DE60010101T2

DE60010101T2 - Verfahren zur prüfung der schweissverbindung eines kernreaktorbrennstabverschlussstücks

Info

Publication number: DE60010101T2
Application number: DE60010101T
Authority: DE
Inventors: Philippe Mahe
Original assignee: Franco Belge de Fabrication de Combustible FBFC
Current assignee: Franco Belge de Fabrication de Combustible FBFC
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: WO2001022428A1; TW470968B; AR025729A1; CN1147870C; EP1214716B1; DE60010101D1; ATE265087T1; CN1376300A; FR2798770B1; FR2798770A1; ES2218206T3; US6665363B1; EP1214716A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Schweißverbindung eines Kernreaktorbrennstab-Verschlussstücks.
Kernreaktoren wie etwa die druckwassergekühlten Kernreaktoren umfassen einen Reaktorkern, der durch Brennelementbündel gebildet wird, in denen während des Reaktorbetriebs die Energie in Form von Wärme erzeugt wird.
Jedes der Brennelementbündel wird im Allgemeinen durch ein Bündel zueinander paralleler Brennstäbe gebildet, zusammengehalten durch das Bündelgerippe. Jeder der Brennstäbe umfasst eine rohrförmige Hülse aus einem schwach neutronenabsorbierenden Material wie zum Beispiel einer Zirkoniumlegierung, in der Kernbrennstofftabletten gestapelt sind, zum Beispiel Tabletten aus gesintertem Uraniumoxid UO₂. Die rohrförmige Hülse wird an ihren beiden Enden durch Verschlussstücke verschlossen, von denen jedes einen zylindrischen Teil umfasst, der koaxial in einen Endteil der Hülse gesteckt wird. Das Verschlussstück und die Hülse werden anschließend miteinander verbunden durch eine Schweißung gemäß einer kreisförmigen Linie, die sich in einer zu der Achse der Hülse und des Verschlussstücks im Wesentlichen senkrechten Ebene befindet.
Die Herstellung der Brennstäbe erfordert zahlreiche aufeinanderfolgende Operationen zum Befüllen der Hülse mit den Brennstofftabletten, dem Anbringen und Verschweißen der Verschlussstücke und dem Einspeisen eines inerten Druckgases wie zum Beispiel Helium in die durch die Verschlussstücke dicht verschlossene Hülse. Bei allen Schritten zur Herstellung des Brennstabs müssen zahlreiche Prüfungen durchgeführt werden, um absolut fehlerfreie Brennstäbe zu erhalten.
Insbesondere das Verschweißen der Verschlussstücke mit den Enden der Hülse muss Gegenstand einer strengen Prüfung sein.
Das Festschweißen der Verschlussstücke erfolgt in einer Schweißstation, die eine dichte Kammer umfasst, die eine Inertgas-Atmosphäre einschließt und in die man einen Endteil der Hülse einführt, in dem ein Verschlussstück steckt. Die Hülse und das Verschlussstück sind mit einer Vorrichtung verbunden, die ermöglicht, sie im Innern der dichten Schweißkammer um ihre gemeinsame Achse rotieren zu lassen. Die Schweißverbindung erfolgt durch das Verschmelzen der aneinanderstoßenden Teile der Hülse und des Verschlussstücks in der zu der Achse des Stabs senkrechten Trennfugenebene. Um das Verschmelzen in der Schweißzone zu realisieren, benutzt man eine Schweißvorrichtung wie zum Beispiel ein TIG-Schweißgerät oder einen Laserstrahl-Schweißkopf. Die Elektrode des TIG-Schweißgeräts oder der Strahl des Laserschweißkopfes sind gemäß der Trennfugenebene angeordnet und im Wesentlichen senkrecht zur Achse des Brennstabs. Aufgrund der Bearbeitungsgenauigkeit der Endoberflächen der Hülse und des Verschlussstücks, das eine Schulter aufweist, die den in die Hülse eingeführten zylindrischen Teil von einem Teil mit einem größeren Durchmesser trennt, der außerhalb der Hülse bleibt, wobei der Kontakt zwischen dem Endteil der Hülse und der Schulter des Verschlussstücks unvollständig sein kann und die Trennfuge in Wirklichkeit durch einen schmalen ringförmigen Spalt zwischen dem Endrand der Hülse und der Schulter des Verschlussstücks gebildet werden kann. Bei der Durchführung der Schweißung durch Verschmelzen der Hülse und des Verschlussstücks in der Trennfuge muss er Spalt geschlossen und ganz mit geschmolzenem Metall gefüllt werden, um eine perfekte Dichtheit zwischen dem Verschlussstück und der Hülse des Brennstabs sicherzustellen.
Um eine Schweißverbindung unter sehr guten Bedingungen zu realisieren, ist es notwendig, anschließend zu verifizieren, dass das Verschmelzen im Innern der Trennfuge über die gesamte kreisförmige Verbindungslinie erfolgte, und dass es keine Unterbrechung der Schweißverbindung gibt, die einen Mangel an Dichtheit zur Folge hätte.
Außerdem muss die Prüfung der Schweißverbindung zwischen Verschlussstücken und Hülsen von Brennstäben so durchgeführt werden, dass die Herstellungszeit der Brennstäbe sich dadurch so wenig wie möglich verlängert, um zu vermeiden, dass die Produktivität der Fertigungslinie reduziert wird. Es sollten Mittel zur Verfügung stehen, die ermöglichen, eine schnelle Diagnose zu erstellen, um zu wissen, ob der Brennstab akzeptabel ist.
In dem Patent US-A-5,602,885 wird zum Beispiel vorgeschlagen, eine optische Prüfung der Schweißverbindungen der Brennstäbe aufgrund von digitalisierten Bildern durchzuführen, die mit einer Abtastkamera, gekoppelt mit einer Bilddigitalisierungsvorrichtung, aufgenommen wurden.
Aufgrund jedes der digitalisierten Bilder realisiert man eine Matrix der Werte der Reflexionsfähigkeit jedes der Elementarpunkte, oder Pixel, des Bildes, angeordnet gemäß Spalten und Zeilen. Man berechnet einen Mittelwert der Reflexionswerte der Pixel des Bildes und vergleicht die Reflexion jedes Pixels mit diesem Mittelwert. Wenn eine bestimmte Anzahl benachbarter Pixel, die einer Schweißzone entsprechen, welche die minimale Größe eines berücksichtigten Fehlers haben, sich in einem exzessiven Maße von dem Mittelwert entfernen, diagnostiziert man das Vorhandensein eines inakzeptablen Fehlers der Schweißverbindung.
Ein solches Verfahren wird in einer von der Schweißstation getrennten Prüfstation durchgeführt, so dass es nötig ist, die Brennstäbe nach dem Schweißen von der Schweißstation zur Prüfstation zu befördern. Zu der Fertigungszeit der Brennstäbe kommen also die Dauer der Handhabung zwischen der Schweißstation und der Prüfstation und die zur Prüfung erforderliche Zeit hinzu.
