustic emission analysis (SEA) for the presence of critical Stress concentrations and / or cracks, preferably near or in Welds occur.

Die zerstörungsfreie Prüfung von überwachungspflichtigen Behaltern, Rohrleitungen, Kolonnen oder ähnlichen Objekten erfolgte bisher vorzugsweise nach Methoden der konventionellen Prüftechnik wie z. B. Ultraschall- oder Röntgendurchstrahlung, Elektro- und Magnetdefektoskopie.The non-destructive testing of containers subject to mandatory surveillance, Pipelines, columns or similar objects have so far preferably been carried out after Methods of conventional testing technology such as B. Ultrasound or X-ray radiation, Electro and magnetic defectoscopy.

Mit diesen Verfahren ist es Jedoch nicht, bzw. nur sehr schwer möglich, schon entstehende Material fehler, die sich ausbreiten kdnnen und zu einem späteren Ausfall fUhren, deutlich zu erfassen.However, with these methods it is not, or only with great difficulty, possible Material defects that have already arisen, which can spread and to a later date Failure to be recorded clearly.

Deshalb finden in den letzten Jahren Verfahren der Sohallemissionsanalyse immer breitere Anwendung. Diese bedingen bisher, daß die zu prüfenden Objekte von der Oberfläohe her zugänglich sind, daß es nicht durch Isolations- und/oder Korrosionsbeschichtungen zu solch hohen Schalidämpfungen kommt, die den Emfang und die Auswertung der Meßsignale wesentlich beeinflussen bzw. beeinträchtigen, daß eine einwandfreie Trennung zwischen Nutz- und Störgeräuschen gewährleistet wird, bzw. Störgeräusche herausgefiltert werden und daß keine anderen äußeren Einflüsse wie z. B. Temperaturen, starke elektrische Felder und/oder starke mechanische Spannungen die Meßsignale verfälschen oder sogar Messungen ausschließen.That is why in the last few years there have been methods of sohall emission analysis ever wider application. So far, these require that the objects to be checked from the surface are accessible that it is not through insulation and / or corrosion coatings to such high sound attenuation comes that the reception and the evaluation of the measurement signals significantly affect or affect that a proper separation between Useful and interfering noises are guaranteed, or interfering noises are filtered out and that no other external influences such as B. Temperatures, strong electrical Fields and / or strong mechanical stresses falsify or even falsify the measurement signals Exclude measurements.

Diese Voraussetzungen sind bei Behältern, die im Erdreich verlegt sind oder an schwer zugänglichen Orten innerhalb von Anlagen stehen, nioht oder nur mit hohem Aufwand zu schaffen.These requirements apply to containers that are laid in the ground are or are in hard-to-reach places within systems, not or can only be achieved with great effort.

So mußten isolierte Behälter zum Zwecke einer Prüfung mittels eines SEA-Verfahrens abisoliert werden, was mit einem hohen Aufwand an Zeit und Kosten verbunden ist.So had to have insulated containers for the purpose of testing by means of a SEA method can be stripped, which involves a great deal of time and money connected is.

Bs ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von erdverlegten oder schwer zugänglichen isolierten Behältern, Rohrleitungen größerer Nennweite oder ähnhohen Objekten zu schaffen, das die Anwendung der SEA ermöglicht, ohne daß diese Objekte freigeschachtet oder abisoliert werden müssen.Bs is the aim of the invention to provide a method for non-destructive Testing of underground or difficult to access insulated containers, pipelines to create larger nominal widths or objects of similar height that the application of the SEA made possible without these objects having to be excavated or stripped.

