WO2006021167A1 - VORRICHTUNG ZUM ULTRASCHALL-PRÜFEN DER SCHWEIßNAHT LÄNGSNAHTGESCHWEIßTER ROHRE AUF LÄNGSFEHLER - Google Patents

VORRICHTUNG ZUM ULTRASCHALL-PRÜFEN DER SCHWEIßNAHT LÄNGSNAHTGESCHWEIßTER ROHRE AUF LÄNGSFEHLER Download PDF

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test unit
pipe
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Hans-Joachim Rath
Rainer LÜCKE
Alfred Graff
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Mannesmann Fuchs Rohr Gmbh
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    • G01N2291/2675—Seam, butt welding

Definitions

  • the invention relates to a device for ultrasonic testing of the weld longitudinally welded pipes on longitudinal defects according to the preamble of claim 1.
  • This device also has the above described night Elle error detection in the seam center region and, in addition, has the disadvantage that the actual made very consuming From 'rect and is only very als ⁇ consuming to realize an adaptation to very different pipe diameters,
  • DE 101 34696 C1 in which also a device zürn ultrasonic testing of the weld longitudinally welded pipes, u. a. on longitudinal error, is disclosed.
  • This device also has, on each side of the seam, opposite one another, a test head functioning simultaneously as a transmitter and receiver, whereby the elaborate design of the device and the use of normal test heads allow a flexible and rapid adaptation to different test tasks and pipe dimensions difficult - is.
  • the object of the invention is to provide a device for ultrasonically testing the weld seam of longitudinally welded tubes for longitudinal defects, which enables better fault detection even in the middle of the seam. Another object is to make the structure of the device simpler and thus to enable flexible and rapid adaptation to different test tasks and tube dimensions.
  • the test unit is equipped with two probes which can be varied in their distance from each other depending on the test task and pipe geometry, in particular angle test heads in a door arrangement, one angular test head acting as the transmitter and the other test head acting as receiver and the position of the turn test probes in the test unit relative to the pipe surface can be adapted in such a way that they can always be arranged independently of the diameter of the pipe in the position corresponding to the intended insonification angle relative to the surface of the pipe.
  • the direction of the sound propagation within the test head is predetermined, so that when the test head is surface-mounted on the pipe surface, the sound is injected into the pipe surface in the direction (for example 45 °) predetermined within the test head.
  • Normal probes on the other hand, always sound vertically into the tube surface when they are flatly coupled. If one wants to scan into the raw surface with normal probes at a certain angle, the test head itself has to be swiveled into the angular position corresponding to the intended insonification angle.
  • the probes are always arranged in a position in the test unit in such a way that an areal coupling to the surface of the tube is ensured in the desired position corresponding to the intended sound angle, independently of the curvature or diameter of the tube ,
  • the proposed test unit also has the advantage that, in flexible adaptation to different test tasks and tube geometries, a maximum of reproducible settings is ensured at the same time.
  • test unit is advantageously constructed modularly from standardized modular elements. These modules consist of:
  • this adaptation to different pipe diameters is made only ⁇ over the interchangeable connecting element, wherein on the inside at the ends at the catch ends under a certain angular position a respective recess is mounted, in which the two sensors for the probes are inserted and fixed.
  • the angular position of the actuators is adapted to the different pipe diameters so that the probes switch on with the intended insonification angle into the pipe surface.
  • the fixation of the transducer on the connecting element is preferably carried out by means of plug-in in the receptacle and rotatable in the connecting element screws.
  • the transducer itself is advantageously recountfilig, consisting of a base plate and a clamping element connectable thereto constructed.
  • the base plate is provided with a circular recess which comprises the test head on a partial circumference for complete enclosure and Kfemmung of the test head in the base plate, the clamping element also has a complementary part of the recess ; wherein the clamping is advantageous via a screw connection of the clamping element with the base plate.
  • the skids on the contact surfaces with the pipe are to be provided with wear protection » which may consist of a hard material, for example hardened metal or ceramic»
  • wear protection » which may consist of a hard material, for example hardened metal or ceramic
  • the test unit is provided with a connecting pin clutch.
  • the Ran ⁇ coupling is connected transversely to the longitudinal axis of the test unit pivotally attached to a bearing block, which in turn for realizing a secure and firm connection of the final clutch to the test unit, positively and non-positively connected to the connecting element of the test unit.
  • the positive engagement is achieved by a groove in the connecting element and a cross-section of the groove of the bearing block of the connecting coupler .
  • this connection is secured non-positively via a screw.
  • the 'rüfel ⁇ he' with P rt fixedly connected to the bearing block has a longitudinal axis transverse to the Schwen ⁇ kachse, around which the connection coupling can pivot in a limited range. This pivoting facilitates the exact positioning of the test unit on the Rohrober ⁇ surface.
  • the presetting is then fixed in a simple manner by clamping the connection with the bearing block via a clamping lever.
  • the test unit is also rotatable in a predetermined angular range about the longitudinal axis, connected to the connection coupling.
  • the connection coupling is provided with a fixedly connected to the stationary guide frame connection sleeve in which a fixedly connected to the bearing block pin in a predetermined Wfnkel Scheme is rotatable and lockable in the respective position.
