WO2005119228A1 - Verfahren zum zerstörungsfreien prüfen einer schweissverbindung eines geschweissten rotors sowie anordnung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum zerstörungsfreien prüfen einer schweissverbindung eines geschweissten rotors sowie anordnung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2005119228A1
WO2005119228A1 PCT/EP2005/052440 EP2005052440W WO2005119228A1 WO 2005119228 A1 WO2005119228 A1 WO 2005119228A1 EP 2005052440 W EP2005052440 W EP 2005052440W WO 2005119228 A1 WO2005119228 A1 WO 2005119228A1
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WO
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radiation source
rotor
opening
welded
cavity
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PCT/EP2005/052440
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English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Brendon Scarlin
Original Assignee
Alstom Technology Ltd
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material

Definitions

  • the present invention relates to the field of rotating thermal machines. It relates to a method for the non-destructive testing of a welded connection of a welded rotor according to the preamble of claim 1 and an arrangement for carrying out the method.
  • the (usually circular) welded connections are examined for their quality and freedom from defects.
  • This examination can in particular be carried out from the outside by means of ultrasound, as is described, for example, in WO-A1 -01/44799.
  • the ultrasound examination enables a good resolution of defects in the welded joint.
  • the same ultrasound technology can also be used later after a certain period of operation of the machine to ensure that have developed no defects in the welded joint during operation. Defects such as cracks can endanger the continued operation of the machine.
  • the welding technique can also be used for high-temperature rotors in which a section (a disk) is made of a nickel-based alloy, a section made of a nickel-based alloy being welded to a section made of a steel.
  • a section (a disk) is made of a nickel-based alloy, a section made of a nickel-based alloy being welded to a section made of a steel.
  • the ultrasound beam is reflected in an ultrasound examination in such a way that it is difficult to detect small defects such as e.g. To discover cracks.
  • the difficulties with X-ray technology are that the X-ray source and the image recording device (a film or the like) have to be arranged on different sides of the welded joint.
  • the known x-ray examination using an inspection opening in the form of a hole has a major disadvantage: an x-ray source in the form of an x-ray tube with the associated power supply and water cooling has a considerable volume, in particular if higher radiation powers are required. Accordingly, the inspection opening must have a relatively large diameter, which can have negative effects on the strength of the rotor.
  • the object is achieved by the entirety of the features of claims 1 and 15.
  • the essence of the invention is to use as the radiation source a radioactive source of low expansion, which is inserted by means of a holder through the at least one opening and during the image recording by means of the Holder is held at a predetermined location in the cavity. Since no supply device such as supply lines and the like are required for the radioactive source, and since the radiation source has a small expansion, the opening can be selected to be small, which benefits the structural stability of the rotor. At the same time, it is possible to check the welded connection over the entire circumference in one process, because the radiation source emits in all directions.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the welded connection is designed in the form of a ring and that the radiation source is held in the central axis of the circular ring, in particular in the center of the circular area surrounded by the welded connection.
  • the welded connection or a section of the welded connection shines through from several different locations by means of the radiation source and the radiation passing through the welded connection is recorded by means of the image recording device, the different locations in particular being axial and / or radial direction are shifted from each other by predetermined distances. Any errors in the welded joint can be located and characterized even better by taking pictures from different angles.
  • the radioactive radiation source can introduce the radioactive radiation source through different openings into the cavity of the rotor in order to test different sections of the welded joint.
  • the radiation source can thus be brought closer to the section to be examined. It is particularly expedient if the different openings are arranged distributed over the circumference of the rotor, and in particular four openings are used which are each rotated by 90 °.
  • a preferred embodiment of the arrangement according to the invention is characterized in that the at least one opening and / or the holder is such It is designed that the radiation source can be positioned through the at least one opening at different, predetermined locations in the cavity, and that the image recording device can be adapted to the respective location of the radiation source.
  • the at least one opening is designed as a bore oriented in a predetermined direction
  • the holder comprises a manipulation device which enables the radiation source to be positioned at the different locations.
  • openings are distributed around the circumference of the rotor, in particular rotated by 90 ° in each case.
  • a preferred development is characterized in that one of the sections of the rotor connected by the welded connection is made of a nickel-based alloy and the other section is made of steel, and that the at least one opening is arranged in the section made of steel.
  • the bore has in particular a diameter of a few cm, preferably less than or equal to 3 cm.
  • the method becomes particularly simple if the radiation source contains a suitable radioactive isotope and if a film is used as the image recording device.
