DE10125310A1

DE10125310A1 - Method and device for the non-destructive testing of magnetizable workpieces for defects using stray flux

Info

Publication number: DE10125310A1
Application number: DE2001125310
Authority: DE
Inventors: Klaus Dickmann; Uwe Bronsert; Lothar Kuka
Original assignee: V&M Deutschland GmbH
Current assignee: Vallourec Deutschland GmbH
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2003-05-15
Also published as: WO2002095383A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von magnetisierbaren Werkstücken, insbesondere Rohre, auf Fehler mittels Streufluss mit mindestens vier einzelnen Sonden, von denen zwei beabstandet voneinander als Paar differenziell gegeneinander geschaltet sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind zwei voneinander beabstandete Paare (S8, S8', S6, S6') differenziell gegeneinander geschaltet.The invention relates to a method for the non-destructive testing of magnetizable workpieces, in particular pipes, for defects by means of stray flux with at least four individual probes, two of which are connected differentially from one another as a pair. DOLLAR A According to the invention, two mutually spaced pairs (S8, S8 ', S6, S6') are differentially connected to one another.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von magnetisierbaren Werkstücken, insbesondere Rohre, auf Fehler mittels Streufluss gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. The invention relates to a method for the non-destructive testing of magnetizable Workpieces, especially pipes, for defects by means of stray flux according to the generic term of the main claim.

Aus Kapazitäts- und Kostengründen wird versucht, die bewährte Ultraschallprüfung zur Detektierung von Längs- und Querfehlern durch eine zerstörungsfreie Prüfung mittels Streufluss zu ersetzen. Der Anwendung dieses Verfahrens sind aber Grenzen gesetzt. For reasons of capacity and costs, an attempt is made to use the proven ultrasonic test Detection of longitudinal and transverse defects by means of a non-destructive test To replace leakage flux. There are limits to the application of this method.

Beispielsweise war bei der Detektierung von Innenfehlern bei Rohren bei einer Testfehlertiefe von 5% der Wanddicke die bisherige Anwendung auf Wanddicken ≤ 6 mm beschränkt. Bei größeren Wanddicken wird der Abstand Fehleranzeige zum Rauschpegel zu gering, um zu verwertbaren Aussagen zu kommen. Dieser Abstand sollte mindestens 8 dB betragen. For example, there was one in the detection of internal defects in pipes Test error depth of 5% of the wall thickness the previous application on wall thicknesses ≤ 6 mm limited. With larger wall thicknesses, the distance between the error display and the noise level becomes too low in order to arrive at usable statements. This distance should be at least 8 dB be.

Aus der US 5,619,136 ist ein Verfahren bekannt, wie man den Rauschabstand vergrößern kann. Dabei werden zwei beabstandet voneinander liegende Sonden differenziell gegeneinander geschaltet. Versuche haben ergeben, dass diese bekannte Differenzschaltung zwar hilfreich, aber für die Anwendung bei Rohren mit Wanddicken > 6 mm nicht ausreichend ist. A method is known from US Pat. No. 5,619,136 for increasing the signal-to-noise ratio can. Two probes located at a distance from each other become differential switched against each other. Tests have shown that this known differential circuit does helpful, but is not sufficient for use with pipes with wall thicknesses> 6 mm.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von magnetisierbaren Werkstücken, insbesondere Rohre, auf Fehler mittels Streufluss anzugeben, mit dem auch Rohre mit Wanddicken > 6 mm, insbesondere > 10 mm reproduzierbar auf Innenfehler bei einer Testfehlertiefe von 5% der Wanddicke geprüft werden können. The object of the invention is therefore to provide a method and an apparatus for non-destructive testing of magnetizable workpieces, especially pipes, for defects Specify leakage flux with which pipes with wall thicknesses> 6 mm, in particular > 10 mm reproducible for internal defects at a test defect depth of 5% of the wall thickness can be checked.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen. This task is based on the generic term in conjunction with the characteristic Features of claim 1 and claim 2 solved. Advantageous further developments are each subject of subclaims.

