DE2915535A1 - Verfahren und einrichtung zur zerstoerungsfreien pruefung von rohrleitungen - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur zerstoerungsfreien pruefung von rohrleitungenInfo
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Description
Nauchno-Proizvodstvennoe Obiedinenie "Energia"
) EIIiRIGHTUIiG ZUR ZERSTOß U^GSSEEIEN PRÜFUNG
VON ROHRLEITUNGEN
Die Erfindung bezieht sich, auf das Gebiet der zerstörungsfreien
Prüfung, und zwar auf ein Verfahren und eine Einrichtung
zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung kann die zerstörungsfreie
Prüfung von elektrisch leitenden Objekten, vor allem von Rohrleitungen in Kernkraftwerken umfassen, die einen geschlossenen
elektrischen Stromkreis oder mehrere solche Kreise bilden, oder Bestandteile solcher Kreise sind.
Die Erfindung kann zweckmäßigerweise zur Prüfung von Rohrleitungen der Kernkraftwerke sowohl in ihrem Betriebszustand
(an den mechanisch am stärksten beanspruchten Stellen wie Krümmungen, Schweißnähten u.a.), als auch bei periodischen
Kontrollen benutzt werden.
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Außerdem, kann die Erfindung zur Prüfung anderer elektrisch
leitender Objekte wie z.B. von Erdölleitungen oder Gehäusen
der Sciiutzsteuereinrichtungen der Kernkraftwerke effektiv angewandt
werden, die einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden oder Teile eines solchen Stromkreises sind.
Ein bekanntes Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen der Kernreaktoren besteht darin, daß die zu prüfenden
Rohrle itungsabschnitte als ßrückenzweige geschaltet werden,
und durch die Rohrleitung von einem mit dieser Leitung elektrisch verbundenen Stromerzeuger ein Strom mit veränderlicher
Frequenz geleitet wird, wobei man an der Verstimmung der Brücke das Vorhandensein von Defekten in den geprüften Rohr-Ie
it ungsabschnitten erkennt.
Bei diesem Verfahren ist aber die Ermittlung von Fehlern im frühen Stadium ihrer Entstehung unmöglich, da die Brückenverstimmung
nur bei ziemlich groben Fehlern registriert werden kann. Dies ist dadurch bedingt, daß kleinere Defekte die Impedanz
der Rohrleitungsabschnitte nur unbedeutend verändern und ihre Wirkung mit verschiedenen Störgrößen, z.B. mit dem Temperaturgefälle
zwischen den in die Brückenzweige eingeschalteten
Rohrleitungsabschnitten vergleichbar ist.
Die Realisierung des erwähnten bekannten Verfahrens bietet außerdem Schwierigkeiten wegen einer großen Anzahl von elektrischen
Kontakten, die mit den zu prüfenden Rohr abschnitten hergestellt
werden müssen.
Bei dem bekannten Verfahren ist es auch unmöglich, die Ursache
der Signalerzeugung zu erkennen. Gleich starke Signale
können sowohl von einem groben -fehler, als auch von mehreren
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kleineren Defekten verursacht werden. Dies kann aber zu einer
unberechtigten Stillegung des Kernreaktors führen.
Obwohl dieses bekannte Verfahren das Vorhandensein eines
Defekts in dem geprüften Rohrleitungsabschnitt erkennen läßt,
ist dabei die Ermittlung des J?ehlerortes unmöglich.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur zerstörungsfreien
Prüfung von Rohrleitungen wird ein mit der Rohrwand lokal
zusammenwirkender magnetischer Wechselfluß erzeugt, wobei man
die Kennwerte des von Wirbelströmen erzeugten Magnetfeldes mißt und nach der Größe des erhaltenen Signals über die Qualität
der Bohrleitung in der Zone ihrer Zusammeηwirkung mit dem Magnetfluß
urteilt.
Die Zuverlässigkeit der nach diesem Verfahren durchgeführten
Kontrolle ist aber unzureichend, da nur eine niedrige
Empfindlichkeit gegen die in der Rohrleitungswand tiefer
liegenden Defekte sowie eine niedrige Genauigkeit der Messung von Kennwerten des mit den v7irbe!strömen zusammenhängenden
Magnetfeldes erreicnt werden, weil das Magnetfeld der »Virbelströme
aus dem Gesamtfeld herausgelöst werden muß, das sowohl von den lüfirbelströmen, als auch vom magnetischen <Vechselfluß
erzeugt wird.
Z32- ^3^ -7 4V
Bei einem anderen nach dem BRD-Patent JJr«..232639; Klasse
G 01 Ή 27/86 bekannten Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung
von Rohrleitungen erzeugt man einen magnetischen Wechselfluß, der ein elektromagnetisches Feld erregt, wobei man in der Zone
der elektromagnetischen Zusammenwirken^ des Magnetflusses mit
der Rohrleitung die Verteilung wenigstens eines Parameters des elektromagnetischen Feldes mißt und nach der erhaltenen Vertei-
? Qi 1 KK.** K
4L v* Il si νί ν· -J1
lung sf unkt ion über die Qualität der Rohrleitung urteilt.
Aber auch bei diesem. Verfahren wird die erforderliche Zuverlässigkeit
der Prüfung nicht erreicht, da hierbei das Magnetfeld
der Wirbelströme auch vom Gesamtfeld abgetrennt werden muli, das zudem sehr ungleichmäßig ist. Außerdem entstehen bei
der Realisierung dieses bekannten Verfahrens Schwierigkeiten
an schwer zugänglichen sowie gefährlichen xtohrleitungsabschnitten,
wie an Verbindungsstellen der Rohre mit Anlagen oder an
R ohr krümmung en, -Rohrstutzen usw., da bei der Durchführung dieses
Verfahrens Erregerspulen angeordnet werden müssen, die die Rohrleitung in der Eontrollzone umfassen.
Eine bekannte Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung
von Rohrleitungen enthält Mittel zur Erregung von Strömen und
Spannungen von regelbarer Frequenz sowie Mittel zu ihrer Einspeisung
in die zu kontrollierende Rohrleitung zwecks Bildung eines geschlossenen elektrischen Stromkreises und Mittel zur
Messung elektrischer Kennwerte dieses Stromkreises bei jeder eingestellter Frequenz.
Als Meßmittel benutzt man hierbei eine Impedanzbrücke,
in deren zwei Zweige die zu prüfenden Rohrleitungsabschnitte
eingeschaltet werden, wobei die Impedanz des elektrischen Stromkreises als sein elektrischer Kennwert gemessen wird.
Bei der Anwendung dieser Einrichtung können aber Defekte
in ihrem frühen Bntwicklungsstadium nicht erkannt werden, da
zur Registrierung eines Defekts eine erhebliche Änderung von Kennwerten des erwähnten Stromkreises erforderlich ist. Dies
ist nämlich bei ziemlich groben Fehlern der Fall.