  • FIG. 1 shows a side and top view of a test unit according to the invention for longitudinal defect testing
  • Figure 2a in a cross section and a plan view of a connecting element for the
  • FIG. 2b as in FIG. 2a, but for a different tube geometry or testing task, FIG.
  • FIG. 3 shows in a side and top view a sensor for a test head
  • FIG. 4 shows a longitudinal rail and a cross-section a longitudinal rail, the test unit
  • Figure 5b as Figure 5a, but on a pipe with a large diameter.
  • FIG. 1 shows, in a side view and plan view, a test unit 5 designed according to the invention and constructed from modular construction modules for longitudinal defect testing on longitudinally welded pipes with two test heads 3, 3 'designed as twist test heads.
  • the test unit 5 consists of a replaceable depending on the test task standardized connection element 2,. which connects the sensors 4, 4 'via the end-side recesses 8, 8' shown in FIG. 2a.
  • the inclination of the recesses 8, 8 'in the connecting element 2 and the spacing of these recesses from each other makes it easy to adapt the test heads 3, 3' to different tube geometries or test tasks, so that the defined positioning of the test heads 3 , 3 'relative to the tube surface of vorgese ⁇ hene angle of incidence into the tube and the detection of the echo signal can always be specified reproducible.
  • test heads 3, 3 ' are arranged in the test unit such that, when the test unit is in the test position, they rest with the test head surface on the pipe surface, thus determining the insonification angle relative to the pipe surface.
  • a clamping element 10, 10 ' is arranged, with which the probes 3, 3' form and kraftschlüssjg in the base plate 13, 13 'can be fixed.
  • Pas clamping element 10, .10 ' is provided with a further TeifausEnglishung 14, 14' to the test head 3, 3 'together with the base plate 13, 13' to engage around positively.
  • the frictional clamping is thereby realized a screw 15 in which the test head 3, 3 1 in theTeifaus ⁇ ehmung 11, 11 'of the base plate and the part recess 14, 14' of the clamping element 10, 10 'is clamped.
  • the longitudinal rail 1, 1 ' is more detail in FIG. 4.
  • This rail 1, 1 'designed as a skid has a groove 16 on the side which contacts the pipe surface, into which a hard metal rod (not shown here) can be inserted, for example by soldering, as wear protection 9.
  • connection coupling 7 designed as a quick coupling is used for exact and reproducible fixing of the test position to a bearing block 25 in FIG a limited area transverse to the longitudinal axis 26 of the test unit 5 pivotally mounted.
  • the bearing block 25 itself is positively and non-positively connected to the connecting element 2 of the test unit 5.
  • the connecting element 2 has a groove 12 into which a nose 19 arranged on the bearing block 25 engages in a form-fitting manner.
  • the bearing block 25 is frictionally ver ⁇ connected with a screw 21 via holes 20 with the connecting element 2.
  • the bearing block 25 has, transverse to the longitudinal axis 23 of the test unit 5, a pivot axis 27 on which the connection coupling 7 is pivotably mounted in a limited range and is fixably mounted in the respective position.
  • the attachment coupling 7 is fork-shaped at the end of the bearing block with legs 28, 28 ', whereby the legs 28, 28' surround the bearing block 25 and their ends form a bearing point for the pivot axis ⁇ 27.
  • a clamping lever 29 can be used to easily fix the respective pivoting position of the testing unit 5 relative to the connecting coupling 7 via a clamping device.
  • the test unit 5 is rotatably connected to the connection coupling 7 in a predetermined angular range about the longitudinal axis.
  • the shock absorber 7 is connected to a fixed connection to the fixed guide frame .
  • sleeve 30 in which a fixedly connected to the bearing block 25 pin 31 in a predetermined angular range rotatable and is arranged fixed in the respective position. The fixation is done via another, not shown, fixing lever.
  • FIG. 5a shows, in a schematic diagram, the tandem armature according to the invention of the test heads 3, 3 'on the tube surface for a tube dimension.
  • the test unit S is shown with the wear protection 9 only with the essential elements, test heads 3, 3 ', transducers 4, 4' and longitudinal rails 1, 1 '.
  • the test is performed only from a near side.
  • a further improvement in the reliability of the statement results if the test is carried out with one test unit from both sides of the seam.
  • the distance between the probes 3, 3 'to each other and their Wellnkellage in the test unit is set via the Kausseiement 2, not shown here.
  • the distance of the probes 3, 3 ' is coordinated so that the einschallende signal detects the seam center area and the signal reflected by any discontinuity signal from the receiving probe 3, 3' is added.
  • the Signalverläüf in the Rohr ⁇ wall is shown schematically.
  • FIG. 5b a checking unit 5 is shown, the probes 3, 3 'is adapted for a corresponding to the intended intromission • positioning at a larger pipe diameter.
  • the tube 24 ' has a larger diameter and a greater wall thickness than the tube 24 in Figure 5a.
