DE3008924C2

DE3008924C2 - Verfahren zur Messung von Fehlern in Rohren und Stangen

Info

Publication number: DE3008924C2
Application number: DE19803008924
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ing.(grad.) 5205 St Augustin Prause
Original assignee: Krautkraemer GmbH and Co
Current assignee: Krautkraemer GmbH and Co
Priority date: 1980-03-08
Filing date: 1980-03-08
Publication date: 1983-03-24
Also published as: JPS56130654A; DE3008924A1; GB2071849A; GB2071849B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Fehlern in Rohren und Stangen mit Hilfe einer eine Vielzahl gleichartiger Meßkanäle aufweisenden Einrichtung zur zerstörungsfreien Materialprüfung in Ultraschall-Prüfanlagen, bei dem zur Einstellung der Einrichtung auf gleiche Anzeige-Empfindlichkeit der einzelnen Meßkanäle ein Testfehler enthaltendes, beim Abgleich relativ zu den Meßfühlern der Meßkanäle rotierendes Teststück eingelegt wird und bei dem mit jedem Meßkanal der maximale, von den Testfehlern verursachte Signalwert gemessen wird.

Ein Verfahren der vorstehend erwähnten Art ist beispielsweise aus der DE-AS 19 10 750 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden die abzugleichenden Meßkanäle jeweils einzeln und nacheinander eingeschaltet und mit Hilfe eines Testfehlers aufweisenden Rohres abgeglichen. Dazu wird der jeweils gemessene Signalwert mit einem fest vorgegebenen Bezugswert verglichen und bei Abweichung der beiden Signale ein in dem Empfangszweig enthaltenes regelbares Dämpfungsglied so eingestellt, daß der jeweilige Meßkanal die gewünschte Anzeige-Empfindlichkeit aufweist.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist vor allem, daß der Bezugswert manuell über ein Potentio

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55 meter vorgegeben werden muß, was häufig unbeabsichtigte Fehleinstellungen zur Folge hat. Außerdem muß bei einem Rohrwechsel mit anderen Durchmesserwerten der entsprechende Bezugswert manuell neu eingestellt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem ein möglichst schneller und automatischer Empfindlichkeitsabgleich möglich ist und bei dem die Beztigswerteinstellung ebenfalls automatisch erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche geben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des neuen Verfahrens werden im folgenden mit Hilfe einer Figur anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben.

Die Figur zeigt 3 US-Prüfköpfe Pk\ bis Pk% die alle im Impuls-Echobetrieb arbeiten sollen. Aus Gründen einer besseren Anschaulichkeit wurde nur der Prüfkopf Pk\ zusammen mit einem im folgenden näher beschriebenen Meßkanal dargestellt. Die beiden anderen Prüfköpfe sind mit entsprechenden Meßkanälen verbunden.

Nach dem Einlegen eines mit Testfehler versehenen Rohres 1 (Teststück) werden bei rotierendem Rohr — oder oei ruhendem Rohr und rotierenden Prüfköpfen — die US-Prüfköpfe Pk, bis Pk₃ durch elektrische Sendeimpulse angeregt Hierzu dient für den Priifkopf Pk] ein Sender 2, der mit einer Impulsfolgefrequenz IFF dem ?rüfkopf Pk\ (z. B. pro Umdrehung 360) Impulse liefert. Das von dem Prüfkopf ausgehende US-Signal wird an Materialfehlern 12 und an der äußeren Begrenzungsfläche des Rohres 1 reflektiert und gelangt wiederum in den Prüfkopf Pk\, wird dort in elektrische (Echo-)Signale umgewandelt und diese über einen Verstärker 3 einem Analog/Digital-(A/D-)Wandler 4 zugeführt. Der A/D-Wandler 4 digitalisiert alle analogen Echosignale, die in einen durch eine Blendenschaliung 83 vorbestimmten Fehlererwartungsbereich fallen. Da bei der Rohrprüfung vor allem Fehler in der Nähe der Rol.rrinnen- bzw. Rohraußenteile gemessen werden sollen, wird der Fehlererwartungsbereich durch die Blendenschaltung 83 derart vorgegeben, daß nur Echosignale dieser Testfehler digitalisiert werden. Die entsprechenden Signale werden dann jeweils in einem Speicher 6 für Innenfehler bzw. einem Speicher 7 für Außenfehler abgelegt. Bei den Speichern 6 und 7 handelt es sich um Maximalwertspeicher, d. h., es werden nur die pro Rohrumdrehung maximal auftretenden Echosignale gespeichert. Nach einer Rohrumdrehung wird zum einen der nächste Priifkopf P^ erregt und zum anderen der Inhalt der Speicher 6 und 7 in den Hauptspeicher 81 der Auswerteeinheit 8 übertragen.