Zur Durchführung der Prüfung verschiedener Rohrleitungs-
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abschnitte muß man außerdem eine große Anzahl von elektrischen
Kontakten zwischen der zu prüfenden Rohrleitung und den erwähnten Mitteln zur Einspeisung von Strömen und Spannungen
herstellen. Im Hinblick auf die thermischen und chemischen Betriebsverhältnisse von Rohrleitungen der Kernkraftwerke ist
dies nicht leicht zu erreichen.
Jie bekannte Einrichtung gibt auch keine ivlögl ionise it, die
Ursache der Signalerzeugung zu ermitteln, da das Signal sowohl bei einem groben Fehler, als auch beim Vorhandensein mehrerer
kleineren Defekte entstehen kann. Dieser Mangel kann zu einer
ungerechtfertigten Stillegung des Kernraktors und zu Schaden
wegen der Betriebsunterbrechung führen.
Offenbar ist es auch, daß zur Ortung des mit dieser Einrichtung
in einem fiohrleitungsabschnitt erkannten Fehlers eine
zusätzliche Kontrolle mit Hilfe anderer z.B. Ultraschalleinrichtungen
bei stillgelegtem Reaktor erforderlich ist.
An den Rohrabschnitten, die zur elektrischen Kontaktgabe
mit den erwähnten Verbindungsmittein dienen, kann die Prüfung
außerdem nicht durchgeführt werden.
Zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen sind auch bekannte Einrichtungen entwickelt worden, die eine tfecnselstromquelle,
ein System von auflegbaren Wirbelstromuinformern,
eine Verbindungsleitung, eine Baueinheit zur Aufbereitung von
Signalen der '//irbelstromumformer sowie eine Einheit zur Informationsdarstellung
enthalten.
Die Einrichtung kann aber keine zuverlässige Prüfung von
Rohrleitungen gewährleisten, da sie eine niedrige Empfindlichkeit gegen tief in der Rohrwand liegende Defekte sowie ein
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schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis bei eventuellen Verschiebungen
der Primär uniformer in der Prüfungszone aufweist.
Sine aus dem BSD-Patent Nr. 2326391, Klasse Cx 01 IT 27/86
oder der US-PS 3 875 502
bekannte Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen
enthält eine i/Vechse 1st romquelle sowie daran angeschlossene Induktions-iSrregerspulen, die an die Oberfläche
der Rohrleitung angelegt werden und infolge der Einwirkung des Wechselstromes ein gleichmäßiges Magnetfeld über einem
Teil der Rohroberfläche erzeugen. Zur Einrichtung gehört auch ein System von Magnetfeld-Meßumformern, die im Wirkungsbereich
des erwähnten Magnetfeldes unmittelbar in der Nähe der Rohroberfläche angeordnet werden, sowie eine Einheit zur Signalverarbeitung,
eine damit verbundene Einheit zur Informationsdarstellung
und eine Verbindungsleitung, mit deren Hilfe das
System der Magnetfeld-Meßumformer mit der Einheit zur Informationsverarbeitung
und das Mittel zur Erregung der Induktionsspulen mit diesen Spulen verbunden werden. Die Wechselstromquelle
erzeugt einen Strom, der die erwähnten Spulen durchfließt. Infolgedessen entsteht ein magnetischer «iechselfluß,
der die zu prüfende Rohrstrecke durchdringt und darin Wirbelströme erzeugt. Die als Magnetfeld umformer benutzten Induk-
den
tions-Meßspulen werden mit ihren Achsen senkrecht zuNlCraftlinien
des durch die Spulen erzeugten Magnetfeldes angeordnet. Dadurch wird die elektromagnetische Zusammenwirkung zwischen
den Erreger- und den Meßspulen vermieden. Bei einem in der Rohrleitung entstandenen Fehler ändert sich die Verteilung der
darin erregten Wirbelströme, wobei die Spannung an den von diesen Strömen beeinflußten Meßspulen geändert wird. Diese Span-
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nungsänderung wird durch die Einheit zur Verarbeitung des
von den Magnetfeld-Meßumformern gelieferten Signals umgewandelt
und von der Einheit zur Informationsdarstellung registriert.
Aber auch bei dieser .Einrichtung wird die erforderliche
Zuverlässigkeit der Prüfungsergehnisse nicht erreicht, da die
Einrichtung ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis bei eventuellen
Verschiebungen der Meßumformer in der Prüfungszone ergibt
und die Prüfungsergebnisse durch elektrisch leitende Objekte,
z.B. iionrstützen, stark beeinflußt werden, Eine weitere
Herabsetzung der Zuverlässigkeit der .Kontrolle ergibt sich infolge
unterschiedlicher Eknpfindlichkeit der Umformer gegen die
längs der Rohrleitung vorkommenden Inhomogenitäten, wegen der
Ungleichmäßigkeit der erregten ffirbelstörme sowie infolge einer
niedrigen Empfindlichkeit der Umformer gegen Defekte in der Art
querliegender Risse, die in den Schweißnahtzonen öfter vorkommen.
Außerdem müssen die Erregerspulen unmittelbar in der Prüfungszone angeordnet werden, wobei Schwierigkeiten bei der
Prüfung schwer zugänglicher ^teilen entstehen und die Einrichtung komplizierter wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen
zu entwickeln, die es ermöglichen, einen Wechselstrom
zu erregen, der in einer als geschlossener elektrischer Stromkreis auftretenden Rohrleitung umläuft, sowie die Verteilungsfunktionen
von Parametern der mit diesem Strom in der Rohrleitung
zusammenhängenden physikalischen Felder zu messen und
dabei die Zuverlässigkeit der Prüfung von Rohrleitungen zu
erhöhen.
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Diese Aufgabe wird gelöst, indem man einen magnetischen
tfecnselflaß wenigstens mit einem der erwähnten Stromkreise
zur Verkettung bringt, worauf man mindestens einen Parameter
des elektromagnetischen Feldes längs der ganzen Rohrleitung und um ihren Umfang oder an ihren Abschnitten mißt, die in
der Zone der elektromagnetischen Zusammenwirkung mit dem magnetischen
Wechselfluß liegen, wobei mah die Verteilungsfunktion
wenigstens eines Parameters erhält.
Wenn sich die Möglichkeit ergibt, die Magnetfeld-Meßumformer im Innenraum einer Rohrleitung anzuordnen, kann zweckmäßigerweise
die Verteilungsfunktion wenigstens eines Parameters
des Hagnetfeldes gemessen werden, das von dem mit dem geschlossenen
elektrischen Stromkreis verketteten Magnetfluß im Innenraum der Rohrleitung erzeugt wird.
Bei der Prüfung von Rohrleitungen, die einen Teil des
geschlossenen elektrischen Stromkreises umfassen und Bestandteile dieses Stromkreises sind, ist es zweckmäßig, die Verteilungsfunktion
wenigstens eines Parameters des Magnetfeldes, das von dem mit dem geschlossenen elektrischen Stromkreis verketteten
Magnetfluß erzeugt wird, ah der Oberfläche dieses Rohrleitungsabs cnnitts zu messen.
