DE3024034A1

DE3024034A1 - Ultraschallpruefeinrichtung

Info

Publication number: DE3024034A1
Application number: DE19803024034
Authority: DE
Inventors: Arie De Sterke
Original assignee: ROENTGEN TECH DIENST BV
Current assignee: ROENTGEN TECH DIENST BV
Priority date: 1979-06-26
Filing date: 1980-06-26
Publication date: 1981-01-08
Also published as: US4375165A; GB2053474A; CA1161942A; NL7904973A; GB2053474B

Description

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallprüfeinrichtung, insbesondere zur Prüfung von Schweissnähten in Rohrleitungen usw.

Es gibt bereits Einrichtungen dieser Art. Beim Bau von Rohrleitungen zum Transport von beispielsweise Gas oder Öl ist es äusserst wichtig, dass alle Sicherheitsvorschriften, die von den Behörden aufgestellt werden, eingehalten werden.

Daher ist es erforderlich, die Schweissnähte äusserst zuverlässig und genau zu prüfen. Darüberhinaus sollten solche Prüfungen schnell durchgeführt werden können, um dadurch nicht das Verlegen der Rohrleitung zu verzögern. Diese Forderungen gelten sowohl beim Bau von landverlegten Rohrleitungen als auch bei der Verlegung von See-Rohrleitungen.

Bis jetzt wurden Schweissnähte zwischen den Rohrabschnitten röntgenologisch geprüft. Auf Grund der recht begrenzten Prüfempfindlichkeit bei röntgenologischen Verfahren hinsichtlich zwei-dimensionaler Material- bzw. Schweissfehler ., beispielsweise Rissen oder hinsichtlich nicht vollständiger Schmelzung an den Seiten der Schweissnaht, wurde nach anderen Prüfverfahren, wie beispielsweise nach einem Rissnachweis durch magnetische Eigenschaften und nach tfttraschallprüfverfahren gesucht. Insbesondere weisen Ultraschallprüfverfahren eine Reihe von Vorteilen auf. Beispielsweise ist es mit relativ leichten und handlichen Geräten möglich, Materialien mit grösserer Dicke zu prüfen. Darüberhinaus besteht keine Strahlungsgefahr. Es ist eine grössere Nachweisempfindlichkeit für zwei-dimensionale Fehler gegeben, es lässt sich leichter die Tiefe feststellen, an denen sich die Fehler befinden, es ist möglich, die Ultraschallabtastung mit der zugehörigen Registrierung zu automatisieren bzw. zu mechanisieren, und es muss auch kein

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Gerät oder kein Gegenstand in die Rohrleitung eingeführt werden. Insbesondere dann, wenn das Ultraschallverfahren mechanisiert bzw. automatisiert ist, steigt die für die Prüfung erforderliche Zeit mit der Vanddicke nicht notwendigerweise an, wie es bei röntgenologisehen Verfahren der Fall ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung bzw. ein Verfahren für die automatische bzw. mechanische Prüfung von Schweissnähten in Rohrleitungen unter Verwendung von Ultraschall zu schaffen, wobei die Einrichtung mobil, zur Verwendung bei landverlegten Rohrleitungen und an Bord eines Rohrleitungs-Verlegungsschiffes geeignet und für verschiedene Rohrdurchmesser, Wanddicken und Schweissverfahren einsetzbar sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit der in Anspruch 1 angegebenen Ultraschallprüfeinrichtung gelöst.

Mit der erfindungsgemässen Einrichtung ist es möglich, die Lage und das Fehlen aller nicht-tolerierbaren Fehler in Schweissnähten schnell zu ermitteln und zu registrieren. Eine solche Registrierung und/oder eine Aufzeichnung wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren während des PrüfVorgangs bzw. während der Abtastung erstellt. Mit der erfindungsgemässen Einrichtung ist es insbesondere auch möglich, den Prüfvorgang schnell durchzuführen, was insbesondere an Bord von Rohrverlegern wichtig ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einiger Teile der erfindungsgemässen Einrichtung, die für den Prüf-Vorgang um eine Schweissnaht an Bord eines Rohrverlegers oder an Land angebracht ist,

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Fig. 2 eine sähematisehe Darstellung der Teile der Gesamteinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung,

Fig.3a in einem Querschnitt senkrecht zur Schweissrichtung ein Beispiel für den Verlauf der Ultraschallwellen, die von den verschiedenen Schwingquarzen erzeugt werden,