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin, ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von an der Oberfläche nioht zugänglichen Behältern oder ähnliohen ObJekten mittels SEA zu schaffen, das in seiner Anwendbarkeit hinsichtlioh der Behältergröße und -geometrie, die Wandstärken und der Behilterpaokung und äußerlichen Behandlung mit Korrosionsschutzmitteln keinen Einschränkungen unterliegt und ohne wesentlichen zusätzlichen Arbeitsaufwand, in kürzester Zeit, in einer Entfernung bis tu 300 m eine ausreichend genaue Aussage über den Werkstoffzustand bezüglich kritischer Fehler und über ihre Lokalisation ermöglicht Die technische Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein bekanntes System der SBA für das erfindungsgemäße Verfahren speziell hergerichtet, teilweise in einen Behälter eingebracht und mit weiter entwickelten, bzw. neuen technischen Geräten gekoppelt ist und daß die in einem unter Druok gesetzten Behälter gewonnenen Informationen aus diesem herausgeführt verarbeitet, bewertet und dargestellt werden.The technical problem that is achieved by the invention exists therein, a method of non-destructive testing from on the surface To create inaccessible containers or similar objects by means of SEA, the in its applicability with regard to the container size and geometry, the wall thickness and the container pairing and external treatment with anti-corrosive agents Is subject to restrictions and without significant additional work in A sufficiently precise statement at a distance of up to 300 m in the shortest possible time about the condition of the material with regard to critical defects and their localization The technical problem is achieved in that a known system the SBA specially prepared for the method according to the invention, partly in one Container introduced and with further developed or new technical devices is coupled and that the information obtained in a container placed under Druok out of this, processed, evaluated and presented.

Dazu werden bekannte Aufnehmer, vorzugsweise piezoelektrische Wandler, vorzugsweise mittels Silikonkautschuk druckdicht verkapselt und auf blanke Flächen der Innenseite des Behälters in einem bekannten Raster angeordnet und befestigt.For this purpose, known sensors, preferably piezoelectric transducers, preferably encapsulated pressure-tight by means of silicone rubber and on bare surfaces the inside of the container arranged and fixed in a known grid.

Diese Aufnehmer werden mit einem ebenfalls druckdicht verkapselten und in den Behälter eingebrachten Vorverstärker gekoppelt. Aufnehmer und Vorverstärker zeichnen sich dadurch aus, daß sie unter einem Prüfdruck von 2 - 10 MPa arbeiten und so nahe aneinander angeordnet sind, daß Signalverluste in den Verbindungskabeln vermieden werden.These sensors are also encapsulated in a pressure-tight manner and the preamplifier introduced into the container. Pick-up and preamplifier are characterized by the fact that they work under a test pressure of 2 - 10 MPa and are so close to one another that signal losses in the connecting cables be avoided.

Vom Vorverstärker werden die Informationen zu einem oder mehreren druckdichten Meßflansohen geführt. Das sind 8 - 10 mm dicke Thermoplast-, vorzugsweise PTFE-Soheiben, die Jeweils in einem Rücksprung, den die Flansche des Meß@tutzene besitzen, eingelegt sind und durch einen hinterdrehten Ring oder durch eine mit Löschern versehene hinterdrehte Scheibe druckdicht befestigt werden. In diese Thermoplastscheiben wurden in Bohrungen von unten mit einem Bund versehene Kontaktstifte eingedrückt, die einen Anschluß des Vorverstärkers von innen und einen Anschluß eines außerhalb des Gefäßes nachgeordneten Hauptverstärkers gestatten.The preamplifier transfers the information to one or more pressure-tight measuring flange out. These are 8-10 mm thick thermoplastic, preferably PTFE pads, each in a recess that the flanges of the measuring tube, are inserted and marked with a back-turned ring or be fastened pressure-tight by a back-turned disc with extinguishers. In these thermoplastic disks, bores were provided with a collar from below Contact pins pressed in, one connection of the preamplifier from the inside and one Allow connection of a main amplifier downstream outside the vessel.

Vorverstärker und Hauptverstärker sind mit bekannten Filtern bestückt.The preamplifier and main amplifier are equipped with familiar filters.

Vor Durchführung der SEA wird der Vorverstärker mit den Sonden und mit dem Hauptverstärker so abgestimmt, daß in einem interessierenden Frequenzbereich zwischen 200 und 1 MHz gearbeitet wird, die unerwünschten Störgeräusche herausgefiltert und die gewünschten sogenannten Nutzgeräusche zur Bewertung und Aufzeichnung weitergeleitet werden. Dazu ist der Hauptverstärker mit einem Eingangsteil eines Mikrorechners gekoppelt, der bis zu 300 m entfernt z. B. in einem Meßwagen installiert ist und von wo aus die Informationen digitalisiert, gegebenenfalls gemittelt, gespeichert oder aufgezeigt werden.Before performing the SEA, the preamplifier with the probes and matched with the main amplifier so that in a frequency range of interest between 200 and 1 MHz is worked, the unwanted interference is filtered out and the desired so-called useful noises are forwarded for evaluation and recording will. For this purpose, the main amplifier has an input part of a microcomputer coupled, which is up to 300 m away e.g. B. is installed in a measuring car and from where the information is digitized, possibly averaged, stored or be shown.