  • the opening is closed after the end of the test, the opening being closed either permanently, in particular by welding, or by means of a releasable, in particular screwable, closure.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a section of a welded rotor with a welded connection, which according to a preferred exemplary embodiment of the invention is tested non-destructively by means of a radioactive radiation source arranged in the rotor axis;
  • FIG. 2 shows, in a representation comparable to FIG. 1, different locations which differ from one another in the radial and / or axial direction, from which the weld seam can be irradiated perpendicularly or obliquely by means of the radioactive radiation source;
  • FIG 3 shows the use of a manipulation device for positioning the radioactive radiation source at a location outside the rotor axis, in particular on approximately half the inner radius of the weld seam.
  • a section of a welded rotor 10 is shown in longitudinal section, which shows a welded connection 13 between two adjacent sections 11 and 12 of the rotor 10.
  • the rotor 10 is essentially rotationally symmetrical to a rotor axis 14.
  • the various, usually disk-shaped sections 11, 12 are arranged one behind the other along the rotor axis 14. Since the sections 11, 12 are exposed to different thermal loads, they are of different, the respective load adapted materials.
  • section 11 should consist of a nickel-based alloy and section 12 of a suitable steel.
  • the sections 11, 12 are connected to one another by the weld connection 13.
  • the welded connection 13 is of circular design and encloses and adjoins a cavity 19 on the inside.
  • the welded connection 13 is an important area for the strength of the rotor 10 and its service life and must therefore immediately after the welding, but also possibly later after predetermined operating intervals checked for their condition and possible errors.
  • This test is carried out non-destructively and uses a radiographic method in which the weld connection 13 shines through from the inside out and the image of the irradiated weld connection 13 is recorded. Since the test also has to be carried out on the welded rotor 10 and the radiographic method requires access to both sides of the welded joint 13, an opening 15 in the form of a bore is provided in addition to the welded joint 13 in the radial direction. Further bores (see bore 15 'in Fig.-n.-3) can be provided on the circumference of the rotor 10 (e.g. rotated by 90 ° in each case) in order to be able to examine the welded connection 13 in sections.
  • a radiation source 16 which contains a radioactive isotope, can be introduced into the cavity 19 in such a way that the radiation emanating from the radiation source 16 passes uniformly over the entire circumference through the welded joint 13 and on the externally arranged image recording device, which here is formed as a film 18, creates an image of the welded joint 13.
  • the radioactive radiation source 16 has the advantage that it can be designed essentially in a punctiform manner and does not require any further supply devices such as power supply lines, cooling devices or the like. Furthermore, as indicated by the arrows in the figure, it radiates in all directions, so that the welded connection can be examined over the entire circumference in one test step.
  • the radiation source 16 is preferred arranged in the center of the circular area, which is bordered by the weld 13. Because it is small, it can be easily drilled through the hole
  • the bore 15 are inserted into the cavity 19 on a straight holder 17 and advanced into the center of the circular area.
  • the bore 15 can therefore be made with a comparatively small diameter, which is only a few cm and is preferably less than or equal to 3 cm. So that the radiation source
  • the bore 16 at the end of the holder 17 can be placed easily and without difficulty in the cavity 19, the bore is inclined with its axis out of the radial direction against the circular surface such that the bore axis intersects the rotor axis 14 at the center of the circular surface.
  • the bore 15 is shown in simplified form in the figure. It can be locked permanently after the test, e.g. be allocated. However, it can also be provided with an internal thread and closed by screwing in a screw-like closure.
  • the second variant is advantageous if the rotor 10 is to be checked several times for the condition of the welded joint 13 after certain operating periods.
  • the bore 15 is preferably arranged in the section 12 made of steel. This has the advantage that it is easier to drill the bore 15 in steel. Furthermore, it is easier in steel to either provide the bore 15 with an internal thread for screwing, or to close the bore by welding.
  • the radiation source 16 does not have to be arranged in the center of the circular area bordered by the weld connection 13, as is shown in FIG. 1. Rather, as shown in FIG. 3, it can be placed on half the radius of the circular area.
  • This can be achieved, for example, in that the holder 17 of the radiation source 16 is equipped with a manipulation device 20, which makes it possible to move to the corresponding location with the orientation of the bore 15 unchanged.
  • a joint element as manipulation device 20 which allows the holder to be bent.
  • Another possibility is to hang the radiation source 16 on a short wire so that it can be Force depends vertically from the end of the fixed part of the holder 17 lying on the axis 14.