Fig.3b ein Beispiel für den Durchstrahlungsweg in der Bohrwand während der Prüfung auf transversale Fehler in der Schweissnaht,
Fig. 4· die in Fig. 3a dargestellte Anordnung in Aufsicht, Fig. 5 eine schematische Darstellung der Funktion der

Ausschnittkorrektur, die durch eine Ultraschallmessung der Wanddicke ermöglicht wird,

Fig. 6 ein Beispiel der Aufzeichnung, wie sie während der Abtastung bzw. dem Prüfvorgang der Schweissnaht durchgeführt wird,

Fig. 7 schematisch das Ergebnis der Signalverschiebung,

durch die die räumliche Versetzung der Schwingquarze in den Prüfköpfen eliminiert wird, Fig. 8 das Beispiel einer Dreheinrichtung mit einem Band bzw. einer Schiene, wobei die Prüfköpfe an ein Schlitten befestigt sind, der entlang des Bandes oder der Schiene verschoben werden kann, und

Fig. 9 zwei Ausführungen der Dreheinrichtung in schematischwer Darstellung, wobei eine Dreheinrichtung hufeisenförmig ist, und die andere Dreheinrichtung ein Band bzw. eine Schiene aufweist, und wobei diese Dreheinrichtungen bei der Prüfung von landverlegten Rohrleitungen verwendet werden.

JO Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer um eine Rohrleitung 51 angeordnete Verschiebe- bzw. Dreheinrichtung. Die Dreheinrichtung 33 kann ein hufeisenförmiger Kreisausschnitt sein, der in einem Gestell 34- sitzt. Am Gestell 34- sind weiterhin eine Zusatzsteuereinheit 35, die die Dreheinrichtung dreht bzw. steuert, sowie der Mehrfach-Schwingquarzschalter 36 befestigt. Die Zusatzsteuerein-

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richtung 35 kann vom Prüfpersonal direkt am Einsatzort betätigt werden. Die Dreheinrichtung ist um die Rohrleitung herum um einen Winkel von über 180° mit einer möglichen zusätzlichen Überlappung von 10° drehbar. Das reicht aus, um die gesamte Schweissnaht um den Umfang des Rohres herum zu untersuchen bzw. zu prüfen, weil die Ultraschallprüfköpfe 39 an beiden Hälften oder Armen der Dreheinrichtung angebracht sind. Die Frequenz der Ultraschallschwingungen, die von den Schwingquarzen in den Prüf- bzw. Messköpfen ausgesandt werden, beträgt beispielsweise 4 MHz.

Die Dreheinrichtung 33 ist vollständig elektrisch zu betätigen, es ist jedoch auch möglich, sie teilweise pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch zu betätigen.

Nach Anbringen der Dreheinrichtung 33 um die Schweissverbindung 37 herum, wobei dafür beispielsweise die Hebeeinrichtung 40 verwendet werden kann, wird die Dreheinrichtung mit einer elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch zu betätigenden Klemm- bzw. Spanneinrichtung am Rohr befestigt. Danach wird der hufeisenförmige Teil der Dreheinrichtung in die durch die Schweissnaht aufgespannte Ebene gebracht. Dafür ist ebenfalls eine elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Betätigung möglich. Bei diesem Positionierungsvorgang kann die Schweissnaht 37 als Bezug benutzt werden, es ist jedoch auch möglich, parallel zur Schweissnaht, bevor die Schweissung erfolgt, eine Bezugslinie anzuzeichnen oder anzureissen. Während des Prüfvorgangs kann die Lage der Prüfköpfe 39 von der Hauptsteuereinheit 41 der Dreheinrichtung 33 oder auch vom Aufzeichnungspapier abgelesen werden.

In Fig. 2 sind die wesentlichsten Teile des Systems schematisch dargestellt. Zwei Prüfköpfe 39 sind jeweils an einem Arm der Dreheinrichtung 33 mittels eines Halterungselements so angeordnet, dass sie bezüglich der Rohrachse einander

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gegenüber an beiden Seiten der Schweissnaht an der äusseren Rohrwand 52 anliegen. Der Mehrfach-Schwingquarzschalter und die Zusatzsteuereinheit 35 stehen über Kabel mit dem Mehrkanal-Ultraschallgerät 42, das beispielsweise in einer von der Prüfstelle entfernten Messtation angeordnet ist, und der Hauptsteuereinheit 41 in Verbindung. Die Hauptsteuereinheit kann ein eingebautes Aufzeichnungsgerät aufweisen oder mit einem davon getrennten Aufzeichnungsgerät 43 verbunden sein.