Nachdem für alle drei Kanäle die entsprechenden digitalen Werte für Innen- und Außentestfehler ermittelt und in den Hauptspeicher 81 übertragen wurden, wird beispielsweise mit Hilfe eines Rechners 82 der Bezugswert der Meßkanäle bestimmt und dann die einzelnen Meßkanäle etwa durch die Veränderung der Verstärkung des Verstärkers 3 auf die durch den Bezugswert definierte Anzeigeempfindlichkeit automatisch eingestellt.

Die Ermittlung des Bezugswertes kann wahlweise durch unterschiedliche Kriterien festgelegt sein; etwa durch Ermittlung des arithmetischen Mittelwertes. Ergeben sich also für Innenfehler die Speicherwerte 20, 24,22 so wird der Bezugswert mit 22 festgelegt, d. h., die Verstärkung des mit dem Prüfkopf Pk^ verbundenen

Meßkanals bleibt unverändert wahrend die des ersten entsprechend der Differenz (22 — 20) erhöht und die des zweiten Meßkanals entsprechend der Differenz (24 — 22) erniedrigt wird. Die Empfindlichkeitseinstellung kann statt durch direkte Veränderung der Verstärkung auch mit Hilfe eines Dätnpfungsgliedes erfolgen (vgl. hierzu die DE-AS 19 10 7.'SO).

Die Festlegung des Bezugswertes der Meßkanäle kann vorzugsweise auch so vorgenommen werden, daß von den 3 Meßwerten der jeweils nimale Wert verwendet τ,-ird. In obigem Beispiel würde dann die Verstärkung des ersten Meßkar.ais unverändert bleiben, während die Verstärkung des 2. Meßkanals entsprechend der Differenz (24 — 20) und die Verstärkung des 3. Meßkanals entsprechend der Differenz (22 — 20) verringert werden müßte.

Anstatt die mit Hilfe des Rechners 82 berechnete Verstärkungsdifferenz in ein Stellsignal zur Korrektur der Verstärkung umzuwandeln, kann vorzugsweise auch so vorgegangen werden, daß die Verstärkung der einzelnen Meßkanäle unverändert Weibt, und daß lediglich die ermittelten Korrekturwerte in dem Speicher 8t gespeichert werden. Bei der anschließenden Rohrprüfung mit unbekannten Außen- und Innenfehlern wird dann zu dem tatsächlich gemessenen Fehlersignalwert der für den entsprechenden Meßkanal ermittelte Korrekturwert addiert, was beispielsweise mit Hilfe des Rechners 82 erfolgen kann.

Die Festlegung der Blendenlage kann beispielsweise mit Hilfe einer Laufzeitmeßeinrichtung 5 erfolgen. Mit dieser Meßeinrichtung werden vor dem eigentlichen Empfindlichkeitsabgleich die Laufzeiten f/und Ia für die Innen- und Außenfehler bestimmt. Diese Laufzeiten bilden die Blendenmitte. In der Blendenerzeugungseinheit 83 wird dann eine für die Breite der Blende charakteristische Konstante mit den erwähnten Laufzeiten verknüpft, d. h., es werden die Intervalle ti ± C und tA ± C gebildet. Die Konstante C ist u. a. eine Funktion der Wandstärke d des Rohres und kann z. B. gleich d/2 gewählt werden.

Die Blendenwerte sind in dem Speicher 53 gespeichert und liegen bei dem Empfindlichkeitsabgleich zeitrichtig an dem A/D-Wandler 4.