Bei der Prüfung von ferromagnetischen Rohrleitungen oder
von Rohrleitungen, deren Schweißnähte ferromagnetische Komponenten
enthalten, wird zweckmäßiger.^weise das magnetische Rauschen
gemessen und Verteilungsfunktionen wenigstens eines Parameters des magnetischen Rauschens erhalten, nach denen
über die Qualität der Rohrleitungen geurteilt wird.
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Zweckmäßigerweise kann auch die Verteilung mindestens eines Parameters des Magnetfeldes über der über- oder Innenfläche
der ganzen Rohrleitungslänge sowie um den Umfang der
Rohrleitung oder an ihren Abschnitten gemessen werden, wobei man die Verteilungsfunktion wenigstens eines Parameters des
Magnetfeldes erhält.
Zur Prüfung von Rohrleitungen während ihres Betriebs wird empfohlen, zeitabhängige Änderungen mindestens einer Verteilungsfunktion
wenigstens eines Parameters der in der Rohrleitung infolge ihrer Zusammenwirkung mit dem magnetischen 7/echselfluß
erfolgenden physikalischen Vorgänge zu ermitteln und
nach diesen Änderungen die Qualität der Rohrleitung einzuschätzen»
An den zeitlichen Änderungen der Verteilungsfunktion der
Magnetfeldparameter wird es also möglich, die im Prüfungsobjekt während seines Betriebs entstehenden Inhomogenitäten zu
erkennen.
Die erwähnte Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst, indem die zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen bestimmte
Einrichtung, die eine i/i/echselstromquelle sowie Induktions-Erregerspulen,
Magnetfeld-Meßumformer, eine Verbindungsleitung,
eine Einheit zur Verarbeitung von Signalen der Magnetfeld-Meßumformer und eine Einheit zur Informationsdarstellung enthält, -
erfindungsgemäß mit einem oder mehreren geschlossenen Magnetleitern
versehen wird, die bei der Prüfung einen Rohrleitungsabschnitt oder Abschnitte mehrerer Rohrleitungen umfassen, wobei
die Spulen des Erregungssystems um Abschnitte der Magnetleiter angeordnet werden.
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Zur Erhöhung der Arbeitsleistung beim Prüfungsvorgang muß
der Magnetleiter zusätzlich trennbar ausgeführt werden.
Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Prüfungsvorganges
wird die Einrichtung zusätzlich mit einer den Magnetleiter umfassenden Induktions-Meßspule, einem Spannungsmeßblock und
einem Anzeigegerät versehen, wobei die Induktions-Meßspule an den Spannungsmeßblock angeschlossen wird, dessen Ausgang mit
dem Anzeigegerät verbunden ist.
Ebenfalls zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Prüfung ist die Einrichtung zusätzlich wenigstens mit einer Einheit
zur integrierendem-Beurteilung von Eigenschaften des zu prüfenden
Zweiges des geschlossenen Stromkreises auszustatten, die mit Meßumformern versehen wird, von denen jeder Umformer einen geschlossenen
Hagnetleiter sowie eine um einen Abschnitt des Magnetle iters "angeordnete Induktionsspule aufweist, und die
einen Strommesser mit einem Anzeigegerät enthält, wobei die Induktionsspulen der Umformer mit dem Strommesser verbunden
werden.
Zu einer weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit der Prüfung
ist es zweckmäßig, die Einrichtung mit einem System zur automatischen Regelung des durch den zu prüfenden fiohrleitungsabschnitt
fließenden Stromes zu versehen, wobei dieser Rohrleitungsabschnitt
ein Bestandteil eines oder mehrerer zum geschlossenen elektrischen Stromkreis gehörenden Zweige ist und
das erwähnte System wenigstens einen Magnetfeld-Meßumformer enthält, der als geschlossener Magnetleiter mit einer seinen
Abschnitt umfassenden Induktionsspule ausgeführt wird,
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sowie einen Strommesser mit einem Anzeigegerät, einen Stromeinsteller, einen Umschalter und einen Komparator aufweist, bei
dem ein Eingang über den Umschalter mit den Induktionsspulen
der entsprechenden Magnetfeld-Umformer und der andere Eingang mit dem ütromeinsteiler verbunden werden, während der Ausgang
des Komparators an eine Wechselstromquelle geschaltet wird, die regelbar ausgeführt werden soll.
Zur Fehlererkennung in den aus ferromacnetischen Werkstoffen
hergestellten oder ferromagnetische Komponenten enthaltenden Rohrleitungen ist die .Einrichtung mit einer Einheit zur Verarbeitung
magnetischen Rauschens auszustatten, deren Eingang an
die Magnetfeld-Meßumformer geschaltet wird und deren Ausgang mit der Einheit zur Informationsdarstellung verbunden wird.
Längs der ganzen Rohrleitung und um ihren Umfang kann die Verteilungsfunktion der physikalischen Felder, die mit dem in
der Rohrleitung erregten Strom zusammenhängen, gemessen werden, indem die Einrichtung mit einem System, zur Verschiebung der
MeIiumformer im Innenraiim der Rohrleitung versehen wird.
Längs der ganzen Rohrleitung und um ihren ganzen Umfang kann die Verteilungsfunktion der physikalischen Felder, die
mit dem in der Rohrleitung erzeugten Strom im Zusammenhang stehen, auch dadurch ermittelt werden, daß die Einrichtung mit
einem System zur Verschiebung der Meßumformer an der Oberfläche der Rohrleitung versehen wird.
Um die Prüfung von Rohrleitungen in ihrem Betriebszustand durchzuführen, ist in den Einheiten zur Verarbeitung von Signalen
der Magnetfeld-Meßumformer die Möglichkeit der Informa-
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tionsSpeicherung und der Berechnung zeitlicher Änderungen der
Informati on ν or ζ us ehen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ergibt eine höhere Zuverlässigkeit
der Prüfung von elektrisch leitenden Objekten, vor allem von Rohrleitungen der Kernkraftwerke, die einen geschiosseenen
Stromkreis bilden oder Bestandteile solcher Stromkreise
sind.