  • test heads 3, 3' are in a position changed in relation to FIG Distance within the test unit 5, wherein the position on the not also here Verbin ⁇ tion element 2 'is given, which is provided with an an ⁇ the pipe curvature ange ⁇ angled recess 8, 8'.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ultraschall-Prüfen der Schweißnaht längsnahtgeschweißter Rohre auf Längsfehler mit einer auf der Oberfläche des Rohres mindestens an einer Seite neben der Schweißnaht relativ verschiebbaren Prüfeinheit, bestehend aus einem mindestens einen die Rohroberfläche berührenden Prüfkopf mit Schwinger aufnehmenden Aufnehmer mit einer Koppelmittelzuführung, dessen Kanal im Bereich des Schwingers mündet, wobei der Prüfkopf in einer fest vorgegebenen Position zur Rohroberfläche anordenbar ist. Die Prüfeinheit ist mit zwei, je nach Prüfaufgabe und Rohrgeometrie, in ihrem Abstand zueinander veränderbaren Prüfköpfen, insbesondere Winkelprüfköpfen, in Tandemanordnung bestückt, wobei ein Prüfkopf als Sender und der andere Prüfkopf als Empfänger fungiert und die Position der Prüfköpfe ist relativ zur Rohroberfläche in der Weise in der Prüfeinheit anpassbar, dass diese unabhängig vom Rohrdurchmesser immer in der dem vorgesehenen Einschallwinkel relativ zur Rohroberfläche entsprechenden Position anordenbar sind.

Description

Vorrichtung zum Ultrascha&Prüfen der Schweißnaht längsnahtgeschweißter Rohre auf Längsfehler
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ultraschall-Prüfen der Schweißnaht längsnahtge¬ schweißter Rohre auf Längsfehler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine Vorrichtung zum Ultraschall-Prüfen von Rundschweißnähten an Rohren auf Längs- und Querfehier ist von Scott Lebsack und Helmut Hedchauser in der Zeitschrift "Materials Evalua¬ tion" (August 1995,.Seiten 886 -„891} veröffentlicht mit dem Titel "Immersion Probe Arrays for Rapid Pipeline WeId Inspektion". Diese Vorrichtung weist ein Haltesystem auf, in dem zwei Prüfkopfsysteme (Arrays) befestigt sind. Jedes Prüfkopfsystem weist vier Prüfköpfe für die ' Längsfehferprüfung und einen Prüfkopf für die QuerfehJerprüfung auf. Die zwei Prüfkopfsy¬ steme für die Längsfehlerprüfung sind rechts und links neben der Rundschweißnaht positio¬ niert, wobei jeder Prüfkopf zugleich a|s Sender und Empfänger fungiert, der einen bestimmten Bereich der Naht in Dickenrichtung erfasst. .
Nachteil bei dieser bekannten Vorrichtung für die Rundnahtprüfung ist, dass sie für die Längsfehlerprüfunö an Rohiiängshähten nicht geeignet ist, da eine Anpassung der Prüfkopf- hafterung an die Rohrkrümmung bei Anordnung in Rohrumfangsrichtung nicht vorgesehen ist.
Durch die Art der Prüfung mit einem gleichzeitig als Sender und Empfänger fungierenden Prüfkopf können zudem nicht alle Fehler in der Nahtmitte sicher erkannt werden. Gerade bei der in Prüfvorschriften häufig geforderten 45ri Prüftechnik, bei derein Einschaflwiπkel von 45° bezogen auf die Rohroberfläche vorgeschrieben ist, werden bei größeren Wahddϊcken, z. B. >12,0 mmrLähgsfehler im Nähtmittenbereich durch diese Prüffechnik, wenn überhaupt, nur . unzureichend detektfert. '
In der DE 26 07011 wir?) eine Vorrichtung zum Ultraschall-Prüfen der Schweißnaht von UP- geschweiß,teπ Großrohren offenbart, wobei ih einem Prüfbereich zur Längsfeh'leφrüfuήg min¬ destens vier Ultraschall-Wiπkelprüfköpfe beidseitig der Schweißnaht und mit unterschiedli¬ chem Abstand zu: dieser angeordnet sind. Jeweils einem Prüfkopf auf der einen Nahtseite steht mit gleichem Abstand zur Naht auf der anderen Nahtseite ein weiterer Prüfkopf gegen- über. Jeder Prüfkopf fungiert ebenfalls gleichzeitig als Sender und Empfänger des Ultraschalt¬ signals. Der Prüfbereich wird dabei durch die Hintereinanderanordπung der Prüfköpfe längs zur Schweißnaht bestimmt, wobei durch diese Hintereinanderanordnung der gesamte Näht- dickenbereich erfasst werden soll.
Diese Vorrichtung weist ebenfalls die zuvor beschriebenen Nachtelle der Fehlererkennung im Nahtmittenbereich auf und hat zusätzlich den Nachteil, dass die Vom'chtung sehr aufwändig gestaltet Ist und eine Anpassung an stark unterschiedliche Rohrdurchmesser nur sehr auf¬ wändig zu realisieren ist,
Schließlich sei noch auf die DE 101 34696 C1 verwiesen, in der ebenfalls eine Vorrichtung zürn Ultraschall-Prüfen der Schweißnaht längsnahtgeschweißter Rohre, u. a. auf Längsfehler, offenbart wird. Auch diese Vorrichtung weist an jeder Nahtseite, sich gegenüberliegend, je¬ weils einen gleichzeitig als Sender und Empfänger fungierenden Prüfkopf auf, wobei durch die aufwäπdige Gestaltung der Vom'chtung und den Einsatz von Normal-Prüfköpfen eine flexible und schnelle Anpassung an unterschiedliche Prüfaufgaben und Rohrabmessungen schwierig - ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Uftraschall-Prüfen der Schweißnaht längs¬ nahtgeschweißter Rohre auf Längsfehler anzugeben, die eine bessere Fehlerdetektion auch im Nahtmittenbereich ermöglicht. Eine weitere Aufgabe soll darin bestehen, den Aufbau der Vorrichtung einfacher zu gestalten und damit eine flexible und schnelle Anpassung an unter¬ schiedliche Prüfaufgaben und Rohrabmessungen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit d&n kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.
