Die Ultraschallprüfung dünnwandiger Rohre ist bei konventionellen Ultraschall-Rotationsanlagen häufig mit Problemen verbunden, da das zur Schallankopplung erforderliche Wasser in den Prüfling hineinlaufen und dann Scheinanzeigen hervorrufen kann, und das Abdichten der Rohre mit Stopfen unter betrieblichen Gesichtspunkten nicht erwünscht ist.
Umfangreiche Erfahrungen mit elektrodynamischen und damit koppelmittelfrei arbeitenden Ultraschallprüfköpfen führten zur Entwicklung und Erprobung einer einfachen, im Fertigungsfluß arbeitenden, kostengünstigen Prüftechnik auf der Basis elektrodynamischer Ultraschallwandler. Geringe Störanzeigenrate, minimale Umbauzeiten und rasche Zulassung durch den TÜV waren weitere Zielsetzungen.
Die Prüfung der Präzisionsstahlrohre erfolgt mit koppelmittelfrei angeregten, mehrfach um den Prüfling laufenden Ultraschall-Plattenwellen. Dies hat den Vorteil, daß weder eine Rotation des Rohres noch eine Bewegung der Wandler in Umfangsrichtung (wie bei konventionellen Ultraschall-Rotationsanlagen) erforderlich ist, da die Schallwellen den gesamten Umfang des geprüften Rohrabschnittes abtasten. Die neü Anlage führt außer der Dämpfungsbewertung eine gezielte Messung von Reflexionsanzeigen durch. Dazu werden zwei kombinierte Wandler, d.h. Wandler, die sowohl Sendespulen als auch Empfangsspulen enthalten, in einer 90 -Anordnung auf dem Rohrumfang angeordnet. Bei der Prüfung wird das Rohr im Längstransport mit bis zu 1,6 m/s an den Prüfköpfen vorbeibewegt, und sowohl die Dämpfung der umlaufenden Plattenwellen als auch die Reflexionssignale werden registriert.
Die Signalverarbeitung und -bewertung erfolgt mit dem modularen Messwerterfassungssystem MESUS, wobei sämtliche Komponenten dieses Systems vollständig unter Rechnerkontrolle betrieben werden. Die Software ist sehr bedienerfreundlich gestaltet, und sämtliche Einstellungen der Elektronik können abgespeichert und wieder geladen werden.
Dem Benutzer bietet das Prüfsystem umfangreiche Dokumentationsmöglichkeiten: Zunächst werden die beiden Prüfergebnisse (Dämpfung und Reflexionssignal) in zwei Grafiken als Funktion der Zeit und somit bei kontinuierlichem Rohrvorschub als Funktion des Ortes online auf dem Bildschirm dargestellt. Die Ergebnisse können abgespeichert werden.
Die Prüfmechanik stellt die beiden elektrodynamischen Wandler von unten an das Rohr an. Die Prüfköpfe beinhalten bereits die Laufrollen, die einen definierten Abstand des Spulensystems zur Prüflingsoberfläche einhalten, so dass der Bediener bei Prüfkopfwechsel die Wandler lediglich mit zwei Schrauben an die Prüfkopfhalterung anschrauben muss. Eine Justierung ist nicht erforderlich.
Die beiden Wandler sind auf je einem Schlitten montiert, so dass sie durch eine mechanische Verstellung in die für den jeweiligen Rohraussendurchmesser erforderliche Position gebracht werden können. Bei Abmessungswechsel wird die neü Abmessung über den Steür- und Auswerterechner eingegeben, und dieser errechnet die erforderlichen Einstellwerte der Verstelleinrichtung. Die Umstellung der Mechanik bei änderung des Rohraussendurchmessers daürt nur wenige Augenblicke.
Die Anstellung der Wandler erfolgt durch einen Pneumatikzylinder, wobei die Pneumatikventile so vom Steür- und Auswerterechner angesteürt werden, dass die Wandler nach dem Anstellen an das Rohr praktisch kraftfrei gehalten werden. Die Wandler werden bei der Prüfung am Rohr mit Magnetkraft geführt.
Es wurden umfangreiche Vergleichsuntersuchungen durchgeführt, um die Gleichwertigkeit des neün Verfahrens mit der konventionellen Ultraschall-Prüftechnik nachzuweisen. So wurden in Betriebsversuchen über 15000 Rohre sowohl mit der koppelmittelfrei arbeitenden Anlage als auch mit einer konventionellen Ultraschall-Rotationsanlage geprüft, und sämtlichen Fehleranzeigen wurde nachgegangen. Der Fehlernachweis erfolgte visuell bzw. durch Ultraschall-Nachortung von Hand und anschliessende metallographische Untersuchung. Das Ergebnis war überzeugend: Alle nachzuweisenden Fehlstellen in den Rohren wurden von der koppelmittelfreien Prüftechnik aufgefunden. Im Gegensatz zur konventionellen Fehlerprüfung traten bei der neün Anlage keine Scheinanzeigen auf, d.h. bei allen Anzeigen konnten auch Fehlstellen in den Rohren nachgewiesen werden.
Dr. Friedhelm Schlawne,
Mannesmann Forschungsinstitut, Duisburg.
Rolf Diederichs 31. Jan.1996, info@ndt.net