Im folgenden wird die Möglichkeit der Realisierung der Einrichtung an konkreten Ausführungsbeispielen und anhand der
beigefügten Zeichnungen gezeigt. Hierbei veranschaulichen
ffig. 1 eine erfindungsgemäß ausgeführte Meßanordnung zur
Prüfung einer Rohrleitung, die einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bildet und/oder ein Teil des geschlossenen
elektrischen Stromkreises ist;
Fig. 2 eine gemäß der !Erfindung aufgebaute Einrichtung
zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen, die geschlossene
elektrische Stromkreise bilden und/oder Bestandteile dieser Stromkreise sind;
ffig. 3 eine erfindungsgemäß ausgeführte Einrichtung zur
zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen, welche geschlossene
elektrische Stromkreise bilden und/oder Bestandteile
dieser Stromkreise sind, in der die Möglichkeit einer integrierenden
Beurteilung der Rohrleitungsqualität vorgesehen ist ι
Fig. 4 eine erfindungsgemäß realisierte Einrichtung zur
zerstörungsfreien Prüfung von verzweigten Rohrleitungen, welche
geschlossene elektrische Stromkreise bilden und/oder Bestandteil© dieser Stromkreise
Fig. 5 eine gemäß der Erfindung ausgeführte Einrichtung
zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen, welche geschlossene
elektrische Stromkreise bilden und/oder Bestandteile dieser Stromkreise sind und aus ferromagnetischen Werkstoffen
oder unter Benutzung ferromagnetiseher Komponenten
hergestellt sind;
Fig. 6 eine erfindungsgemäß aufgebaute Einrichtung zur
zerstörungsfreien Prüfung des ganzen Rohrleitungs-Metallkörpers
durch Abtastung seiner Innenflache bei stillgelegtem Kernreaktor,
wobei die zu prüfende Rohrleitung einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bildet und/oder ein Bestandteil dieses
Stromkreises ist;
Fig. 7 eine gemäß der Erfindung entwickelte Einrichtung
zur zerstörungsfreien Prüfung von. Rohrleitungen durch Abtastung
der Außenfläche von Abschnitten einer von außen zugänglichen Rohrleitung, die einen geschlossenen elektrischen Stromkreis
bildet und/oder ein Bestandteil dieses Stromkreises ist.
Das Wesen des vorgeschlagenen Verfahrens wird an einem Schema der Prüfung einer Rohrleitung erläutert, die einen geschlossenen
elektrischen Stromkreis bildet und/oder ein Teil dieses Stromkreises ist.
Dieses Schema umfaßt einen Wechselstromgenerator 1 (Fig.l),
eine Induktions-Erregerspule 2 mit einem geschlossenen Magnetleiter 5j der um einen Abschnitt der Rohrleitung 4 angeordnet
ist, sowie ein System von Primär-Meßumformern 5, die wenigstens
gegen einen Parameter des Magnetfeldes empfindlich sind.
Die Meßumformer 5 sind längs der ßoia'leitung 4 und um
ihren Umfang verteilt unu beispielsweise as den Ali schnitten
mit höheren mechanischen Spannungen, wie Krümmungen, Schweißnähten
u.a. zusammengefaßt. Die Primär-Meß umformer 5 sind mit
Hilfe einer Leitung mit der -üinheit 6 zur signalverarbeitung
verbunden, die mit.der Einheit 7 zur Informationsdarstellung
in Verbindung steht.
Die Rohrleitung 4 bildet zusammen mit einer Platte 8 einen geschlossenen elektrischen Stromkreis.
Das vorgeschlagene Verfahren wird wie folgt realisiert.
Der Wechselstromgenerator 1 liefert einen Wechselstrom,
der durch die Induktions-Erregerspule 2 fließt und einen Magnetfluß
erzeugt, der sich im geschlossenen Magnetleiter 5 konzentriert
und mit dem durch die Rohrleitung 4 und an diese angeschweißte Platte 8 gebildeten geschlossenen elekcrischen
Stromkreis verkettet ist. Da der erwähnte Stromkreis geschlossen
ist, entstehen darin Ströme, die längs der Rohrleitung 4 umlaufen. Dabei wird das längs der Rohrleitung 4 und um ihren
Umfang entstehende elektromagnetische Feld nur durch die im
Prüfungsobjekt umlaufenden Ströme hervorgerufen, deren Richtung
günstige Bedingungen für die Erkennung der mit größerer Wahrscheinlichkeit längs der Schweißnähte vorkommenden Defekte
schafft.
Die Größe wenigstens eines Parameters des Magnetfeldes, z.B. der Modul der Magnetfeldstärke, wird mit Hilfe der primären
Magnetfeld-Meßumformer 5 erfaßt.
Als gegen Magnetfeldparameter empfindliche Umformer
5 können Induktivitätsspulen, .Feldplatten, magnetische Sonden
usw. benutzt werden.
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Die von Ausgängen der Primär-Meß uniformer 5 gelieferten
Signale gelangen über die Verbindungsleitung zum Eingang der Einheit 6 zur signalverarbeitung und von dieser zur Einheit ?,
mit deren Hilfe die erhaltene information dargestellt wird. In der Einheit 6 zur Signalverarbeitung wird die Information
umgeformt und gespeichert, so daß die Möglichkeit gegeben wird,
eine Information über die Verteilungsfunktion der gemessenen
Parameter sowie über zeitabhängige Änderungen dieser Punktion zu erhalten. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Prüfung zusätzlich
erhöht.
jJie Zuverlässigkeit der Prüfung hängt auch von der Möglichkeit
der Anordnung der gegen das Magnetfeld der liohrleitung 4 empfindlichen Umformer 5 im Innenraum dieser iiohrleitung
4 ab, da die Größe des von diesen Umformern 5 gelieferten
Signals nur von der Ungleichmäßigkeit der Form und der tslektrophysikalischen
Eigenschaften des entsprechenden querschnitts der Rohrleitung 4 abhängig ist. Dies ist durch das Fehlen des
Magnetfeldes im Innenraum eines rotationssymmeirischen Rohres
bedingt, da die Ströme längs des Rohres fließen.
Bei der Prüfung von Objekten, deren Stromkreis ein koaxiales System oder seinen Teil bildet, kann die Zuverlässigkeit
der Kontrolle der Außenrohrleitung 4 durch Messung von Parametern
des elektromagnetischen Feldes mit Hilfe der Umformer 5
erhöht werden, die an der Oberfläche der Außenrohrleitung
4 angeordnet werden. Da das Magnetfeld um das zum Koaxialsystem gehörende Außenrohr nur beim Vorkommen von Inhomogenitäten
in diesem Rohr entsteht, die ermittelt werden sollen, hängt das Signal der erwähnten Umformer 5 in diesem Falle nur
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vom Vorhandensein solcher Inhomogenitäten ab und wird bei
Verschiebung der Umformer 5 in Bezug auf eine Rohrleitung 4
ohne Inhomogenitäten nicht geändert.
Um die Kenngrößen der Defekte nach den Verteilungsfunktionen
der Parameter des elektromagnetischen .Feldes genauer zu
bestimmen, ist es zweckmäßig, den Generator 1 als einen Mehrfrequenzgenerator auszuführen und im Prüfungsobjekt Ströme mit
mehreren Frequenzen zu erregen, die sich nach der Dicke der Rohrleitung 4 in verschiedener Tiefe verteilen.
Bei der mittels der magnetfeldempfindlichen Umformer 5
erfolgenden Prüfung von Rohrleitungen 4, die aus ferromagnetischen
Werkstoffen oder aus Kompositionswerkstoffen mit ferromagnetischen
Komponenten^ z.B. in den Schweißnähten,hergestellt
sind, können auch die Barkhausen-Sprünge registriert werden, wobei die von diesen Sprüngen erhaltenen Signale ähnlich
verarbeitet werden. Dadurch wird eine zusätzliche Erhöhung der Zuverlässigkeit der Prüfung von Rohrleitungen 4 möglich,
da das magnetische Rauschen (Barkhausen-Sprünge) ziemlich empfindlich
gegen Strukturänderungen in den ferromagnetischen Werkstoffen
ist.
