WO2008107461A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von hohlprofilen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for the examination of hollow profiles, in particular of trapezoidal, triangular or trough profiles of orthotropic carriageway slabs of steel bridges, and an apparatus for carrying out the method.
  • the invention is therefore based on the object, a device for detecting cracks in Sch Strukturnahtbe-
  • PVA-23157 filed version.doc indicate corrosion and corrosion damage inside elongated hollow sections in order to be able to take timely measures to prevent further corrosion and consequential damage.
  • the object is achieved with a method for the examination of hollow profiles according to the features of patent claim 1 and a device for carrying out the method according to the features of patent claim 9.
  • Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the core of the invention on which the method is based is the detection of weld cracks or corrosion-related holes in the hollow profile wall due to a flow noise measured in the hollow profile with movable flow noise in such openings, if a negative pressure exists in the hollow profile sealingly closed at the two ends or an overpressure is generated. With the help of measured according to a certain travel flow noise thus cracks and holes can be detected and assigned locally.
  • the inner surfaces of the hollow profile - in addition to the sound measurement - to be examined imagewise, for example with a video camera to thereby support the sound analysis or focus on endangered areas with figuratively determined corrosion phenomena.
  • the inner surfaces of the hollow profile can be cleaned during the inspection, preferably in combination with the visualization of corrosion phenomena, in order to prevent corrosion.
  • the core of the device according to the invention is provided with a drive inspection unit which is movable in the closed at the ends by means of sealing elements hollow profile.
  • a valve arrangement connected to a suction or pressure pump or compressor is integrated in at least one sealing element.
  • the inspection unit has at least sound sensors as well as a path length measuring device and an evaluation and control unit, from which the measured data are conducted to a central via a connecting cable sealingly guided in one of the sealing elements.
  • the connection cable also serves as a control line and for energy transfer.
  • the data transmission and control can also be done telemetrically and the power supply of the drive of the inspection unit can be made from a battery.
  • a video camera is pivotally and rotatably mounted on the inspection unit, which is also connected to the Wegmodnmess Sk and the evaluation and control unit.
  • a manipulator connected to the inspection unit
  • PVA-23157 filed version.doc a cleaning device and a Wandorgnmessvor- direction attached, which are also connected to the Wegfarnmess- device and to the evaluation and control unit.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a hollow profile with a movable in this inspection unit.
  • Fig. 2 is an enlarged view of the inspection unit of Fig. 1;
  • FIG 3 shows a vertical section through an inspection unit in a trapezoidal hollow profile of an orthotropic carriageway slab for a bridge construction.
  • FIGS. 1 to 3 which is here connected, for example, to an orthotropic carriageway panel 2 used in bridge construction, is pressure-tightly sealed during the inspection at the two ends by first and second sealing elements 3, 4 in the form of barrier dumbbells. While in the first sealing element 3, a valve device 5 for supplying a pressure medium in
  • the second sealing element 4 a cable bushing seal 6, for example a cable lock or a ne Lippendichtung for sealingly performing a connection to an inspection unit 7 connecting cable. 8 for power and data transmission and for controlling the inspection unit.
  • the inspection unit 7 has wheels (not shown) driven by a drive 17 and can be moved within the hollow profile 1.
  • the core of the inspection unit 7 is a sound sensor 10, which is directed specifically to the welds 9 of the hollow profile 1 here. If the adjoining and connected by the weld 9 parts are not sealingly welded together or cracks in the weld 9 are present, flows over the leaks (which may be caused by pitting directly in the wall of the hollow profile) as a result of negative or positive pressure in the Hollow profile existing pressure difference to the atmosphere air. The resulting noise is detected by the sound sensor 10 and recorded in an evaluation and control unit 18, in which also the distance traveled by the inspection unit 7 and detected by a Wegrenmess worn 15 way is recorded.
  • the smallest openings, through which moisture or other corrosive media can penetrate into the hollow profile 1 and lead to corrosion that is not visible from the outside, can be detected and localized.
  • the measurement data are recorded in the evaluation unit 18 and / or forwarded via the connection cable 8 to a central station, so that later appropriate measures for closing the openings can be made.