Die Erfindung soll nachfolgende anhand eines Beispiels und von Skizzen, Figur 1, 2, 3 und 4, näher erläutert werden.The invention is based on an example and sketches, Figures 1, 2, 3 and 4, are explained in more detail.

Beispiel (Fig. 1 - 4): Ein Behälter 1, der erdverlegt ist, wurde erfindungsgemäß wie folgt zerstörungafrei geprüft. ueber ein Mannloch 2 war sein Innenraum zugänglich. Auf den Mantelflächen der Behälterinnenseite wurde unter Berücksichtigung der Behältergröße eine mathematisch sinnvolle Anzahl von druckgeschützten Aufnehmern 3 nach einem bekannten Raster auf metallisch blanken Oberflächen mittels Siliconfettanstrich angekoppelt und durch entsprechende magnetische Haftsysteme 4 fixiert.Example (Fig. 1 - 4): A container 1, which is buried, was according to the invention non-destructive tested as follows. Its interior was accessible via a manhole 2. On the outer surface of the inside of the container, taking into account the container size a mathematically meaningful number of pressure-protected sensors 3 after one known grid on bare metal surfaces by means of a silicone grease coating coupled and fixed by corresponding magnetic adhesive systems 4.

Über vier abgeschirmte Leitungen 5 wurden jeweils vier selbständige, unabhängig voneinander arbeitende druckgeschützte Vorverstärker 6, die in einem gemeinsamen Gehäuse kompakt zusammengefaßt sind, mit je vier Aufnehmern 3 verbunden.Via four shielded lines 5, four independent, independently working pressure-protected preamplifier 6, which in one common housing are compactly combined, each with four sensors 3 connected.

Von diesen Vorverstärkern 6 führte Jeweils ein abgeschirmtes Kabel 7 zu einem druckdiohten Meßstutzen 8 und von dort bestand über eine Meßleitungsdurohführung 18 und über abgeschirmte Kabel 9 eine Verbindung su einem Hauptverstärkerblock 10, der unmittelbar am Behälter aufgestellt wurde.A shielded cable led from each of these preamplifiers 6 7 to a pressure-proof measuring connection 8 and from there there was a permanent measuring line 18 and a connection to a main amplifier block 10 via shielded cables 9, which was set up directly on the container.

Der Hauptverstärkerblock 10 beinhaltete in einem Gehäuse eine der Anzahl der Vorverstärker 6 bzw. der Aufnehmer 3 entsprechende Anzahl von Hauptverstärkern und von Frequenzfiltern, die es gestatten unterhalb und oberhalb des normal auftretenden Frequenzbandes erscheinende Störgeräusche zu unterdrücken und durch Änderung der Filterparameter eine Anpassung an das B.hältermaterial, das sich durch seine typische Bmissionsfrequenz unterscheidet, zu erzielen.The main amplifier block 10 contained in a housing one of the Number of preamplifiers 6 or the pickups 3 corresponding number of main amplifiers and of frequency filters that allow below and above the normally occurring Frequency band appearing interference noises to suppress and by changing the Filter parameters an adaptation to the B. container material, which is characterized by its typical Bmission frequency differs to achieve.

Vom Ausgang des Hauptverstärkerblockes 10 führte ein Übertragungekabel 11 beliebiger Länge zum Eingangsteil 12 eines Mikroreohners 13 und einer in bekannter Weise angeordneten Goräteperipherie mit Display 14, Lochstreifendrucker 15 und Kasettenmagnetbandspeicher 16.A transmission cable led from the output of the main amplifier block 10 11 of any length to the input part 12 of a Mikroreohner 13 and one in known Wise arranged Goräteperipherie with display 14, punched tape printer 15 and cassette magnetic tape storage 16.

Der im Behälter 1 vorliegende Druok wurde über eingebrachte Transmitter 32 als elektrisches Signal und als Bezugsgröße über eine Meßleitung 31 dem Mikroreohner 13 zugeführt und durch eine Druckanzeige 30 dargestellt.The Druok present in the container 1 was transmitted via a transmitter 32 as an electrical signal and as a reference variable via a measuring line 31 to the micro-resident 13 and shown by a pressure indicator 30.