Nach der Lehre der Erfindung werden zwei voneinander beabstandete Paare von Sonden differenziell gegeneinander geschaltet. Dies hat den Vorteil, dass mit dieser Schaltanordnung der Rauschpegel gesenkt und somit der Abstand zum Fehlersignal erhöht wird. According to the teaching of the invention, two spaced-apart pairs of probes switched differentially against each other. This has the advantage that with this Switching arrangement of the noise level lowered and thus the distance to the error signal is increased.

In der Realisation werden die zwei ein Paar bildenden Sonden beabstandet voneinander gegen ein zweites in gleicher Weise angeordnetes Paar differenziell geschaltet. Vorzugsweise werden die jeweils ein Paar bildenden Sonden beabstandet voneinander übereinander gelegt. In the implementation, the two probes forming a pair are spaced from each other switched differentially against a second pair arranged in the same way. The probes forming a pair are preferably spaced apart from one another superimposed.

Von der Anordnung her bietet es sich an, eine Vielzahl so gebildeter Paare diese beabstandet voneinander in Reihe anzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass dann das sogenannte Prüflineal sehr schmal wird und für enge Einbauverhältnisse gut geeignet ist. Bei einer anderen Anordnung werden zwei parallel liegende Reihe von Sondenpaaren gebildet, wobei die eine Reihe versetzt zur ersten Reihe liegt. In terms of arrangement, it makes sense to use a large number of pairs formed in this way spaced from each other in a row. This has the advantage that the so-called Test ruler becomes very narrow and is well suited for tight installation conditions. At a another arrangement, two parallel rows of probe pairs are formed, whereby which is a row offset from the first row.

Vorzugsweise ist die jeweilige Einzelsonde als flach gewickelte Spule ausgebildet und liegt parallel zur Werkstückoberfläche. Das hat den Vorteil, dass damit der Abstand zwischen Sonde und Werkstückoberfläche besonders gering ist. The respective individual probe is preferably designed and lies as a flat-wound coil parallel to the workpiece surface. This has the advantage that the distance between Probe and workpiece surface is particularly low.

Elegant kann man diese Anordnung in der Weise realisieren, wenn man die jeweilige Einzelsonde als gedruckte Spule ausbildet. Auf diese Weise wird eine Leiterplatte gebildet und die Paarbildung erfolgt beispielsweise in der Art, dass man zwei Leiterplatten mit darauf gedruckten Spulen übereinander legt mit einer dazwischen liegenden Distanzplatte. This arrangement can be elegantly realized in such a way if you consider the respective Forms individual probe as a printed coil. In this way, a circuit board is formed and the pairing takes place, for example, in such a way that two printed circuit boards are placed on it printed coils on top of each other with a spacer plate in between.

Bei einer anderen Ausführungsart sind auf der Ober- und komplementär dazu auf der Unterseite einer Leiterplatte gedruckte Spulen angeordnet und die Leiterplatte bildet die Distanzplatte und damit den Abstand zwischen den ein Paar bildenden Spulen. Vorzugsweise werden die jeweils ein Paar bildenden Sonden elektrisch durch die Distanzplatten bzw. die Leiterplatte durchkontaktiert. Die Verschaltung der beiden Sondenpaare gegeneinander kann wahlweise durch Verdrahtung oder elektronisch in der Vorortelektronik erfolgen. In another embodiment, the upper and complementary are on the Underside of a printed circuit board arranged coils and the printed circuit board forms the Spacer plate and thus the distance between the coils forming a pair. Preferably are the probes forming a pair electrically by the spacer plates or PCB contacted. The interconnection of the two pairs of probes against each other can be done either by wiring or electronically in the on-site electronics.

