DE3518612A1 - Springeinrichtung fuer eine rohr- und verbindungs-pruefsonde - Google Patents

Description

Springeinrichtung für eine Rohr- und Verbindungs-

Prüfsonde

Beschreibung

Das Amerikanische Petroleuminstitut (APl) hat Industrienormen für die zerstörungsfreie Prüfung der ölfeId-Rohrwaren festgelegt. Die Norm dahingehend, ob ein Riß bzw. eine Schadstelle in der Wand eines Rohres akzeptabel oder unakzeptabel ist, basiert auf der Tiefe des Risses als Prozentsatz der Wanddicke des Rohres. Für Schraubverbindungen, die Rohre miteinander verbinden, basiert die Norm für die Akzeptabilität und die Inakzeptabilität auf der absoluten Tiefe des Risses unabhängig von der Wanddicke des Verbindungsstückes. Ölfeld-Gehäuse und -Rohre, die von einem Rohrhersteller geliefert werden, sind im allgemeinen an beiden Enden mit Gewinde versehen und eines der Enden hat ein mit einem Innengewinde versehenes Verbindungselement, das fest mit diesem Verbunden ist oder das an einem Ende des Gehäuses oder des Rohres anbringbar ist. In ähnlicher Weise haben gebrauchte Gehäuse und Rohre, die auf diesem Gebiet verfügbar sind, eine Verbindung, die auf ein Ende des Rohrelements geschraubt ist. API-Prüfnormen fordern, daß jeglicher Riß, der sich von dem Körper des RohreIements unter dem Ende der Schraubverbindung erstreckt, unabhängig von der Tiefe oder der Form des Risses als Beanstandung zu gelten hat. Diese Forderung rührt von der Tatsache her, daß ein solcher Riß sich in den mit Gewinde versehenen Bereich des Elements erstrecken

ι *

kann, der als kritischer Bereich im Hinblick auf die Verbindungsfestigkeit und die Herstellung der Einheit gilt. Jeder Riß am Ende des Verbindungsstückes, der sich in.axialer Richtung an dem Ende des Verbindungsstücks erstreckt, wird ebenfalls als inakzeptabel angesehen.

Bisher war die automatische oder halbautomatische,

IQ zerstörungsfreie Prüfung von Rohrelementen mit einem angeschraubten Verbindungsstück in gewisser Weise unvollständig, da die Vorrichtung den Bereich des Rohres unmittelbar dem inneren Ende der Schraubverbindung benachbart nicht geprüft werden konnte. Auch konnte der benachbarte Endbereich der Verbindung nicht geprüft werden. Daher können die Prüfergebnisse, die man mit Hilfe einer automatischen Prüfanlage erhält, nicht mit Sicherheit die API-Normen erfüllen. Der Bereich in unmittelbarer Nähe des Endes der Schraubverbindung mußte daher von einer Bedienungsperson unter Verwendung einer von Hand gehaltenen Prüfeinrichtung überprüft werden. Die manuelle überprüfung ist äußerst zeitraubend, umständlich und sie kann für die Bedienungsperson gefährlich sein, wenn sie bei einem halbautomatischen Prüfvorgang durchgeführt wird, der bei großvolumigen bzw. dicken Rohrelementen zur Anwendung kommt.

Die Erfindung gibt eine Einrichtung an, die ermöglicht, daß eine Wirbelstrom-Sonde einer automatischen Prüfvorrichtung äußerst nahe in den Bereich zwischen einer Rohrwand und dem Ende der aufgeschraubten Verbindung bewegt werden kann und die dann automatisch über das Ende des Bundes springt und an dem äußersten Ende der Oberfläche der Verbindung sich wieder nach unten bewegt.

Die Erfindung ermöglicht somit eine automatische Endbereichsüberprüfung mit Hilfe der Vorrichtung, um Risse an den inneren Endbereichen der Verbindung und in der Rohrwand in unmittelbarer Nachbarschaft hierzu zu ermitteln. Somit lassen sich Risse erkennen, die eine absolute Beanstandung der Verbindung erforderlich machen. Da die Vorrichtung ferner in ähnlicher Weise sich sehr nahe an das Ende der Verbindung heranbewegen kann, kann sie auch bestimmen/ daß ein akzeptabler Riß unmittelbar kurz vor dem Ende der Verbindung endet und daß das Rohr somit akzeptabel ist. Bisher wurde das Rohr beanstandet, da die Prüfvorrichtung nicht mit Sicherheit bestimmen konnte, ob sich der Riß unter der Verbindung erstreckt oder nicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Endbereichs-Prüfvorrichtung, die die Einrichtung nach der Erfindung enthält, die ermöglicht, daß eine Prüf

sonde sich äußerst nahe an das Ende einer Rohrverbindung bewegen kann und die automatisch über das Ende springt und sich dann selbsttätig auf die Obere Fläche an dem äußersten Ende der Verbindung zurück

stellt,

Figur 2 eine Schnittansicht eines Teils der End-

bereichs-Prüfvorrichtung nach Figur 1 mit einer Teilschnittansiciht der Prüfsonde

nach der Erfindung, und

Figuren 3, 4 und 5 vereinfachte schematische Ansichten zur Verdeutlichung der verschiedenen Stellungen der Prüfsonde nach der Erfindung, die sie während ihres Arbeitens

einnimmt und wenn sie über das Ende einer Verbindung springt.