Fig. 3a zeigt,wie in jedem der Prüfköpfe 39, die gegen die Rohraussenwand gedruckt werden, eine Anzahl von Schwingquarzen angeordnet ist. Die Ausbildung der Schwingquarze hängt von der Dicke der Rohrwandung 52 und der Form der Schweissnaht ab. Jeder Schwingquarz gibt Ultraschallschwingungen in seiner ihm eigenen Richtung, die von der Lage und seinem Neigungswinkel im Prüfkopf abhängt, ab und empfängt Ultraschallschwingungen aus dieser Richtung, so dass die gesamte Schweissnaht mit ausreichender Empfindlichkeit durch mehrere Schwingquarze geprüft wird. Die Tiefe bzw. Höhe der Schweissnaht wird daher in mehrere Zonen, beispielsweise in drei oder mehr als drei Zonen unterteilt.

Die Schwingquarz-Sender-/Empfängerkombinationen 1, 2 und 9, 10 sind sogenannte Rechtwinkel-Schwingquarze, die Longitudinalschwingungen senkrecht zur Rohrwand aussenden und Logitudinalschwingungen, die an der Unterseite der Wand reflektiert werden, empfangen. Diese Wändechomessung oder Wanddickenmessung wird für die Kopplungsjustierung bzw. -einstellung, die Empfindlichkeitsjustierung- bzw. -einstellung und die Auaschnittkorrektur verwendet, die im weiteren noch ausführlicher diskutiert wird. Die anderen Schwingquarze 3i 4, 5, 6, 7₅ 8₅ die nebeneinander angeordnet sind, dienen sowohl als Sender als auch als Empfänger. Sie werden auch Winkelschwing quarze bezeichnet, weil sie Transversalschwingungen unter einem bestimmten Winkel zur

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Rohrwand aussenden und empfangen. Tue Schwingquarze 3, 8 dieser Gruppe von Schwingquarzen tasten die oberste oder am weitesten aussenliegende Zone ab, die Schwingquarze 4, 7 tasten die mittlere Zone ab, und die Kristalle 5 und 6 tasten die unterste oder tiefste Zone ab. Für eine Durchschallungsmessung, beispielsweise zur Feststellung von Fehlern, die sich an derart ungünstigen Lagen befindet, dass nur eine Brechung an der Oberfläche der Schweissnaht möglich ist, werden die Schwingquarze 5 und 6 verwendet. Fig. 3a zeigt darüberhinaus in einer vergrösserten Seitenansicht, wie die plattenförmigen Schwingquarze 6, 7» 8, 9> 10 im Prüfkopf 39 angeordnet sind.

In Fig. 3b ist eine Gruppe von Schwingquarzen dargestellt, die als Sender (11) bzw. als Empfänger (12) arbeiten, wobei auch die Fortpflanzungsrichtung der ültraschallschwingungen, welche an einer quer zur Schweissrichtung liegenden Fehlstelle oder Diskontinuietät 38 reflektiert werden, dargestellt ist.

Fig. 4- zeigt die Schwingquarzanordnung in dem in Fig. 3a dargestellten Prüfkopf in Aufsicht. Die Pfeile P deuten an, in welcher Richtung die Prüfköpfe 38 entlang der Schweissnaht 37 bewegt werden. Die Schwingquarze werden in der Verschiebungs- bzw. Drehrichtung beidseitig verschoben. Die gestrichelten Bereiche 4-5 stellen akustische Abschirmungen in den Prüfköpfen dar, so dass die Schwingquarze voneinander akustisch abgeschirmt sind.

Die Schwingquarze 11 und 12 prüfen transversal verlaufende Fehler, beispielsweise den Fehler 38, beispielsweise durch Reflexion der Ultraschallwellen an der Unterseite des zu prüfenden Materials (der Rohrinnenwand). Hierbei wird auch auf Fig. $b Bezug genommen.