  • the film 18 is arranged accordingly on the underside of the rotor 10.
  • the rotor 10 In the position of the radiation source 16 shown in FIG. 3 on a half circle radius, it is expedient to subdivide the welded connection 13 into quarter-circular sections, which are each examined through one of a total of four bores 15, 15 ′ rotated by 90 ° on the circumference ( The bores 15, 15 'shown in FIG. 3 are the bores which are rotated by 180 ° and lie opposite one another). For this purpose, the rotor 10 must be rotated about its axis 14.
  • FIG. 2 Another embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. 2.
  • different, predetermined locations A1, ..., C3 with different radial and axial positions are shown, from which the welded connection 13 can be irradiated. If the number remains the same, the locations shift from A via B to C in the radial direction, while the axial position remains the same. If the letter remains the same, the locations shift from 1 to 2 to 3 in the axial direction, while the radial position remains the same.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Schweissverbindung (13) eines aus mehreren Abschnitten (11, 12) zusammengesetzten, geschweissten Rotors (10) einer Dampf- oder Gasturbine wird eine Strahlungsquelle (16) durch eine Öffnung (15) in einen im Inneren des Rotors (10) angeordneten, an die zu prüfende Schweissverbindung (13) angrenzenden Hohlraum (19) eingeführt und die durch die Schweissverbindung (13) hindurchtretende Strahlung mittels einer auf der Aussenseite der Schweissverbindung (13) angeordneten Bildaufnahmevorrichtung (18) aufgenommen. Bei einem solchen Verfahren wird eine vereinfachte Prüfung auch des fertigen Rotors dadurch erreicht, dass als Strahlungsquelle (16) eine radioaktive Quelle geringer Ausdehnung verwendet wird, dass die Strahlungsquelle (16) mittels einer Halterung (17) durch die Öffnung (15) eingeführt wird, und dass die Strahlungsquelle (16) während der Bildaufnahme mittels der Halterung (17) an einem vorbestimmten Ort im Hohlraum (19) gehalten wird.

Description

VERFAHREN ZUM ZERSTÖRUNGSFREIEN PRÜFEN EINER SCHWEISSVERBINDUNG EINES GESCHWEISSTEN ROTORS SOWIE ANORDNUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der rotierenden thermischen Maschinen. Sie betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Schweissverbindung eines geschweissten Rotors gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Bei Dampfturbinen und Gasturbinen ist es seit langem üblich, die Rotoren aus mehreren axialen Abschnitten, z.B. Scheiben, zusammenzuschweissen. Da die verschiedenen Abschnitte der Rotoren unterschiedlicher thermischer Belastung ausgesetzt sind, ist es dabei zweckmässig, die Abschnitte aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen, die den jeweiligen Betriebsbedingungen angepasst sind (siehe z.B. die EP-A2-0 964 135).
Bei der Herstellung solcher geschweisster Rotoren werden die (meist kreisringförmigen) Schweissverbindungen auf ihre Güte und Fehlerfreiheit hin untersucht. Diese Untersuchung kann insbesondere von aussen mittels Ultraschall erfolgen, wie dies beispielsweise in der WO-A1 -01/44799 beschrieben ist. Die Ultraschall- Untersuchung ermöglicht eine gute Auflösung von Defekten in der Schweissverbindung. Dieselbe Ultraschalltechnik kann auch später nach einer gewissen Betriebsdauer der Maschine eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass sich während des Betriebs keine Defekte in der Schweissverbindung entwickelt haben. Derartige Defekte wie z.B. Risse können nämlich den weiteren Betrieb der Maschine gefährden.
Für Hochtemperaturrotoren, bei denen ein Abschnitt (eine Scheibe) aus einer Nickelbasislegierung hergestellt ist, kann ebenfalls die Schweisstechnik eingesetzt werden, wobei ein Abschnitt aus einer Nickelbasislegierung mit einem Abschnitt aus einem Stahl verschweisst wird. Am Übergang zwischen der Nickelbasislegierung und dem Stahl (d.h. zwischen dem Schweissmetall und dem Basismetall) wird bei einer Ultraschalluntersuchung der Ultraschallstrahl in einer Weise reflektiert, dass es schwierig ist, kleine Defekte wie z.B. Risse zu entdecken. Dagegen ist es möglich, mit Röntgenstrahltechniken an diesen Stellen Defekte zu erkennen. Die Schwierigkeiten bei der Röntgenstrahltechnik bestehen darin, dass die Rönt- genstrahlquelle und die Bildaufnahmevorrichtung (ein Film oder dgl.) auf unter- schiedlichen Seiten der Schweissverbindung angeordnet werden müssen.