Es ist auch notwendig, rotierende Prüfeinrichtungen vorzusehen, um die Prüfung der Schweißnaht durch die Aufnahme von Bildern längs der kreisförmigen Schweißverbindungslinie zu realisieren.
Zudem ermöglicht das Verfahren nicht, die Positionierung des Verschlussstücks und der Hülse vor dem Schweißen zu kontrollieren und effiziente Prüfungen der Konformität der Schweißung zu realisieren, unabhängig vom Typ der Schweißung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein Verfahren zur Prüfung der Schweißverbindung eines Verschlussstücks eines Kernreaktorbrennstabs vorzuschlagen, der eine röhrenförmigen Hülse, die eine Vielzahl in der axialen Richtung der Hülse gestapelter Brennstofftabletten enthält, sowie zwei dichte Verschlussstücke umfasst, die koaxial mit einem zylindrischen Teil in jeweils einem der axialen Endteile der Hülse stecken, wobei das Anschweißen eines Verschlussstücks in einer Schweißstation erfolgt, durch das Verschmelzen der Hülse und des Verschlussstücks längs einer kreisförmigen Linie in einer Trennfuge der Hülse und des Verschlussstücks, die eingespannt sind in eine Rotationsantriebseinrichtung, die sie in Drehung versetzt, um ihre gemeinsame Achse herum, wobei die Prüfung durch die Auswertung digitalisierter optischer Bilder von Zonen des Brennstabs erfolgt, die der kreisförmigen Verbindungslinie benachbart und über die Peripherie des Brennstabs verteilt sind, und dieses Verfahren ermöglicht, zu kontrollieren, vor der Schweißung, dass das Verschlussstück und die Brennstabhülse richtig positioniert sind, und während der Schweißung, in der Schweißstation und einer Überlappungszeit, ob die Schweißverbindung konform bzw. normgerecht ist.
Zu diesem Zweck:

– lässt man vor der Schweißung – wobei das Verschlussstück und die Hülse sich in der Schweißstation in Schweißposition befinden –; die Hülse und das Verschlussstück mit Hilfe der Rotationsantriebseinrichtung um ihre gemeinsame Achse rotieren, macht man Aufnahmen längs der Peripherie des Brennstabs, um Bilder in digitalisierter Form zu erhalten, bestimmt man durch Analyse der digitalisierten Bilder die Position der Trennfuge, und verifiziert man die Realisierung der Rotation des Brennstabs,
– leitet man davon ab, ob es möglich ist (oder nicht), die Schweißverbindung zu realisieren,
– macht man, falls Schweißverbindung realisiert wird, nach dem Verschweißen des Verschlussstücks mit der Hülse des Brennstabs Aufnahmen des in der Schweißstation in Position befindlichen Brennstabs, gemäß der Peripherie des Brennstabs, in der Umgebung der Verbindungslinie, um digitalisierte Bilder zu erhalten, und führt man durch Analyse der digitalisierten Bilder die Konformitätskontrolle einer längs der Verbindungslinie hergestellten Schweißnaht durch.

Um die Erfindung besser verständlich zu machen, wird nun beispielartig, mit Bezug auf die beigefügten Figuren, die Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens im Falle einer TIG-Schweißung und im Falle einer Laserschweißung zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem Verschlussstück und der Hülse eines Brennstabs eines Druckwasserkernreaktors beschrieben.
Die 1 ist eine partielle Axialschnittansicht des Endes eines Brennstabs vor dem Anschweißen eines Verschlussstücks.
Die 2 ist eine partielle Axialschnittansicht des Endes eines Brennstabs nach dem Anschweißen eines Verschlussstücks.
Die 3 ist eine schematische Ansicht von einer TIG-Schweißstation für Brennstabverschlussstücke und von Prüfungseinrichtungen zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 4 ist eine schematische Ansicht von einer Laserschweißstation für Brennstabverschlussstücke und von einer Schweißungsprüfvorrichtungen zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 5, 6, 7 und 8 sind Bilder, wie sie im Falle einer TIG-Schweißung während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf dem Bildschirm der Prüfungsvorrichtung erscheinen.
Die 5 und 6 betreffen die Prüfung der Position der Trennfuge vor der Schweißung.
Die 7 und 8 betreffen die Prüfung der Schweißnaht.
Die 9 ist ein Diagramm, das den Graupegel längs einer die Trennfuge durchquerenden Linie des Bildes liefert.
Die 10, 11 und 12 entsprechen Bildern, die im Falle einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung einer Laserschweißung auf dem Bildschirm erscheinen.
Die 10 und 11 betreffen die Suche der Trennfuge.
Die 12 zeigt eine mittels Impulslaser realisierte Schweißnaht.
Die 13, 14 und 15 sind Diagramme, die im Rahmen des Prüfverfahrens einer mittels Impulslaser realisierten Schweißnaht benutzt werden.
Die 13 ist ein Diagramm, das den Graupegel von Punkten einer Spalte des bei der Prüfung erhaltenen Bildes in der Schweißzone und außerhalb der Schweißzone angibt.
Die 14 ist ein Diagramm, das die Übergänge angibt, welche die Periode der Schweißimpulse respektieren, zwischen Minima und Maxima der Graupegel gemäß den Spalten des Bildes.
Die 15 ist ein Diagramm, durch Filtern abgeleitet von dem Spalten-Diagramm 14 und benutzt zur Prüfung der Ränder der Schweißnaht.
Die 16 und 17 sind Bilder, die auf dem Bildschirm der Prüfungsvorrichtung als Resultat der Prüfung der durch Laserschweißung realisierten Schweißnähte erscheinen.
In der 1 und in der 2 sieht man den Endteil eines allgemein mit 1 bezeichneten Brennstabs für einen Druckwasserkernreaktor.
Der Brennstab 1 umfasst insbesondere eine rohrförmige Hülse 2 aus Zirkoniumlegierung, die Brennstofftabletten 3 umschließt, und er wird an seinen Enden durch Verschlussstücke der Hülse 2 wie etwa dem Verschlussstück 4 verschlossen, wie dargestellt in den 1 und 2.
Das Verschlussstück 4 ist generell aus Zirkoniumlegierung und umfasst einen Teil 4a, der praktisch spielfrei in dem Endteil der Bohrung der Hülse 2 sitzt.
Wie dargestellt in der 1 sitzt das Verschlussstück 4 in koaxialer Stellung im Innern der Hülse 2, wobei die Achse des Verschlussstücks und die Achse der Hülse 2 zusammenfallen mit der Längsachse 5 des Brennstabs.