Nach der Lehre der Erfindung ist die Prüfeinheit mit zwei je nach Prüfaufgabe und Rohrgeo¬ metrie in ihrem Abstand zueinander veränderbaren Prüf köpfen, insbesondere Winkelprüfköp¬ fen in Tahdemanordnuhg bestückt, wobei ein Winkelprüfkopf als Senderund der andere Wiri- kelprüfkppf als Empfänger fungiert und die Position derWinkeiprüfköpfe in der Prüfeinheit re¬ lativ zur Rohroberfläche in der Weise anpassbar ist, dass diese unabhängig vom Rohrdurch- messef immer in der dem vorgesehen Einschallwinkel relativ zur.Rohroberfläche entspre¬ chenden Position anordenbar sind. Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Lösung wird im folgenden kurz die Funkti¬ onsweise eines Winkelprüfkopfes beschrieben.
Bei einem Winkelprüfkόpf wird die Richtung der Schallausbreitung innerhalb des Prüfkopfes vorgegeben, so dass bei einer flächigen Ankoppiung des Prüfkopfes auf der Rohroberfläche die Eiηschallung in die Rohroberfläche in der innerhalb des Prüfkopfes vorgegebenen Rich¬ tung (beispielsweise 45°) erfolgt.
Normalrprüfköpfe hingegen schallen bU flächiger Ankoppiung immer senkrecht in die Rohro- berftäche ein. Will man mit Normal-Prüfköpfen unter einem bestimmten Winkel in die Rohfo- berfläche einschallen* muss der Prüfkopf selbst in die dem vorgesehenen Einschallwinkel ent¬ sprechende Winkellage geschwenkt werden.
Durch die erfindungsgemäße Prüfeinheit werden die.Prüfköpfe immer in einer solchen Lage in der Prüfeinheit angeordnet, dass jetzt unabhängig von der Krümmung bzw. vom Durchmesser des Rohres, eine flächige Ankoppiung an der Rόhroberfläche in der dem vorgesehen Bn* schallwinkel entsprechenden Soll-Position gewährleistet ist.
Durch diese Taήdemänordnung der Prüfköpfe in der Vorrichtung können so in einfacher und effektiverweise auch bei Anwendung der 45° Prüftechnik Längsfehler im Bereich der Naht- mitfe sicher und mit ausreichender Empfindlichkeit erfasst werden.
Die vorgeschlagene Prüfeinheit hat weiterhin den Vorteil, dass in flexibler Anpassung an un¬ terschiedliche Prüfaufgaben und Rohrgeometrien gleichzeitig ein Höchstmaß an reproduzier¬ baren Einstellungen gewährleistet wird.
Zur flexiblen und schnellen Anpassung an unterschiedliche Prüfäufgaben und Rohrgeometrien ist die Prüfeinheit in vorteilhafter Weise aus standardisierten Baukastenelementen modular aufgebaut. Diese Module bestehen aus:
- einem Verbindungselement und zwei damit verbindbaren, die Prüfköpfe aufnehmenden . separaten Aufnehmern, mit je einem Koppelmittelanschluss,
- zwei jeweils mit den Aufnehmern verpfndbaren. Längsschienen,
- einer mit der Prüfeinheit verbindbaren Anschlusskupplung zur ortsfesten Positionierung der Prüfeinheit In Prüfstellung an ein ortsfestes' Führungsgestell,
wobei das Verbindungselement, die Winkόllage und den Abstand der Prüfköpfe zueinander vorgebend, auswechselbar und entsprechend der Prüfaufgäbe und Rohrgeometrie In einem Vorzugsmaßraster für Winkellage und Abstand der Prüfköpfe sortiert und zusammengestellt ist.
Über die veränderbare Winkelstellung der Prüfköpfe im Verbindungselement wird auf einfache Weise die Anpassung der Prüfkσpfpostion an unterschiedliche Rohrdurchmesser realisiert, wobei der Prüfkopf bezogen auf die Rohroberfläche in der Weise ausgerichtet ist, dass eine reproduzierbare Einschallung unter dem vorgegeben Einschallwinkel, von z. B.45°, Erfolgen kann.
In vorteilhafter Weise wird diese Anpassung an unterschiedliche Rohrdurchmesser nur noch ■ über das auswechselbare Verbindungselement vorgenommen, wobei innenseitig an den fängsseitigen Enden unter einer bestimmten Winkellage je eine Ausnehmung angebracht ist, in die die beiden Aufnehmer für die Prüfköpfe einsteckbar und fixierbar sind. Die Winkellage der Aüsnehmungeή ist dabei so an die unterschiedlichen Rohrdurchmesser angepässt, dass die Prüfköpfe mit dem vorgesehenen Einschallwinkel in die Rohroberfläche einschalten.
