DE3832034A1 - Pruefvorrichtung fuer ferromagnetische rohre und/oder stangen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen mit mindestens einem Gleichfeld-Magnetjoch, in dessen Polschuhbereich die Rohre/Stangen entlang ihrer Längsachse transportiert werden, und mit mindestens einer Prüfsonde im Be­ reich der Rohr-/Stangenoberfläche.

Es sind Prüfvorrichtungen bekannt, bei denen ein ferromagnetisches Rohr entlang seiner Längsachse zwischen zwei Polschuhen transportiert wird, die sich diametral gegenüber­ liegen und ein im allgemeinen ringartiges Gleichfeld-Magnetjoch besitzen. Ebenfalls dia­ metral gegenüber und im Bereich des Joches befinden sich zwei gegenüber magnetischem Streufluß empfindliche Prüfsonden. Der zwischen den Polschuhen im Rohr verlaufende magnetische Fluß erzeugt an Fehlern in der inneren und äußeren Rohrwand, insbesondere Rissen, magnetischen Streufluß, der, während sich der jeweilige Prüfabschnitt des Rohres im Bereich des Joches befindet, von den Prüfsonden aufgenommen und zum Fehlernachweis elektronisch weiterverarbeitet wird.

Um die ganze Oberfläche des Rohres bei dessen Längstransport zu erfassen, rotiert das gesamte aus Joch und Wicklung, Polschuh und Prüfsonde bestehende System mit hoher Um­ drehungszahl um das zu prüfende Rohr. Da äußerer Durchmesser und Wandstärke des Rohres beträchtlich sein können, muß das Joch und dessen elektrische Wicklung verhält­ nismäßig groß ausgelegt werden. Auf diese Weise rotieren bei der Prüfung beachtliche Eisen- und Kupfermassen auf verhältnismäßig großen Radien um das Rohr. Die dadurch auftretenden großen Zentrifugalkräfte sowie Unwuchtprobleme bedingen einen hohen Maschinenbau-Aufwand und die Notwendigkeit besonderer Sicherheitsvorkehrungen.

Es sind ferner Prüfvorrichtungen bekannt, bei denen das ferromagnetische Rohr entlang seiner Längsachse zwischen zwei nicht-diametralen Polschuhen eines Gleichfeld-Magnet­ joches transportiert wird, wobei sich die Prüfsonde auch hier im Bereich des Joches be­ findet. In diesem Falle muß das Rohr zur Erfassung seiner gesamten Oberfläche rotieren. Naturgemäß kann mit dieser Vorrichtung nicht endlos im - fertigungstechnisch günstigen - Durchlaufverfahren geprüft werden.

Darüber hinaus sind Vorrichtungen zum Prüfen von ferromagnetischen Stangen bekannt, die mit Wechselfeld-Magnetjochen arbeiten, in deren Bereich sich wiederum die Prüfsonden befinden. Hierbei rotieren die Joche mitsamt Prüfsonden, so daß wiederum große Zentrifu­ galkräfte und Unwuchtprobleme hohen Maschinenbau-Aufwand und die Notwendigkeit be­ sonderer Sicherheitsvorkehrungen bedingen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen zu schaffen, welche ohne rotierendes Magnetjoch und ohne Rotation des Prüflings auskommt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Prüfsonde S so angeordnet ist, daß diese beim Transport der Rohre/Stangen entlang ihrer Längsachse von einem Rohr-/Stangenabschnitt A vor und/oder nach dem Magnetjoch passiert wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungs­ beispieles mit einer Prüfsonde S,

Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit Gleichfeld-Magnetjoch J mit seinen - an den Prüfling angrenzenden - als Polschuhe P bezeichneten Teilen sowie mit einer elektrischen Wicklung W und einen Prüfling (Rohr R/Stange ST),

Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 schematisch eine Schnittdarstellung eines Magnetjoches mit einem Rohr,

Fig. 5 schematisch eine Schnittdarstellung eines Magnetjoches J mit einer Stange,

Fig. 6 schematisch in der Aufsicht ein Magnetjoch mit Rohr/Stange,

Fig. 7a schematische Darstellung des Magnetisierungszustandes in einem Rohrab­ schnitt, während sich dieser im Bereich eines Magnetjoches befindet,

Fig. 7b schematische Darstellung des Magnetisierungszustandes in einem Rohrab­ schnitt nach Verlassen des Magnetjoches mit Streufeldern SF an Rissen Rl und deren Erfassung mit einer Prüfsonde S,

Fig. 8 schematisch eine Anordnung aus Prüfsonden S, wobei der untere Teil der spiralartigen Anordnung nicht sichtbar ist,

Fig. 9 das Schnittschema einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung mit zwei Gleichfeld-Magnetjochen.