Das Verschlussstück 4 umfasst zwischen ihrem zylindrischen Teil 4a mit kleinerem Durchmesser, der im Innern der Hülse 4 sitzt, und einem Teil des Verschlussstücks 4, das außerhalb der Hülse bleibt, eine zur Achse 5 senkrechte Schulter.
Nach der Verschweißung des Brennstabs, wie dargestellt in der 2, gewährleistet die Schweißnaht 7 zugleich das Auffüllen und das Verschließen des Spalts 6, die Verbindung der Hülse 2 mit dem Verschlussstück 4 und die Dichtheit der Verbindung zwischen der Hülse und dem Verschlussstück.
Die Schweißverbindung wird realisiert, indem man innerhalb der Schweißstation die Hülse 2, in der das Verschlussstück 4 steckt, um die gemeinsame Achse 5 der Hülse und des Verschlussstücks rotieren lässt und das Verschmelzen des Endes der Hülse 2 und eines Teils des Verschlussstücks realisiert, indem man eine Schweißvorrichtung benutzt, die radial ausgerichtet ist in Bezug auf die kreisförmige Verbindungslinie zwischen der Hülse und dem Verschlussstück und die sich in der zu der gemeinsamen Achse 5 der Hülse 2 und des Verschlussstücks 4 senkrechten Trennfugenebene befindet.
Tatsächlich bezeichnet man die zwischen zwei zur Achse 5 senkrechten Ebenen enthaltene Zone als Trennfuge, wobei die eine dieser Ebenen das Ende der Hülse 2 enthält und die andere Ebene die Schulter des Verschlussstücks 4. Ebenso ist die kreisförmige Verbindungslinie in Wirklichkeit eine ringförmige Zone, die sich in dem Spalt 6 erstreckt und in der sich während der Schweißung die Schweißnaht 7 ausbildet.
In der 3 sieht man eine Schweißstation nach einer ersten Ausführungsart, welche das Anschweißen von Verschlussstücken an Endteile von Brennstäben durch ein TIG-Verfahren ermöglicht, das heißt einem Lichtbogenschweißverfahren in einer Inertgas-Atmosphäre, wobei eine Wolframelektrode benutzt wird.
In der 3 sieht man auch eine Prüfvorrichtung, die ermöglicht, das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden.
Die Schweißstation, allgemein mit 8 bezeichnet, umfasst eine Schweißkammer 9, dicht verschlossen, um ein Inertgas wie zum Beispiel Argon einzuschließen, in der man Verschlussstücke auf Endteile von Brennstoffstabhülsen schweißt.
Die Kammer 9 umfasst auf einer ihrer Seiten, durch die Wand der Kammer hindurch, einen dichten Durchlass 10 eines Endteils eines Brennstabs 1, analog dem Endteil des in der 1 dargestellten Brennstabs.
Auf die Oberseite der Kammer 9 ist in einer vertikalen Anordnung ein TIG-Schweißgerät 11 montiert, das eine vertikal ausgerichtete Wolfram-Schweißelektrode 12 umfasst, die das Schweißgerät 11 durchquert, so dass sie in das Innere der Kammer eindringt, wobei der Endteil der Elektrode eine Achse aufweist, welche die Schweißachse darstellt, die sich in der Ebene der Trennfuge zwischen dem Verschlussstück und Hülse des Brennstabs 1, befindet, in einer zu der Achse des Brennstabs senkrechten Richtung, das heißt einer radialen Richtung in Bezug auf die kreisförmige Verbindungslinie zwischen dem Verschlussstück und der Hülse des Brennstabs 1.
Um die Schweißverbindung herzustellen, speist man die Elektrode mit elektrischem Strom mit einer Potentialdifferenz zwischen einerseits der Hülse und dem Verschlussstück des Brennstabs und andererseits der Elektrode, so dass von der nahe der Verbindungszone von Verschlussstück und Hülse befindlichen Spitze der Elektrode ein Lichtbogen überspringt zu dieser Verbindungszone.
Eine erste Seite der Schweißkammer 9, senkrecht zu der den Durchlass 10 des Brennstabs 1 enthaltenden Seite, umfasst ein transparentes Sichtfenster 13, durch das hindurch man die Verbindungszone des Brennstabs mittels einer Beleuchtungsvorrichtung 14 mit Licht bestrahlt. Diese erste Seite der Kammer 9 wird Vorderseite genannt und die Beleuchtungsvorrichtung 14 wird vordere Beleuchtungsvorrichtung genannt. Eine zweite Seite oder Rückseite der Kammer 9 enthält ein Sichtfenster und eine hintere Beleuchtungsvorrichtung (backlight) 15 der Verbindungszone des Brennstabs 1.
Eine Digitalkamera 16 mit einem optischen System 16a und einem Digitalisierungsmodul ist durch eine Bilderfassungskarte mit einem Mikrocomputer 17 verbunden. Der Mikrocomputer 17 umfasst auch eine digitale Eingangs-Ausgangskarte, die ermöglicht, die Kommunikation zwischen dem Mikrocomputer und einem Automaten herzustellen, der die Gerätschaften der TIG-Schweißung steuert. Insbesondere nach der Prüfung der Position der Trennfuge in Bezug auf die Schweißachse erteilt der Mikrocomputer dem Schweißautomaten einen Befehl, der ihm die Schweißung erlaubt oder verbietet, je nach dem Resultat der Positionierungsprüfung der Trennfuge. Ebenso wird dem Automaten nach der Prüfung der Schweißverbindung eine Entscheidung mitgeteilt.
Die Bilder der Verbindungszone des Brennstabs 1 erreichen den optischen Teil 16a der digitalen Kamera 16 durch das vordere Sichtfenster 13 hindurch und werden vor der Übertragung zu dem Mikrocomputer 17 durch die Bilderfassungskarte digitalisiert.
Der Mikrocomputer 17 umfasst einen Bildschirm 18, auf dem man die Verbindungszone des Brennstabs und die Prüfungsresultate sichtbar machen kann.
Wie weiter oben angegeben, besteht ein erster Schritt zur erfindungsgemäßen Prüfung der Schweißverbindung darin, vor dem Schweißen die Positionierung der Trennfuge zwischen dem Verschlussstück und der Hülse des Brennstabs zu kontrollieren.
Im Falle der TIG-Schweißung bestimmt man die Position der Trennfuge in Bezug auf die Achse der Wolframelektrode, die Breite der Trennfuge in der axialen Richtung des Brennstabs und den Abstand zwischen der Spitze der Elektrode und der Verbindungszone des Brennstabs und liefert eine Diagnose bezüglich der Positionierung der Verbindungszone in Bezug auf die Elektrode.
Die Kontrolle der Trennfuge erfolgt während einer Spülung der Verbindungszone des Brennstabs mit Inertgas im Innern der Schweißkammer, wobei der Brennstab im Innern der Schweißkammer durch eine Rotationsantriebsvorrichtung der Schweißstation in Drehung um seine Achse versetzt wird.
