DE846929C - Magnet-induktive Fehlerpruefung von Stahlhalbzeugen - Google Patents

Description

• Magnet-induktive Fehlerprüfung von Stahlhalbzeugen Es ist bekannt, eine magnet-induktive Fehlerprüfung von Stahlhalbzeugen dadurch durchzuführen, daß die magnetischen bzw, elektrische Eigenschaften an zwei benachbarten, in gleicher Weise magnetisiertell Stellen miteinander verglichen werden.
• Eine besonders eiiiüehe derartige Anordnung zur Prüfung von Stangen uiid Rühren besteht z H. darin, daß an zwei benachbarten Stellen konzentrisch um die Stange herurn zwei Meßspulen angeordnet sind, die symmetrisch innerhalb einer Magnetisierungsspule liegen, Die Induktion der beiden Meßspulen wird miteinander verglichen, indem die beide71 Spulen entweder gegeneinandergeschaltet sind oder die Zweige einer Brückenanordnung bilden. Die Magnetisierung kann in diesem Fall beispielsweise auch mit Wechselstrom erfolgen.
• Bei einer derartigen Prüfanordnung oder anderen ähnlichen Anordnungen wird ein Unterschied in der Induktion hervorgerufen, wenn sich innerhalb der eineii Prüfspule eine Fehlstelle befindet. Hat beispielsweise das zu prüfende Rohr einen kleinen Längsriß, so wird der von der Magnetisierungsspule in dem Rohr induzierte Wirbelstrom verringert. Daher wird die in der Meßspule induzierte Spannung größer, und es tritt zwischen den beiden Meßspulen eine Spannungsdifferenz auf. Besitzt dagegell das zu prüfende Rohr einen Querriß, so wird dieser zwar keinen meßbaren Einfluß auf den Wirbelstrom haben, es wird jedoch die Magneti'-sierung an dieser Stelle verringert, bzw es werden über dem Riß Kraftlinien aus dem Halbzeug heraustreten müssen, was gleichbedeutend mit einer Erhöhung des magnetischen Widerstandes ist. Infolge der Erhöhung des magnetischen Widerstandes wird die an dieser Stelle induzierte Spannung verringert.
• Daraus ergibt sich, daß je nach der Ausbildung des Fehlers bei der magnet-induktiven Stahiprüfung sowohl eine Erhöhung wie eine Herabsetzung der induzierten Spannung auftreten kann. Handelt es sich bei den Fehlern weder um einen Querriß noch um einen reinen Längsriß, sondern hat der Fehler irgendeine andere Gestalt, so kann er je nach seiner Form eine Erhöhung oder auch Vierringerung der Induktion mit sich bringen.
• Die beiden Einflüsse, Verkleinerung des Wirbelstromes bzw. Erhöhung des magnetischen Widerstandes, die die Induktion in entgegengesetzter Weise beeinflussen, können sich beliebig überlagem und in ihrer Wirkung auf die Induktion sogar ganz oder teilweise aufheben. Beispielsweise wird eine Rundbohrung in einem Rohr bei der angegebenen Prüfanordnung als Querfehler angezeigt, d. h. der Einfluß der Erhöhung des magnetischen Widerstandes übenviegt den Einfluß durch Verringerung des Wirbelstromes um ein Mehrfaches (etwa das 3fache). Wird in ein solches Rohr mit einer Bohrung ein massiver Eisenquerschnitt eingebracht, so wird hierdurch der magnetische Widerstand des Gesamtkörpers verringert und der Einfluß der Bohrung auf den magnetischen Widerstand verhältnismäßig herabgesetzt. Die Bohrung wird daher in einem derartigen Verbundkörper nur sehr schwach angezeigt, und ebenso werden auch kleine rundliche Fehlstellen in Stahlstangen bei einer derartigen Prüfanordnung nur sehr schwach angezeigt werden. Das Gegeneinanderwirken der beiden Einflüsse bewirkt, daß es Fehlstellen geben muß, bei denen sich die beiden Wirkungen auf die induzierte Spannung gerade aufheben. Es ist dann lediglich noch ein kleiner Phasenunterschied vorhanden, der zwar für die Fehleranzeige ausgenutzt werden kann, dessen Ausnutzung aber dadurch erschwert wird, daß sich daneben auch sehr kleine anders geformte Fehlstellen infolge der verhältnismäßig hohen induzierten Spannungsunterschiede als Stönvirkung bemerkbar machen.
• Die beschriebenen Nachteile werden durch eine Anordnung gemäß vorliegender Erfindung vermieden. Gemäß der Erfindung werden nämlich zwei Meßspulen verwendet, die sich aber nicht in Gebieten gleicher magnetischer Feldstärke befinden.. sondern die in Gebieten von wesentlich verschiedener magnetischer Feldstärke angeordnet sind. Dabei sollen sich die Feldstärken, in denen die NIeßspulen angeordnet sind, mindestens wie : 2 unterscheiden. Es können auch wesentlich größere Feldstärkenunterschiede, beispielsweise io und mehr, angewendet werden.