In der Vergangenheit sind derartige Röntgenstrahltechniken nach der Wurzel- schweissung (d.h. vordem Auffüllen der Schweissverbindung) eingesetzt worden, wobei die Röntgenstrahlquelle auf der einen Seite des Rotors und die Bildaufnah- mevorrichtung auf der anderen Seite des Rotors angeordnet worden sind. Die maximale geschweisste Dicke beträgt in diesem Stadium weniger als 10 mm, um eine geeignete Auflösung der Defekte zu ermöglichen.
In einer nicht veröffentlichten früheren Anmeldung ist bereits vorgeschlagen wor- den, zunächst einen Stahlring an die Scheibe aus der Nickelbasislegierung anzu- schweissen (hier kann die Röntgenstrahltechnik zusammen mit der Ultraschalluntersuchung eingesetzt werden), und nachfolgend eine Stahlscheibe an den Stahlring anzuschweissen (die Ultraschalluntersuchung ist für die Stahl-Stahl-Verbindung ausreichend).
Ein Problem ist darin begründet, dass es nicht mehr möglich ist, eine auf beidseiti- ger Zugänglichkeit beruhende Röntgenstrahluntersuchung der Nickelbasislegie- rung-Stahl-Schweissverbindung durchzuführen, wenn der Rotor fertig ver- schweisst ist oder nach einer gewissen Betriebsdauer überprüft werden soll. In der oben genannten EP-A2-0964 135 ist bereits die Anordnung von speziellen, ver- schliessbaren Inspektionsöffnungen im Bereich der Schweissverbindungen vorgeschlagen worden, durch welche die Schweissnähte mittels „fiberscopes" von innen her untersucht werden können. In der JP-A-9108883 sind vergleichbare Inspektionsöffnungen offenbart, durch die ein radiographischer Test der Schweissnähte mittels Röntgenstrahlen durchgeführt werden soll. Dazu wird eine Röntgenquelle durch die Inspektionsöffnung ins Innere des Rotors eingebracht.
Die bekannte röntgenographische Untersuchung mittels einer Inspektionsöffnung in Form einer Bohrung hat jedoch einen wesentlichen Nachteil: Eine Röntgenquelle in Form einer Röntgenröhre mit der dazugehörigen Stromversorgung und Wasserkühlung hat - insbesondere wenn höhere Strahlungsleistungen erforder- lieh sind - ein erhebliches Volumen. Entsprechend muss die Inspektionsöffnung einen relativ grossen Durchmesser aufweisen, was negative Auswirkungen auf die Festigkeit des Rotors haben kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Inspektion von Schweissverbindungen in geschweissten Rotoren von Dampf- oder Gasturbinen zu schaffen, welches die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet und insbesondere auf einfache Weise am fertig verschweissten, aus unterschiedlichen Materialien bestehenden Rotor angewendet werden kann, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, als Strahlungsquelle eine radioaktive Quelle geringer Ausdehnung zu verwenden, die mittels einer Halterung durch die wenigstens eine Öffnung eingeführt und während der Bildaufnahme mittels der Halterung an einem vorbestimmten Ort im Hohlraum gehalten wird. Da für die radioaktive Quelle keinerlei Versorgungseinrichtung wie Zuleitungen und dgl. benötigt werden, und da die Strahlungsquelle eine geringe Ausdehnung hat, kann die Öffnung klein gewählt werden, was der strukturellen Stabilität des Rotors zugute kommt. Gleichzeitig ist es möglich, die Schweissverbindung in einem Vorgang über den gesamten Umfang zu prüfen, weil die Strahlungsquelle in alle Richtungen abstrahlt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schweissverbindung kreisringförmig ausgebildet ist, und dass die Strahlungsquelle in der Mittelachse des Kreisrings, insbesondere im Mittelpunkt der von der Schweissverbindung umrandeten Kreisfläche, gehalten wird.
Es ist aber auch denkbar und kann von Vorteil sein, wenn die Schweissverbindung oder ein Abschnitt der Schweissverbindung von mehreren unterschiedlichen Orten aus mittels der Strahlungsquelle durchstrahlt und die durch die Schweissverbindung hindurchtretende Strahlung mittels der Bildaufnahmevorrichtung aufgenom- men wird, wobei insbesondere die unterschiedlichen Orte in axialer und/oder radialer Richtung um vorbestimmte Abstände gegeneinander verschoben sind. Durch Aufnahmen aus unterschiedlichen Blickwinkeln lassen sich allfällige Fehler in der Schweissverbindung noch besser orten und charakterisieren.