So kann man Such- und Bestimmungsoperationen der Position der Trennfuge in einer Vielzahl von Zonen durchführen, die über den Umfang der Verbindungszone des Brennstabs verteilt sind.
Man kann zum Beispiel acht aufeinanderfolgende Such- und Bestimmungsoperationen der Position der Trennfuge in acht über den Umfang des Brennstab verteilten Zonen durchführen, um die Konformität der Position der Trennfuge in Bezug auf die Elektrode festzustellen. In diesem Fall ist es möglich, eine Anzahl konformer Suchen zu wählen, das heißt ohne Fehler bezüglich Position oder Breite der Trennfuge über die Gesamtheit der durchgeführten Suchen und Bestimmungen, um eine Entscheidung bezüglich der Konformität der Positionierung auszugeben. In dem Fall der acht Such- und Bestimmungsoperationen der Trennfuge kann man zum Beispiel eine Anzahl von fünf konformen Suchen wählen.
Man verifiziert auch, dass die Rotation des Brennstabs zwischen den Such- und Bestimmungsoperationen der Position der Trennfuge korrekt ausgeführt wurde.
Man nimmt an, dass die Rotation des Brennstabs nicht konform ist, wenn alle Positionen des Brennstabs, bestimmt durch die sukzessiven Such- und Bestimmungsoperationen der Trennfuge, identisch sind.
Da die Trennfuge in Wirklichkeit eine abgegrenzte Zone zwischen zwei zur Achse des Brennstabs senkrechten Ebenen ist, bestimmt man die Position der Trennfuge durch den Abstand, der in axialer Richtung wenigstens eine der Ebenen von der Achse der Elektrode trennt, welche die Schweißachse bildet.
Im Falle der weiter unten beschriebenen Suche bestimmt man den Abstand zwischen dem linken Rand der Trennfuge in der Abbildung und der Wolframelektrodenachse in der axialen Richtung.
Die Breite der Trennfuge entspricht dem axialen Abstand zwischen dem Endteil der Hülse und der Schulter des Verschlussstücks, das heißt der Breite des Spalts 6, die gemäß der kreisförmigen Verbindungslinie variabel sein kann.
Zunächst macht man in den digitalisierten Bildern Messungen bezüglich der Elektrode 12, wie zu sehen in den 5 und 6.
Zuerst sucht man die Elektrode, indem man einer Elektrodensuchlinie 19 folgt, die senkrecht ist zur Trennfuge, das heißt horizontal in den auf dem Bildschirm angezeigten Bildern, wie dargestellt in den 5 und 6. Dazu sucht man gemäß der Suchlinie 19 die von den Rändern der Elektrode 12 erzeugten Graupegelfronten. Falls die Suche nicht zum Finden der Elektrode führt, wird ein Fehlersignal ausgegeben.
Die Suchlinie 19 der Elektrode wird automatisch auf einer Bezugslinie 20 zentriert. Die Positionierung der Suchlinie und der Bezugslinie 20 erfolgt visuell, wenn die TIG-Schweißstation richtig eingestellt worden ist.
Am Ende der Elektrodensuche kann man die Achse der Schweißverbindung bestimmen, die im Falle einer TIG-Schweißung der vorher gefundenen Elektrodenachse entspricht. Anschließend führt man die Suche der Trennfuge 22 durch (5 und 6), die dem Spalt 6 zwischen dem Brennstab und dem Verschlussstück entspricht.
Dazu werden der Brennstab und das Verschlussstück 4 im Innern der Schweißkammer entsprechend einer maximalen Beleuchtungszone 21 beleuchtet, zu sehen in den 5 und 6. Die Suche der Trennfuge entsprechend Suchlinien wie der in den 5 und 6 dargestellten Linie 19' erfolgt in der beleuchteten Zone 21.
Die Bezugslinie 20, die in dem Bild vertikal ist, wird am linken Rand einer theoretischen Trennfuge positioniert, wobei die Suchlinien auf ihr zentriert werden; die Position der wirklichen Trennfuge wird bestimmt durch den horizontalen Abstand zwischen dem linken Rand der Trennfuge und der vorher gefundenen Elektrodenachse. Die Breite der Trennfuge wird bestimmt durch den horizontalen Abstand zwischen dem linken Rand und dem rechten Rand der Trennfuge.
Ausgehend von der auf die Bezugslinie 20 zentrierten Suchlinie 19' führt man die Suche nach dem rechten Rand und dem linken Rand der Trennfuge mittels des Verarbeitungsverfahrens durch, das unten mit Bezug auf die 9 beschrieben wird.
Man führt auch eine Messung des Abstands zwischen der Elektrodenspitze 12 und dem Brennstab durch, entsprechend der vorher gefundenen Elektrodenachse, das heißt entsprechend einer zur Bildebene senkrechten Achse, indem man den Abstand zwischen den auf dieser Achse detektierten Graupegeländerungsfronten misst. Das Austreten aus der Elektrode in Höhe ihrer Spitze drückt sich durch einen Schwarz-Weiß-Übergang aus und das Eintreten in den Brennstab durch einen Weiß-Schwarz-Übergang. Zwischen diesem Austreten und diesem Eintreten misst man den Abstand in Bildpunkten gemäß einer vertikalen Spalte.
Die 9, welche die Suche nach der Trennfuge zeigt, ist ein Diagramm, das die Graupegel der Bildpunkte angibt, die sich auf einer Mittelwert-Suchlinie befinden, die während einer vorausgehenden Bearbeitung ergibt.
Man benutzt einen Parameter N, der in die Verarbeitungsvorrichtung eingegeben wird, wobei dieser Parameter N der Anzahl der darüberliegenden Linien und der Anzahl der darunterliegenden Linien entspricht, zwischen denen sich die Suchlinie wie etwa die Suchlinie 19' befindet und die benutzt werden, um einen Mittelwert der Graupegel in den 2 × N entsprechenden Linien zu bilden. Der Parameter N wird als Mittelwertlinienanzahl bezeichnet. Man zeichnet die Kurve 23 der 9, die repräsentativ ist für die Graupegel gemäß der Mittelwertlinie, wobei die Punkte der Linie (zum Beispiel 245 Punkte für die gesamte Linie) auf der Abszissenachse aufgetragen werden.
Man bestimmt in der für den Graupegel der Mittelwertlinie repräsentativen Kurve 23 die Minimum- und Maximumwerte.
Man berechnet einen Schwellenwert, der gleich der Halbsumme der Werte des vorher bestimmten Maximums und Minimums ist. Man zeichnet parallel zu Abszissenachse die Gerade 24, die dem Schwellenwert entspricht.