Um ein zeit- und taktgerechtes Arbeiten des beschriebenen Verfahrens zu gewährleisten, ist eine Einheit 9 zur Taktsteuerung vorgesehen, die ihrerseits mit einem Taktgenerator 10 verbunden ist. Mit Si ist das Freigabesignal für die Innenfehler-Amplitudenmessung und mit 52 das Freigabesignal für die Außenfehler-Amplitudenmessung bezeichnet worden, während S₃ das Freigabesignal für die Innenfehler-Laufzeitmessung und S₄ das Freigabesignal für die Außenfehler-Laufzeitmessung bedeuten. Die Freigabesignale für den Sender 2 und die Auswerteeinheit 8 wurden mit S₆ und S₇ bezeichnet. Mit der Anzeige-Einheit 11 können die Meßwerte kontrolliert werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Prüfempfindlichkeit der einzelnen Meßkanäle - d. h. die Mindestempfindlichkeit, damit überhaupt ein Signal als Fehlersignal angezeigt wird — in Abhängigkeit zur Anzeigeempfindlichkeit festgelegt wird. Dazu wird der die Prüfempfindlichkeit definierte Schwellwert entsprechend einer Änderung der Anzeigeempfindlichkeit nachgeregelt.

Bewährt hat sich auch, den Empfindlichkeitsabgleich bei sich in Längsrichtung automatisch bewegendem Teststück 1 vorzunehmen; insbesondere wenn in Längsrichtung nur 1 Testfehler 12 vorgesehen ist, weil dann die u. U. zeitaufwendige Verschiebung des Teststückes in Längsrichtung per Hand entfallen kann. Zur automatischen Posiiionserkennung weist das Teststück in diesem Fall in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Signalpunkte 13 auf. Hierbei kann es sich etwa um optische oder magnetische Markierungen handeln, die von einem entsprechenden Abtastglied 14 abgetastet werden. Dieses Abtastglied kann gleichzeitig auch als Umdrehungstaktgeber dienen (die entsprechenden Signalpunkte entlang des Rohrumfanges hierfür wurden nicht dargestellt).

Von einer Verschiebung des Teststückes kann man absehen, wenn in Längsrichtung des Teststückes mehrere gleiche Testfehler 12 vorgesehen werden, deren Abstände denjenigen der Prüfköpfe Pk_u Pk₂ und Pki entsprechen.

Die Genauigkeit des oben beschriebenen Empfindlichkeitsabgleiches kann dadurch erhöht werden, daß bei Verwendung des gleichen Teststückes 1 der Bezugswert mehrere Male nacheinander bestimmt, die entsprechenden Werte gespeichert, durch Mittelwertbildung dann ein mittlerer Bezugswert errechnet und dem weiteren Abgleich zugrunde gelegt wird.

Durch Vergleich der einzelnen Bezugswerte kann außerdem ermittelt werden, ob zufällige Fehler (beispielsweise Wasserblase zwischen Prüfkopf und Teststück) den zu ermittelnden Bezugswert verfälschen. Dieses wird z. B. dann vermutet, wenn die Differenz zwischen zwei nacheinander ermittelten Bezugswerten größer als ein vorgegebener Grenzwert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung von Fehlern in Rohren und Stangen mit Hilfe einer Vielzahl gleichartiger Meßkanäle aufweisenden Einrichtung zur zerstörungsfreien Materialprüfung in Ultralschali-Prüfanlagen, bei dem zur Einstellung der Einrichtung auf gleiche Anzeige-Empfindlichkeit der einzelnen Meßkanäle ein Testfehler enthaltendes, beim Abgleich relativ zu den Meßfühlern der Meßkanäle rotierendes Teststück eingelegt wird und bei dem mit jedem Meßkanal der maximale, von den Testfehlern verursachte Signalwert gemessen wird, dadurch gekennzeichnet,

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— daß vor der Empfindlichkeitseinstellung der einzelnen Meßkanäle zunächst die am Teststück (1) gemessenen, maximalen Signalwerte aller Meßkanäle ermittelt und gespeichert werden,

— daß die für die einzelnen Meßkanäle ermittelten und gespeicherten SignaJwc-rte zur Festlegung eines allen Meßkanälen gleichen Bezugswertes verwendet werden und

— daß aus der Differenz zwischen dem Bezugswert und den jeweils ermittelten und gespei- cherten Signalwerten der Meßkanäle ein für den jeweiligen Meßkanal typischer Korrekturwert für das gemessene Echosignal gebildet wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Bezugswertes der arithmetische Mittelwert der gespeicherten Signalwerte der Echosignale aller Meßkanälc verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Bezugswertes der kleinste Signalwert der Echosignale der Meßkanäle verwendet wird.

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