Die Prüfköpfe und die darin angeordneten Schwingquarze werden über den Mehrfach-Schwingquarzschalter 36 mittels des

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Mehrkanal-Ultraschallgeräts 42 gesteuert. Mit dem Mehrfach-Schwingquarz schalter werden die Schwingquarze in Punktion gesetzt, so dass sie Ultraschallschwingungen aussenden, die nach Reflexion an irgendeinem Fehler, Klunker oder Riss vom selben Schwingquarz oder von einem anderen Schwingquarz empfangen, im Ultraschallgerät ausgewertet und in einem Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet werden. Das Aufzeichnungsgerät kann Teil der HauptSteuereinheit sein. Das Ultraschallgerät kann bis zu beispielsweise 32 unterschiedliehe Schwingquarze in sehr schneller Reihenfolge nacheinander erregen bzw. in Punktion setzen. Der Mehrfach-Schwingquarzschalter, der durch das Mehrkanal-Ultraschallgerät gesteuert wird, stellt sicher, dass die Messköpfe zu den richtigen Zeitpunkten und in der gewünschten Kombination ein- und ausgeschaltet werden. Die Steuer- bzw. Schaltvorgänge können in Abhängigkeit von der verwendeten Prüfmethode vorprogrammiert werden.

Die empfangenen Eehlersignale können auf Grund des Weges, auf dem sie sich im Material fortpflanzen, aufgeteilt werden. Um Pehlersignale von möglichen Porm-Echos der Schweissnaht (d. h., das Echosignal hängt von der Form der Schweissnaht ab) trennen zu können, wird nur ein Teil der Abtastperiode für die weitere Signalverarbeitung abgefragt bzw. verwendet. Der verwendete Teil der Abtastperiode wird als "Ausschnitt" ("gate") bezeichnet. Nur die Signale, die in diesem Ausschnitt empfangen werden, werden aufgezeichnet. Jeder Schwingquarz oder jede Kombination von Schwingquarzen entsprechend einem Kanal des Mehrkanal-Ultraschallgeräts besitzt seinen bzw. ihren eigenen Ausschnitt, der für jeden Kanal jeweils getrennt gewählt werden kann. Nur der Verstärkungsgrad der empfangenen Signale ist für den jeweiligen Kanal ein- bzw. verstellbar.

Pig. 5 zeigt, wie die Ausschnittlänge eines Messkanals zeitlich eingestellt bzw. gesteuert wird, in der eine Ultraschallwelle, die von den Rechtwinkel-Schwingquarzen A,

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B ausgesendet wird, auf dem Fortpflanzungsweg zur Innenwand der Rohres und zurück läuft. Diese Ausschnitt-Korrektur schien erforderlich, weil die Dicke der Rohrwandung nicht konstant ist, sondern innerhalb vorgegebener Toleranzen unterschiedlich ist- In Fig. 5 ist mit dem Bezugszeichen a die kleinstraögliche Wanddicke und mit dem Bezugszeichen b die grösstmögliche Wanddicke angegeben. Die Unterschiede der Fortpflanzungszeit, die auf Grund der unterschiedlichen Vanddicke herrühren, werden durch die Rechtwinkel-Schwingquarze A, B gemessen und unter Verwendung eines Multiplikationsfaktors in eine Korrektur für die Ausschnittlänge des Messkanals umgesetzt. Dieser Multiplikation^faktor hängt von der Winkellage des unter einem Winkel angeordneten Schwingquarzes C, welcher mit dem entsprechenden Messkanal verbunden ist, sowie vom Verhältnis zwischen den Ausspaltungsgeschwindigkeiten der Wellentypen ab, die vom rechten Winkel-Schwingquarz und vom unter einem Winkel angeordneten Schwingquarz ausgesendet werden. Der unter einem rechten Winkel angeordnete Schwingquarz bzw. der Rechtwinkel-Schwingquarz gibt Longitudinalwellen und der unter einem Winkel bzw. unter einem nicht-rechten Winkel angeordnete Schwingquarz gibt Transversalwellen ab. In Fig. 5 ist ein Beispiel für die Form einer Schweissnaht mit dem Bezugszeichen 71 versehen. Zur Messung der Schweissnahtform und der kleinsten Wanddicke a wird ein Ausschnitt 72 und für die Messung der Schweissnahtform bei grösster Wanddicke b wird ein etwas grösserer Ausschnitt 73 eingestellt. Beide Ausschnitte beginnen zum gleichen Zeitpunkt der Abtastperiode bzw. -zeit. In Fig. 5 ist mit dem Bezugszeichen d die Ausschnitt-

