DGZfP-JAHRESTAGUNG 2003

ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung

Start > Beiträge > Vorträge > Prozessüberwachung II: Print

Ultraschall- und Wirbelstrom-Prüfanlage für die Produktion von Hochdruck - Kesselrohren

Jürgen Einert, Alzenau
Dr. Albrecht Maurer, Alzenau
Dagmar Sy, Reutlingen
Hans Jörg Braun, Hagen
Kontakt: Maurer Albrecht Dr.

Die Anlage wurde konzipiert für die zerstörungsfreie Prüfung von nahtlosen, warmgewalzten Hochdruck-Kesselrohren im Durchmesserbereich von 38 bis 139.7 mm, Wanddicken von 2.6 bis 20 mm und Rohrlängen von 4 bis 21 m sowie für Normalrohre im Durchmesserbereich von 21.3 bis 139.7 mm, Wanddicken von 2 bis 25 mm und Längen von 11 bis 21 m. Die angewendeten Normen sind SEP 1915, 1918, 1919 für die Ultraschallprüfung und SEP 1924; GB 7735 und ASME für Wirbelstromprüfung.

Die Anlage ist in eine vollautomatische Rohradjustage integriert. Entsprechend der angewandten Normen wird mittels Ultraschall auf Längs-und Querfehler geprüft, jeweils an der äußeren und inneren Rohroberfläche. Außerdem erfolgt eine Geometrieprüfung der Wanddicke und des inneren und äußeren Durchmessers. Mit der Wirbelstromprüfung werden die Rohre auf Perforation geprüft. Die Verwechslungsprüfung dient der Überprüfung der Materialsorte der geprüften Rohre.

Alle drei Prüfverfahren, die Wirbelstromprüfung, die Verwechslungsprüfung als auch die Ultraschallprüfung sind in eine gemeinsame Prüfanlage, bestehend aus einer höhenverstellbaren Prüfbank mit 5 Treibern, Markiereinheit und Entmagnetisierungseinheit integriert.


Fig 1:

Um den Anforderungen der hohen Prüfgeschwindigkeiten zu genügen wird ein 19-Kanal-System benutzt. Jedes der 4 Prüfkriterien, Längsfehler in Uhrzeigersinn und entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn, sowie Querfehler in Rohr-Transportrichtung und entgegengesetzt, sind mit je 4 Prüfkopf-Elementen bestückt. Die Geometrieprüfung ist mit 2 Prüfköpfen bestückt. Die gesamte Prüfkopfanordnung rotiert in der Prüftrommel mit 1.200 Umdrehungen pro Minute. Der Rohr-Vorschub liegt im Bereich zwischen 25 und 50 mm pro Umdrehung. Daraus resultiert eine Prüfgeschwindigkeit von 30 bis 60 Meter pro Minute. Die Prüfköpfe sind in einer zentral verstellbaren Einheit montiert. Mit dieser Einrichtung können alle Prüfköpfe in sehr kurzer Zeit entsprechend der neuen Rohrdimension eingestellt werden. Dasselbe gilt auch für die Prüfbankhöhe und die Treiber. Die Wirbelstrom-Prüfeinrichtung ist mit einem hochempfindlichen Magnetjoch und einer Entmagnetisierungsspule ausgerüstet.


Fig 2:

Die Prüfanlage ist eingangs-und ausgangsseitig mit einem Rollgang verbunden, der einen ffektiven Stoß-an-Stoß-Betrieb gewährleistet. So werden hohe Durchsatzleistung und kurze ungeprüfte Enden erreicht. Eingangs-und Ausgangsrollgang besitzen V-förmig angeordnete Bänder, die sich durch geringen Schlupf und hohe Führungsgenauigkeit auszeichnen. Nachdem das Rohrende des zu prüfenden Rohres die Einwurfvorrichtung verlassen hat, wird das folgende Rohr in den Eingangsrollgang eingeworfen und so beschleunigt, daß es vor dem Erreichen der Prüfanlage weich an das Rohrende des vorhergehenden Rohres anlegt. Nach der Prüfung wird das Rohr erneut beschleunigt und je nach Prüfergebnis in die Gut-, Nacharbeits- oder Schrottmulde ausgeworfen.