Um die Beeinflussung der Prüfungsergebnisse durch Inhomogenitäten
der Me tall struktur in der Rohrleitung 4 auszuschließen,
wird die zeitliche Änderung der Verteilungsfunktion
der Parameter physikalischer .Felder gemessen. Zu diesem
Zweck werden die Größen der von den Primärumformern 5 erzeugten
Signale gespeichert, die Größen der Signale dieser Umformer 5 nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitabschnitts bestimmt
und die Änderung dieser Signale ermittelt, die zur Beurteilung
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der Qualität der Rohrleitung 4 benatzt wird.
Die zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen bestimmte
Einrichtung besteht aus einer in bekannter Weise ausgeführten Wechselstromquelle 9 (-Pig. 2), an deren Ausgang eine
Induktions-Erregerspule 10 angeschlossen ist, die einen Abschnitt
des geschlossenen Magnetleiters 11 umfaßt. Ler gescnlossene
Magnetle iter 11 weist ein fenster auf, dessen Größe zur Aufnahme
eines Abschnitts der zu prüfenden Rohrleitung 4 ausreicht. Die Möglichkeit der Benutzung eines einzigen geschlossenen Magnetleiters
11 zur Prüfung von. Rohrleitungen 4, die zu verschiedenen
nicht gekoppelten Stromkreisen gehören, ist dadurch gegeben, daß dieser Magnetleiter 11 trennbar ausgeführt ist.
Dadurch werden die Montage und Demontage des geschlossenen Magnetleiters 11 vereinfacht, wobei auch die Arbeitsleistung bei
der Prüfung erhöht wird. Die primären Magnetfeld-Meßumformer
12 werden in bekannter //eise z.B. als Induktionsspulen ausgeführt.
Diese Meßumformer 12 sind an den zu prüfenden Abschnitten der Rohrleitung 4 angeordnet und über eine Verbindungsleitung
mit einer Einheit 13 zur Signalverarbeitung verbunden. Die Einheit
13 besteht aus einem Umschalter 14, einem Meßgerät 15 zur
Messung der Parameter der von den Primär-Meßumformern 12 geliefertenSignale
sowie aus einem Speicher- und Informationsverarbeitungsblock
16. Diese Bausteine der Einheit 13 sind in an sich bekannter Weise ausgeführt. Als Umschalter 14 kann im einfachsten
Fall ein gewöhnlicher von der Bedienungsperson manuell
verstellbarer Schalter benutzt werden. Zu diesem Zweck sind aber in bekannter Weise ausgeführte, automatisch umschaltbare
Einrichtungen wie kontaktlose Schalter zu empfehlen, die von
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einem Kingzähler gesteuert werden. Das Heßgerät 15 kann im
einfachsten Pail ein Voltmeter, einen Phasenmesser oder einen Oszillografen darstellen, die an sich bekannt sind. Als Speicher- und Informationsverarbeitungsblock 16 kanu im einfachsten
Fall der Speicherblock eines Speicheroszillografen benutzt
werden. Wegen des großen Umfangs der bei der Prüfung von
Kohrleitungen 4 anfallenden Information ist jedoch für die
Erfüllung der Funktion dieses Blocks 16 eine digitale Rechenmaschine
zu empfexilen. In diesem Falle ist es zweckmäßig,- die
Parameter der veränderlichen Signale mit Hilfe eines Digital voltiueters
oder eines digitalen Phasenmessers zu messen, die
an sich bekannt sind. Die Einheit 13 zur signalverarbeitung
ist mit einer Eiülieit I7 zur Informationsdarstellung verbunden,
die im einfachsten Fall aus einer an sich bekannten Schali-
- oder Lichtsignaleinrichtung oder aus einem Selbstschreiber
bestehen kann. Bei Benutzung einer Digitalrechenmaschine ist
es zweckmäßig, zur Informationsdarstellung die externen Ausgabegeräte
dieser Maschine zu verwenden. In diesem Falle wird in der Funktion der Einheit I7 ein Zifferndrucker, ein
Bildschirm oder ein Plotter benutzt, die zu externen Ausgabeeinrichtungen der elektronischen Heehenmaschine gehören.
Die Qualität des ganzen geschlossenen elektrischen Stromkreises
kann im einfachsten Fall insgesamt durch Messung von Änderungen des Magnetflusses im geschlossenen Magnetleiter
(Fig. 5) mit Hilfe einer Induktions-Meßspule 18 beurteilt werden.
Diese Spule 18 ist am geschlossenen Magnetleiter 11 angeordnet und mit einem Spannungsmeßblock, z.B. einem Voltme-
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ter 19 verbunden, das an ein in bekannter weise ausgeführtes Anzeigegerät 20 angeschlossen ist.
Zur Prüfung von Kohrleitungen 4 (J1Ig. 4), die mehrere
miteinander elektrisch verbundene Stromkreise bilden, ist die Einrichtung mit einer Einheit zur integrierenden Beurteilung
von Eigenschaften des zu prüfenden ütroinweiges versehen. Diese
Einheit umfaßt Magnet £ e Id-MeJi umf ormer 21, 22, 22, die einen
geschlossenen Magnetleiter mit einer um einen Abscnnitt dieses Magnetleiters angeordneten Induktionsspule enthalten, sowie
einen Umschalter 24- und einen Strommesser 25 mit einem
Anze igegerät.
.Die zur integrierenden -Beurteilung von üigenscnaften des
zu prüfenden Stromzweiges bestimmte Einheit wird gleichzeitig
im System zur automatischen Regelung des durch den zu prüfenden
Abschnitt der .Rohrleitung 4 fließenden stromes benutzt, der
ein Teil eines oder mehrerer Zweige des geschlossenen Stromkreises ist. Das erwähnte automatische Regelungssystem enthält
einen Komparator 26, einen Strome insteller 2? und einen Umschalter
28, wobei die »»'echs el stromquelle 9 regelbar ausge^-
führt ist. Während der Prüfung umfassen die Meßumformer 21, 22, 23 einzelne Abschnitte der geschlossenen Stromkreise. Über
den Umschalter 24 sind die keßumformer 21, 22, 23 an den mit
einem Anzeigegerät versehenen Strommesser 25, z.B. an ein Amperemeter angeschlossen. Der Eingang des Umschalters 24 ist
außerdem mit einem Eingang des !Comparators 26 verbunden, dessen anderer Eingang an den Stromeinsteller 27 geschaltet ist.
Der Ausgang des !Comparators 26 steht über den Umschalter 28
mit dem Steuereingang der Wechselstromquelle 9 in Verbindung.