Eine andere Möglichkeit der Verschaltung bietet das Multiplexsystem. Sind beispielsweise acht Sondenpaare auf einem Prüflineal angeordnet, dann kann man mittels des Multiplexsystems das Prüflineal durchtakten. Dazu wird beispielsweise das erste Sondenpaar mit dem direkt folgenden Sondenpaar gegeneinander verschaltet. Danach springt das System um eine Einheit weiter, d. h. das zweite Sondenpaar wird gegen das dritte Sondenpaar gegeneinander verschaltet usw. Will man beispielsweise langgestreckte Fehlstellen sicher erfassen, dann wird beispielsweise das erste Sondenpaar und das im weiteren Abstand dazu liegende sechste Sondenpaar gegeneinander verschaltet. The multiplex system offers another connection option. For example eight pairs of probes arranged on a test ruler, then you can use the Multiplex systems cycle through the test ruler. For this purpose, the first pair of probes is included the immediately following pair of probes. Then the system jumps one unit further, d. H. the second pair of probes becomes against the third pair of probes interconnected against each other etc. For example, if you want elongated defects safely then, for example, the first pair of probes and that at a greater distance for this purpose, the sixth pair of probes are interconnected.

Würde man dagegen die erstgenannte Verfahrensweise anwenden, dann könnten die ersten beiden Sondenpaare beide über der gleichen Fehlstelle liegen und beide das gleiche Fehlersignal erzeugen, so dass sich keine Differenz ergibt. If, on the other hand, one were to apply the first-mentioned procedure, then the The first two pairs of probes both lie over the same defect and both the same Generate an error signal so that there is no difference.

Eine weitere Möglichkeit ergibt sich durch die Anwendung einer Mehrkanaltechnik. Man könnte beispielsweise die ersten beiden Sondenpaare auf einen Kanal schalten, die Sondenpaare 3 und 4 auf einen zweiten Kanal usw., so dass man bei acht Sondenpaaren vier Kanäle benötigt. Auf jedem Kanal werden zwei Sondenpaare gegeneinander verschaltet, so dass sich bei vier Kanälen die Prüfleistung entsprechend erhöht. Nachteilig dabei ist aber der Aufwand für die eigene Elektronik je Kanal und die verschachtelte Verdrahtung. Im Sinne einer möglichst lückenlosen Abtastung der zu prüfenden Werkstückoberfläche hat es sich als vorteilhaft heraus gestellt, die gedruckten Spulen fast aneinander stoßen zu lassen und sie in einer Reihe anzuordnen. Darunter liegt eine zweite Leiterplatte mit der gleichen Anordnung von Spulen, so dass die vorher beschriebene Paarbildung ermöglicht wird. Another option is the use of multi-channel technology. For example, one could switch the first two pairs of probes to one channel, pairs of probes 3 and 4 to a second channel, etc., so that four channels are required for eight pairs of probes. Two pairs of probes are interconnected on each channel, so that the test performance increases accordingly with four channels. However, the disadvantage of this is the effort for the own electronics per channel and the nested wiring. In order to scan the workpiece surface to be tested as seamlessly as possible, it has proven to be advantageous to have the printed coils almost butted against one another and to arrange them in a row. Underneath is a second circuit board with the same arrangement of coils, so that the pairing described above is made possible.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von einem in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel: Further features, advantages and details of the invention result from the the following description of an embodiment shown in a drawing:

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 in einer Draufsicht eine Leiterplatte mit aufgedruckten Sonden Fig. 1 in a plan view of a circuit board with printed probes

Fig. 2 schematisch die differenzielle Verschaltung zweier Sonden nach dem Stand der Technik Fig. 2 shows schematically the differential connection of two probes according to the prior art

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung der Sonden für die Prüfung eines Rohres Fig. 3 is a perspective view of an arrangement of the probes according to the invention for testing a pipe

Fig. 4 schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung zweier Sonden in differenzieller Verschaltung Fig. 4 schematically shows an arrangement according to the invention of two probes in a differential connection

Fig. 5 schematisch eine erfindungsgemäß differenzielle Verschaltung zweier Sondenpaare 5 schematically shows an inventive differential connection of two pairs of probes.