Figur 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Endbereich-Prüfvorrichtung, bei der die Erfindung verwirklicht ist. Ein rohrförmiges Element 10 ist an seinem rechten Ende mit einem Außengewinde versehen und ein mit einem Innengewinde versehenes Verbindungsstück 12 ist auf das rohrförmige Element entsprechend den Bestimmungen nach den API-Einzelheiten geschraubt. Das rohrförmige Element 10 kann beispielsweise 9/1 m (30 feet) lang sein. Die Vorrichtung nach Figur 1 ist jedoch zur zerstörungsfreien Prüfung nur des Endbereichs des Elements und des daran befestigten Verbindungsstücks 12 bestimmt. Das linke Ende des Rohrelements 10, das nicht dargestellt ist, ist ebenfalls mit einem Gewinde versehen, hat aber üblicherweise kein daran befestigtes Verbindungsstück. Die Prüfvorrichtung weist zwei rohrförmige Arme 16 und 18 auf, die aus einem nicht metallischen Material, wie Glasfaser, hergestellt sein können. Die Arme 16 und 18 sind auf einem quer verlaufenden Tragelement 26 verstellbar angebracht, das einen darin befindlichen Schlitz 27 hat. Die rechten Enden der Arme 16 und 18 enthalten lösbare Tragelemente, die nicht dargestellt sind, und die durch den Schlitz 27 gehen. Diese halten die Arme in einer festen Position relativ zu dem Tragelement 26. Die Arme 16 und 18 haben einen Abstand voneinander, so daß der Arm 16 in unmittelbarer Nähe der Außenwände eines rohrförmigen Elements 10 und des

HJ

Verbindungsstücks 12 positioniert werden kann und der Arm 18 derart positioniert werden kann, daß er sich in unmittelbarer Nähe der Innenwände des rohrförmigen Elements 10 und des Verbindungsstücks 12 befindet. Die Positionen der Arme 16 und 18 auf dem Tragelement 26 können verändert werden, so daß eine Anpassung an verschieden große Rohrwaren möglich ist.

Der quer verlaufende Träger 26 ist fest mit einem Rotorelement 28 mit Hilfe einer Stütze 29 verbunden. Das Rotorelement 28 ist mit einer Drehantriebswelle eines Elektromotors 30 verbunden, der das Rotorelement 28, den Querträger 26 und die daran festgelegten Arme 16 und 18 in Drehung versetzt. Eine Schleifring-Bürstenanordnung 32 ist ebenfalls mit dem Motor 30 verbunden und stellt eine Kupplungsverbindung für die Prüfsignale von der Drehvorrichtung her. Ein Tragelement 34 trägt die Schleifring-Bürstenanordnung 32 und den Motor 30 und es ist derart beschaffen, daß es sich in einer Richtung parallel zur Achse des Rohrelements 10 in Richtung nach vorne und nach hinten translatorisch bewegen kann. Das Tragelement 34 kann auf einer Zahnstangenantriebseinrichtung, beispielsweise einer solchen angebracht sein, die mittels eines umsteuerbaren Gleitstrommotors antreibbar ist.

Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform nach der Erfindung, die beschrieben wird, wird davon ausgegangen, daß die zerstörungsfreie Prüfung des Rohrelements 10 und des Verbindungsstücks 12 mit Hilfe der bekannten Wirbels trommethode durchgeführt wird. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Der obere Arm 16 hat vier einzelne Wirbelstrom-Sondenanordnungen 20, die gleichmäßig über seine Länge verteilt sind, wobei das

aktive Ende jeder Probe (nicht dargestellt) sich nach unten derart erstreckt, daß es sich auf den äußeren Oberflächen des Rohrelements 10 und des Verbindungs-Stücks 12 bewegen kann. In ähnlicher Weise hat der untere Arm 18 vier in regelmäßigen Abständen angeordnete Sondenanordnungen 22, die jeweils Sondenelemente 22a-22d haben, die sich in Querrichtung des Arms erstrecken und sich auf den Innenwänden des Rohrelements 10 und des Verbindungsstücks 12 bewegen. Jede Sondenanordnung hat zwei oder mehr elektrische Leitungen, die durch die Mitte des jeweiligen Prüfarms 16 oder 18 gehen und ein Bündel oder Kabel 40, 42 bilden, das von dem Inneren des Arms ausgeht und dem ein entsprechender Verbinder 44 zugeordnet ist. Vorverstärker 46 und 48 sind auf Stützen 26 angebracht und nehmen die jeweiligen Kabel 40 und 42 zur Verstärkung der Prüfsignale auf. Die Ausgänge der Vorverstärker 46 und 48 gehen durch das hohle Innere des Rotorelements 28 und des Motors 30 und es ist eine Verbindung mit der Schleifring-Bürstenanordnung 32 vorgesehen. Anschlüsse am Stator der Anordnung 32 sind mit den Signalverarbeitungs-Auslese- und -Anzeigeeinrichtungen zu verbinden, die nicht dargestellt sind.

Bei jedem Arbeitszyklus der Endbereich-Prüfvorrichtung nach Figur 1 wird das Tragelement 34 am Anfang zu der rechts liegenden Stelle gemäß Figur 1 zurückgezogen, so daß die Arme 16 und 18 von dem Verbindungsstück 12 entfernt sind. Auf ein Befehlssignal von der Bedienungsperson hin bewirkt der Wechselstrommotor, der die Zahnstangenantriebseinrichtung für das Tragelement 34 steuert, daß sich das Tragelement in Richtung nach links bewegt, so daß die Arme 16 und 18 sich dem Ende des Verbindungsstücks 12 nähern, wobei der Arm 16 sich