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Zur Prüfung von ferromagnetischen Rohrleitungen 4 sowie
von Rohrleitungen 4, deren Abschnitte (z.B. Schweißnähte) ferromagnetische
Komponenten enthalten, ist die Einrichtung mit
einer Einheit 29 (j?ig. 5) zur Verarbeitung von üignalen ausgestattet,
die eine Information über das magnetische Rauschen (über Barkhausen-Sprünge) tragen. Die Signalverarbeitungseinheit
29 weist einen Umschalter 30 auf, dessen Eingänge mit
den primären Magnet feld-MeIi umformern 12 verbunden sind, die
an den Abschnitten der Rohrleitung 4 mit ferromagnetischen
Komponenten angeordnet sind. Weiterhin enthält die Einheit 29 ein Gerät Jl zur Messung der Parameter magnetischer Geräusche
sowie eine Einheit 52 zur Informationsspeicherung und -umsetzung.
Die Signalverarbeitungseinheit 29 ist mit einer Einheit
33 zur Informationsdarstellung verbunden. Das Gerät 31 zur Messung der Parameter magnetischer Geräusche ist in bekannter
Weise ausgeführt. Der Umschalter 30, die Einheit 32 zur
Informationsspeicherung und -umsetzung sowie die Einheit 33
zur Informationsdarstellung sind ähnlich den entsprechenden
Baueinheiten 24, 15 und 16 aufgebaut, die oben beschrieben
wurden.
Zur Prüfung des ganzen Metallkörpers der Rohrleitungen 4
bei stillgelegtem Kernkraftwerk ist die Einrichtung zusätzlich mit einem System. 34 zur Verschiebung der Primär-Meßumformer
12 im Innenraum der Rohrleitung 4 ausgestattet.
Um eine genauere Prüfung der Oberfläche von Rohrleitungen
4 (Fig. 7) zu gewährleisten, weist die Einrichtung zusätzlich ein System 35 zur Verschiebung der primären Magnetfeld-Meß-
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uniformer 12 an der Oberfläche der Rohrleitung 4 auf.
In der vorgeschlagenen Einrichtung können der Strome inst
eller 27 und der Komparator 26 benutzt werden, die im Buch, von ßolotin I.M. und Pawlenko ff.A. "Scnwellenwerteinrichtungen
für automatische Prüf- und Regenerate", Moskau, Verlag "iinergija",
197Ü, S. 83 beschrieben sind. Das für die Anwendung in
der ü/inrichtung geeignete Gerät 51 zur Messung der Parameter
magnet iseher Geräusche ist in der Zeitschrift "Defektoskopie",
1977, Nr. 4 beschrieben. Die Systeme 3^ und 35 (Ii1Ig. 6 und 7)
zur Verschiebung der Meßumformer 12 behandelt der Beitrag von
Brodski u.a. "Metalldefektoskopie in Ausrüstungen der Kernkraftwerke
bei ihrem Betrieb" in der Zeitschrift "AtomnaG'a energija", 1977, Jäand 42, Heft 1.
Die Einrichtung funktioniert wie folgt.
Der geschlossene Magnetleiter 11 (Pig. 2) wird um einen zu prüfenden Abschnitt der Rohrleitung 4 angeordnet. Die W'echselstromquelle
9 speist die Induktions-Erregerspule 10, die
den geschlossenen Magnetleiter 11 umfaßt. Also wird ein im
geschlossenen Magnetle iter Il zusammengefaßter magnetischer
Wechselfluß erzeugt, der mit dem durch die Rohrleitung 4 und die daran angeschweißte Platte 8 gebildeten geschlossenen
elektrischen Stromkreis verkettet ist. Infolge der elektromagnetischen Zusaiiimenwirkung des Magnetflusses mit dem erwähnein
ten geschlossenen elektrischen Stromkreis wird^elektrischer Strom erregt, der längs der Rohrleitung 4 fließt. Die Stromdiohterverteilung
in der Rohrleitung 4 wird durch die Frequenz des erregten Wechselstromes und die elektrophysikalischen
Eigenschaften des Rohrleitungswerkstoffes bestimmt. Bei Entstehung und Entwicklung von Struktur- oder Ganzheitsdefekten
(Rissen) 909845/0732
in der Rohrleitung 4 erfolgt offenbar eine Änderung der Größe
und der Richtung der erregten Stromdichte. Also ändert sich bei Entstehung und Entwicklung von Defekten auch das Magnetfeld,
das um die Rohrleitung 4 herum durch den darin fließenden
Strom erzeugt wird. Die Änderung des Magnetfeldes führt zu einer Änderung der von den primären Magnetfeld-Meßumformern
12 erzeugten Signale, indem man also mit Hilfe der Signalverarb eiünQseinheit Ij5 die Änderung des gegen Änderungen der zu
prüfenden Kenngröße des Objekts empfindlichsten Signalparameters,
z.B. der Signal amplitude mißt und die Meßergebnisse am
Ausgang der Einheit 17 zur Informationsdarstellung beobachtet,
kann man das Vorhandensein von Defekten in der Rohrleitung 4
feststellen und ihre Entwicklung beobachten.
Bei der Prüfung werden die Signale der primären Magnetfeld-Meßumformer
12 mit Hilfe der Einheit 13 zur Signalverarbeitung gemessen, indem das zur Messung der Signalparameter
bestimmte Gerät 15 an die erwähnten Umformer 12 mittels des
Umschalters 14 folgerichtig angeschlossen wird. Die Anschlußfolge
kann im einfachsten Fall durch die Bedienungsperson festgelegt
werden oder wird automatisch von einer elektronischen Rechenmaschine gesteuert.
Die gemessenen Größen der von den primären Meßumformern 12 gelieferten Signale werden gespeichert. Hach Ablauf bestimmter
Zeitabschnitte werden die Messungen wiederholt, wobei Änderungen der registrierten Signale bestimmt werden,
die mit Änderungen des Magnetfeldes im Raum der Anordnung der
Primär-Meßumformer 12 im Zusammenhang stehen. Die magnetische
.Feldstärke ist von den Eigenschaften des vnerkstoffes der Rohr-
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Defektfreiheit
leitung 4, vor allem von der ^ dieses Werkstoffes abhängig.