  • a video camera 11 which can be swiveled through 360 ° and is connected to the path length measuring device 15 via the evaluation and control unit 18, is mounted on the inner surfaces of the hollow profile 1 for detection and local determination of corrosion damage.
  • the video images are transmitted to the central office.
  • Corroded material can be removed by means of a cleaning device 14 mounted on a manipulator 12 and comprising rotating wire brushes 13 in order to be able to carry out an exact layer thickness measurement.
  • a wall thickness measuring device 16 in the form of an ultrasonic or magnetic measuring head, which is likewise attached to the path length measuring device 15 and the evaluation and control unit 18, is provided on the manipulator 12 for location-specific detection of areas with wall thickness reduced as a result of corrosion.

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Abstract

Zur Untersuchung von Hohlprofilen wird in diesen ein Über-oder Unterdruck erzeugt und zur Feststellung von Rissen und Löchern das in diesen aufgrund des Druckunterschieds zur Umgebung erzeugte Strömungsgeräusch mit auf einer mobilen Inspektionseinheit (7) angeordneten, mit einer auswerte-und Steuereinheit (18) sowie einer Weglängenmesseinrichtung (15) verknüpften Schallsensoren (10) gemessen. Die Schallmessung kann mit einer bildlichen Untersuchung mittels Videokamera (11), einer Wandstärkenmessung mit einer in die Inspektionseinheit integrierten Wandstärkenmessvorrichtung (16) mittels Ultraschall oder Magnetwellen sowie einer an der Inspektionseinheit montierten Reinigungsvorrichtung (14) kombiniert sein.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Hohlprofilen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von Hohlprofilen, insbesondere von Trapez-, Dreiecks- oder Trogprofilen orthotroper Fahrbahnplatten von Stahlbrücken, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens .
Als Bauelemente im Stahlbau eingesetzte Hohlprofile, beispielsweise an eine Stahlplatte geschweißte Hohlprofile von im Brückenbau eingesetzten Fahrbahnplatten, können im Innern aufgrund der über kleine Risse in den Schweißnähten in den Hohlraum eindringenden, gegebenenfalls aggressive Bestandteile enthaltenden Feuchtigkeit korrodieren. Ein verlässlicher Innenkorrosionsschutz oder eine sichere Abdichtung gegen von außen eindringendes Wasser ist bei kleinen, nicht begehbaren und langen Hohlprofilen, die sich bei beispielsweise bei Brückenkonstruktionen über eine Länge von mehreren Hundert Metern erstrecken können, in der Regel nicht möglich oder mit einem hohen Aufwand verbunden. Daher ist auch die Tragfähigkeit der Hohlpro- file bzw. der gesamten Metallkonstruktion über einen längeren Zeitraum nicht gewährleistet, wenn Risse im Schweißnahtbereich, die zum Eindringen von Feuchtigkeit und zu Korrosionserscheinungen führen können, und im Laufe der Benutzung im Innern des Hohlprofils auftretende, zu erheblicher Materialschwächung und damit zur Verminderung der Festigkeit und der Tragfähigkeit der Stahlkonstruktion führende Korrosionsschäden von außen nicht erkennbar sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Feststellung von Rissen im Schweißnahtbe-
PVA-23157 eingereichte Fassung.doc reich und von Korrosionsschäden im Innern von langgestreckten Hohlprofilen anzugeben, um rechtzeitig geeignete Maßnahmen zur Vermeidung einer weiteren Korrosion und von Folgeschäden treffen zu können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Untersuchung von Hohlprofilen gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen oder zweckmäßige
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Der dem Verfahren zugrunde liegende Kern der Erfindung besteht in der Feststellung von Schweißnahtrissen oder durch Korrosion bedingten Löchern in der Hohlprofilwand aufgrund eines mit in dem Hohlprofil verfahrbaren Schallsensoren gemessenen Strömungsgeräuschs in solchen Öffnungen, wenn in dem an den beiden Enden abdichtend ver- schlossenen Hohlprofil ein Unterdruck oder ein Überdruck erzeugt wird. Mit Hilfe des nach einem bestimmten Verfahrweg gemessenen Strömungsgeräuschs können somit Risse und Löcher festgestellt und örtlich zugeordnet werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Innenflächen des Hohlprofils - zusätzlich zu der Schallmessung - bildlich untersucht werden, beispielsweise mit einer Videokamera, um dadurch die Schalluntersuchung zu unterstützen oder auf gefährdet erscheinende Bereiche mit bildlich ermittelten Korrosionserscheinungen zu konzentrieren .