auf der Außenseite und der Arm 18 auf der Innenseite befindet. Wenn sich die Arme 16 und 18 in Richtung nach links weiterbewegen, dreht der Motor 30 das Rotorelement 28 und die gesamte Prüfanordnung. Die Dreharme 16 und 18 setzen ihre Vorschubbewegung fort, so daß die Wirbelstromsonden 20a-d auf dem Arm 16 in Eingriff mit den äußeren Flächen des Verbindungsstücks 12 und des Rohrelements 10 und die Sondert 22a-d auf dem Arm 18 in Eingriff mit den Innenflächen sind. Die Geschwindigkeit der axialen Vorschubbewegung und der Drehung der Prüfanordnung sind so gewählt und abgestimmt, daß die spiralförmigen, von den Wirbelstroiri-Sonden durchlaufenen Wege einen im wesentlichen vollständigen Prüferfassungsbereich der Endbereiche des rohrförmigen Elements 10 und des Verbindungsstücks überstreichen. Die Arme 16 und 18 setzen ihre spiralförmige Vorschubbewegung im rohrförmigen Element 10 fort, bis das rechte Ende des Verbindungsstücks 12 einen Grenzschalter 50 berührt, der an dem quer verlaufenden Tragelement 26 zwischen den rechten Enden der Arme 16 und 18 angebracht ist. Durch Betätigen des Grenzschalters 50 wird bewirkt, daß der Motor, der die Bewegung des Tragelements 34 steuert, seine Drehrichtung umkehrt, so daß die Zahnstangenantriebseinrichtung ihre Arbeitsrichtung umkehrt, um zu bewirken, daß sich die Dreharme 16 und 18 in Figur 1 nach rechts zu bewegen beginnen, wobei sie von dem rohrförmigen Element 10 und dem Verbindungsstück 12 abgerückt werden. Prüfsignale von den Sonden können sowohl während der Vorlaufbewegung als auch während der Rückzugsbewegung der Arme 16 und 18 oder nur während der Rückzugsbewegung gesammelt werden.

In Figur 1 ist der Bereich 14 des rohrförmigen Elements 10 an und in unmittelbarer Nähe des inneren Endes

des Verbindungsstücks 12 jener Bereich, der bisher nur unter Schwierigkeiten zu prüfen war oder der mit Hilfe von automatischen Prüfvorrichtungen überhaupt nicht prüfbar war. Hierzu war eine manuelle Prüfung dieses Bereichs erforderlich. Da alle Sondenanordnungen auf den beiden Armen 16 und 18 gleich ausgebildet sind, wird nachstehend nur eine derselben näher erläutert. Wie in Figur 2 gezeigt, muß die Prüfsonde 22c beispielsweise so nahe wie möglich an die Schulter oder das linke Ende des Verbindungsstücks 12 herangebracht werden, um den Bereich 14 zu prüfen. Die Sonde muß dann in einer radialen Richtung etwas angehoben werden, so daß sie sich auf der äußeren Fläche des Verbindungsstücks 12 befindet, um die spiralförmige Bahn längs des Verbindungsstücks fortzusetzen. Die Prüfsondenanordnung nach der Erfindung enthält ein äußeres Gehäuse 54, das in Querrichtung über das Innere des Armes 16 hinweg mit Hilfe einer Befestigungsstütze 56 befestigt ist, die an dem Arm mit Hilfe von Schrauben 57 befestigt ist. Ein Ende des Sondengehäuses 54 ist offen. In Figur 2 handelt es sich hierbei um das bodenseitige Ende. Die Sonde 2Öc erstreckt sich in das Innere des Gehäuses 54 nach oben. Ein Balg 58 aus einem elastomeren Material, wie Kautschuk, ist an seinem bodenseitigen Ende in einem Umfangsschlitz 60 in der Sonde 20c in Eingriff und sein oberes Ende ist zwischen dem Ende des Sondengehäuses 54 und einem mit Innengewinde versehenen Haltering 63 festgehalten. Der Balg 58 und die Sonde 20c sind in Figur 2 in ihrer am weitesten ausgefahrenen Stellung gezeigt, die sie einnehmen, wenn die äußere Wand des rohrförmigen Elements 10 geprüft wird. In dieser ausgefahrenen Stellung wird das Sondenelement 20c aus dem Gehäuse 54 entgegen den Kräften heraus-

gedrückt, die von den elastomeren Bändern 52 und 64 aufgebracht werden. Diese Bänder haben verbreiterte Enden 65 und 66/ die an einem der Enden mit Hilfe von C-förmigen Unterlegscheiben 67 fest mit dem geschlossenen Ende des Sondengehäüses 54 verbünden sind und die an ihren gegenüberliegenden Enden an dem inneren Ende der Sonde 20c festgelegt sind. Ein Schlitz oder eine Keilnut 68 sind in die Seite der Sonde 20c eingearbeitet und eine Schraube 69 erstreckt sich durch die Wand des Gehäuses 54 und greift in die Keilnut ein, so daß die in Querrichtung gerichtete Bewegung der Sonde 20c begrenzt ist.

Die Sonde 20c wird in die ausgefahrene Stellung gemäß Figur 2 mit Hilfe eines Luftdrucks gedruckt, der durch ein Einlaßrohr 70 zu einer Kammer 71 im Inneren des Sondengehäuses 50 geht. Ein Luftschlauch 72 ist mit dem Einlaßrohr 70 verbunden und erstreckt sich durch das Innere des Arms 16 an einer pneumatischen Druckquelle, die nicht dargestellt ist. Eine entsprechende Drehkupplung oder eine Anschlußverbindung ist in der pneumatischen Versorgungsleitung vorgesehen, um eine Drehung der Luftschläuche 72 relativ zu der stationären Quelle zu ermöglichen. Ein Luftaustritt oder ein Austrittdurchgang oder eine Öffnung 76 befindet sich in der Nähe des geschlossenen Endes des Sondengehäuses 54 und diese Einrichtung ist normalerweise durch ein Kissen 78 aus einem elastomeren Material beispielsweise abgesperrt, das auf der Befestigungsstütze 56 festgelegt ist. Wenn die Sonde 2Öc sich auf der äußeren Fläche des Rohrelements 12 befindet, wird das Sondengehäuse 54 in Uhrzeigerrichtung um einen Schwenkzapfen 80 (Figur 3) mit Hilfe der beiden elastomeren Bänder 82 gedrückt, deren vergrößerte Enden 84

jeweils in den Halteelementen 86 und 88 auf der Befestigungsstütze 56 und dem Gehäuse 54 festgehalten sind. Die elastomeren Bänder 82 sind unter Spannung, um die Austrittsöffnung oder die öffnung 76 federnd nachgiebig gegen das Kissen 78 zu drücken, so daß die über das Eintrittsrohr 70 eintretende Luft in der Kammer einen Druck aufbaut und die Sonde 20c nach außen entgegen der Spannung der vertikal verlaufenden elastomeren Bänder 62 und 64 drückt. Der Balg 58 ist ausreichend flexibel und nachgiebig, um eine freie Translationsbewegung der Sonde 20c zuzulassen.