Weiterhin ist es möglich, zum Prüfen unterschiedlicher Abschnitte der Schweissverbindung die radioaktive Strahlungsquelle durch unterschiedliche Öffnungen in den Hohlraum des Rotors einzuführen. Die Strahlungsquelle kann so näher an den zu untersuchenden Abschnitt herangeführt werden. Besonders günstig ist es, wenn die unterschiedlichen Öffnungen über den Umfang des Rotors verteilt angeordnet sind, und insbesondere vier jeweils um 90° verdreht angeordnete Öffnungen verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung und/oder die Halterung derart ausgebildet ist, dass die Strahlungsquelle durch die wenigstens eine Öffnung an unterschiedlichen, vorbestimmten Orten im Hohlraum positioniert werden kann, und dass die Bildaufnahmevorrichtung an den jeweiligen Ort der Strahlungsquelle anpassbar ist.
Insbesondere ist die wenigstens eine Öffnung als in einer fest vorgegebenen Richtung orientierte Bohrung ausgebildet, und umfasst die Halterung eine Manipulationsvorrichtung, welche das Positionieren der Strahlungsquelle an den unterschiedlichen Orten ermöglicht.
Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere vier, Öffnungen auf dem Umfang des Rotors verteilt, insbesondere um jeweils 90° verdreht, angeordnet.
Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass einer der durch die Schweissverbindung verbundenen Abschnitte des Rotors aus einer Nickelbasislegierung und der andere Abschnitt aus Stahl besteht, und dass die wenigstens eine Öffnung in dem aus Stahl bestehenden Abschnitt angeordnet ist.
Die Bohrung weist insbesondere einen Durchmesser von wenigen cm, vorzugs- weise kleiner gleich 3 cm, auf.
Besonders einfach wird das Verfahren, wenn die Strahlungsquelle ein geeignetes radioaktives Isotop enthält, und wenn als Bildaufnahmevorrichtung ein Film verwendet wird.
Für den Betrieb der Maschine ist es von Vorteil, wenn die Öffnung nach Beendigung der Prüfung verschlossen wird, wobei die Öffnung entweder dauerhaft, insbesondere durch Schweissen, oder mittels eines lösbaren, insbesondere einschraubbaren, Verschlusses verschlossen wird.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 im Längsschnitt einen Ausschnitt eines geschweissten Rotors mit einer Schweissverbindung, die gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels einer in der Rotorachse angeordneten radioaktiven Strahlungsquelle zer- störungsfrei geprüft wird;
Fig. 2 in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung, verschiedene in radialer und/oder axialer Richtung voneinander abweichende Orte, von denen aus die Schweissnaht mittels der radioakti- ven Strahlungsquelle senkrecht oder schräg durchstrahlt werden kann; und
Fig. 3 den Einsatz einer Manipulationsvorrichtung zur Positionierung der radioaktiven Strahlungsquelle an einem Ort ausser- halb der Rotorachse, insbesondere auf etwa halbem Innenradius der Schweissnaht.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In Fig. 1 ist im Längsschnitt ein Ausschnitt aus einem geschweissten Rotor 10 wiedergegeben, der eine Schweissverbindung 13 zwischen zwei benachbarten Abschnitten 11 und 12 des Rotors 10 zeigt. Der Rotor 10 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotorachse 14. Die verschiedenen, üblicherweise scheibenförmigen Abschnitte 11, 12 sind entlang der Rotorachse 14 hintereinander angeordnet. Da die Abschnitte 11, 12 unterschiedlichen thermischen Belastungen ausgesetzt sind, sind sie aus unterschiedlichen, der jeweiligen Belastung angepassten Werkstoffen hergestellt. Im gezeigten Beispiel soll der Abschnitt 11 aus einer Nickelbasislegierung und der Abschnitt 12 aus einem geeigneten Stahl bestehen. Die Abschnitte 11, 12 sind durch die Schweissverbindung 13 miteinander verbunden. Die Schweissverbindung 13 ist im Beispiel kreisringförmig ausgebildet und umschliesst und grenzt im Inneren an einen Hohlraum 19. Die Schweissverbindung 13 ist für die Festigkeit des Rotors 10 und seine Lebensdauer ein wichtiger Bereich und muss daher unmittelbar nach der Schweissung, aber auch möglicherweise später nach vorbestimmten Betriebsintervallen auf ihren Zustand und mögliche Fehler geprüft werden.