Wie Figur 2 zeigt, wurden auf einem Deckel 20 eines Mannloches 2 des Behälters 1 entsprechend der eingesetzten Anzahl von Aufnehmern 3, bzw. der Anzahl der Vorverstärker 6, kurze Stutzen 21 der NW 25 angebracht. Die Plansohringe 22 dieser Stutzen 21 wurden ebenso wie die dementsprechenden Gegenstücke, die Halteringe 23, hinterdreht. In dies Hinterdrehung wurde eine Thermoplastdichtescheibe 19 eingelegt und druckdicht verschraubt.As Figure 2 shows, were on a cover 20 of a manhole 2 of the Container 1 according to the number used of transducers 3, or the number of preamplifiers 6, short nozzles 21 of NW 25 attached. the Flat earrings 22 of these nozzles 21 were just like the corresponding counterparts, the retaining rings 23, turned back. A thermoplastic density washer was inserted into this undercut 19 inserted and screwed pressure-tight.

In diese Scheibe 19 wurden in entsprechenden Bohrungen von unten mit einem Bund versehene gegenseitig isolierte Messingstifte 24 eingedrückt, die eine druckdicht, mechanisch ausreiohend feste elektrische Meßkleitungsdurchführung 18 ergaben.In this disk 19 were in corresponding holes from below with a collar provided mutually insulated brass pins 24 pressed in, the one pressure-tight, mechanically sufficient, solid electrical measuring line bushing 18 revealed.

Mit diesen Messungstiften 24 wurden behälterinnenseitig die Litzen der Kabel 7 und außenseitig die des Kabels 9 mit den Jeweiligen Leitungen + 12 V, - 12 V und Masse und mit einer zweckmäßigen Abschirmung verlötet und versehen.With these measuring pins 24, the strands were on the inside of the container the cable 7 and on the outside that of the cable 9 with the respective lines + 12 V, - 12 V and ground and soldered and provided with an appropriate shield.

Eine Zugentlastung 25 sichert die Kabelenden und die Lötstellen.A strain relief 25 secures the cable ends and the soldering points.

Der so vorbereitete Behälter wurde druckdicht verschlossen, mit Stickstoff über die Ventile 26 und Stutzen 27 gefüllt und gemäß elektrischer Druckanzeige 30 nach vorgeschriebenen Regeln der Druckprüfung, Drucksteigerung 0,01 - 0,1 MPa/min, gleichmäßig auf einen Prüfdruck von 6 MPa gebracht.The container prepared in this way was sealed pressure-tight with nitrogen Filled via the valves 26 and nozzle 27 and according to the electrical pressure display 30 according to the prescribed rules of the pressure test, pressure increase 0.01 - 0.1 MPa / min, evenly brought to a test pressure of 6 MPa.

Während der Druckprüfung wandelten die Aufnehmer 3 aufgrund ihres Aufbaues aus piezoelektrischem Werkstoff die durch den Druckanstieg erzeugten Spannungawellen, die sich im Behälterwerkstoff ausbreiteten, in elektrische Impulse kleiner Amplitude ( V) um. Da die Aufnehmer druokdioht waren, störte die Druckbeaufschlagung nicht.During the pressure test, the transducers 3 changed due to their Structure made of piezoelectric material, the voltage waves generated by the increase in pressure, which spread in the container material into electrical impulses of small amplitude (V) around. Since the transducers were druokdioht, the application of pressure did not interfere.

Die Impuls wurden über die in ihrer Länge impedanzangepaßten Meßleitungen 5 zu den Vorverstärkern 6 übertragen und von dort, wie beschrieben, an den Mikrorechner 13 bzw. über eine Tastatur 17 an die peripheren Geräte 14; 15; 16 weitergegeben.The impulses were transmitted via the measuring lines, which were impedance-matched in length 5 to the preamplifier 6 and from there, as described, to the microcomputer 13 or via a keyboard 17 to the peripheral devices 14; 15; 16 passed.

Die druokdiohte Verkapelung der Vorverstärker, die durch Beschichtung der Leiterplatten 33 mit Epoxidharz erreicht wurde, und die gegenseitige Abstimmung zwischen den Vorverstärkern 6 und den Hauptverstärkern 10 sowie die Wahl geeigneter Filterdurchlaßkurven führten dasu, daß die zu verarbeitenden Signalpegel mit einem günstigen Signal/Rauschverhältnis verstärkt und störfrei in den Rechnereingang 13 eingegeben wurden.The printed encapsulation of the preamplifier by coating of the circuit boards 33 was achieved with epoxy resin, and the mutual coordination between the preamplifiers 6 and the main amplifiers 10 and the choice of more suitable Filter transmission curves led to the fact that the signal level to be processed with a favorable signal / noise ratio amplified and interference-free in the computer input 13 entered.