Wenn sich die Prüfvorrichtung, wie in Figur 2 zu ersehen ist, nach rechts bewegt und die rechte Seite der Sonde 20c auf die Endschulter des Verbindungsstücks 12 trifft, können die Sonde 20c und ihr Gehäuse 54 sich nicht weiter mit dem Arm 16 in axialer Richtung bewegen. Anstelle hiervon schwenkt sie sich in Uhrzeigerrichtung gemäß Figur 4 um ihren Schwenkzapfen 80, wenn der Arm 16 seine spiralförmige Bewegung in Richtung nach rechts in Figur 2 fortsetzt. Die Schwenkbewegung in Gegenuhrzeigerrichtung des Gehäuses 54 bewirkt, daß die Austrittsöffnung oder die öffnung 76 sich von dem Kissen 78 weg bewegt, so daß die unter Druck in der Kammer 71 im Gehäuse 54 stehende Luft nunmehr über die öffnung 76 austritt. Der Innenluftdruck im Gehäuse 54 reicht nicht mehr aus, um die Sonde 20c in ihrer ausgefahrenen Stellung gegen die Zugkraft der vertikalen elastomeren Bänder 62 und 64 zu halten. Folglich wird die Sonde 20c weiter in das Gehäuse 54 nach oben gezogen, bis das bodenseitige Ende der Sonde das linke Ende des Verbindungsstücks freigibt. Wenn dies der Fall ist, kann sich das Sondengehäuse 54 frei in Uhrzeigerrichtung um den Schwenk-

zapfen 80 unter der Drehkraft drehen, die durch die beiden elastomeren Bänder 82 aufgebracht wird. Das Gehäuse 54 springt somit in die iri Figur 3 gezeigte Stellung zurück, in der die Austrittsöffnung 76 wiederum durch das Kissen 78 abgesperrt ist. Der Luftdruck baut sich wiederum in der Fluidkammer 71 auf und die Sonde 20c wird radial nach außen entgegen der Zugspannung der elastomeren Bänder 62 und 64 gedrückt.

Das Ende der Sonde 20c berührt nunmehr die äußere Fläche des Verbindungsstücks 12, wie dies in Figur 5 gezeigt ist. Es ist zu ersehen, daß der Balg 58 teilweise nach innen auf sich selbst gedreht ist, um einen Dichteingriff zwischen der Sonde 20c und dem Haltering 65 aufrecht zu erhalten.

Aufgrund der Prüfung des Bereichs 14 auf dem rohrförmigen Element 10 an dem inneren Ende des Verbindungsstücks 14 ist die Hauptaufgabe bei der¹ Darstellung nach Figur 1 die Überprüfung des Endbereiches und des Verbindungsstücks. Hierbei ist es erwünscht, daß die Prüfsonden jeweils einen vollständigen Umfangsdurchgang um das rohrförmige Element ausführen, nachdem es die Endwand des Verbindungsstücks erreicht hat und bevor die Sonde auf die äußere Fläche des Verbindungsstücks springt. Bei der dargestellten Ausführungsform nach der Erfindung»wird dies auf die nachstehend beschriebene Weise erreicht. Um einen vollständigen Prufungserfassungsbereich des Rohrendbereichs und des Verbindungsstücks ohne eine übermäßig große Anzahl von Prüfsonden sicherzustellen, haben die spiralförmigen Bahnen der Sonden auf den Armen 16 oder 18 eine Steigung von beispielsweise 2,54 mm (1/10 inch). Dies bedeutet, daß die Arme 16 und 18 sich in axialer Richtung um 2,54 mm (1/10 inch) bewegen, wenn eine Sonde

sich gegen das Ende des Verbindungsstücks 12 bewegt, wobei die Sonde eine Umdrehung um das rohrförmige Element 10 ausführt. Diese eine Umdrehung einer Sonde, die im Bereich des Endes des Verbindungsstücks auftritt, muß ausgeführt werden, bevor das Sondengehäuse 54 sich von dem Kissen 78 (Figur 2) wegschwenkt, um die Luftaustrittsöffnung 76 freizugeben. Der gewünschte Zweck wird dadurch erreicht, daß das Kissen

IQ 78 aus einem porösen bzw. schwammähnliehen elastomeren Material hergestellt ist, das eine ausreichende Dicke und Nachgiebigkeit hat, daß es wenigstens 2,54 mm (1/10 inch) nachgeben kann, wenn das Sondengehäuse in den Kontaktzustand mit dem Kissen gedrückt wird.

Wenn daher die Sonde das Ende eines Verbindungsstücks erreicht und das Gehäuse 54 sich von dem Stützträger 56 wegzuschwenken beginnt, hält das Kissen 78 den Absperrungszustand bezüglich der Austrittsöffnung 76 für wenigstens 2,54 mm (1/10 inch) bei der Axialbewegung aufrecht, währenddem das zusammengedrückte Kissen in seinen unkomprimierten Grundzustand zurückkehrt. Eine weitere axiale Bewegung bewirkt, daß die Austrittsöffnung 76 vom Kissen 78 frei ist und der Luftdruck in der Kammer 71 austreten kann. Andere Einrichtungen können vorgesehen sein, um das Aufheben des Absperrens der Austrittsöffnung 76 zu verzögern, bis eine Sonde wenigstens eine vollständige Umdrehung um das Rohr ausgeführt hat, währenddem die Probe in Kontakt mit dem Ende des Verbindungsstücks ist.