JO Länge bezeichnet. Der Zahlenwert dieses Faktors ist von vornherein bekannt und kann programmiert werden. Neben dieser Ausschnittkorrektur ist es weiterhin innerhalb bestimmter Grenzen möglich, die Empfindlichkeit der Messkanäle entsprechend der gegebenen TJltraschallübertragungsbedingungen oder -kopplungen zwischen dem Messkopf Luid der Rohrwand einzustellen, wobei diese gegebenen Ultraschallübertragungs-

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bedingungen von den Kopplungsmitteln, beispielsweise Wasser, zwischen dem Messkopf und der unbearbeiteten bzw. rohen Rohrwand abhängt. Das Signal des unter einem rechten Winkel angeordneten Schwingquarzes kann auch in diesem Falle als Bezugswert verwendet werden und die Grundempfindlichkeit wird für alle Kanäle vor Beginn des PrüfVorgangs getrennt eingestellt. Zu diesem Zweck werden künstliche Fehler verwendet, die in einem speziell präparierten Testsegment vorhanden sind. Die Art und die Abmessungen dieser Testfehlstellen werden im Code einer Prüfregel bzw. Prüfvorschrift festgelegt, die bei der Beratung der Auftraggeber verwendet oder im Zusammenhang mit dem Auftraggeber aufgestellt werden.

Wie zuvor bereits erläutert, sind die tatsächliche Empfindlichkeit und die Ausschnittlänge für die verschiedenen Messkanäle, die durch die Überwachungs- bzw. Steuerkanäle, d. h. durch die Rechtwinkelkanäle überwacht bzw. gesteuert werden, vorgesehen, wobei beispielsweise vier dieser Überwachungskanäle bzw. Überwachungs-Schwingquarze an vier unterschiedlichen Stellen angeordnet sind. Durch Programmierung des Ultraschallgeräts wird vorgegeben, welche Messkanäle welche Überwachungskanäle steuern bzw. überwachen .

Fig. 8 zeigt eine Auswertungsmaske 74-, beispielsweise eine durchsichtige Maske, die auf dem Aufzeichnungsgerät zur einfachen Ablesung befestigt ist. Das Aufzeichnungspapier 75 läuft während des Messvorgangs unter dieser Maske hindurch, und auf diesem Papier sind beispielsweise 20 Kanäle aufgezeichnet. Auf der Maske ist ein Beispiel für eine Registrierung für eine V-förmige Schweissnaht dargestellt, wobei die Schweissnahttiefe bzw. -höhe in drei Zonen (eine obere, eine mittlere und eine untere Zone) aufgeteilt ist. Die Schweissnaht wird von beiden Seiten her geprüft. Die linke Hälfte der Aufzeichnung entspricht der Schwingquarz- bzw. Prüfkopfgruppe, die sich auf der oberen Seite der

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Rohrleitung bewegt, und die rechte Hälfte der Aufzeichnung: entspricht der Schwingquarz- bzw. Prüfkopfgruppe, die sich auf der unteren Seite der Rohrleitung bewegt. Die Länge der Aufzeichnung kann im Verhältnis 1:1 zur Länge der Schweissnaht sein. Wie bei dem Beispiel dargestellt, enthält jeder Prüfkopf einen Kanal für die Aufzeichnung der TJltraschallkopplungsbedingungen und mehrere Messkanäle, im vorliegenden Falle drei Messkanäle. Die Kopplungsbedingungen werden mit dem unter einem rechten Winkel angeordneten Schwingquarz oder zwei unter einem rechten Winkel angeordneten Schwingquarz, die sich im Prüfkopf befinden, oder mittels eines Durchlassignals durch die Schweissnaht unter Verwendung zweier Schwingquarte gemessen, wobei einer dieser Schwingquarze in dem einen Messkopf als Sender und der andere Schwingquarz im anderen Messkopf als Empfänger verwendet wird.

Weiterhin ist es möglich, das Signal von einem unter einem rechten Winkel angeordneten Schwingquarz zur Überwachung der Kopplung und darüberhinaus das durch die Schweissnaht hindurchgegangene Ultraschallsignal aufzuzeichnen. Das letztgenannte Signal kann für eine zusätzliche Fehlerfeststellung, beispielsweise für die Feststellung unvorteilhaft liegender, sehr grosse Abweichungen oder mehrerer kleiner Schallabschirmabweichungen verwendet werden. Die Mittellinie der Aufzeichnung wird dazu verwendet, die Lage der Messköpfe bezüglich der Schweissnaht anzugeben. Der mit 57 bezeichnete Kanal kann als Summen- bzw. Summier- oder Vergleichskanal verwendet werden. Die Signale dieses Kanals werden aus der Summe aller Signale in den anderen Kanälen gebildet. Nachfolgend ist angegeben, welche Aufzeichnungsfunktionen in welchen Kanälen 1 bis 20 ausgeführt werden:

Kanal 2-3-4-6-7-8-13-14-15-17-18-19: Fehler-Aufzeichnungen Kanal 1-5-16-20: Kopplungs-Überwachung

Kanal 9-12: Durchschallung

Kanal 10: Lage

Kanal 11: Summe

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Die Aufzeichnung wird entsprechend dem sogenannten Ja/Nein-Prinzip ausgeführt» Das heisst, es wird, ein Echosignal nur dann aufgezeichnet, wenn das Signal in dem zuvor beschriebenen Ausschnitt einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Dieser Wert wird vorher entsprechend der Prüfvorschrift oder dem Code eingestellt.

In den Pig. 7a und 7b ist die Verschiebungsrichtung des Messkopfes 39 entlang der Schweissnaht 37 durch den Pfeil P und die Verschieberichtung des Aufzeichnungspapiers durch den Pfeil Q angedeutet. Es werden vier Kanäle auf dem Papier aufgezeichnet, nämlich der Kanal k für die Kopplung, die Kanäle b, m und ο entsprechend dem Kanal b für die obere Zone, den Kanal m für die mittlere Zone bzw. den Kanal ο für die untere Zone in der Schweissnaht. Über den Kanallinien ist auf dem Papier eine vorgedruckte Schweissnahtform 71 aufgezeichnet, In der Schweissnaht 37 wird ein Fehler 77 festgestellt, der sich durch Aufzeichnungen auf den Kanallinien m, o, b in dieser Reihenfolge (Fig. 7a) ergibt, vorausgesetzt, dass der Fehler in der Schweissnaht eine solche Grosse hat, dass er von dem drei Schwingquarzen detektiert werden kann.

Die räumliche Versetzung der verschiedenen Schwingquarze, wie dies bereits in Fig. M- dargestellt ist, kann eliminiert werden. Das Signal vom Schwingquarz m, das als erstes auftritt, und auch das Signal vom Schwingquarz o, das danach auftritt, werden beispielsweise durch Speicherung in einem Schieberegister so lange verzögert, bis auch der letzte Schwingquarz b die entsprechende Stelle passiert hat, so dass die Anzeigen auf eine Linie bzw. auf die gleiche Höhe verschoben werden, wie dies in Fig. 7b dargestellt ist. Die Verzögerungszeit hängt von der Breite des Prüfkopfes, d. h. von dem gegenseitigen Abstand zwischen den Schwingquarzen und der Abtastgeschwindigkeit ab, und sie kann vor Beginn des PrüfVorgangs zuvor eingegeben bzw. vorprogrammiert werden«

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Dieselbe Messung kann für in Querrichtung liegende Materialbzw. Schweissfehler verwendet werden.

Fig. 8 zeigt,wie die hufeisenförmige Dreheinrichtung durch eine Dreheinrichtung durch eine Band- oder Schienen-Dreheinrichtung ersetzt werden kann, bei der ein Prüfkopfschlitten 83 entlang der ßchweissnaht 37 mittels eines Motors 84 verschoben wird, wobei ein Band oder eine Schiene 81 zur Führung der Räder 82 benutzt wird. Das exzentrische Element 86 dient dazu, den Prüfkopfschlitten 83 an das Band bzw. die Schiene zu klemmen. Der Mehrfach-Schwingquarzschalter 36 kann auf diesem Prüfkopfschlitten befestigt werden. Dieser Schlitten 83 trägt einen abstehenden Halterungsarm oder einen Seitenarm 87, an dem zwei Prüfköpfe 39 so befestigt sind, dass sie elastisch an beiden Seiten der Schweissnaht 37 gegen das Rohr gedrückt werden können.

Diese Ausführung ist besonders dann von Vorteil, wenn das erfindungsgemässe Verfahren im Zusammenhang mit einer mechanisierten Schweisstechnik verwendet wird. Dieselbe Schiene oder dasselbe B and, das zur Führung der Schweisseinrichtung verwendet wird, kann auch zur Führung des PrüfkopfSchlittens benutzt werden. Ein solches System ist vorzugsweise für schnelle und objektive Aufzeichnung von Schweissfehlern geeignet.