Diese Prüfung wird zerstörungsfrei durchgeführt und benutzt eine radiographische Methode, bei der die Schweissverbindung 13 von innen nach aussen durchstrahlt und das Abbild der durchstrahlten Schweissverbindung 13 aufgezeichnet wird. Da die Prüfung auch am fertig geschweissten Rotor 10 durchgeführt werden muss, und die radiographische Methode den Zugang zu beiden Seiten der Schweissverbindung 13 erfordert, ist neben der Schweissverbindung 13 eine in radialer Richtung orientierte Öffnung 15 in Form einer Bohrung vorgesehen. Weitere Bohrungen (siehe Bohrung 15' in Fig.-n.-3) können auf dem Umfang des Rotors 10 (z.B. jeweils um 90° verdreht) vorgesehen sein, um die Schweissverbindung 13 ab- schnittweise untersuchen zu können. Durch die Bohrung 15 kann eine Strahlungsquelle 16, die ein radioaktives Isotop enthält, in den Hohlraum 19 so eingeführt werden, dass die von der Strahlungsquelle 16 ausgehende Strahlung über den gesamten Umfang gleichförmig durch die Schweissverbindung 13 hindurchtritt und auf der aussen angeordneten Bildaufnahmevorrichtung, die hier als Film 18 ausgebildet ist, ein Abbild der Schweissverbindung 13 erzeugt.
Die radioaktive Strahlungsquelle 16 hat den Vorteil, dass sie im wesentlichen punktförmig ausgeführt werden kann und ohne weitere Versorgungsvorrichtungen wie Stromzuführungen, Kühlungseinrichtungen oder dgl. auskommt. Des weiteren strahlt sie - wie dies in der Figur durch die Pfeile angedeutet ist - in alle Richtungen ab, so dass die Schweissverbindung über den gesamten Umfang in einem Prüfungsschritt untersucht werden kann. Die Strahlungsquelle 16 wird Vorzugs- weise im Mittelpunkt der Kreisfläche angeordnet, die von der Schweissverbindung 13 berandet wird. Da sie klein ist, kann sie auf einfache Weise durch die Bohrung
15 an einer geraden Halterung 17 in den Hohlraum 19 eingeführt und in den Mittelpunkt der Kreisfläche vorgeschoben werden. Die Bohrung 15 kann deshalb mit einem vergleichsweise geringen Durchmesser ausgeführt werden, der nur wenige cm beträgt und vorzugsweise kleiner gleich 3 cm ist. Damit die Strahlungsquelle
16 am Ende der Halterung 17 einfach und ohne Schwierigkeiten im Hohlraum 19 platziert werden kann, ist die Bohrung mit ihrer Achse aus der radialen Richtung heraus gegen die Kreisfläche so geneigt, dass die Bohrungsachse die Rotorachse 14 im Mittelpunkt der Kreisfläche schneidet.
Die Bohrung 15 ist in der Figur vereinfacht dargestellt. Sie kann nach erfolgter Prüfung dauerhaft verschlossen, z.B. zugeschweisst werden. Sie kann aber auch mit einem Innengewinde versehen sein und durch Eindrehen eines schraubenarti- gen Verschlusses verschlossen werden. Die zweite Variante ist von Vorteil, wenn der Rotor 10 nach gewissen Betriebsperioden mehrfach auf den Zustand der Schweissverbindung 13 überprüft werden soll. Die Bohrung 15 ist vorzugsweise in dem aus Stahl bestehenden Abschnitt 12 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass es einfacher ist, die Bohrung 15 in Stahl einzubringen. Weiterhin ist es im Stahl einfacher, die Bohrung 15 entweder zum Verschrauben mit einem Innengewinde zu versehen, oder die Bohrung durch Schweissen zu verschliessen.