Man führt anschließend aufgrund der Graupegel der Punkte des digitalisierten Bildes die Berechnung des linken Rands der Trennfuge durch, indem man von dem linken Ende der Mittelwert-Suchlinie ausgeht. Man nimmt an, den linken Rand gefunden zu haben, sobald man drei aufeinanderfolgende Punkte detektiert, die sich unter dem durch die Gerade 24 dargestellten Schwellenwert befinden. Derart bestimmt man den linken Rand 25 der Trennfuge. Man legt die Position des linken Rands in Bezug auf den Bildrand fest und man berechnet den Abstand zwischen dem linken Rand und der vorher gefundenen Elektrodenachse.
Anschließend bestimmt man die Position des rechten Rands der Trennfuge, indem man vom rechten Rand ausgehend die Graupegel der Bildpunkte betrachtet, die sich nacheinander auf der Mittelwert-Suchlinie befinden und diese Graupegel mit dem durch die Gerade 24 dargestellten Schwellenwert vergleicht.
Sobald man drei Punkte unter der Schwelle detektiert hat, nimmt man an, den rechten Rand 26 der Trennfuge erreicht zu haben.
Man kann dann die Breite der Trennfuge zwischen dem linken Rand 25 und dem rechten Rand 26 bestimmen.
Man vergleicht die repräsentativen Werte der Position der Fuge, das heißt den Abstand zwischen dem linken Rand der Fuge und der Elektrode, und die Breite der Fuge mit Schwellenwerten, die durch Parameter der Positionstoleranz links von der Elektrode, Positionstoleranz rechts von der Elektrode und maximaler Breite der Trennfuge definiert werden.
Die Resultate des Vergleichs werden auf dem Bildschirm des Mikrocomputers 17 angezeigt.
Wenn man wenigstens einen der Schwellenwerte überschritten hat, wird eine Diagnose ausgegeben und ein Befehl an den Automaten übertragen, derart dass die Schweißung nicht stattfindet.
Die 5 zeigt das auf dem Bildschirm dargestellte Bild einer zufriedenstellenden Suche der Trennfuge 22, die sich genau auf der mit der Achse der Elektrode zusammenfallenden Bezugslinie 20 befindet.
In der 6 hingegen ist das auf dem Bildschirm im Falle einer nicht-konformen Trennfuge 22 erscheinende Bild dargestellt, wobei die Trennfuge 22 in Bezug auf die Position der Bezugslinie 20 nach links versetzt ist.
Ebenso können die ungünstigen Diagnosen in dem Fall ausgegeben werden, wo der Abstand zwischen der Elektrodenspitze und dem Brennstab sich außerhalb eines bestimmten Intervalls befindet, oder auch, wenn die Breite der Trennfuge größer ist als ein Schwellenwert.
Auch können ungünstige Diagnosen in dem Fall ausgegeben werden, wo der Abstand zwischen dem Punkt der Elektrode und dem Brennstab sich außerhalb eines bestimmten Intervalls befindet, oder auch noch, wenn die Breite der Trennfuge größer ist als ein Schwellenwert.
Die Suche der Trennfuge und die Festlegung ihrer Position und ihrer Breite können in einer Vielzahl von Zonen am Umfang des Brennstabs erfolgen, der in eine Drehung um seine Achse versetzt worden ist.
Man kann auch eine kontinuierliche Prüfung der Trennebene durchführen, indem man den Brennstab rotieren lässt und aufeinanderfolgende Bilder macht, wobei die Verarbeitung jedes der Bilder vor der nächsten Bildaufnahme erfolgt.
Nach Durchführung der TIG-Schweißung, während der Abkühlungsphase der Schweißung, prüft man die Schweißverbindung, um eine endgültige Entscheidung über ihre Qualität auszugeben, die dann zu der Schweißstations übertragen wird.
Die Prüfung der Schweißverbindung erfolgt gemäß einem Verfahren, das dem Verfahren zur Suche der Trennebene entspricht. Dieses Verfahren ist oben beschrieben worden. Man stellt das Vorhandensein eines Fehlers fest, wenn die Trennebene detektiert wird.
Wenn man zwei aufeinanderfolgende Fehler der Schweißverbindung detektiert, wird die Prüfung unterbrochen und die Schweißnaht als in einer Zone des Brennstabs fehlend bzw. mangelhaft erklärt. Solange nicht zwei aufeinanderfolgende Fehler detektiert werden, wird die Kontrolle fortgesetzt. Am Ende der Kontrolle wird die endgültige Entscheidung dem Automaten der Schweißstation mitgeteilt.
Die Kontrolle der Schweißverbindung erfolgt nach folgendem Ablauf:

– kontinuierliche Erfassung der Bilder der Schweißnaht, wobei das nächste Bild während der Verarbeitung des vorhergehenden Bilds erfasst wird,
– Suche der Schweißnaht für jedes Bild; wenn N aufeinanderfolgende Integritätsfehler (im Allgemeinen zwei Fehler) der Schweißnaht detektiert werden, wird die Prüfung unterbrochen und die Schweißnaht als fehlerhaft erklärt, wobei N der Ausschussschwellenparameter ist,
– Anzeige der Resultate.

In der 7 sieht man eine in der stark beleuchteten Zone 21 des Brennstabs 1 konforme Schweißnaht, wobei die Schweißnaht in diesem Bild total unsichtbar ist. Kein Teil der Trennfuge erscheint in diesem Bild.
Hingegen sieht man in der 8 in einer stark beleuchtete Zone 21 des Brennstabs 1 eine fehlerhafte Schweißnaht. In dieser Zone wurde die Trennfuge 22 detektiert.
In der 4 ist eine Station zum Festschweißen von Verschlussstücken auf Brennstäben durch Laserstrahl und eine Vorrichtung zum Prüfen der Schweißverbindung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt.
Die Schweißstation, insgesamt mit 28 bezeichnet, umfasst eine Schweißkammer 29, in die das Ende des Brennstabs 1, in dem das Verschlussstück steckt, eingeführt wird mittels einer dichten Durchlasseinrichtung 30, die eine der Seiten der Kammer 29 durchquert. Auf der entgegengesetzten Seite ist eine einstellbare Anschlageinrichtung 31 vorgesehen, die ermöglicht, die Verbindungszone zwischen dem Verschlussstück und der Hülse des Brennstabs 1 in Bezug auf die Laserstrahl-Schweißvorrichtung zu positionieren.
Die Schweißstation 28 umfasst insbesondere ein optisches System 32 der einen Reflexions- und Fokussierspiegel des Laserstrahls umfasst. Das optische System 32 wird aus einem Lasergenerator gespeist, durch eine optische Faser 27, verbunden mit einem Kollimator 33.
Auf der Oberseite eines das optische System 32 umschließenden Gehäuses sind die Optik 34 einer Digitalkamera 35 und ein Beleuchtungssystem 36 befestigt.