Über die vorgegebene Winkellage der Ausnehmung und die den Abstand der Prüfköpfe zu¬ einander bestimmende Länge des Verbindungselementes kann nun in sehr einfacher und re¬ produzierbarer Weise die Anpassung an unterschiedliche Prüfaufgaben und Rohrgeometrien erfolgen. Die Fixierung der Aufnehmer am Verbindungselement erfolgt vorzugsweise mittels durch in die Aufnehmer steckbare und in das Verbindungselement drehbare Schrauben.
Der Aufnehmer selbst ist vorteilhaft zweifeilig, bestehend aus einer Grundplatte und einem damit verbindbaren Klemmelement, aufgebaut. Die Grundplatte ist mit einer kreisförmigen Ausnehmung versehen, die den Prüfkopf auf einem Teilumfang umfasst Zur vollständigen Umfassung und Kfemmung des Prüfkopfes in der Grundplatte weist das Klemmelement ebenfalls eine komplementäre Teilausnehmung auf; wobei die Klemmung vorteilhaft über eine Verschraubung des Klemmelementes mit der Grundplatte erfolgt.
Bei der eigentlichen Prüfung wird das längsnahtgeschweißte Rohr mit der Längsschweißnaht unter der feststehenden Prüfeinhejt hindurchgefahrön. Um eine gleichmäßige Kontaktierung der Prüfköpfe auf der Rohroberffäche während der Prüfung zu gewährleisten, wird die Prüf¬ einheit auf der Rohroberfläche geführt! Dazu sind die .Schienenelemente der Prüfeinheit vor¬ teilhafterweise als Gleitkufen ausgebildet, die auf der Rohroberfläche gleiten.
Um den durch dia Reibung entstehenden Verschleiß zu minimieren, sind die Gleitkufen an den Kbntaktflächen mit dem Rohr mit einem Verschleißschutz vorsehen» der aus einem Hartwerk¬ stoff, beispielsweise Härtmetall oder Keramik bestehen kann» Eine andere vorteilhafte Lösung besteht auch darin, zurr? Abrollen der Prüfeinheit auf der Rohroberfläche die Längsschienen mit verschleißarmeή Rollen oder mit in alle Richtungen drehbaren verschleißarmen Kugeln zu versehen.
Um die Montage der zur Prüfung vorbereiteten Prüfeinheit an das ortsfeste Führüngsgestell zu vereinfachen, ist die Prüfeinheit mit einer Anschlussschneilkupplung versehen. Die Anschluss¬ kupplung ist quer zur Längsachse der Prüfeinheit schwenkbar an einem Lagerbock ange¬ schlossen, der seinerseits zur Realisierung eines sicheren und festen Anschlusses der Ah- schlusskupplung an die Prüfeinheit, form- und kraftschlüssig mit dem Verbindungselement der Prüfeinheit verbunden ist. Hierbei wird die Formschlüssigkeit durch eine Nut im Verbindungs¬ element und eine in die Nut greifende Nase des Lagerbockes der Anschlusskuppluήg erreicht. Zusätzlich wird diese Verbindung über eins Verschraubung kraftschlüssig gesichert.
Der mit der P'rüfelή he'rt fest verbundene Lagerbock besitzt quer zur Längsachse eine Schwen¬ kachse, um die sich die Anschlusskupplung in einem begrenzten Bereich schwenken kann. Diese SchWenkbafkeit erleichtert das exakte Positionieren der Prüfeinheit auf der Rohrober¬ fläche. Die Voreinstellung wird dann in einfacher Weise durch Verklemmen derÄnschluss- kupplung mit dem Lagerbock über einen Spannhebel fixiert.
Zur Vereinfachung der Positionierung der Prüfeinheit auf der (gekrümmten) Rohroberfläche ist die Prüfeinheit ebenfalls in einem vorgegebenen Winkelbereich um die Längsachse drehbar, an der Anschlusskupplung angeschlossen. Dazu ist die Anschlusskuppfung mit einer mit dem ortsfesten Führungsgestell fest verbindbaren Anschlusshülse versehen, in der ein mit dem Lägerbock fest verbundener Zapfen in einem vorgegebenen Wfnkelbereich dreh- und in der jeweiligen Position feststellbar angeordnet ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol¬ genden Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispiels:
Es zeigen:
Figuϊ 1 in einer Seiten- und Draufsicht eine erfindungsgemäß ausgebildete Prüf¬ einheit für die Längsfehlerprüfung,
Figur 2a in einem Querschnitt und einer Draufsicht ein Verbindungselement für die
Prüfeinheit, '
Figur 2b wie Figur 2a, jedoch für eine andere Rohrgeometrie od$r Prüfaufgabe,
Ffgur 3 • in einer Seiten- und Draufsicht einen Aufnehmer für einen Prüfkopf, Figur 4 in einem Längs- und Querschnitt eine Längsschiene, der Prüfeinheit, Figur 5a Anordnung der Prüfeinheit auf einem Rohr mit kleinem Durchmesser,
Figur 5b wie Figur 5a, jedoch auf einem Rohr mit großem Durchmesser.