Die Strahlungsquelle 16 muss aber nicht im Mittelpunkt der von der Schweissverbindung 13 berandeten Kreisfläche angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Sie kann vielmehr - wie dies in Fig. 3 dargestellt ist - auf dem halben Radius der Kreisfläche platziert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Halterung 17 der Strahlungsquelle 16 mit einer Manipulationsvorrichtung 20 ausgestattet wird, die es ermöglicht, bei unveränderter Orientierung der Bohrung 15 den entsprechenden Ort anzufahren. Eine Möglichkeit besteht da- rin, als Manipulationsvorrichtung 20 ein Gelenkelement einzusetzen, das ein Abknicken der Halterung erlaubt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Strahlungsquelle 16 an einem kurzen Draht aufzuhängen, so das sie durch die Schwer- kraft von dem auf der Achse 14 liegenden Ende des festen Teils der Halterung 17 senkrecht herabhängt. Der Film 18 ist dabei entsprechend auf der Unterseite des Rotors 10 angeordnet. Bei der in Fig. 3 gezeigten Position der Strahlungsquelle 16 auf halbem Kreisflächenradius ist es zweckmässig, die Schweissverbindung 13 in viertelkreisförmige Abschnitte zu unterteilen, die jeweils durch eine von insgesamt vier am Umfang um 90° verdreht angeordneten Bohrungen 15, 15' hindurch untersucht werden (Die in Fig. 3 dargestellten Bohrungen 15, 15' sind die um 180° verdrehten, einander gegenüberliegenden Bohrungen). Der Rotor 10 muss dazu jeweils um seine Achse 14 gedreht werden.
Eine andere Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung ist in Fig. 2 wiedergegeben. Hier sind für die Untersuchung der Schweissverbindung 13 bzw. eines Abschnitts dieser Schweissverbindung unterschiedliche, vorbestimmte Orte A1,...,C3 mit unterschiedlicher radialer und axialer Position eingezeichnet, von denen aus die Schweissverbindung 13 durchstrahlt werden kann. Bei gleichbleibender Zahl verschieben sich die Orte von A über B nach C in radialer Richtung, während die axiale Position gleich bleibt. Bei gleichbleibendem Buchstaben verschieben sich die Orte von 1 über 2 nach 3 in axialer Richtung, während die radiale Position gleich bleibt. Werden mehrere Messungen von Orten mit unterschied- licher axialer Position (d.h., mit unterschiedlichem Zahlenwert, also z.B. B1 und B3) aus durchgeführt, ergibt sich gewissermassen eine 3-dimensionale Darstellung der Schweissverbindung 13, so dass die räumliche Lage und Ausdehnung von Fehlstellen erfasst werden kann. Da hierbei - wie in Fig. 2 durch den vom Ort B3 ausgehenden Pfeil angedeutet - die Schweissverbindung schräg durchstrahlt wird, muss der Film 18 seitlich entsprechend versetzt werden, oder es muss insgesamt ein entsprechend breiterer Film 18 verwendet werden. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Rotor
11,12 Abschnitt (Scheibe)
13 Schweissverbindung (Schweissnaht)
14 Rotorachse
15,15' Öffnung (Bohrung)
16 Strahlungsquelle (radioaktiv)
17 Halterung
18 Film
19 Hohlraum
20 Manipulationsvorrichtung
A1....C3 Ort (der Strahlungsquelle)

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Schweissverbindung (13) eines aus mehreren Abschnitten (11, 12) zusammengesetzten, geschweissten Rotors (10) einer Dampf- oder Gasturbine, bei welchem Verfahren eine Strahlungsquelle (16) durch wenigstens eine Öffnung (15, 15') in einen im Inneren des Rotors (10) angeordneten, an die zu prüfende Schweissverbindung (13) angrenzenden Hohlraum (19) eingeführt und die durch die Schweissverbindung (13) hindurchtretende Strahlung mittels einer auf der Aussenseite der Schweissverbin- düng (13) angeordneten Bildaufnahmevorrichtung (18) aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquelle (16) eine radioaktive Quelle geringer Ausdehnung verwendet wird, dass die Strahlungsquelle (16) mittels einer Halterung (17) durch die wenigstens eine Öffnung (15, 15') eingeführt wird, und dass die Strahlungsquelle (16) während der Bildaufnahme mittels der Halterung (17) an einem vorbestimmten Ort (A1 C3) im Hohlraum (19) gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissverbindung (13) oder ein Abschnitt der Schweissverbindung (13) von mehreren unterschiedlichen Orten (A1,...,C3) aus mittels der Strahlungsquelle (16) durchstrahlt und die durch die Schweissverbindung (13) hindurchtretende Strahlung mittels der Bildaufnahmevorrichtung (18) aufgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Orte (A1.....C3) in axialer und/oder radialer Richtung um vorbe- stimmte Abstände gegeneinander verschoben sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Prüfen unterschiedlicher Abschnitte der