Fig. 9 zeigt die Ausführungsform des Systems für die Prüfung einer durch das Land verlegten Rohrleitung, wobei eine hufeisenförmige Dreheinrichtung und auch eine Dreheinrichtung mit einem Band bzw. einer Schiene dargestellt ist. Ein auf einem Fahrzeug 91 montierter Kran 40 ist erforderlich, wenn die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform verwendet wird, wobei der Kran das Prüfsystem in Längsrichtung über die Rohrleitung 51 verschiebt, oder das Fahrzeug 91 fährt selbst neben der Rohrleitung 51 her. Die HauptSteuereinheit 41 und

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das Ultraschallgerät 42 können sich beispielsweise auf dem Fahrzeug befinden.

Bei Verwendung der Dreheinrichtung mit einem Band oder einer Schiene wird die Dreheinrichtung durch die Haupt steuereinheit 41 und das Ultraschallgerät 42 gesteuert, die beispielsweise auf einem Fahrzeug 92 angebracht sind.

Jedes Fahrzeug kann ein Röhrte stsegment, beispielsweise das Rohrsegment 93 auf dem Fahrzeug 91 zur Kalibrierung des Prüfsystems mit sich führen.

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Claims

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Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalres agrees pres !'Office european dos brevots

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister

Dipl.-lng, F. E. Müller Siekerwall 7, Triftstrasse 4,

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD

BO 29.210 26. Juni 1980

Mü/Dr.G./vL

RÖNTGEN TECHNISCHE DIENST B.V. Delftweg 144, Rotterdam Niederlande

Ultraschallprüfeinrichtung

Priorität: 26. Juni 1979, Niederlande, No. 79-04973

Patentansprüche

Ultraschallprüfeinrichtung insbesondere zum Prüfen von umlaufenden Schweissnähten in Rohrleitungen, gekennzeichnet durch

- ein Mehrkanal-^Ultraschallgerät (42) mit einem Mehrfach-Schwingquarzschalter,

- eine Dreheinrichtung (33) mit einer Steuereinheit (41) und wenigstens einer Gruppe van Ultraschall-Prüfköpfen (39), und

- ein Aufzeichnungsgerät (43).

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.- wobei die Dreh.einrich.tung (33) im wesentlichen kreisförmig und so ausgebildet ist, dass sie um die Rohrleitung (51) anbringbar ist,

- die Ultraschallprüfköpfe (39) an der Dreheinrichtung (33) so angeordnet sind, dass sie nahe der Schweissnaht (37) an die Aussenwand der Rohrleitung (51) angedrückt werden und

- die Schwingquarze in jedem Prüfkopf (39) über den Mehrfach-Schwingguarζschalter (33) vom Mehrkanal-Tlltraschallgerät (42) zur Abgabe von Ultraschallwellen in das Rohrleitungsmaterial und zum Empfangen der reflektierten Wellen gesteuert werden, wobei

die reflektierten Wellen vom Mehrkanal-Ultraschallgerät (42) verarbeitet und mit dem Aufzeichnungsgerät (4-3) aufgezeichnet werden.
2. Ultraschallprüf einrichtung nach. Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtung (33) in Form eines Kreissegmentes eine Gruppe von Ultraschallprüfköpfen (39) an jedem Kreissegmentarm in einer solchen Lage trägt, dass die Ultraschallprüfköpfe (39) einander diametral gegenüberliegen, und dass die Dreheinrichtung (33) von einem Gestell (34) getragen wird, an dem auch, eine Zusatzsteuereinheit (35) angebracht ist, wobei die Dreheinrichtung (33) und damit auch die Prüfköpfe (39) über 180° mit einer gewissen Überlappung um die Rohrleitung (51) herum verschiebbar sind.
3. Ultraschallprüfeinrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtung (33) eine Führungsschiene (81) aufweist, die neben der Schweissnaht (37) um die Rohrleitung (51) angebracht ist und als Führung für einen Prüfkopfschlitten (83) dient, der einen quer abstehenden Seitenarm (87) aufweist, welcher eine Gruppe von Ultraschallprüf köpfen (39) in der Weise trägt, dass die Prüfköpfe (39) um 360° mit einer gewissen Überlappung um die Rohrleitung (51) herum verschiebbar sind.