Es ist somit zu erkennen, daß die "Spring"-Bewegung der Sonde, um über das Ende des Verbindungsstücks 12 zu springen, selbsttätig ausgelöst wird und daß hierdurch ermöglicht wird, daß die Sonde 20c sich in und um den Bereich 14 auf dem Rohr 10 benachbart des Ver-

bindungsstücks 12 bewegt. Dieses selbsttätige Springen ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber anderen Einrichtungen, wie Nockeneinrichtüngen, die die Sonde von dem rohrförmigen Element 10 in Abhängigkeit von einem gesonderten Fühlelement abhebt, das das Ende des Gehäuses bzw. Verbindungsstücks 12 erfüllt. Die Nocke muß so eingestellt werden, daß sie die Sonde zum richtigen Zeitpunkt hebt, daß sie dieselbe um eine ausreichende Höhe über die Oberfläche des rohrförmigen Elements hebt und daß sie dann dieselbe einen entsprechenden Weg absenkt, um die äußere Fläche des Verbindungsstücks 12 zu berühren. Wie vorstehend erläutert ist, ist die Sprungeinrichtung nach der Erfindung selbstauslösend, wenn die Sonde das Ende des Verbindungsstücks berührt und sie schwenkt das Gehäuse 54 um einen vorbestimmten Weg»

Die Sonden 22a-22d, die einem spiralförmigen Weg a.if der Innenfläche des rohrförmigen Elements 10 folgen, springen nicht über das Ende des Verbindungsstücks 12, sondern sie werden selbst dann weiter nach außen ausgefahren, wenn sie von dem Ende des rohrförmigen Elements 10 die innere Fläche des Verbindungsstücks 12 passieren, da der Arm 18 in Figur 1 nach rechts zurückgezogen wird. Die Eigenschaften der elastomeren Bänder 62 und 64, die die Sonden 22a-22d in den Gehäusen 54 nachgiebig festhalten, und der Luftdruck in den Kammern 71 sind so abgestimmt, daß ermöglicht wird, daß die Sonden sofort nach außen auf die Innenwand des Gehäuses 12 schnappen. Die Faltenbalge 58 der jeweiligen Sonden sind so ausreichend lang, daß eine solche Bewegung möglich ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß Luft als Fluid verwendet wird, um die Sonden 20a-20d und 22a-22d nach außen zu drücken. Selbstverständlich

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können auch Flüssigkeiten und andere gasförmige Fluide gegebenenfalls zur Anwendung kommen. Zusätzlich sind elastomere Bänder 62, 64 und 82 gezeigt und beschrie-B ben worden, die die Sonden in den Sondengehäusen federnd nachgiebig festhalten und die die Gehäuse gegen ihre zugeordneten Kissen 78 drücken. Andere Formen von elastischen oder federähnlichen Einrichtungen können anstelle dieser Einrichtungen verwendet werden.

Das innere der Wirbelstrom-Sonde ist in vereinfachter Forir, in Figur 5 gezeigt, wobei mehrere Spulen um einen Spulenkern gewickelt sind und ein Ferritstab 80 axial durch den Spulenkörper geht. Eine entsprechende Wir-

It belstrom-Prüfvorrichtung ist in der amerikanischen Patentanmeldung Serial No. 457 321 beschrieben, die durch die Bezugnahme somit miteingeschlossen ist, und die den Titel trägt "Lift-Off Compensation of Eddy Current Probes" und die auf Kames A. Bains angemeldet ist.

2C Es ist zu ersehen, daß der innere Hohlraum am Bodenbereich der Sonde 20c nicht symmetrisch ist, wobei die dünnste Wand sich rechts befindet, so daß der Ferritstab 80 sich so nahe wie möglich dem Ende des Verbindungsstücks 20 nähern kann, bevor die Sonde auf das Verbindungsstück springt. Hierdurch wird ermöglicht, daß Wirbelströme in dem Bereich 14 des rohrförmigen Elements 10 in Figur 2 erzeugt werden.

Obgleich die Wirbelstrom-Prüftechnik gemäß der vorstehend genannten amerikanischen Patentanmeldung bevorzugt bei der Endbereich-Prüfvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art zur Anwendung kommt, können auch andere Formen von Prüfeinrichtungen und -techniken für die Sonden 20 und 22 verwendet werden. Die Sonden 20 und 22 sind aus einem gehärteten, verschleißfesten Material hergestellt, so daß sie eine lange Lebensdauer haben, wenn sie sich auf den Rohr- und Verbindungsstück-Flächen bewegen.

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines rohrförmigen Elements, das ein zylindrisches Verbindungsstück mit einem unterschiedlichen Durchmesser hat/ das fest an einem Ende des rohrförmigen Elements angebracht ist, wobei sich eine Prüfsonde längs der Oberfläche des rohrförmigen Elements bewegt und auf das Ende des Verbindungsstücks als ein Hindernis für ihre weitere Bewegung in einer Richtung parallel zur Achse des rohrförmigen Elements trifft, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die ein Springen der Sonde über das ein Hindernis bil-

dende Ende des Verbindungsstücks und auf die Oberfläche desselben ermöglicht, wobei folgende Merkmale vorgesehen sind:
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ein Sondeneleinent (20, 22), das so beschaffen und ausgelegt ist, daß es Einrichtungen (22a-22d, 20a-20d) zur zerstörungsfreien Prüfung des Rohrelements (10) enthält,

ein Sondengehäuse (54), das das Sondenelement (20, 22) aufnimmt, wobei das Sondenelement (20, 22) translatorisch relativ zum Gehäuse (54) in Richtung auf die Oberfläche eines rohrförmigen Elements zu und von diesem weg bewegbar ist, das sich in der Nähe des Gehäuses (54) befindet,

eine Trageinrichtung (56), die das Gehäuse (54) beweglich zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung lagert,

eine Einrichtung (16, 18), die die Trageinrichtung (56) mit dem Gehäuse (54) und dem Sondenelement (20, 22) translatorisch parallel zur Achse eines zu prüfenden rohrförmigen Elements (10) bewegt, wobei das ein Hindernis bildende Ende des Verbindungsstücks (12) das Gehäuse (54) in seine zweite Stellung drückt, wenn das sich bewegende Sondenelement (20, 22) auf dieses ein Hindernis bildende Ende trifft, und