Fig 3:

Die Auswerteelektronik besteht aus 19 Ultraschallkanälen. 18 Kanäle werden zur Fehler- und Dimensionsprüfung eingesetzt, der 19. Kanal mißt ständig die Schallgeschwindigkeit des Wassers und trägt damit zu einer stabilen Außendurchmessermessung bei. Die Kanäle sind miteinander verkettet und werden über den Rechner parametriert. Darüber hinaus wird die Kanalfreigabe, Markierung und Sortierung angesteuert.

Die Auswertungsgeräte für Wirbelstrom und Verwechslungsprüfung sind integriert. Die Parametereinstellung erfolgt über den PC bzw. am Wirbelstromgerät selbst. Nachdem die Parameter eingegeben und im PC gespeichert sind, können diese jederzeit neu aufgerufen werden, wenn die gleiche Rohrdimension geprüft werden soll. Zusätzlich dazu werden die Treibereinstellung und die Bankhöhe im jeweiligen Parametersatz gespeichert. Auf diese Weise werden sehr kurze Umrüstzeiten erzielt.

Nach der Prüfung wird das Ergebnis für jedes einzelne Rohr im Computer abgespeichert, die Markier- und Sortierfunktion wird bei Fehlerdetektion aktiviert und die Prüfdaten werden zum übergeordneten Zentral-Computer geschickt. Auf diese Weise ist der Zentralcomputer in der Lage, den Rohrtransport entsprechend den Prüfergebnissen der zerstörungsfreien Prüfanlage zu steuern.

Rohre ohne Befund, werden direkt zum Versandlager geleitet. Im Falle von detektierten Außenfehlern werden die Rohre zu einer Schleifanlage umgeleitet. Dort werden sie im betreffenden Bereich am Außenumfang geschliffen und erneut der NDT-Prüfung zugeführt. Im Falle von Innenfehlern oder aufgefundener Perforation werden die Rohre einer Abstechanlage zugeführt und an den betreffenden Stellen geschnitten. Voraussetzung ist jedoch, daß die Mindest-Wanddicke nicht unterschritten bzw. die Mindestlänge eingehalten wird. Rohre mit Geometriefehlern oder bei festgestellter Materialverwechslung werden direkt der Schrottmulde zugeführt.


Fig 4:

Fig 5:

Fig 6:

Über den Bildschirm des Auswertecomputers kann der Prüfvorgang online kontrolliert werden. Neben der Anzeige der Betriebsparameter zeigt eine Grafik den Rohrdurchlauf der einzelnen Rohre durch die Prüfeinrichtung an. Bei Fehlerdetektion erfolgt eine farbliche Signalisierung.

Die Prüfresultate können in einzelnen, den Fehlerarten zugeordneten, Schreibspuren auf dem Bildschirm dargestellt werden. Bei Schwellwertüberschreitung erfolgt eine optische Signalisation. Über einen Drucker können die Prüfresultate für jedes Rohr direkt nach dem Rohrdurchlauf ausgedruckt werden.

Eine Datenbank erlaubt die Speicherung der Prüfdaten für einen späteren Ausdruck der Protokolle oder für statistische Auswertung. Es können Losprotokolle mit statistischen Angaben, wie Anzahl der fehlerhaften und fehlerfreien Rohre und die jeweiligen Gesamt-Rohrlängen ausgedruckt werden.


Fig 7:

Über eine Quasi-Grafik können die Prüfergebnisse spezifiziert nach Fehlerart und Lage auf dem Rohr angezeigt und ausgedruckt werden.


Fig 8:

Das System ist seit über 2 Jahren mehrschichtig im Einsatz und erfüllt seitdem zuverlässig die Anforderungen des Kunden hinsichtlich Qualitätskontrolle seiner Produkte.

STARTHerausgeber: DGfZPProgrammierung: NDT.net