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Innenflächen des Hohlprofils während der Inspektion, vor- zugsweise in Kombination mit der bildlichen Darstellung von Korrosionserscheinungen, gereinigt werden, um korro-
PVA-23157 eingereichte Fassung.doc dierte Materialschichten abzutragen und die Korrosion zu unterbrechen, aber auch Risse und Löcher leichter erfassen zu können.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann während der Untersuchung des Hohlprofils eine vorzugsweise mit einem Ultraschallmesskopf durchgeführte Wandstärkenmessung erfolgen, und zwar in Kombination mit der bildlichen Darstellung insbesondere in zuvor gereinigten Bereichen mit Korrosionserscheinungen.
Kern der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine mit einem Antrieb versehene Inspektionseinheit, die in dem an den Enden mit Hilfe von Dichtelementen verschlossenen Hohl- profil verfahrbar ist. Zur Erzeugung eines Über- oder Unterdrucks in dem Hohlprofil ist in mindestens ein Dichtelement eine an ein Saug- oder Druckpumpe bzw. Kompressor angeschlossene Ventilanordnung eingebunden. Die Inspektionseinheit weist mindestens Schallsensoren sowie eine Weglängenmesseinrichtung und eine Auswerte- und Steuereinheit auf, von der die Messdaten über ein in einem der Dichtelemente abdichtend geführtes Verbindungskabel zu einer Zentrale geleitet werden. Das Verbindungskabel dient gleichzeitig als Steuerleitung und zur Energieüber- tragung. Die Datenübertragung und Steuerung kann aber auch telemetrisch erfolgen und die Energieversorgung des Antriebs der Inspektionseinheit kann aus einer Batterie erfolgen .
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist an der Inspektionseinheit eine Videokamera schwenkbar und drehbar montiert, die ebenfalls mit der Weglängenmesseinrichtung und der Auswerte- und Steuereinheit verbunden ist.
Gemäß noch einem anderen Merkmal der Erfindung sind an einem mit der Inspektionseinheit verbundenen Manipulator
PVA-23157 eingereichte Fassung.doc eine Reinigungsvorrichtung und eine Wandstärkenmessvor- richtung angebracht, die ebenfalls an die Weglängenmess- einrichtung und an die Auswerte- und Steuereinheit angeschlossen sind.
Bereits mit der nach Anspruch 9 mit Schallsensoren sowie einer Weglängenmesseinrichtung und einer Auswerte- und Steuereinheit ausgerüsteten mobilen Inspektionseinheit können wesentliche Mängel der Hohlprofile erfasst und örtlich zugeordnet werden. Eine weitere Verbesserung der Untersuchungsqualität kann durch die Kombination der Schalluntersuchung mit einer Videountersuchung und/oder einer Wandstärkenmessung und/oder einer Reinigung aller oder bestimmter Hohlkörperinnenflächen erzielt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Hohlprofils mit einer in diesem verfahrbaren Inspektionseinheit;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Inspektionseinheit nach Fig. 1; und
Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Inspektionseinheit in einem trapezförmig ausgebildeten Hohlprofil einer orthotropen Fahrbahnplatte für eine Brückenkonstruktion.
Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Hohlprofil 1, das hier beispielsweise mir einer im Brückenbau eingesetzten orthotropen Fahrbahnplatte 2 verbunden ist, wird während der Inspektion an den beiden Enden durch erste und zweite Dichtelemente 3, 4 in Form von Absperrmolchen druckdicht verschlossen. Während in das erste Dichtelement 3 eine Ventileinrichtung 5 zur Zuführung eines Druckmediums in
PVA-23157 eingereichte Fassung.doc den Innenraum des Hohlprofils 1 (oder auch zur Erzeugung eines Unterdrucks im Innern des Hohlprofils) integriert ist, weist das zweite Dichtelement 4 eine Kabeldurchführungsdichtung 6, zum Beispiel eine Kabelschleuse oder ei- ne Lippendichtung, zur abdichtenden Durchführung eines an eine Inspektionseinheit 7 angeschlossenen Verbindungskabels 8 zur Energie- und Datenübertragung und zur Steuerung der Inspektionseinheit auf. Die Inspektionseinheit 7 verfügt über von einem Antrieb (nicht dargestellt) ange- triebene Laufräder 17 auf und ist innerhalb des Hohlprofils 1 verfahrbar.
Kernstück der Inspektionseinheit 7 ist ein Schallsensor 10, der hier speziell auf die Schweißnähte 9 des Hohlpro- fils 1 gerichtet ist. Sofern die aneinanderstoßenden und durch die Schweißnaht 9 verbundenen Teile nicht abdichtend miteinander verschweißt sind oder Risse in der Schweißnaht 9 vorhanden sind, strömt über die undichten Stellen (die durch Lochfraß auch direkt in der Wand des Hohlprofils entstehen können) infolge des durch Unterdruck oder Überdruck im Hohlprofil bestehenden Druckunterschieds zur Atmosphäre Luft. Das dabei entstehende Geräusch wird von dem Schallsensor 10 erfasst und in einer Auswerte- und Steuereinheit 18, in der auch der von der Inspektionseinheit 7 jeweils zurückgelegte und von einer Weglängenmesseinrichtung 15 ermittelte Weg aufgezeichnet wird, registriert. Auf diese Weise können kleinste Öffnungen, über die Feuchtigkeit oder andere korrosive Medien in das Hohlprofil 1 eindringen und zu einer von au- ßen nicht sichtbaren Korrosion führen können, erfasst und lokalisiert werden. Die Messdaten werden in der Auswerteeinheit 18 aufgezeichnet und/oder über das Verbindungskabel 8 zu einer Zentrale weitergeleitet, so dass später entsprechende Maßnahmen zum Schließen der Öffnungen ge- troffen werden können.
PVA-23157 eingereichte Fassung.doc An der Inspektionseinheit 7 ist des Weiteren eine um 360° verschwenkbare, über die Auswerte- und Steuereinheit 18 mit der Weglängenmesseinrichtung 15 verbundene Videokamera 11 zur Erfassung und örtlichen Bestimmung von Korrosi- onsschäden an den Innenflächen des Hohlprofils 1 angebracht. Die Videobilder werden zu der Zentrale übertragen. Mittels einer an einem Manipulator 12 angebrachten, rotierende Drahtbürsten 13 umfassenden Reinigungsvorrichtung 14 kann korrodiertes Material entfernt werden um ei- ne exakte Schichtdickenmessung durchführen zu können.
An dem Manipulator 12 ist außerdem eine ebenfalls an die Weglängenmesseinrichtung 15 und die Auswerte- und Steuereinheit 18 angeschlossene Wandstärkenmessvorrichtung 16 in Form eines Ultraschall- oder Magnetmesskopfes zur ortsbestimmten Erfassung von Bereichen mit infolge Korrosion verminderter Wandstärke angebracht.