Die Signalverarbeitung, -bewertung und -ausgabe durch den Mikrorechner 13 funktionierte während der Druckbeaufschlagung in bekannter Weise und ergab aussagefähige Werte Die Tatsachen, daß der Behälter 1 an der Außenseite zwecks Korrosionsschutz stark beschichtet und tief in die Erde eingelassen war, beeinflußten die Messung nicht.The signal processing, evaluation and output by the microcomputer 13 worked in a known manner during pressurization and gave meaningful results Values The facts that the container 1 on the outside for the purpose of corrosion protection was heavily coated and sunk deep into the earth, influenced the measurement not.

Aufstellung der Bezugszeichen 1 Behälter 2 Mannloch 3 Aufnehmer 4 magnetisohes Haftsystem (Haftmagnete) 5 Meßleitung (abgeschirmtes Kabel) 6 Vorverstärker 7 Meßleitung (abgeschirmtes Kabel) 8 Meßstutzen 9 Meßleitung (abgesohirmtes Kabel) 10 Hauptverstärkerblock 11 Übertragungskabel 12 Eingangsteil 13 Mikrorechner 14 Display 15 Lochstreifendrucker 16 Kassettenmagnetbandgerät 17 Tastatur 18 Meßleitungsdurchführung 19 Thermoplastscheibe (PTFE) 20 Deokel 21 Stutzen, NW 25 22 Flansohring 23 Flansohring, Gegenstück (Haltering) 24 Messingstift 25 Zugentlastung 26 Ventil 27 Stutzen 28 Ventil, Regelventil 29 Stutzen 30 Manometer 31 Kabel für Druckmeßsignal 32 Tranßmitter 33 Spoxidharzblook (Leiterplatten) - L e e r s e i t e -List of the reference symbols 1 container 2 manhole 3 sensor 4 Magnetic holding system (holding magnets) 5 measuring line (shielded cable) 6 preamplifier 7 test lead (shielded cable) 8 test socket 9 test lead (shielded cable) 10 main amplifier block 11 transmission cable 12 input section 13 microcomputer 14 Display 15 Perforated tape printer 16 Magnetic cassette tape recorder 17 Keyboard 18 Test lead feed-through 19 Thermoplastic disc (PTFE) 20 Deokel 21 Nozzle, NW 25 22 Flan earring 23 Flan earring, Counterpart (retaining ring) 24 brass pin 25 strain relief 26 valve 27 nozzle 28 Valve, control valve 29 Connection 30 Pressure gauge 31 Cable for pressure measurement signal 32 Transmitter 33 Spoxy resin bloom (printed circuit boards) - L e r s e i t e -

Claims

Claim The invention relates to a method for non-destructive Testing of difficult-to-access containers, especially pressure vessels requiring monitoring, by means of acoustic emission analysis for the presence of critical stress concentrations and / or cracks, marked daduroh that on the jacket surfaces of the inside of the container, Depending on the container size, a mathematically meaningful number of pressure-protected sensors attached according to a known grid, four of them with one. pressure protected connected in the container arranged preamplifier and this preamplifier via a pressure-tight wet line duct with one in each case in the vicinity the main amplifier installed in the container is coupled with a frequency filter, that this main amplifier with one arranged at a distance of up to 300 m Input part of a microcomputer and the associated peripheral devices be connected that prior to performing the acoustic emission analysis of the preamplifier with the probes and with the main amplifier is tuned so that in a frequency range from 200 to 1 NHz is worked that by changing the filter parameter an adaptation to the emission frequencies of the container material is achieved and that the container for the purpose of triggering acoustic emission signals with a pressure of 2 to 10 MPa is applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the preamplifier encapsulated pressure-tight by potting the circuit boards, preferably with epoxy resin will.

3. The method according to claim 1, characterized in that the preamplifier and main amplifier by choosing their before performing the acoustic emission analysis Filter transmission curves and are mutually coordinated so that that of the transducers incoming signal level and signal level to be processed with the most favorable signal / noise ratio is amplified and fed to the Reohn input without interference.

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