Figur 1 zeigt in einer Seiten- und Draufsicht eine erfindungsgemäß ausgebildete, aus Bauka¬ stenmodulen aufgebaute Prüfeinheit 5 für die Längsfehlerprüfung an längsnahtgeschweißten Rohren mit zwei als Wiπkelprüfköpfe ausgebildeten Prüfköpfen 3, 3'. Die Prüfeinheit 5 besteht aus einem je nach Prüfaufgabe auswechselbaren standardisierten Verbindungselement 2, . welches die Aufnehmer 4, 4' über die in Figur 2a dargestellten endseitigen Ausnehmungen 8, 8' verbindet.
Über die Schrägstellung der Ausnehmungen 8, 8' im Verbindungselement 2 sowie derrt Ab¬ stand dieser Ausnehmungen voneinander wird in einfacher Weise die Anpassung der Prüf¬ köpfe 3, 3' an unterschiedliche Rohrgeometrieπ oder Prüfaufgaben vorgenommen, so dass über die definierte Positionierung der Prüfköpfe 3, 3' relativ zur Rohroberfläche der vorgese¬ hene Einschallwinkel in das Rohr und die Erfassung des Echosignales immer reproduzierbar vorgegeben werden können.
Hierbei werden die Prüfköpfe 3, 3' so in der Prüfeinheit angeordnet, dass bei in Prüfposition befindlicher Prüfeinheit diese mit der Prüfkopffläche auf der Rohrpberfläche aufliegen, wo¬ durch der Einschallwinkel bezogen auf die Rohroberfläche festgelegt ist.
In Figur 3 sind die Aufnehmer 4, 4' für die Prüfköpfe 3, 3' detailliert dargestellt. Die rechts- und linksseitig am Verbjndungsetement 2 angeordneten Aufnehmer 4, 4* (siehe Figur 1) bestehen aus einer Grundplatte 13, 13', die mit einer Teilausήehmung 11, 11' zur formschlüssigen Auf¬ nahme der in Figur 1 dargestellten Prüfköpfe 3, 3' versehen sind.
Über die Bohrungen 17 im Aufnehmer 4, 4' sind diese mit einer Schraubverbindung 22 kraft¬ schlüssig über Gewindebohrungen 18 mit dem Verbindungselement 2 verbunden (siehe auch Figur 2a).
Die Prüfköpfe 3, 3' sind wie aus Figur 1 ersichtlich, in Tandemanordnung positioniert, wobei ein Prüfkopf 3, 3* als Sender und der andere Prüfköpf 3, 31 als Empfänger fungiert.
Zur Lagefixferung der Prüfköpfe 3, 3' in der Grundplatte 13, 13' des Aufnehmers 4, 4' ist an der Grundplatte 13, 13' ein Klemmelement 10, 10' angeordnet, mit dem die Prüfköpfe 3, 3' form- und kraftschlüssjg in der Grundplatte 13, 13' fixiert werden können.
Pas Klemmelement 10,.10' ist mit einer weiteren Teifausnehmung 14, 14' versehen, um den Prüfkopf 3, 3' gemeinsam mit der Grundplatte 13, 13' formschlüssig umgreifen zu können. Die kraftschlüssige Klemmung wird hierdurch eine Schraubverbindung 15 realisiert, bei der der Prüfkopf 3, 31 in derTeifausπehmung 11, 11' der Grundplatte und derTeilausnehmung 14, 14' des Klemmelementes 10, 10' verklemmt wird.
Die Zuführung der Koppelmittejflüssigkeii für die Prüfköpfe 3, 3* geschieht.Über die an dem jeweiligen Aufnehmer 4, 4' angeordneten Koppelmittefanschlüsse 6, 6'.
Zur Führung der Prüfeinheit auf der Rohroberfläche sind ah den Außenseiten der Aufnehmer 4, 4' Längsschienen 1, 1' angeschraubt. Die Längsschiene 1, 1' ist \n Figur 4 näher darge* stellt. Diese als Gleitkufe ausgebildete Schiene 1, 1' besitzt an der die Rohroberfläche berüh¬ renden Seite eine Nut 16, in die als Verschleißschutz 9 ein hier nicht dargestellter Hartmetall¬ stab beispielsweise durch Löten eingesetzt werden kann.
Zur ortsfesten Positionierung an ein hier ebenfalls nicht dargestelltes ortsfestes Führungsge- stelf (st die Prüfeinheit B mit einer in Figur 1 dargestellten Aήschlusskupplung 7 verbunden. Die als Schnellkupplung ausgeführte Anschlusskupplung 7 ist zur exakten und reproduzierba¬ ren. Festlegung der Prüfposition an einem Lagerbock 25 in einem begrenzten Bereich quer zur Längsachse 26 der Prüfeinheit 5 schwenkbar gelagert.
Der Lagerbock 25 selbst ist form- und kraftschlüssig mit dem Verbindungselement 2 der Prü¬ feinheit 5 verbunden ist. Dazu weist das Verbindungselement 2 eine Nut 12 auf, in die eine am Lagerbock 25 angeordnete Nase 19 formschlüssig eingreift. Der Lagerbock 25 ist mit einer Schraubverbindung 21 Über Bohrungen 20 mit dem Verbindungselement 2 kraftschlüssig ver¬ bunden.