Fig. 1 zeigt schematisch und daher nicht verbindlich maßstabsgerecht ein Ausführungsbei­ spiel, bei dem die gegenüber magnetischem Streufluß empfindliche Prüfsonde S so ange­ ordnet ist, daß diese beim Transport - durch den Pfeil PF verdeutlicht - der Rohre R/der Stangen ST entlang ihrer Längsachse von einem Rohr-/Stangenabschnitt A nach dem Gleich­ feld-Magnetjoch J mit den Polschuhen P passiert wird. Erhöhte Meßgenauigkeit und Prüf­ sicherheit lassen sich in vorteilhafter Weise erzielen, wenn - der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 1 nicht eingetragen - von einem Rohr-/Stangenabschnitt A eine oder mehrere Prüf­ sonden S sowohl nach als auch vor dem Joch J mit den Polschuhen P passiert werden.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegt, wie aus der schematischen Schnittdarstellung von Fig. 2 näher hervorgeht, die Verbindungsstrecke VS zwischen den Mittelpunkten MP der Flächen F der Polschuhe P des Magnetjoches J außerhalb des Rohr-/Stangendurchmessers d. Dadurch wird ein starker magnetischer Fluß und eine dementsprechend hohe - meßtech­ nisch relevante - Magnetisierung in den außerhalb des Magnetjoches J bzw. der Polschuhe P liegenden, den Polschuhen P seitlich benachbarten und sich im Meßbereich von Prüfsonden S befindlichen Gebieten B der Rohre R/Stangen ST erzielt.

Magnetischer Fluß und Magnetisierung lassen sich in den Gebieten B und diesen im Prüfling (Rohr R/Stange ST) diametral gegenüberliegenden Gebieten C in meßtechnisch vorteilhafter Weise steigern, wenn z. B. das Rohr R/Stange ST nach dem Joch J in einem für Sonden S ausreichenden Abstand ein weiteres Joch passiert (nicht dargestellt), so daß sich in den Ge­ bieten B und C zwischen den Jochen die von diesen ausgehenden magnetischen Flüsse addie­ ren.

Dieses Beispiel zur Steigerung des magnetischen Flusses und der Magnetisierung in den meßtechnisch relevanten Gebieten B und C gilt naturgemäß auch für den Fall, daß die peri­ phere Ausdehnung von B und C auf dem Prüfling etwa gleich groß ist, d. h. wenn die Verbin­ dungsstrecke VS annähernd mit dem Durchmesser d zusammenfällt (Fig. 3).

Die Gebiete C befinden sich, insbesondere bei rotierenden Prüfsonden S, ebenfalls in deren Meßbereich. Bei der Erfassung mittels Prüfsonden S ergibt sich für die Gebiete C ein be­ sonderer meßtechnischer Vorteil aus der ihrer peripheren Ausdehnung entsprechend gleichmäßigen Magnetisierung.

Das Passieren mehrerer Magnetjoche J mit Prüfsonden S nacheinander durch Rohr-/Stan­ genabschnitte A kann in besonders vorteilhafter Weise auch dazu dienen, daß durch Prüf­ sonden S die Oberfläche der Rohre R/Stangen ST lückenlos erfaßt wird. Dabei werden vor­ zugsweise jeweils verhältnismäßig gleichmäßig magnetisierte Gebiete C meßtechnisch aus­ gewertet. Die Verbindungsstrecken VS zwischen den Polflächenmittelpunkten MP von Pol­ schuhen P von Jochen J sind hierbei gegeneinander geneigt, z. B. um etwa 90° (nicht darge­ stellt).

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Winkelposition rotierender Prüfsonden S bezüglich der Polschuhe P als Information an die den Prüfsonden S nachgeschaltete Auswert­ elektronik zu leiten. Dazu dient beispielsweise eine weitere (nicht dargestellte) Sonde - z. B. eine Hall-Sonde - die mit der Prüfsonde S rotiert und das aus den Polschuhen seitlich aus­ tretende Magnetfeld als Winkelpositionsmeßgröße erfaßt.

Zur Erzielung eines starken magnetischen Flusses bzw. einer hohen Magnetisierung im Prüfling (Rohr/Stange) hat es sich ferner als besonders vorteilhaft erwiesen, daß im Falle von zu prüfenden Rohren R die Dicke h des Joches J bzw. seiner als Polschuh P bezeichneten Bereiche größer als die doppelte Wandstärke f der Rohre oder gleich der doppelten Wand­ stärke f ist, im Falle von Stangen ST größer als ein Viertel des Durchmessers d der Stangen ST oder gleich einem Viertel des Durchmessers d der Stangen ST ist, wie dies schematisch aus Fig. 4 und Fig. 5 hervorgeht.

Um den seitlich aus dem Joch bzw. dessen Polschuhen austretenden magnetischen Fluß groß und damit in vorteilhafter Weise die magnetische Flußdichte bzw. Magnetisierung im Be­ reich B bzw. C und somit im Meßgebiet des Prüflings (Rohr R/Stange ST) hoch zu halten, sind Ausführungen mit einer Breite b des Joches J, die kleiner ist als der Durchmesser d der Rohre R/Stangen ST oder gleich d, besonders günstig, entsprechend dem Schema der Fig. 6.

Ebenfalls im Interesse einer hohen magnetischen Flußdichte bzw. Magnetisierung im Meß­ gebiet des Prüflings (Rohr R/Stange ST) hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Joch J im Bereich der magnetischen Sättigung zu betreiben.