Die Digitalkamera 35 ist mit einem Mikrocomputer 37 verbunden, der einen Bildschirm 38 umfasst.
Wie im Falle der TIG-Schweißung realisiert man nacheinander die Kontrolle der Trennfuge vor dem Schweißen und die Prüfung der Schweißnaht, hergestellt falls festgestellt wurde, dass die Trennfuge konform ist.
Die Suche und Bestimmung der Position der Trennfuge werden nach einem Verfahren durchgeführt, das dem Verfahren entspricht, das im Falle der TIG-Schweißund angewendet wurde.
Dieses Verfahren wird also nicht wieder beschrieben.
Jedoch wird die Bezugslinie, in Bezug auf die man die Position der Ränder der Trennfuge bestimmt, in dem Fall einer Laserstrahl-Schweißung auf eine andere Weise definiert und festgelegt als im Falle einer TIG-Schweißung.
Im Falle einer TIG-Schweißung dient die Referenzlinie nur zur Unterstützung der Suchlinien 19 und 19'. Die Position der Trennebene wird in Bezug auf die Achse der Elektrode bestimmt, die selbst mittels Bildverarbeitung detektiert wird.
Im Falle der Laserschweißung benutzt man ein festes Bezugssystem in Form einer vertikalen Linie auf dem Bildschirm, in Bezug auf die man die Position der Ränder der Trennebene bestimmt.
Nachdem man die Laserschweißstation eingestellt hat, richtet man einen "Schuss" bzw. Impuls des Impulslasers auf die Oberfläche des Brennstabs, und als Bezugslinie wird dann die vertikale Linie des Bildes gewählt, die durch die Spur dieses "Schusses" bzw. Impulses verläuft. Die Bezugslinie entspricht also der Schweißachse. Man bestimmt die Position der Trennfuge in Bezug auf die Bezugslinie und die Breite der Trennfuge und man verifiziert die Realisation der Rotation des Brennstabs.
In der 10 sieht man in einer stark beleuchteten Zone 41 des Brennstabs die Bezugslinie 40, eine Suchlinie 39 der Trennfuge und die Trennfuge 40 und 42. Der linke Rand der Trennfuge fällt zusammen mit der Bezugslinie 40 und die Breite der Trennfuge ist konform.
In der 11 sieht man eine nicht-konforme Trennfuge 42, die nach rechts versetzt ist in Bezug auf die Bezugslinie 40. In dem Fall, wo die Trennfuge konform ist, gibt man eine günstige Diagnose aus und überträgt an den Automat ein Schweißerlaubnis-Signal.
Man führt die Schweißung mittels Impulslaserstrahl durch, während der Brennstab sich dreht.
Wie in der 12 zu sehen, umfasst die durch den auf die Bezugslinie 40 zentrierten Impulslaserstrahl hergestellte Schweißnaht sukzessive Wellen 44 von im Wesentlichen runder Form, von denen jede einem Laserimpuls entspricht. Der Abstand zwischen den Wellen 44 in der vertikalen Richtung des Bildes entspricht der Umfangsverschiebung des rotierenden Brennstabs zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des Laserstrahls.
Man realisiert eine kontinuierliche Erfassung der digitalisierten Bilder, wobei das nächste Bild während der Verarbeitung des vorhergehenden Bildes erfasst wird.
Man führt eine Suche des linken und rechten Rands der Schweißnaht durch und bestimmt ihre Position in Bezug auf die Bezugslinie 40. Man bestimmt ebenfalls – aufgrund der Position der Ränder der Schweißnaht – die Breite der Schweißnaht.
Aufgrund der Breite der Schweißnaht bestimmt man die Eindringtiefe der Schweißung in die Hülse und das Verschlussstück des Brennstabs, da eine Korrelation besteht zwischen der Breite einer Laserstrahl-Schweißnaht und der Eindringtiefe der Schweißung.
Die 13 ist ein Diagramm mit Graupegeln in einem Bereich von Schwarz bis Weiß, Punkten eines Bildes der Schweißnaht gemäß einer ersten Spalte (das heißt einer vertikalen Linie des Bildes, einer kreisförmigen Umfangslinie des Brennstabs in einer zu Brennstabachse senkrechten Ebene entsprechend), die sich innerhalb der Schweißnaht befindet, und einer zweiten Spalte des Bildes, die sich außerhalb der Schweißnaht befindet.
Die Kurve 46 entspricht einer Spalte außerhalb der Schweißnaht und die Kurve 47 einer Spalte innerhalb der Schweißnaht.
Die sukzessiven Wellen der Schweißnaht drücken sich durch Spitzen und Täler aus, die jeweils durch die Pfeile 48 und 49 bezeichnet sind.
In Form eines Pfeils 50 wurde auch der Verschiebungsabstand des Brennstabs während einer Zeitdauer angegeben, die der Impulsperiode des Laserstrahls entspricht.
Man realisiert für jede der Spalten des Bilds der Schweißnaht ein dem Diagramm der 13 entsprechendes Diagramm, und für jedes erstellte, dem Diagramm der 13 entsprechende Diagramm sucht man die Übergangspaare zwischen einem Tal und einer Spitze, die eine mit der Periodizität der Schweißimpulse kompatible Periodizität darstellen.
Für jede der Spalten der Schweißnaht und der den Rändern der Schweißnaht benachbarten Zonen stellt man die Anzahl der Übergänge fest, welche die Periodizität der Schweißimpulse respektieren. Diese Anzahlen von Übergängen, abhängig von den Spalten des Bildes, werden in die 14 eingetragen.
In der 14 sieht man die Bezugslinie 40 und die Spitzen, die der Anzahl von Übergängen entsprechen, welche die Periodizität der Schweißimpulse für jede der Spalten des Bildes respektieren.
Man bestimmt in dem Teil des Diagramms, der sich links von der Bezugslinie 40 befindet, das Maximum der Anzahl von Übergängen, das als linkes Maximum bezeichnet wird.
Ebenso bestimmt man in dem Teil des Diagramms, der sich rechts von der Bezugslinie 40 befindet, die maximale Anzahl von Übergängen in einer Spalte, wobei dieses Maximum als rechtes Maximum bezeichnet wird.
Man bestimmt auch den zentralen Mittelwert der Übergänge zwischen den Maxima, der durch die zu der Abszissenachse parallele Gerade 51 dargestellt wird.
Man nimmt an, dass es sehr wohl eine auf dem Brennstab hergestellte Schweißnaht gibt, wenn die Maxima, das rechte und das linke, größer sind als ein bestimmter Grenzwert, den man zum Beispiel gleich 4 wählen kann, und wenn der zentrale Mittelwert größer ist als ein bestimmter Grenzwert, der zum Beispiel gleich drei sein kann.
Ein zentraler Mittelwert, der größer ist als ein bestimmter Grenzwert, ermöglicht, das Vorhandensein einer Schweißnaht in der zentralen Zone festzustellen.