Fig. 6 in einer Draufsicht ein Prüflineal Fig. 6 is a top view of a test ruler

Fig. 7 im Längsschnitt eine besondere Ausgestaltung einer Leiterplatte Fig. 7 in longitudinal section a special embodiment of a circuit board

In Fig. 1 ist in einer Draufsicht eine Leiterplatte 1 dargestellt mit acht aufgedruckten Sonden S1-S8. In diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Sonden S1, S3, S5, S7 in einer Reihe angeordnet, wobei sie in Längsrichtung gesehen einen Abstand 3 zueinander aufweisen. Beispielsweise beträgt dieser Abstand 3 sieben Millimeter. Parallel, aber versetzt dazu, sind in einer zweiten Reihe weitere vier Sonden S2, S4, S6, S8 angeordnet. Auch diese weisen einen Abstand 3 zueinander auf. Die Reihen zueinander sind nur mit einem geringen Abstand angeordnet. Alternativ könnte man auch alle acht Sonden S1-S8 in einer Reihe liegend anordnen (siehe Fig. 6). Die Anzahl der Windungen pro gedruckter Sonde liegt bei diesem Ausführungsbeispiel bei zehn. In bekannter Weise kann man im Sinne einer Rauschunterdrückung zwei Sonden differenziell gegeneinander schalten. Dies ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Beispielsweise ist die in der ersten Reihe liegende Sonde S8 gegen die in der zweiten Reihe liegende Sonde S5 gegeneinander geschaltet. In Fig. 1 in a plan view of a printed circuit board 1 is shown with eight printed probes S1-S8. In this exemplary embodiment, four probes S1, S3, S5, S7 are arranged in a row, wherein they are at a distance 3 from one another when viewed in the longitudinal direction. For example, this distance is 3 seven millimeters. A further four probes S2, S4, S6, S8 are arranged in parallel, but offset, in a second row. These are also at a distance 3 from one another. The rows are only a short distance apart. Alternatively, one could also arrange all eight probes S1-S8 in a row (see FIG. 6). The number of turns per printed probe is ten in this embodiment. In a known manner, two probes can be connected differentially to one another in the sense of noise suppression. This is shown schematically in FIG. 2. For example, the probe S8 in the first row is connected to the probe S5 in the second row.

Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung für die Prüfung eines Rohres 4, wobei diese Darstellung nur ein Segment des Rohres 4 zeigt. Erfindungsgemäß sind zwei identisch ausgebildete Leiterplatten 1, 2 übereinander liegend angeordnet. Dazwischen befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel zwei Distanzplatten 5, 5'. Alternativ kann auch nur eine Distanzplatte angeordnet sein. Zum Schutz der Sonden S1'-S8' in der zweiten Leiterplatte 2, die gegen das Rohr 4 gerichtet sind, wird eine hier nicht dargestellte Schutzplatte, z. B. aus Edelstahl, angebracht und diese beispielsweise durch Kleben mit der Leiterplatte 2 verbunden. Der dick eingetragene Pfeil 6 soll die Drehung der Prüfvorrichtung symbolisieren. Die dafür erforderliche Halterung ist hier nicht dargestellt. Alternativ kann sich statt der Prüfvorrichtung auch das Rohr 4 drehen. Mit einem weiteren dick eingetragenen Pfeil 7 ist die Feldrichtung des Magnetfeldes gekennzeichnet. Fig. 3 shows a perspective view of an arrangement according to the invention for the testing of a tube 4 , this illustration showing only a segment of the tube 4 . According to the invention, two identically designed circuit boards 1 , 2 are arranged one above the other. In between, there are two spacer plates 5 , 5 'in this exemplary embodiment. Alternatively, only one spacer plate can be arranged. To protect the probes S1'-S8 'in the second circuit board 2 , which are directed against the tube 4 , a protective plate, not shown here, z. B. made of stainless steel, attached and connected for example by gluing to the circuit board 2 . The thick arrow 6 is intended to symbolize the rotation of the test device. The bracket required for this is not shown here. Alternatively, the tube 4 can also rotate instead of the test device. The field direction of the magnetic field is identified by a further thick arrow 7 .