Schweissverbindung (13) die radioaktive Strahlungsquelle (16) durch unterschiedliche Öffnungen (15, 15') in den Hohlraum (19) des Rotors (10) eingeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Öffnungen (15, 15') über den Umfang des Rotors (10) verteilt angeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vier jeweils um 90° verdreht angeordnete Öffnungen (15, 15') verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissverbindung (13) kreisringförmig ausgebildet ist, und dass die Strahlungs- quelle (16) in der Mittelachse des Kreisrings, insbesondere im Mittelpunkt der von der Schweissverbindung (13) umrandeten Kreisfläche, gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (15, 15') zum Einführen der Strahlungsquelle (16) als Bohrung ausgebildet ist, dass die Bohrung (15, 15') neben der Schweissverbindung (13) angeordnet ist, und dass die Bohrung (15, 15') so orientiert ist, dass die verlängerte Achse der Bohrung (15, 15') die Mittelachse der kreisringförmigen Schweissverbindung (13) in dem Punkt schneidet, in welchem die Strahlungsquelle (16) gehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (15, 15') einen Durchmesser von wenigen cm, vorzugsweise kleiner gleich 3 cm, aufweist, und dass die Strahlungsquelle (16) im wesentlichen punktförmig ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (16) ein geeignetes radioaktives Isotop enthält.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Bildaufnahmevorrichtung ein Film (18) verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (15, 15') nach Beendigung der Prüfung verschlossen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (15, 15') dauerhaft, insbesondere durch Schweissen, verschlossen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenig- stens eine Öffnung (15, 15') mittels eines lösbaren, insbesondere einschraubbaren, Verschlusses verschlossen wird.
15. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Rotor (10) einer Dampf- oder Gasturbine, welcher Rotor (10) aus mehreren in axialer Richtung hintereinander angeordneten, insbesondere aus unterschiedlichem Material bestehenden, Abschnitten (11, 12) zusammengesetzt ist, wobei die Abschnitte (11, 12) durch kreisringförmige Schweissverbindungen (13) miteinander verbunden sind, und wobei zur zerstörungsfreien Prüfung wenigstens einer Schweissverbindung (13) wenigstens eine Öffnung (15, 15') vorgesehen ist, durch welche ein an die wenigstens eine Schweissverbindung (13) angrenzender Hohlraum (19) im Inneren des Rotors (10) zugänglich ist, sowie mit einer aussen am Rotor (10) angeordneten Bildaufnahmevorrichtung (18) und einer durch die wenigstens eine Öffnung (15, 15') in den Hohlraum (19) einführbaren Strahlungsquelle (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (16) eine radio- aktive Quelle geringer Ausdehnung ist, welche an einer Halterung (17) befestigt ist und mittels der Halterung (17) durch die wenigstens eine Öffnung (15, 15') in den Hohlraum (19) einführbar ist.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die we- nigstens eine Öffnung (15, 15') und/oder die Halterung (17) derart ausgebildet ist, dass die Strahlungsquelle (16) durch die wenigstens eine Öffnung (15, 15') an unterschiedlichen, vorbestimmten Orten (A1 C3) im Hohlraum (19) positioniert werden kann, und dass die Bildaufnahmevorrichtung (18) an den jeweiligen Ort der Strahlungsquelle (16) anpassbar ist.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die we- nigstens eine Öffnung (15, 15') als in einer fest vorgegebenen Richtung orientierte Bohrung ausgebildet ist, und dass die Halterung (17) eine Manipulationsvorrichtung (20) umfasst, welche das Positionieren der Strahlungsquelle (16) an den unterschiedlichen Orten (A1,...,C3) ermöglicht.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, insbesondere vier, Öffnungen (15, 15') auf dem Umfang des Rotors (10) verteilt, insbesondere um jeweils 90° verdreht, angeordnet sind.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeich- net, dass einer der durch die Schweissverbindung (13) verbundenen Abschnitte (11) des Rotors (10) aus einer Nickelbasislegierung und der andere Abschnitt (12) aus Stahl besteht, und dass die wenigstens eine Öffnung (15, 15') in dem aus Stahl bestehenden Abschnitt (12) angeordnet ist.
20. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (15) einen Durchmesser von wenigen cm, vorzugsweise kleiner gleich 3 cm, aufweist, und dass die Bohrung (15) mittels eines lösbaren, insbesondere einschraubbaren, Verschlusses verschliessbar ist.
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