PVA-23157 eingereichte Fassung.doc Bezugszeichenliste
1 Hohlprofil
2 Fahrbahnplatte
3 Erstes Dichtelement
4 Zweites Dichtelement
5 Ventileinrichtung
6 Kabelführung
7 Inspektionseinheit
8 Verbindungskabel
9 Schweißnähte
10 Schallsensor
11 Videokamera
12 Manipulator
13 Drahtbürsten
14 ReinigungsVorrichtung
15 Weglängenmesseinrichtung
16 WandstärkenmessVorrichtung
17 Laufräder v. 7
18 Auswerte- und Steuereinheit
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Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Untersuchung von Hohlprofilen, insbesondere von geschweißten Trapez-, Dreiecks- oder Trogprofilen orthotroper Fahrbahnplatten von Stahl - brücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile an den Enden druckdicht geschlossen werden und in diesen gegenüber der Umgebung ein Überdruck oder ein Unterdruck erzeugt wird, und das infolge des Druckunterschieds in durch Rissbildung im Schweißnahtbereich oder Korrosion im Hohlprofil entstandenen Öffnungen bewirkte Strömungsgeräusch mit einem im Innern des Hohlprofils auf einer mobilen Inspektionseinheit angeordneten Schallsensor erfasst und entsprechend dem Verfahrweg lokalisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Druckunterschieds zur Umgebung in das abgedichtete Hohlprofil Druckluft eingeführt oder in diesem vorhandene Luft abgesaugt wird .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Audioinspektion eine Videoinspektion der Innenflächen des Hohlprofils zur bildlichen Erfassung und Lokalisierung von Korrosionsschäden durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Innenflächen des Hohl- profils mittels einer an der mobilen Inspektionseinheit angebrachten Reinigungsvorrichtung eine me- chanische Reinigung und Entrostung durch geführt wird.
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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung und Entrostung im Bereich der durch Videoinspektion ermittelten Korrosionsschäden durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer mit der Inspektionseinheit verbundenen Messvorrichtung die Wand- stärke des Hohlprofils gemessen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärkenmessung in bildlich erfassten und/oder gereinigten Korrosionsbereichen durchge- führt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärkenmessung mit Ultraschall oder Magnetfeldern durchgeführt wird.
9. Vorrichtung zur Untersuchung von Hohlprofilen, die während der Untersuchung im Innern unter Über- oder Unterdruck stehen, insbesondere von Trapez-, Dreiecks- oder Trogprofilen orthotroper Fahrbahnplatten von Stahlbrücken, gekennzeichnet durch eine in dem mit ersten und zweiten Dichtelementen (3, 4) beidseitig abdichtend verschlossenen Hohlprofil (1) verfahrbare, mit einem Antrieb versehene Inspektionseinheit (7) , die mit Schallsensoren (10) und ei- ner Weglängenmesseinrichtung (15) zur Erfassung und
Lokalisierung von Rissen und Löchern sowie einer mit diesen verknüpften Auswerte- und Steuereinheit (18) zum Speichern und/oder Übertragen der Messdaten zu einer Zentrale sowie zur Steuerung der In- spektionseinheit (7) ausgerüstet ist.
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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an die Inspektionseinheit (7) ein Verbindungskabel (8) zur Energieversorgung und Steuerung der Inspektionseinheit (7) und zur Datenübertragung angeschlossen ist, das in einem der Dichtelemente
(3, 4) in einer Kabelführung (6) abdichtend geführt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich- net, dass die Kabelführung (6) als Lippendichtung oder Kabelschleuse ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur bildlichen Erfassung und Ortsbestim- mung von Korrosionserscheinungen an der Inspektionseinheit (7) eine an die Weglängenmesseinrichtung (15) und die Auswerte- und Steuereinheit (18) angeschlossene Videokamera (11) so angebracht ist, dass alle Innenflächen des Hohlprofils (1) bildlich er- fasst werden können.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an einem an der Inspektionseinheit (7) angeordneten Manipulator (12) eine Reinigungsvor- richtung (14) angebracht ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (14) rotierenden Reinigungskopf (13) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (14) an die Auswerte- und Steuereinheit (18) angeschlossen ist und in Abhängigkeit von den ermittelten Korrosions- erscheinungen steuerbar ist.
PVA-23157 eingereichte Fassung.doc
16. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Inspektionseinheit (7) eine mit der Weglängenmesseinrichtung (15) und der Auswerte- und Steuereinheit (18) verbundene Wandstärkenmess- Vorrichtung (16) zur ortsbestimmten Erfassung von Bereichen mit infolge Korrosion verminderter Wandstärke angebracht ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich- net, dass die Wandstärkenmessvorrichtung (16) ein
Ultraschall- oder Magnetfeldmesskopf ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallsensoren (10) auf die Schweiß- nähte (9) ausgerichtet sind.
PVA-23157 eingereichte Fassung.doc
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