Darum zeugt eine Änderung der Größe der registrierten
Signale entweder von einer Vergrößerung der Riese oder von Strukturveränderungen im Werkstoff der Rohrleitung 4. Durch
Vergleich der geänderten Signale der nahe voneinander angeordneten Meßumformer 12 wird der Gradient des kagnetfeldes in dem
zu prüfenden Abschnitt bestimmt. Ist der Gradient nicht groß, so liegt der Grund der Signaländerung am wahrscheinlichsten in
einer Änderung der Struktur. Weisen aber die Signale der nebeneinander
liegenden Umformer 12 eine große Änderung auf, so besteht die Ursache der Signaländerung in einer Vergrößerung
der Hisse. Durch Untersuchung des Gradienten der Änderung des •von den Meßumformern 12 abgegebenen Signals ermittelt man die
Lage und die Ausdehnung des erkannten Rieses. Die Tiefe eines größer werdenden Risses kann man beurteilen, indem man Signale
der Primär-Meß umformer 12 bei unterscniedlichen .Frequenzen des
in der itohrleitung 4 erregten Wechselstromes vergleicht. Mit
steigender Frequenz des erregten Stromes konzentriert sich die Stromdichte in den Oberflächenschichten der Rohrleitung 4. Durch
Steuerung der Frequenz der Wechselstromquelle 9 kann man also die Stromverteilung in der Rohrleitung 4 ändern. Dies gibt
die Möglichkeit, die Lagerungstiefe der Defekte in der Wand der
Rohrleitung 4 abzuschätzen. Ist die Bindringtiefe des elektrischen
Stromes im Rohr kleiner als die Lagerungstiefe eines Defekts,
so ergibt sich keine Signaländerung in Bezug auf das
vorher registrierte Signal. Die Lagerungstiefe eines Defekts
wird ermittelt, indem man die Minimalfrequenz bestimmt, bei der die Signale der entsprechenden primären Magnetfeld-Meß-
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umformer 12 nicht mehr Änderungen aufweisen, und indem die
Eindringtiefe des Stromes bei dieser .Frequenz bere-chnet wird.
Im einfachsten Fall können die Speicherung der gemessenen
Signale und die Ermittlung ihrer zeitlichen Änderung mit Hilfe
eines SelbstSchreibers oder eines Speicneroszillografen erfolgen.
Besser ist zu diesem Zweck ein Digitalrechner geeignet,
der die Verarbeitung und Speicherung eines großen Informationsumfanges ohne zeitliche Einschränkungen ermöglicht.
Die Magnetfeld-iiießumformer 12 sind vorzugsweise an den
Abscnnitten anzuordnen, wo die Wahrscheinlichkeit der Rißbildung
am größten ist. Zu solchen Abschnitten der Rohrleitung 4 gehören vor allem Schweißnähte und -Rohrkrümmungen. Risse können
aber auch dort entstehen, wo die Wahrscheinlichkeit ihrer Bildung
für gering gehalten wird, z.B. infolge von verborgenen Fehlern, die bei der Kontrolle vor der Inbetriebnahme eines
Kernkraftwerkes nicht erkannt wurden. Bei großer Ausdehnung der Rohrleitungen 4 ist die Prüfung ihrer ganzen Oberfläche
mittels der an entsprechenden Rohrle it ungs ab schnitt en angeordneten
Magnetfeld-Meßumformer 12 kaum sinnvoll.
Deswegen ist eine integrierende Einschätzung der Qualität
des gesamten geschlossenen elektrischen Stromkreises zweckmäßig, zu dem auch die Absennitte gehören, die mittels der
lokal angebrachten Magnetfeld-Meßumformer 12 nicht geprüft werden. Zwar gibt eine derartige Einschätzung keine Möglichkeit,
die Fehler in ihrem frühen Entwicklungsstadium in solchen Abschnitten zu erkennen. Aber bei solcher integrierenden
Einschätzung kann man Signale von ziemlich groben Defekten erhalten und einem Havarie zustand vorbeugen, der bei weiterem
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Betrieb des Kernkraftwerkes entstehen kann. Bei Entwicklung
eines Risses in der zu einem geschlossenen elektrischen Stromkreis gehörenden Rohrleitung 4 ändert sich offensichtlich der
Widerst find dieses Stromkreises. 5OIgI ich ändert sich auch die
Stärke des in diesem Stromkreis erregten Stromes und als .Folge
tritt eine Änderung des im Querschnitt des geschlossenen Magnetleiters
11 wirksamen Magnetflusses sowie der Spannung an den Anschlüssen der Induktions-Meßspule 18 (Fig. 5) auf. Diese
Änderung wird vom Voltmeter 19 registriert, wobei auch die
Anzeige des Anzeigegeräts 20 geändert wird.·
Bei der Prüfung von Rohrleitungen 4, die mehrere miteinander
verbundene Stromkreise bilden, ist die integrierende Einschätzung der Qualität jedes einzelnen Stromkreises zweckmäßig.
Dadurch steigt die Empfindlichkeit des Prüfungsνorganges
und wird eine schnellere Erkennung der Ursache der Signaländerung - eines wachsenden Risses - möglich. Die integrierende
Einschätzung der Qualität verschiedener Stromkreise erfolgt durch i£pfassung von Änderungen des in diesen Kreisen flieisenden
Stromes, indem die Meßumformer 21, 22, 23 (Fig. 4) mit
Hilfe des Umschalters 24 bei oberer Stellung des Umschalters 28 folgerichtig an den Strommesser 25 angeschlossen werden,
sowie durch Registrierung von Änderungen der von diesem Strommesser
25 angezeigten Stromwerte. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit
wird empfohlen, ein Digitalamperemeter als ütrommeser zu benutzen.
Gleiche Empfindlichkeit der Magnetfeld-Meßumformer 12
gegen gleich große Defekte kann gewährleistet werden, indem
man gleiche Stromdichte in verschiedenen Zweigen eines verzweigten geschlossenen elektrischen Erdiges einstellt. Dies
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wird durch automatische Stromregelung mit Hilfe einer gesteuerten Wechselstromquelle 9 erreicht, die an ihrem Ausgang einen
von der Ausgangs spannung des !Comparators 26 abhängigen Strom
erzeugt. Im Komparator 26 wird der vom Stromeinsteller 27 vorgegebene
Stromwert mit der Stromstärke in dem zu prüfenden Zweig der Rohrleitung 4 verglichen. Bei unterer Stellung des
Umschalters 28 gelangt das .Differenzsignal zum Eingang der
vVechselstromquelle 9· Auf diese Weise wird der Strom in dem
zu prüfenden Zweig automatisch auf den vorgegebenen vVert eingestellt,
wobei gleiche Empfindlichkeit gegen gleich große Defekte
in verschiedenen Zweigen der Rohrleitung 4 erreicht wird.
Bei der Prüfung von ferroraagnetischen Rohrleitungen 4,
oder von Rohrleitungen 4, deren Abschnitte ferromagnetische
Komponenten z.B. in Schweißnähten enthalten, ist in diesen Abschnitten die Messung des magnetischen Rauschens (der Barkhausen-Sprünge)
mit Hilfe der Einheit 29 (Fig. 5) zweckmäßig, in der die Signale mit der Information über das magnetische Rauschen
verarbeitet werden. Bei diesem Meßvorgang werden die primären iiiagnetfeld-ivießumformer 12 mit Hilfe eines Umschalters 30
folgerichtig mit dem Gerät 31 zur Messung der Parameter des
magnetischen Rauschens verbunden, wobei υ ie Kenngrößen der Signale
mit der Information über das magnetische Rauschen gemessen werden, die ermittelten Größen in der üinheit 32 zur Informationsspeicherung
und -umsetzung mit den vorher gemessenen Werten verglichen werden und die erhaltenen Ergebnisse in die
.Einheit 33 zur Informationsdarstellung gelangen.