Wie aus dem Schema der Fig. 7a hervorgeht, wird im Rohr R - und ähnlich in einer (hier nicht dargestellten) Stange ST - die Magnetisierung M erzeugt. Diese näherungsweise zirkulare Magnetisierung M erzeugt z. B. an Rissen Rl Streufluß SF, der von der Prüfsonde S erfaßt wird, wie dies schematisch Fig. 7b zeigt.

Da dieser näherungsweise zirkulare Magnetisierungszustand des Abschnittes A des Rohres R/Stange ST nach Verlassen des Joches J existiert, können die Prüfsonden S außerhalb des Joches angebracht werden, so daß diese von jedem Abschnitt A vor bzw. nach dem Joch J passiert werden, wie dies anhand des Schemas der Fig. 1 bereits erläutert wurde. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, daß die Prüfsonde S gemeinsam mit dem Joch J rotiet; das Joch J führt nunmehr keine Rotation um den Prüfling aus, zur Erfassung der gesamten Rohr-/Stangenoberfläche können jetzt die vergleichsweise leichten Sonden S in einem nun­ mehr jochfreien Raum allein um den Prüfling (Rohr R/Stange ST) rotieren.

Besonders vorteilhaft ist die Rotation mehrerer Sonden, da hierdurch eine geringere Rota­ tionsgeschwindigkeit möglich ist.

Sehr vorteilhaft ist ferner eine - vorzugsweise nicht rotierende - spiralartig angebrachte Anordnung von Prüfsonden S, deren Meßbereiche auf der Prüflingsoberfläche überlappen, wie aus dem Schema der Fig. 8 hervorgeht, wobei der untere Teil der spiralartigen Anord­ nung der Übersichtlichkeit wegen dargestellt ist.

In manchen Fällen, insbesondere bei der Prüfung von Rohren R/Stangen ST mit sehr großen Durchmessern, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, einen Abschnitt des Prüflings etwa gleichzeitig mehrere Joche J, z. B. zwei, durchlaufen zu lassen, entsprechend der schema­ tischen Darstellung von Fig. 9.

Um die spätere Verarbeitung der Rohre R/Stangen ST zu erleichtern, ist es sinnvoll, diese nach der Prüfung durch eine Entmagnetisierungsvorrichtung zu führen.

Claims (17)

1. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen mit einem oder mehreren Gleichfeld-Magnetjochen, durch deren Polschuhbereiche die Rohre/Stangen entlang ihrer Längsachse transportiert werden, und mit einer oder mehreren Prüf­ sonden im Bereich der Rohr-/Stangenoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfsonden (S) so angeordnet sind, daß diese beim Transport der Rohre/Stangen entlang ihrer Längsachse von einem Rohr-/Stangenabschnitt (A) vor und/oder nach dem Magnetjoch (J) passiert werden.

2. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstrecke (VS) zwischen den Mittelpunkten (MP) der Flächen (F) der Polschuhe (P) des Gleichfeldmagnetjoches (J) außerhalb des Rohr-/Stangendurchmessers (d) liegt.

3. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (h) des Joches (J)/der Polschuhe (P) größer als die doppelte Wandstärke (f) oder gleich der doppelten Wandstärke (f) der Rohre (R) ist.

4. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (h) des Joches (J) größer als ein Viertel des Durchmessers (d) der Stangen (ST) oder gleich einem Viertel des Durchmessers (d) der Stangen (ST) ist.

5. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) des Joches (J) kleiner als der Durchmesser (d) der Rohre (R)/Stangen (ST) oder gleich dem Durchmesser (d) der Rohre (R)/Stangen (ST) ist.

6. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsbereich des Joches (J) der Bereich der magnetischen Sättigung ist.

7. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine oder mehrere Prüfsonden (S) aufweist, die im Betriebszustand eine Rotationsbewegung um das Rohr (R)/die Stange (ST) ausführen.

8. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese mehrere Prüfsonden (S) aufweist, die um das Rohr (R)/die Stange (ST) kreisförmig oder spiralförmig angeordnet sind.

9. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Prüfsonden (S) im Betriebszustand eine Rotationsbewe­ gung um das Rohr (R)/die Stange (ST) ausführen.

10. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach einem der An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese mehrere Magnetjoche (J) auf­ weist.

11. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (A) des Rohres (R)/der Stange (ST) mehrere Magnetjoche (J) gleichzeitig passiert.

12. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (A) des Rohres (R)/der Stange (ST) mehrere Magnetjoche (J) nacheinander passiert.

13. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (R)/die Stange (ST) zwischen den Magnetjochen (J) eine oder mehrere Prüfsonden (S) passiert.

14. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach einem der An­ sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelposition der Sonde (S) be­ züglich der Polschuhe (P) durch einen Sensor erfaßt und als Information der an die Prüfsonde (S) angeschlossenen Auswertelektronik zugeführt wird.

15. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine Magnetfeldsonde ist.

16. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsonde eine Hallsonde ist.

17. Prüfvorrichtung für ferromagnetische Rohre und/oder Stangen nach einem der An­ sprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (R)/die Stange (ST) nach der Prüfsonde (S) eine Entmagnetisierungsvorrichtung passiert.