In dem Fall, wo die Bedingungen bezüglich des Maximums und/oder des zentralen Mittelwerts nicht respektiert werden, führt man eine Suche der Trennfuge durch. In dem Fall, wo man die Trennfuge nicht findet, setzt man die Prüfung fort.
In dem Fall, wo man die Trennfuge findet, gibt man eine Schweißnaht-Integritätsfehler-Diagnose aus.
Aus dem Diagramm der 14 erhält man durch Filtern das Diagramm der 15, in dem nur die die Ränder der Schweißnaht betreffenden Übergänge erscheinen, mit Ausnahme bzw. Ausschluss ihres zentralen Teils.
Man führt nacheinander eine Suche des linken Rands und eine Suche des rechten Rands der Schweißnaht 45 durch.
Dazu berechnet man einen rechten Schwellenwert und einen linken Schwellenwert, was ermöglicht, ein Suchkriterium der Ränder der Schweißnaht zu erhalten.
Der rechte Schwellenwert wird durch folgende Relation definiert:
rechter Schwellenwert = rechtes Minimum + x% von (rechtes Maximum – linkes Maximum), wobei x ein "Suchschwellenwert rechts der Schweißung" genannter Parameter ist.
Der linke Schwellenwert wird durch folgende Relation definiert:
linker Schwellenwert = linkes Minimum + y% von (linkes Maximum – rechtes Maximum), wobei y ein "Suchschwellenwert links der Schweißung" genannter Parameter ist.
Die Werte x und y werden in Abhängigkeit von den Beleuchtungsbedingungen des Brennstabs bestimmt.
In dem Fall, wo einer dieser Parameter für eine genaue Bestimmung der Ränder nicht zufrieden stellt, passt man ihn an durch Einführung eines neuen Werts des Parameters in das Verarbeitungsprogramm.
Das Suchen des linken Rands und des rechten Rands erfolgt aufgrund der Schwellenwerte, die in der 15 durch die Geradensegmente 52 und 53 dargestellt sind, zum Beispiel durch das Suchen einer bestimmten Anzahl von Punkten, die sich unter der Schwelle befinden, in einer ersten Richtung, ausgehend von dem Maximum, gefolgt von einem über der Schwelle befindlichen Punkt, in einer zweiten Richtung. Man sucht zum Beispiel fünf Punkte unter der Schwelle in einer Richtung und dann einen Punkt über der Schwelle in der zweiten Richtung. Derart erhält man – gemäß den Spalten des Bildes – die Position des linken Rands und des rechten Rands, dargestellt in der 15 in Form der vertikalen Segmente 55 und 56, und man bestimmt so die Position und die Breite der Schweißnaht 45 aufgrund der Anzahl von Spalten zwischen dem linken und dem rechten Rand und zwischen diesen Rändern und dem Rand des Fensters, um ihre Positionen zu bestimmen. Diese Werte werden verglichen mit Schwellenwerten, welche die Parameter "Positionstoleranz links von der Testvorlage bzw. dem Bildmuster (mire)" und "Postionstoleranz rechts von der Testvorlage bzw. dem Bildmuster" des Verarbeitungssystems darstellen.
Auch die Breite wird mit einem Schwellenwert verglichen, der den Schweißfehler-Minimalbreite-Parameter darstellt.
Bei der sukzessiven Verarbeitung der Bilder der Schweißnaht bestimmt man dann einen Schweißfehler und bricht die Prüfung ab, wenn drei aufeinanderfolgende Breiten kleiner sind als die minimale Breite. Die Schweißnaht wird als fehlerhaft erklärt. In dem Fall, wo man nie drei aufeinanderfolgende Breiten unter der minimalen Breite detektiert, wird die Prüfung fortgesetzt und am Ende der Prüfung werden die Mittelwerte der Positionen und Breiten der Schweißnaht ermittelt und verglichen mit den Grenzwerten der Position (Positionstoleranz rechts, Positionstoleranz links) und der Breite (minimale Breite der Schweißnaht), um eine endgültige Entscheidung an den Automaten zu übertragen.
Die Resultate werden auf dem Mikrocomputer-Bildschirm angezeigt.
Man führt auch eine Verifizierung der Rotation des Brennstabs durch, indem man am Ende der Kontrolle die erhaltenen Breitenmessungen der Schweißnaht über ihre gesamte Länge prüft.
Wenn die Anzahl der Breiten, die von dem Mittelwert abweichen, zu klein ist, gibt man eine Diagnose bezüglich der Nicht-Rotation des Brennstabs aus.
In der 16 und der 17 ist das auf dem Bildschirm am Ende der Prüfung angezeigte Bild dargestellt. Im Falle der 16 (im Wesentlichen der 12 entsprechend) ist die Schweißnaht konform. Im Falle der 17 ist die Schweißnaht nicht existent und wird als nicht-konform beurteilt.
Die Erfindung ermöglicht also eine Kontrolle der Trennfuge in der Schweißstation selbst, vor der Schweißung, und eine Prüfung der Schweißnaht, insbesondere bezüglich der Qualität und der Kontinuität dieser Schweißnaht.
Das System kann in Bezug auf die Ausführung der Schweißoperation mit Überlappungszeit arbeiten.
Die Prüfung der Eindringtiefe der Schweißnaht im Falle einer Laserstrahlschweißung realisiert man mit Hilfe der Korrelation, die zwischen der Breite der Schweißnaht und ihrer Eindringtiefe besteht. Dieser Parameter hat im Falle der TIG-Schweißung keine Bedeutung.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Schweißstation angewendet, während der Schweißoperation, so dass jede Handhabungsoperation der Brennstäbe zwischen der Schweißstation und einer Prüfungsstation vermieden wird. Die Entscheidung bezüglich der Konformität der Schweißnaht ist am Ende der Schweißoperation sofort verfügbar.
Die Informationen bezüglich der Operation in ihrer Gesamtheit (Schweißen, Positionieren und Prüfen) können auf Festplatte abgespeichert und in der Folge in Form von Datenbanken ausgewertet werden.
Die für die Aufnahmen benutzte Beleuchtung ist eine Standardbeleuchtung, die mit handelsüblichen Mitteln realisiert werden kann.
Die Erfindung beschränkt sich nicht strikt auf die oben beschriebenen Realisierungsarten.
So kann das Verfahren zur Kontrolle der Trennfuge auf jede Art einer Schweißverbindung zwischen Verschlussstück und Kernreaktorbrennstab angewendet werden.
Man kann die Verarbeitung der digitalisierten Bilder der Schweißnaht mit Verfahren durchführen, die sich von denen unterscheiden, die oben im Falle der Laserstrahlschweißung vorgesehen wurden.
Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren im Falle jedes Kernreaktorbrennstabs angewendet werden, der dichte Verschlussstücke umfasst, die in Endteilen der Hülse des Brennstabs sitzen.