Zur Realisierung der Schwenkbarkeit weist der Lagerbock 25 quer zur Längsachse 23 der Prüfeinheit 5 eine Schwenkachse 27 auf, an der die Anschlusskupplung 7 in einem begrenz¬ ten Bereich schwenk- und in der jeweiligen Position fixierbar gelagert ist. Dazu ist die An- schfüsskupplung 7 am lagerbockseitfgen Ende mit Schenkeln 28, 28' gabelförmig ausgebildet, wobei die Schenkel 28, 28' den Lagerbόck 25 umgreifen und deren Enden eine Lagerstelle für die Schwenkachsθ 27 bilden. Ober einen Spannhebel 29 kann in einfacherweise über eine Verklemmuhg die jeweilige Schwenkposition der Prüfeinheit 5 relativ zurÄnschJusskupplung 7. fixiert werden.
Zur Vereinfachung der Positionierung der Prüfeinheit auf der (gekrümmten) Rohroberfläche ist, wie ebenfalls in Ffgur 1 dargestellt, die Prüfeinheit 5 in einem vorgegebenen Winkelbe¬ reich um die Längsachse.26 drehbar ari der Anschlusskupplung 7 angeschlossen. Dazu ist die Aήschfussküpplung 7 mit einer mit dem ortsfesten Führungsgestell fest verbindbaren An- schlusshülse 30 versehen, in der ein mit dem Lagerbock 25 fest verbundener Zapfen 31 in einem vorgegebenen Winkelbereich dreh- und in der jeweiligen Position fixierbar angeordnet ist. Die Fixierung geschieht über einen weiteren, hier nicht dargestellten, Fixierhebel.
Zur Anpassung an unterschiedliche Prüfaufgaben oder Rohrgeometrien wird, wie in Figur 2b dargestellt, nur ein entsprechend ausgebildetes Verbindungselement 2' in die Präfeinheit 5 eingesetzt, welches über die Neigung der Ausnehmungen 8, 8' abhängig vom jeweiliger» Rohrdurchmesser, die Winkelläge für die Prüfköpfe 3, 3' vorgibt, so dass eine ordnungsgemä¬ ße Ankopplung an die Rohroberfläche gewährleistet Ist. Im Vergleich zum Verbindungsele¬ ment 2 iri Figur 2a, ist beim Verbindungseiement 2' die den Einschallwinkel des Prüfkopfes 3^ 3' bestimmende Neigung der Ausnehmung 8, 8' sowie der Abstand der Ausnehmungen 8, 8' geändert.
Figur 5a zeigt in einer Prinzipskizze die erfindungsgemäße Tanderhanordnurig der Prüfköpfe 3, 3' auf der Röhroberfläche für eine Rohrabmessung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Prüfeinheit S nur mit den wesentlichen Elementen, Prüfköpfe 3, 3', Aufnehmer 4, 4' und Längsschienen 1, 1' mit dem Verschleißschutz 9 dargestellt.
Wie in dieser Figur dargestellt, wird die Prüfung nur von einer .Nahtseite aus durchgeführt. Eine weitere Verbesserung der Aussagesicherheit ergibt sich aber, wenn die Prüfung mit je einer Prüfeinheit von beiden Nahtseiten aus durchgeführt wird.
Der Abstand der Prüfköpfe 3, 3' zueinander sowie deren Wϊnkellage in der Prüfeinheit wird über das hier nicht dargestellte Verbindungseiement 2 festgelegt. Die Prüfköpfe 3, 3' sind auf der Rohroberfiäche in der Weise positioniert, dass die Einschulung unter dem vorgesehen Winkel von 45* in die Rohroberfläche erfolgt. Mit diesem Einschallwinkel werden im Nahtmit¬ tenbereich etwaig vorhandene Längsfehler sicher detektiert.
Der Abstand der Prüfköpfe 3, 3' ist so aufeinander abgestimmt, dass das einschallende Signal den Nahtmittenbereich erfasst und das von einer eventuell vorhandenen Ungänze reflektierte Signal vom empfangenden Prüfkopf 3, 3' aufgenommen wird. Der Signalverläüf in der Rohr¬ wand ist schematisch dargestellt.
Im vorliegenden. Fall wird das Schalfsignaf vom Prüfkopf 3 ausgesendet, mehrfach an der Grenzfläche der Röhrwand reflektiert (gestrichelte Linie) und das vori einem Fehler in der Schweißnaht 23 reflektierte Signal vom Prüfkopf 3* empfangen (durchgezogene Linie). Die Funktionen der Prüfköpfe können aber auch je nach Erfordernis getauscht werden. Bei den bekannten Vorrichtungen zur Längsfehlerprüfung in längsnahtgeschweißten Rohren, mit einem gleichzeitig als Sender und Empfänger fungierenden Prüfkopf, würde ein reflektier¬ tes Signal (hier idealisiert dargestellt) aus dem Nahtmittenbereich gar nicht oder bestenfalls Beugungsechos empfangen werden können, da der Prüfkopf außerhalb des Erfassungsbe¬ reichs für das reflektierte Signal liegt.
In Figur 5b ist eine Prüfeinheit 5 dargestellt, deren Prüfköpfe 3, 3' für eine dem vorgesehenen • Einschallwinkel entsprechende Positionierung an einen größeren Rohrdurchmesser angepasst sind.
Das Rohr 24' hat einen größeren Durchmesser sowie eine größere Wanddicke als das Rohr 24 in Figur 5a.