Im Unterschied zum Stand der Technik werden zwei übereinander liegende Sonden differenziell gegeneinander geschaltet, wobei der Abstand zueinander durch die Distanzplatten 5, 5' gegeben ist. Diese Anordnung ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die zwei betreffenden gedruckten Sonden S8, S8' sind gegenläufig gewickelt, so dass bei entsprechender Verdrahtung eine Differenzschaltung entsteht. In contrast to the prior art, two probes lying one above the other are connected differentially to one another, the distance from one another being given by the spacer plates 5 , 5 '. This arrangement is shown schematically in FIG. 4. The two relevant printed probes S8, S8 'are wound in opposite directions, so that a differential circuit is formed with the appropriate wiring.

In Fig. 5 ist dargestellt wie erfindungsgemäß zwei entsprechend Fig. 4 gebildete Paare von Sonden gegeneinander geschaltet werden. Dazu werden beispielsweise das Sondenpaar S8, S8' gegen das Sondenpaar S6, S6' differenziell geschaltet. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verschaltung der beiden Sondenpaare 8, 8', 6, 6' gegeneinander durch die Vorortelektronik, hier symbolisiert durch Verstärker 8.1; 8.2; 9. FIG. 5 shows how two pairs of probes formed according to FIG. 4 are connected to one another according to the invention. For this purpose, for example, the pair of probes S8, S8 'are switched differentially from the pair of probes S6, S6'. In this embodiment, the two pairs of probes 8 , 8 ', 6 , 6 ' are interconnected by the on-site electronics, symbolized here by amplifiers 8.1 ; 8.2 ; 9 .

Fig. 6 zeigt in einer Draufsicht ein Prüflineal 9 mit insgesamt acht Sondenpaaren S1, S1'-S8, S8'. Die jeweils darunter liegenden gedruckten Sonden S1'-S8' sind wie in Fig. 3 dargestellt, im Abstand dazu angeordnet. Um eine möglichst lückenlose Abtastung der Werkstückoberfläche zu erreichen, sind in diesem Ausführungsbeispiel die gedruckten Sonden S1, S1'-S8, S8' aneinander gerückt, ohne sich elektrisch zu berühren. Die differenzielle Schaltung der Sondenpaare gegeneinander erfolgt in der gleichen Weise wie vorher beschrieben. Fig. 6 shows in plan view a Prüflineal 9 with a total of eight pairs of probes S1, S1 'to S8, S8'. The respective printed probes S1'-S8 'located below are spaced apart as shown in FIG. 3. In order to achieve the most complete possible scanning of the workpiece surface, in this exemplary embodiment the printed probes S1, S1'-S8, S8 'are moved towards one another without touching electrically. The differential connection of the pairs of probes with respect to one another is carried out in the same way as previously described.