eine Einrichtung (76, 78), die nur arbeitet/ wenn sich das Gehäuse (54) zu seiner zweiten Stellung bewegt, um das Sondenelement (20, 22) von der Oberfläche des rohrförmigen Elements (10) abzuheben und

in radialer Richtung das ein Hindernis bildende Ende des Kupplungsstücks (12) freizugeben, wobei diese Einrichtung das Sondenelement (20, 22) auf die Oberfläche des Verbindungsstücks (12) ausfährt, wenn das Gehäuse (54) in seine erste Stellung zurückkehrt, sobald das ein Hindernis bildende Ende des Verbindungsstücks (12) überwunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zurückziehen des Sondenelements (20, 22) von der Oberfläche des rohrförmigen Elements (10) und zum Ausfahren auf dieselbe eine Fluiddruckkammer (71) im Gehäuse (54) enthält, wobei das Sondenelement (20, 22) in dem Gehäuse (54) mit Hilfe federnd nachgiebiger Halteeinrichtungen (62, 64, 82) aufgenommen ist und in Verbindung mit der Kammer (71) ist, so daß der Fluiddruck in der Kammer (71) versucht, das Sondenelement (20, 22) von dem Gehäuse (54) nach außen entgegen der federnd nachgiebigen Halteeinrichtung (62, 64, 82) zu drücken, daß das Sondenelement im Gehäuse (54) hält, und

daß eine Einrichtung (76, 78) vorgesehen ist, die den Fluiddruck in der Kammer (71) nur dann entlastet, wenn das Gehäuse (54) in seiner zweiten Stellung ist und die den Druck in der Kammer aufbaut, um das Sondenelement (20, 22) von dem Gehäuse (54) nach außen zu drücken, wenn sich das Gehäuse (54) in seiner ersten Stellung befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entlasten des Drucks der Kammer (71) eine Flüidaustritts-

Öffnung (76) enthält, die in Verbindung mit der Kammer (71) ist, ferner eine Austrittsöffnung-Absperreinrichtung (78), die relativ zum Träger (56) festgelegt ist und zur Absperrung der Austrittsöffnung (76) dient, wenn das Gehäuse (54) in seiner ersten Stellung ist, wobei der Fluiddruck sich in der Kammer (71) aufbaut und das Sondenelement (20, 22) nach außen drückt, wenn sich das Gehäuse (54) in seiner ersten Stellung befindet, und daß die Austrittsöffnung (76) von der Absperrwirkung der Absperreinrichtung (78) frei ist, wenn sich das Gehäuse (54) in seiner zweiten Stellung befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung ein elastomeres Kissen (78) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (62, 64, 82) vorgesehen ist, die das Gehäuse (54) federnd nachgiebig und die Austrittsöffnung (76) gegen das elastomere Kissen (78) drückt, wenn das Gehäuse

(54) in seiner ersten Stellung ist, und die das Gehäuse (54) zur ersten Stellung aus der zweiten Stellung zurückführt, wenn das Sondenelement (20, 82) das ein Hindernis bildende Ende des Verbindungsstücks (12) in radialer Richtung überwunden hat.

6. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines rohrförmigen Elements, das ein zylindrisches Verbindungsstück mit einem größeren Außendurchmesser hat, das an einem Ende des Rohrelements befestigt ist, wobei sich eine Prüfsonde längs der äußeren

Fläche des rohrförmigen Elements und über das Ende und auf die Oberfläche des Verbindungsstücks bewegt, dadurch gekennz e ichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Sonde über das Ende des Verbindungsstücks und auf die äußere Fläche desselben springt, wobei folgende Merkmale vorgesehen sind:

ein längliches Sondenelement (20, 22), das derart beschaffen und ausgelegt ist, daß es zerstörungsfreie Prüfeinrichtungen (20a-20d; 22a-22d) für das rohrförmige Element enthält,

ein Sondenelement (20, 22), das im Gehäuse (54) in Richtung auf die Oberfläche eines rohrförmigen Elements (10) und von dieser weg translatorisch bewegbar ist, das sich in der Nähe des Gehäuses (54) befindet,

eine Fluidkammer (71) in dem Gehäuse zwischen dem inneren Ende des Sondenelements (20, 22) und einem Teil des Gehäuses (54),

eine Trageinrichtung (56), die das Gehäuse (54) schwenkbeweglich lagert, um zu ermöglichen, daß sich das Gehäuse (54) um eine Achse zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung schwenkt,

erste Federeinrichtungen (62, 64, 82), die das Sondenelement (20, 22) in einer eingerückten Stellung im Gehäuse (54) hält,

eine Einrichtung (70, 72), die ein Fluid unter Druck in die Kammer (71) einleitet, um die Sondeneinrichtung (20, 22) von der Kammer (71) gegen die Kraft

der Federeinrichtung (62, 64, 82) nach außen zu drücken,

eine Einrichtung (76) , die den Fluiddruck in der Fluidkammer (71) nur dann herabsetzt, wenn das Gehäuse (54) sich zu seiner zweiten Stellung bewegt, um zu ermöglichen, daß die erste Federeinrichtung (62, 64, 82) die Sondeneinrichtung um einen vorbestimmten Weg in das Gehäuse (54) einfahrt,

eine Einrichtung (30, »..), die die Trageinrichtung (56) und das Gehäuse (54) mit dem Sondenelement (20, 22) trahslatorisch parallel zur Achse eines zu prüfenden rohrförmigen Elements (10) bewegt,