Claims

Verfahren zur Prüfung der Schweißverbindung eines Verschlussstücks (4) eines Kernreaktorbrennstabs (1), der eine röhrenförmigen Hülse (2), die eine Vielzahl in der axialen Richtung der Hülse (2) gestapelter Brennstofftabletten (3) enthält, sowie zwei dichte Verschlussstücke (4) umfasst, die koaxial mit einem zylindrischen Teil (4a) in jeweils einem der axialen Endteile der Hülse (2) sitzen, wobei die Verschweißung eines Verschlussstücks (4) in einer Schweißstation (8; 28) erfolgt, durch das Verschmelzen der Hülse (2) und des Verschlussstücks (4) entsprechend einer kreisförmigen Linie in einer Trennfuge (22; 42) der Hülse (2) und des Verschlussstücks (4), die eingespannt sind in eine Drehantriebseinrichtung, die sie in Rotation um ihre gemeinsame Achse (5) versetzt, wobei die Prüfung durch die Auswertung digitalisierter optischer Bilder von Zonen des Brennstabs (1) erfolgt, die der kreisförmigen Verbindungslinie benachbart und über den Umfang des Brennstabs (1) verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, – dass man vor der Schweißung – wobei das Verschlussstück (4) und die Hülse (2) sich in der Schweißstation in Schweißposition befinden –, die Hülse (2) und das Verschlussstück (4) mit Hilfe der Drehantriebseinrichtung um ihre gemeinsame Achse (5) rotieren lässt, man Aufnahmen an der Peripherie des Brennstabs (1) macht, um Bilder in digitalisierter Form zu erhalten, man durch Analyse der digitalisierten Bilder die Position der Trennfuge (22; 42) bestimmt, und man die Realisierung der Rotation des Brennstabs (1) verifiziert, – dass man daraus ableitet, ob es möglich ist, die Schweißverbindung zu realisieren, – dass man, falls die Schweißverbindung realisiert wird, nach dem Verschweißen des Verschlussstücks (4) mit der Hülse (2) des Brennstabs (1) Aufnahmen des in der Schweißstation (8; 28) in Position befindlichen Brennstabs (1) macht, gemäß dem Umfang des Brennstabs (1), in der Umgebung der Verbindungslinie, um digitalisierte Bilder zu erhalten, und man durch Analyse der digitalisierten Bilder die Konformitätskontrolle einer längs der Verbindungslinie hergestellten Schweißnaht (7; 45) durchführt.
Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in den vor der Schweißung erhaltenen digitalisierten Bildern eine Bezugslinie (20, 40) bestimmt, angeordnet gemäß einer vertikalen Bildrichtung entsprechend einer Umfangsrichtung des Brennstabs (1), in einer zu der Achse (5) des Brennstabs senkrechten Ebene, und dass man die Graupegel der Bildpunkte des Bilds in den zu der Bezugslinie (20; 40) senkrechten Untersuchungslinien (19', 39) bestimmt, um die Position der beiden Ränder (25, 26) der Trennfuge (22; 42) in zwei zu der Achse (5) des Brennstabs senkrechten Ebenen zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man aus N benachbarten Untersuchungslinien eine mittlere Untersuchungslinie bestimmt, man in einem Diagramm, das die Graupegel in der mittleren Untersuchungslinie angibt, eine Detektionsschwelle (24) der Trennfuge bestimmt, und man die Graupegel gemäß der mittleren Untersuchungslinie mit der Detektionsschwelle vergleicht, um die Position der Ränder (25, 26) der Trennfuge (22; 42) zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 im Falle einer Schweißung mittels Impulslaser, dadurch gekennzeichnet, dass man jeder der Spalten des Bildes entsprechende Graupegeldiagramme erstellt, die Umfangsrichtungen des Brennstabs (1) in der zu der Achse (5) des Brennstabs senkrechten Ebenen entsprechen, und dass man in der für jede der Bildspalten erhaltenen Kurve die Übergänge zwischen Minima und Maxima der Kurve (46, 47) bestimmt, die eine Periodizität haben, die kompatibel ist mit der Impulsperiode des Impulslaserstrahls, dass man für jede Spalte des Bilds die Anzahl der Übergänge bestimmt, die eine Periode haben, die kompatibel ist mit der Periode der Impulse des Laserstrahls, um eine Verteilungskurve der Übergänge entsprechend den Spalten des Bildes zu erhalten, dass man diese die Anzahl Übergänge pro Spalte liefernde Kurve filtert, um eine Verteilungskurve der Übergänge in der Umgebung jedes der Ränder (55, 56) der Schweißnaht (45) zu erhalten, dass man einen jeder der Randzonen der Schweißnaht (45) entsprechenden Schwellenwert bestimmt, und dass man die Position der Ränder (55, 56) der Schweißnaht durch Bestimmung der Spalten bestimmt, gemäß denen die Anzahlen Übergänge den festgelegten Schwellenwert unterschreiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Position der Ränder (55, 56) der Schweißnaht (45) in Bezug auf die Bezugslinie (40) bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Breite der Schweißnaht (45) zwischen ihren Rändern (55, 56) in der Richtung der Achse (5) des Brennstabs (1) bestimmt und man daraus mittels Korrelation die Eindringtiefe der Schweißverbindung ableitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3 im Falle einer TIG-Schweißung mittels einer Elektrode (12) in einer zur Achse (5) des Brennstabs (1) senkrechten Position, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugslinie durch die Achse der Elektrode (12) gebildet wird und dass man die Suche nach der Elektrode (12) und die Bestimmung der Position ihrer Achse aufgrund der Graupegel von Punkten durchführt, die sich auf einer zu der Bezugslinie (20) senkrechten Suchlinie (19) befinden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass man den Abstand zwischen der Bezugslinie (20; 40) und wenigstens einem der Ränder der Trennfuge (22; 24) in der Richtung der Achse des Brennstabs (5) bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3 im Falle einer Laserstrahlschweißung, dadurch gekennzeichnet, dass man eine feste Bezugslinie (40) bestimmt, angeordnet gemäß der Achse der Laserstrahlschweißung, und man die Position der Trennfuge in Bezug auf diese feste Bezugslinie bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man durch Zählen der Bildpunkte längs der Achse der vorher gefundenen Elektrode (12) den Abstand zwischen der Spitze der Elektrode (12) und dem Brennstab (1) misst, wobei das Austreten aus der Elektrode (12) in Höhe ihrer Spitze sich durch einen Schwarz-Weiß-Übergang ausdrückt und der Eintreten in die Abbildung des Brennstabs (1) durch einen Weiß-Schwarz-Übergang.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Schweißung in der Zone der Schweißnaht eine Untersuchung der Trennfuge an der Oberfläche des Brennstabs (1) durchführt.