In Fig. 7 ist im Längsschnitt eine besondere Ausgestaltung einer Leiterplatte 10 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die Distanzplatte 5 den Träger, wobei auf der Ober- 11 und komplementär dazu auf der Unterseite 12 mehrere in Reihe liegende gedruckte Sonden S1, S1'-S8, S8' angeordnet sind. Die elektrische Durchkontaktierung 13 der beiden ein Paar bildenden Sonden z. B. 1, 1' ist durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Bezugszeichenliste 1, 2 Leiterplatte
3 Abstand in Längsrichtung
S1-S8 Sonden
S1'-S8' Sonden
4 Rohr
5, 5' Distanzplatte
6 Drehpfeil
7 Feldrichtung Magnetfeld
8.1; 8.2; 9 Verstärker
10 Prüflineal
11 Leiterplatte
12 Oberseite
13 Unterseite
14 Durchkontaktierung
In Fig. 7 in longitudinal section of a particular embodiment of a circuit board 10 is shown. In this exemplary embodiment, the spacer plate 5 forms the carrier, with a plurality of printed probes S1, S1'-S8, S8 'arranged in series on the top 11 and complementarily on the bottom 12 . The electrical via 13 of the two probes forming a pair z. B. 1, 1 'is indicated by a dashed line. Reference number list 1 , 2 circuit board
3 Distance in the longitudinal direction
S1-S8 probes
S1'-S8 'probes
4 pipe
5 , 5 'spacer plate
6 arrow
7 Magnetic field direction
8.1 ; 8.2 ; 9 amplifiers
10 test ruler
11 printed circuit board
12 top
13 bottom
14 through-plating

Claims

1. A method for the non-destructive testing of magnetizable workpieces, in particular pipes, for defects by means of leakage flux with at least four individual probes, two of which are connected differentially to one another as a pair, characterized in that two pairs (S8, S8 ', S6 , S6 ') are connected differentially to one another.

2. Device for performing the method according to claim 1, with a relative Holder that can be moved to the workpiece, on which at least four individual probes arranged and electrically wired together, characterized, that two probes (S8, S8 ') forming a pair are spaced apart from one another another pair (S6, S6 ') are connected differentially.

3. Device according to claim 2, characterized in that the probes (S1, S1'-S8, S8 ') each forming a pair are spaced apart ( 5 , 5 ') from one another.

4. The device according to claim 3 characterized, that a plurality of pairs (S2, S2 '; S4, S4'; S6, S6 '; S8, S8') each spaced from each other in a row.

5. The device according to claim 3 characterized, that a plurality of pairs each (S2, S2 '; S4, S4'; S6, S6 '; S8, S8') spaced from each other in series and a further plurality of pairs (S1, S1 '; S3, S3 '; S5, S5 '; S7, S7 ') also spaced apart from one another are arranged parallel to the first row, the pairs of one row is offset from the pairs of the other row.

6. Device according to one of claims 2 to 5 characterized, that the respective individual probe is designed as a flat wound coil and is parallel to the workpiece surface.

7. Device according to one of claims 2 to 6 characterized, that the respective individual probe (S1-S8 ') is designed as a printed coil.

8. The device according to claim 7, characterized in that the individual probes (S1-S8 ') are arranged in the form of printed coils on a circuit board ( 1 , 2 ).

9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that two printed circuit boards ( 1 , 2 ) with printed probes (S1-S8 ') lie one above the other with an intermediate spacer plate ( 5 , 5 ').

10. The device according to claim 9, characterized in that the respective circuit board ( 1 , 2 ) has two parallel rows of printed probes (S1-S8 '), the probes of one row being offset from the probes of the other row.

11. The device according to claim 7, characterized in that probes (S1, S1'-S8, S8 ') are arranged on the upper ( 12 ) and complementary thereto on the underside ( 13 ) of a printed circuit board ( 11 ) and the printed circuit board ( 11 ) forms the spacer plate ( 5 ).

12. Device according to claims 3 to 11, characterized in that the pair of probes (S1, S1'-S8, S8 ') forming a pair are electrically contacted through the spacer plates ( 5 , 5 ') or the printed circuit board.

13. Device according to one of claims 2-12 characterized, that the two pairs of probes (S8, S8 'S6, S6') by wiring are switched against each other.

14. Device according to one of claims 2-12, characterized in that the two pairs of probes (S8, S8 '; S6, S6') are electronically connected to one another in the on-site electronics ( 8.1 ; 8.2 ; 9 ).