• Die im Bereich der geringeren Feldstärke angeordnete Meßspule erhält zweckmäßig eine entsprechend gröfiere Windungszahl, so daß die in beiden Spulen induzierten Spannungen annähernd oder vollkommen gleich groß werden. Die beiden Spulen können dalm gegeneinaiidergeschaltet oder zweckmäßig in einer Brückenanordnung verwendet werden.
• Die Anordnung hat gegenüber der Anordnung der Meßspule im Bereich gleicher Feldstärke folgende Vorteile: Mit zunehmender Magnetisierung wird durch den flacheren Verlauf der Magneti'-sierungskurve der Einfluß der Feldstärke auf die Induktion geringer, während der Einfluß auf den Wirbelstrom ansteigt. (Die Wirl)elstromleistung ist quadratisch von der induzierten Spannung abhängig.) Daher wird im Bereich hoher Magnetisierung ein Längsfehler verhältnismäßig gut angezeigt, während im Bereich niedriger Magnetisierung nur Querfehler gut angezeigt werden. Gelangt nun eine Fehlstelle von solcher Form. daß bei hoher Magnetisierung sich der Wirbelstromeinfluß und der Feldstärkeneinfluß gerade aufheben, in das schwache Feld, so wird hier die Fehlstelle als Querfehler angezeigt. weil der Einfluß des Wirbelstromes im schwachenl Feld wesentlich geringer ist. Umgekehrt wird eine Fehlstelle, beispielsweise ein etwa schräg verlaufender Längsriß, der im Bereich schwacher Magnetisierung aus den genannten Gründen nicht angezeigt würde, im Bereich hoher Magnetisierung angezeigt.
• Die Anordnung der beiden Meßspulen kann selbstverständlich in verschiedener Weise erfolgen, je nachdem, was für Halbzeuge zu prüfen sind.
• Beispielsweise lassen sich die beiden Meßspulen unter zwei verschiedenen Magnetisierungsspulen anordnen, die entsprechend verschiedene Feldstärken ergeben. Die beiden Spulen können aber auch in Verbindung mit einer einzigen Feldspule verwendet werden, indem eine Spule im Bereich hoher Feldstärke angeordnet ist, die andere dagegen etwas außerhalb der Feldspule im Bereich geringer Feldstärke. Eine weitere Ausführungsmöglichkeit ist die Anwendung nur einer Feldspule, wobei das Feld für die eine Meßspule z. B. durch Venvendung eines magnetischen Nehenschlusses, etwa eines geschlitzten Eisenringes, geschwächt wird.
• Es kann auch bei einer solchen Anordnung auf die Verwendung besonderer Magnetisienmgsspulen verzichtet werden, und es können zwei Meßspule von verschiedener Windungszahl so angeordnet werden, daß sie selbst die Magnetisierung mit verschiedener Feldstärke erzeugen. Ebenso ist es möglich, zur Unterstützung der gewünschten verschiedenen Feldstärke bei der letztgenallntell Anordnung eine Hilfsspule im Bereich der einer Magnetisierungsspule anzuwenden. Itm die Feldstärke so einzuregeln, daß beide Spulen etwa die gleiche Induktion ergeben, sind ebenfalls verschiedene Anordnungen möglich. Die Erreichutig dieses Zieles kann z. B. durch Verschiebung der eineii Meßspule im Bereich in oder außerhalb der Feldspule erfolgen oder durch Veränderung eines magnetischen Nebenschlusses oder schließlich durch Regelung des Feldes bei Verwendung von zwei verschiedenen Feldspulen.
• Um die induzierte Spannungen der Meßspulen miteinander kompensieren zu können, kann eine Wechselstrombrückenanordnung angewendet werden, wobei Unterschiede in der Phasenverschiebung zweckmäßig durch Zuhilfenahme irgendeines bekannten Phasenschiebers ausgeglichen werden.
• Eine weitere Anordnung hierfür ist die Verwendung einer Brückenanordnung, von der die beiden Meßspulen zwei in Reihe liegende Zweige bilden, während die beiden übrigen Zweige nicht wie bei der bekannten Wechselstrombrücke durch Ohmsche Widerstände gebildet werden, sondern im einen Zweig eine Induktivität liegt.

Claims (3)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Anordnung zur magnet-induktiven Prüfung von Halbzeugen aus ferromagnetischen Werkstoffen unter Verwendung von zwei Meßspulen, derell Induktionsunterschiede zur Anzeige von Werkstoffehlern verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßspulen in Bereichen mit wesentlich verschiedener Feldstärke (Feldstärkenullterschiede größer als 1 : 2 ) angeordnet sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspulen unterschiedliebe Windungszahlen haben, so daß die in den beiden Spulen induzierten Spannungen angenähert gleich grol.' sind.
3. 3. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Spallitungen die eine der Meßspulen oder beide Meßspulen gegenüber der Magnetisierungsspule verschiebbar angeordnet sind.