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4-. · Ultraschallprüfe inrichtung· nach einem der Ansprüche 1
bis 3i dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe von
Ultraschallprüfköpfen (39) zwei Prüfköpfe (39) in einem gegenseitigen Abstand an einem Halterungselement (33» 87) befestigt aufweist, wobei diese Prüfköpfe (39) auf beiden Seiten der Schweissnaht (37) gegen die Rohrleitung
(51) gedrückt werden und jeder Prüfkopf (39) einen oder mehrere Schwingquarze (b, o, m ) aufweist, die jeweils einer bestimmten Tiefenzone in der Rohrleitungswand zugeordnet sind und Ultraschallwellen unter verschiedenen Winkeln entsprechend der Tiefenzonen in das Rohrleitungsmaterial senden und aus dem Rohrleitungsmaterial empfangen.
5. Ultraschallprüfeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3>
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingquarze in jedem Prüfkopf (39) im Prüfkopfhalter unter einem solchen Winkel, an einer solchen Stelle und/oder mit einer solchen Neigung angebracht sind, dass der gesamte von der
Schweissnaht (37) ausgefüllte Raum mit dem direkt daran angrenzenden Material mit ausreichender Empfindlichkeit mittels eines Zeitausschnittes geprüft werden kann, der auf die Empfangsabtastperiode eingestellt ist.
6. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschnitte
während des Prüfvorgangs automatisch an mögliche Wanddickenschwankungen unter Verwendung der Abtastperiode
für die unterschiedlichen Messfunktionen auf der Grundlage einer kontinuierlichen Ultraschall-Wanddickenmessung (mit einem rechtwinklig angeordneten Schwingquarz) angepasst werden, um eine Unterscheidung bei der Auswertung zwischen geometrischen Echos und von Fehlern herrührenden Echos zu ermöglichen, wobei ein zuvor einprogrammierter Multiplikationsfaktor verwendet wird.
7. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1

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bis 6, dadurch, gekennzeichnet, dass die Messempfindlichkeit während des PrüfVorgangs kontinuierlich auf die Ultraschall-Kopplungsbedingungen der Prüfköpfe auf der Rohrleitungswand eingestellt werden, wobei die Kopplungsbedingung für Jeden Prüfkopf kontinuierlich überwacht und aufgezeichnet wird und ein Durchschallungssignal oder ein an der Innenwand reflektiertes Echo (unter einem rechten Winkel angeordneter Schwingquarz) als Bezug verwendet wird.
8. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der -Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschallsignale, die einen zuvor eingestellten Aufzeichnungsschwellwert übersteigt, mit einer Ja/Nein-AufZeichnungsmethode auf dem Aufzeichnungspapier (75) sichtbar gemacht werden, wobei jeder Aufzeichnungskanal einem oder mehreren Schwinquarzen entspricht und das Aufzeichnungspapier (75) einen Hinweis auf die Lage der Prüfköpfe (39) neben der Schweissnaht (37) aufweist.
9. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Versetzung der Schwingquarze (b, o, m) in den Prüfköpfen (37) elektronisch derart zeitlich korrigiert wird, dass die Aufzeichnungen entsprechend den Reflexionen, die von einem Querabschnitt der Rohrleitung (51) empfangen werden, auf dem Papier (75) in einer Linie aufgezeichnet werden (Pig. 7b).
10. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9_? dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den auf Grund von Materialfehlern und/oder Störungen auftretenden Reflexionen auch ein oder mehrere durch die Schweissnaht (37) hindurchgegangene Signale gemessen werden, wobei ein teilweises oder totales Verschwinden dieses Signals bzw. dieser Signale einen Hinweis auf das Vorliegen eines oder mehrerer Schallabschirmfehler,

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' beispielsweise vieler Hohlraumes einen durchgehenden Riss usw. gibt.
11. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallprüfeinrichtung eine mobile Einrichtung ist und in Längsrichtung der Rohrleitung (51) lagemässig verändert werden kann.
12. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es während der Verlegung von Seerohrleitungen an Bord eines Rohrverlegers verwendet wird und auch für lardverlegte Rohrleitungen geeignet ist.
13. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtung (33) mit Klemmeinrichtungen unter Verwendung einer elektrischen, pneumatischen, hydraulischen oder mechanischen Vorrichtung an der Rohrleitung (51) befestigt ist.
14. Ultraschallprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfköpfe (39) vor Beginn des PrüfVorgangs so eingestellt werden, dass sie unter Verwendung einer elektrischen, pneumatischen, hydraulischen oder mechanischen Vorrichtung in derselben Ebene wie die Schweissnaht (37) lagemässig veränderbar sind.

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