Um ebenfalls unter einem Eϊnschallwinkel voh 45° den Mittenbereich der Längsnaht 23' (hier z. B. bei 40% der Wanddicke) bei der Ultraschallprüfung zu erfassen, sind die Prüfköpfe 3, 3' in einer bezogen auf Figur 5a veränderten Position für Wirikellage und Abstand innerhalb der Prüfeinheit 5 angeordnet, wobei die Position über das hier ebenfalls nicht dargestellte Verbin¬ dungselement 2' vorgegeben wird, das mit einer der Rohrkrümmung entsprechenden ange¬ winkelten Ausnehmung 8, 8' versehen ist.
Bezugszeichenliste
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Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Ultraschall-Prüfen der Schweißnaht längsnahtgeschweißter Rohre auf Längsfehler mit einer auf der Oberfläche des Rohres mindestens an einer Seite neben der Schweißnaht relativ verschiebbaren Prüfeinheit, bestehend aus einem mindestens einen die Rohroberfläche berührenden Prüfkopf mit Schwinger aufnehmenden Aufnehmer mit einer Koppelmittelzuführung, dessen Kanal im Bereich des Schwingers mündet, wobei der Prüf¬ kopf in einer fest vorgegebenen Position zur Rohroberfläche anordenbar ist dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit (5) mit zwei, je nach Prüfaufgabe und Rohrgeometrie, in ihrem Abstand zueinander veränderbaren Prüfköpfen (3, 3'), insbesondere Winkelprüfköpfen, in Tande¬ manordnung bestückt ist, wobei ein Prüfkopf (3, 3') als Sender und der andere Prüfkopf (3, 3') als Empfänger fungiert und die Position der Prüfköpfe (3, 3') relativ zur Rohroberfläche in der Weise in der Prüfeinheit (5) anpassbar ist, dass diese unabhängig vom Rohrdurch¬ messer immer in der dem vorgesehenen Einschallwinkel relativ zur Rohroberfläche ent¬ sprechenden Position anordenbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit (5) aus standardisierten Baukastenmodulen, bestehend aus
- einem Verbindungselement (2, 2') und zwei damit verbindbaren, die Prüfköpfe (3, 3') aufnehmenden separaten Aufnehmern (4, 41), mit je einem Koppelmittelanschluss (6, 6'),
- zwei, jeweils mit den Aufnehmern (4, 4') verbindbaren Längsschienen (1 , 1'),
- einer mit der Prüfeinheit (5) verbindbaren Anschlusskupplung (7) zur ortsfesten Positio¬ nierung der Prüfeinheit in Prüfstellung an ein ortsfestes Führungsgestell aufgebaut ist, wobei das Verbindungselement (2, 2'), die Winkellage und den Abstand der Prüfköpfe (3, 3') zueinander vorgebend, auswechselbar und entsprechend der Prüfaufgabe und Rohrgeome¬ trie in einem Vorzugsmaßraster für Winkellage und Abstand der Prüfköpfe (3, 3') sortiert und zusammengestellt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2, 2') die Aufnehmer (4, 4") aufnehmende Ausnehmungen (8, 8') aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (8, 8') eine die Winkellage der Prüfköpfe (3, 3') vorgebende Neigung aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenelemente (1 , 1 ') als Gleitkufen ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkufen an der die Rohroberfläche berührenden Kontaktfläche mit einem Ver¬ schleißschutz (9) versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißschutz (9) aus Hartmetall besteht; .
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißschutz (9) aus Keramik besteht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer (4, 4') aus einer mit einer Teilausnehrhung (11, 11') zur formschlüs¬ sigen Aufnahme des Prüfkopfes (3) 31) versehenen Grundplatte (13, 13') und einem da¬ mit verbindbaren mit einer weiteren Teiläusnehmung 14, 14' versehenen Klemmelement (10, 10') besteht, welches den Prüfkopf (3, 3') ebenfalls formschlüssig umgreift.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (10, 10") mit der Grundplatte (13,13') verschraubbar ausgebil¬ det ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2- 10 dadurch gekennzeichnet, däss die Aufnehmer (4, 4') mit den Lärigsschfenen (1,, 1') verschraubbar ausgebildet sind.
2; Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskupplung (7) als Schnellkupplung ausgebildet Ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 -12 dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskupplung (7.) mit einem Lagerbock (25) versehen ist, der form- und kraftschlüssig mit der Prüfeinheit (5) verbindbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsefement (2, 2') eine Nut (12) aufweist, in die der Lägerbock (25) mit einer Nase (19) formschlüssig eingreift.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (25) mit dem Verbiridungselement (2, 2') verschraubbarist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13- 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Lägerbock (25) quer zur Längsachse (26) der Prüfeinheit (5) eine Schwenk- . achse (27) aufweist, an der die Anschlusskupplung (7) schwenkbar angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet dass die Anschlusskupplung (7) am lagerbockseitigen Ende gabelförmig mit Schenkeln (28, 28') ausgebildet ist, die den Lagerbock umgreifen und Lagerstelleri für die Schwen¬ kachse (27) bilden.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskupplung (7) mit einer mit dem ortsfesten Führungsgestell fest ver¬ bindbaren Anschlusshülse (30) versehen ist, in der ein mit dem Lagerbock (25) fest ver¬ bundener Zapfen (31) in einem vorgegebenen Winkeibereich dreh- und in der jeweiligen Position fixierbar angeordnet ist.
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