eine Einrichtung, die eine zweite Federeinrichtung (82) enthält, um das Gehäuse (54) in der ersten Stellung federnd nachgiebig zu halten, wenn die Sonde (20, 22) sich auf der Oberfläche des rohrförmigen Elements (10) befindet und von dem Verbindungsstück (12) verschoben wird, und die gestattet, daß das Gehäuse (54) in die zweite Stellung entgegen der Kraft der zweiten Federeinrichtung (82) schwenkt, wenn die Sonde auf das Ende des Verbindungsstücks (12) während der translatorischen Bewegung der Trageinrichtung (56) trifft, die das Sondenelement parallel zur Achse des rohrförmigen Elements und gegen ein Ende des rohrförmigen Elements (10) bewegt, um hierbei zu ermöglichen, daß Fluid unter Druck aus der Kammer (71) entweichen kann, und

daß der vorbestimmte Weg so ausreichend ist, daß die Sonde sich in Querrichtung von dem ein Hinder-

nis bildenden Ende des Verbindungsstücks (12) abgerückt wird, um hierbei zu ermöglichen, daß die zweite Federeinrichtung (82) das Gehäuse (54) in seine erste Stellung bewegt, so daß der Fluiddruck in der Kammer (71) ansteigt, um das Sondenelement nach außen zu drücken, bis es die Oberfläche des Verbindungsstücks (12) berührt.

7. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines rohrförmigen Elements, das ein zylindrisches Verbindungsstück mit einem unterschiedlichen Durchmesser hat, das an einem Ende des rohrförmigen Elements angebracht ist, wobei sich eine Prüfsonde in axialer Richtung längs der Fläche des rohrförmigen Elements bewegt und auf das Ende des Verbindungsstücks als Hindernis für seine weitere Bewegung in einer Richtung parallel zur Achse des rohrförmigen Elements trifft, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Sonde über das ein Hindernis bildende Ende des Verbindungsstücks (12) und auf die Oberfläche dessselben springt, die aufweist:

ein längliches Sondenelement (20, 22), das eine Prüfeinrichtung (22a-22d, 20a-20d) zur zerstörungsfreien Prüfung des rohrförmigen Elements (10) enthält,

ein Sondengehäuse (54), das wenigstens ein Ende des Sondenelements (20, 22) aufnimmt,

wobei das Sondenelement (20, 22) translatorisch im Gehäuse (54) in Richtung auf die Oberfläche eines

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■^; rohrförmigen Elements (10) und von dieser weg

bewegbar ist, das sich in der Nähe des Gehäuses -■»■ (54) befindet,
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eine Trageinrichtung (56), die das Gehäuse (54) für eine Bewegung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung schwenkbeweglich lagert,

eine Einrichtung (16, 18), die die Trageinrichtung (56) und das Gehäuse (54) mit dem Sondenelement (20, 22) translatorisch in einer Richtung parallel zur Achse eines zu prüfenden rohrförmigen Elements (10) bewegt, wobei das ein Hindernis bildende Ende des Verbindungsstücks (12) das Gehäuse (54) in seine zweite Stellung drückt, wenn das Sondenelement bei seiner Bewegung auf das ein Hindernis bildende Ende trifft, und

eine Einrichtung (76, 78), die nur arbeitet, wenn das Gehäuse (54) sich zu seiner zweiten Stellung bewegt, um die Sonde (20, 22) in ihr Gehäuse (54) einzufahren und das ein Hindernis bildende Ende des Verbindungsstücks in radialer Richtung freizugeben und die das Sondenelement (20, 22) auf die Oberfläche des Verbindungsstücks (12) ausfährt, wenn das Gehäuse (54) in seine erste Stellung zurückkehrt, sobald das ein Hindernis bildende Ende des Verbindungsstücks (12) überfahren ist.

8. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines rohrförmigen Elements, das ein zylindrisches Verbindungsstück mit einem unterschiedlichen Durchmesser hat, das an einem Ende des rohrförmigen EIements befestigt ist, wobei sich eine Prüfsonde in

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axialer Richtung längs der Oberfläche des rohrförmigen Elements bewegt und auf das Ende des Verbindungsstücks als ein Hindernis für seine weitere Bewegung in einer Richtung parallel zur Achse des rohrförmigen Elements trifft, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Sonde (20, 22) über das ein Hindernis bildende Ende des Verbindungsstücks (12) und auf die Oberfläche desselben springt, die folgende Merkmale aufweist:

ein längliches Sondenelement (20, 22), das Prüfeinrichtungen (22a-22d, 20a-20d) zur zerstörungsfreien Prüfung des rohrförmigen Elements (10) enthält,

ein Sondengehäuse (54), das wenigstens ein Ende des Sondenelements (20, 22) aufnimmt,

wobei das Sondenelement in dem Gehäuse (54) translatorisch in Richtung auf die Oberfläche eines rohrförmigen Elements und von dieser weg bewegbar ist, das sich in der Nähe des Gehäuses (54) befin^det'

eine Fluidkammer (71) im Gehäuse (54) zwischen dem inneren Ende des Sondenelements (20, 22) und einem Teil des Gehäuses (54),

eine Einrichtung (62, 64, 82), die das Sondenelement (20, 22) federnd nachgiebig in der zurückgezogenen Stellung im Gehäuse (54) hält,

eine Einrichtung (70, 72), die ein Fluid unter Druck der Kammer (71) zuleitet, um die Sondenein-

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richtung (20, 22) von ihrer ausgefahrenen Stellung in der Kammer (71) nach außen zu drücken,

eine Einrichtung (56), die das Gehäuse (54) schwenkbeweglich lagert, so daß das Gehäuse (54) um eine Achse schwenkbar ist,

eine Einrichtung (16, 18), die die Trageinrichtung (56) in einer Richtung parallel zur Achse eines zu prüfenden rohrförmigen Elements (10) translatorisch bewegt, um die Sondeneinrichtung (20, 22) längs und in der Nähe der Oberfläche des rohrförmigen Elements (10) translatorisch zu bewegen,

eine Austrittsöffnung (76), die ermöglicht, daß Fluid unter Druck aus der Kammer (71) entweichen kann, wobei der Fluiddruck in der Kammer (71) herabgesetzt wird und wobei eine Einrichtung (62, 64,

82) vorgesehen ist, die das Sondenelement (20, 22) federnd nachgiebig hält und das Sondenelement in das Gehäuse (54) zurückzieht,

eine Einrichtung (78), die die öffnung (76) absperrt, wenn das Gehäuse (54) in einer ersten Stellung ist, und die die öffnung (76) freigibt, wenn das Gehäuse (54) sich in seiner zweiten verschwenkten Stellung befindet, und

eine Einrichtung (82), die das Gehäuse (54) in der ersten Stellung federnd nachgiebig hält, und die ermöglicht, daß das Gehäuse (54) in die zweite Stellung bewegbar ist, wenn die Sonde (20, 22) auf das Ende des Verbindungsstücks (12) als ein Hindernis für seine weitere Bewegung in einer Richtung parallel zur Achse des rohrförmigen Elements (10) trifft.

9. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines rohrförmigen Elements, das ein zylindrisches Verbindungsstück mit einem größeren Außendurchmesser hat, das fest auf einem Ende des rohrförmigen Elements angebracht ist, wobei sich eine Prüfsonde gemäß einem spiralförmigen Weg längs der Außenfläche des rohrförmigen Elements und über das Ende sowie auf die Oberfläche des Verbindungsstücks bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Sonde über das Ende des Verbindungsstücks (12) und auf die äußere Oberfläche desselben springt, die folgendes aufweist:

ein längliches Sondenelement (20, 22), das eine Prüfeinrichtung (20a-20d; 22a-22d) zur zerstörungsfreien Prüfung des rohrförmigen Elements (10) enthält,

ein Sondengehäuse (54), das wenigstens ein Ende des Sondenelements (20, 22) aufnimmt,

wobei das Sondenelement (20, 22) irr. Gehäuse (54) in Richtung auf die Oberfläche eines rohrförmigen Elements und von dieser weg tränslatorisch bewegbar ist, das sich in der Nähe des Gehäuses (54) befindet,

eine Fluidkammer (71) mit veränderbarem Volumen im Gehäuse (54) zwischen dem inneren Ende des Sondenelements (20, 22) und einem Teil des Gehäuses (54),

eine erste Federeinrichtung (62, 64, 82), die das Sondenelement (20, 22) im Gehäuse (54) in einer eingefahrenen Stellung hält,

eine Einrichtung (70, 72), die ein Fluid unter Druck in der Kammer (71) zuleitet, um die Sondeneinrichtung (20, 22) aus der Kammer (71) gegen die Kraft der Federeinrichtung (62, 64, 82) nach außen zu drücken,

eine Trageinrichtung (56), die das Gehäuse (54) zur Ausführung einer Schwenkbewegung um eine Achse schwenkbeweglich lagert,

eine Einrichtung (16, 18), die die Trageinrichtung (56) und das Gehäuse (54) mit dem Sondenelement (20, 22) in einer Richtung parallel zur Achse eines zu prüfenden rohrförmigen Elements translatorisch bewegt,

eine Austrittsöffnung (76) im Gehäuse, die in Verbindung mit der Kammer (71) steht, um das unter Druck stehende Druckmittel aus der Kammer (71) auszulassen,

eine Absperreinrichtung (78) für die Austrittsöffnung (76), die die Austrittsöffnung absperrt, wenn sich das Gehäuse (54) in seiner ersten Stellung befindet und die die Absperrung der Austrittsöffnung (76) aufhebt, um Fluid unter Druck auszuleiten, wenn sich das Gehäuse (54) in einer verschwenkten zweiten Stellung befindet,

eine Einrichtung,/die eine zweite Federeinrichtung (82) enthält, die das Gehäuse (54) in der ersten Stellung federnd hält, wenn die Sonde (20, 22) sich auf der Oberfläche des rohrförmigen Elements befindet und die es von dem Verbindungsstück (12) wegschwenkt, wobei diese Einrichtung ermöglicht, daß

das Gehäuse (54) in die zweite Stellung entgegen der Kraft der zweiten Federeinrichtung (82) schwenkbar ist, wenn die Sonde (20, 22) auf das Ende des Verbindungsstücks (12) bei der translatorischen Bewegung der Trageinrichtung (56) zur Parallelbewegung des Sondeneleinents (20, 22) bezüglich der Achse des rohrförmigen Elements (10), und die die Trageinrichtung in Richtung auf ein Ende des rohrförmigen Elements bewegt, wobei das unter Druck stehende Fluid aus der Kammer (71) entweichen kann,

wobei die erste Federeinrichtung (62, 64) bewirkt, daß das Sondenelement (20, 22) in das Gehäuse um eine vorbestimmte Strecke eingezogen wird, wenn die Absperreinrichtung (78) von der Austrittsöffnung (76) abgerückt ist, und

wobei der vorbestimmte Abstand so ausreichend ist, daß die Sonde (20, 22) in Querrichtung von dem ein Hindernis bildendes Ende des Verbindungsstücks (12) abgerückt wird, wodurch ermöglicht wird, daß die zweite Federeinrichtung (82) das Gehäuse (54) in seine erste Stellung bewegt, um die Austrittsöffnung (76) im Gehäuse (54) wiederum abzusperren, so daß der Fluiddruck in der Kammer (71) ansteigt, um das Sondenelement (20, 22) nach außen zu drücken, bis es die Oberfläche des Verbindungsstücks (12) berührt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (56) mit dem Gehäuse (54) und dem Sondenelement (20, 22), die daran gelagert sind, auf einer spiralförmigen Bahn relativ zur Oberfläche des rohrförmigen Elements (10) und des Verbindungsstücks (12) translatorisch bewegt wird.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Sondenelementen (22a-22d; 20a-20d) vorgesehen ist, das zugeordnete Gehäuse (54) in einer Reihe angeordnet sind, so daß man bei der Prüfung eine Mehrzahl von schraubenlinienförmigen Bahnen relativ zum rohrförmigen Element (10) und dem Verbindungselement (12) erhält. 10