Wenn eine genauere Untersuchung des Zustande der Rohrleitung
4 erforderlich ist, werden die primären Magnetfeld-Meß-
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umformer 12 in einem Abtastsystem J4 (Fig.6) moniert, das im
Innenraum der Rohrleitung 4 verschoben wird, oder im Abtastsystem
35 (Fig. 7) eingebaut, das bei der Prüfung an der Aus_
senf lache der Rohrleitung 4 verschoben wird.
Bei der Prüfung werden die primären Magnetfeld-Meßumformer
12 über der zu prüfenden überfläche verschoben, wobei die synchrone Registrierung der erhaltenen Information z.B. auf
dem Magnetband eines Digitalrechners erfolgt, der in
der einheit 13 zur Verarbeitung der Signale der Meßumformer
12 benutzt wird.
jJie erhaltenen Ergebnisse werden dann mit den Ergebnissen
der vorhergehenden Messung vergleichen, und die dabei gewonnene Information wird mit Hilfe der Einheit 17 dargestellt..
Die Signale von groben Defekten, deren Größen über den üignalwerten
bei der Messung anderer Kennwerte der .Rohrleitung 4,
z.B. ihrer Struktur liegen, werden als von Rissen erzeugte Signale noch vor Erhaltung der Vergleichsergebnisse klassiert.
In der Regel wird die Prüfung der Rohrleitung 4 durch Abtastung ihrer Außen und/oder Innenfläche bei stillgelegtem Reaktor des
Kernkraftwerkes durchgeführt.
Somit gewährleisten das vorgeschlagene Verfahren und die entsprechende Einrichtung eine höhere Effektivität bei der
Prüfung von Rohrleitungen 4 der Kern- und Wärmekraftwerke
k
sowie anderer Objete, die einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden oder Bestandteile dieses Stromkreises sind. Dies wird durch folgende Merkmale bestimmt:
sowie anderer Objete, die einen geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden oder Bestandteile dieses Stromkreises sind. Dies wird durch folgende Merkmale bestimmt:
- in der Rohrleitung 4 werden Ströme mittels eines Magnetfeldes
erregt, das mit den gegen die Parameter des elektro-
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magnetischen Feldes empfindlichen Meßumformern 12 nicht zusammenwirkt
;
- die ürregung der Ströme längs der ganzen Rohrleitung
erfolgt mit Hilfe einer lokal angeordneten Erregerspule 10,
wobei dies für die Durchführung der Prüfung an schwer zugänglichen
Stellen überaus wicntig ist und zu einer wesentlichen Vereinfachung
der zur Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens bestimmten Einrichtung führt;
- die Stromflußrichtung begünstigt die Erkennung der Defekte
mit wahrscheinlicJaster Orientierung, nämlich der iq>uerrisse;
.
- die Stromverteilung in der Rohrleitung ist um das Mehrfache
gleichmäßiger, wobei die Prüfung in den Zonen der Stutzen, Rohrträger usw. möglich wird;
- der Einfluß von Inderungen elektromagnetischer Parameter
der Rohleitungen auf die Erkennbarkeit der Defekte (wie Ganzheitsfehler)
ist viel geringer, da die Beeinflussung des Erregerflusses durch solche Parameteränderungen beseitigt ist.
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VERFAHREN UND EIiTRIGHTUlTG ZUR ZERSTÖRUNGSFREIEN PRÜFUNG
VON ROHRLEITUNGEN
KURZFASSUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der zerstörungsfreien
Prüfung von Rohrleitungen.
Das vorgeschlagene Verfahren beruht auf der Erregung eines magnetischen tfecnselflusses, der mit einem durch die zu prüfende
Rohrleitung gebildeten geschlossenen elektrischen Stromkreis verkettet ist, sowie auf der Messung wenigstens einea
Parameters des elektromagnetischen Feldes längs der ganzen Rohrleitung und um ihren Umfang. Dabei erhält man eine Verteilungsfunktion
des Parameters des elektromagnetischen Feldes, die zur Beurteilung der Qualität der Rohrleitung benutzt wird. Die
vorgeschlagene Einrichtung, die zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen (4), insbesondere von Rohrleitungen (4) der
Kernkraftwerke bestimmt ist, weist einen oder mehrere geschlossene
Magnetleiter (H) auf, von denen jeder lviagnetleiter (11)
bei der Prüfung um einen Abschnitt oder um mehrere Abschnitte der Rohrleitung (4) angeordnet wird, wobei die Spulen (10) des
Erregungssystems Abschnitte der Magnetleiter (11) umfassen. Die
Einrichtung enthält auch eine Wechselstromquelle (9), ein System von Induktions-Erreger spulen (10), ein System von Magnetfeld-
-MeJiumformern (12), eine Verbindungsleitung, eine Einheit (13)
zur Verarbeitung von Signalen der Magnetfeld-Meßumformer sowie eine Einheit (1?) zur Informationsdarstellung.
Die Erfindung kann zur Prüfung von Rohrleitungen der Kernkraftwerke
sowie zur Kontrolle anderer elektrisch leitender
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Objekte, z.B. von Erdölleitungen benatzt werden, die einen
geschlossenen elektrischen Stromkreis bilden, oder Bestandteile dieses Stromkreises sind.
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Claims (15)
- UKU EINRICHTUNG ZUR ZERSTÖRUNGSFREIEN PRÜFUNG VON ROHRLEITUMGEITPAT-SNT ANSPRÜCHE:l'l.) Verfahr en zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen, bei dem ein magnetischer Wechselfluß erzeugt wird, der ein elektromagnetisches Feld erregt, wobei man in der Zone der elektromagnetischen Zusammenwirkung des Magnetflusses mit der Rohrleitung die Verteilung wenigstens eines Parameters des elektromagnetischen Feldes mißt und nach der auf diese Weise erhaltenen Verteilungsfunktion mindestens eines Parameters des elektromagnetischen Feldes über die Qualität der Rohrleitungen urteilt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Wechselfluß mit einem geschlossenen elek-demtrischen Stromkreis zur Verkettung gebracht wird, zu^die zu prüfende Rohrleitung (4) oder ein Abschnitt dieser Rohrleitung (4) gehören, worauf man wenigstens einen Parameter des elektromagnetischen Feldes längs der ganzen Rohrleitung (4) und um ihren Umfang oder an ihren Abschnitten mißt, die in der Zone der elektromagnetischen Zusammenwirkung mit dem magnetischen Wechselfluß liegen, wobei man die Verteilungsfunktion mindestens eines Parameters erhält.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geke nnzeichnet, daß die Verteilungsfunktion wenigstens eines Parameters des Magnetfeldes, das von dem mit dem geschlossenen elektrischen Stromkreis verketteten Magnetfluß erzeugt wird, im Innenraum der Rohrleitung (4) gemessen wird.909845/0732
- 3. Verfahren nach Anspruch, !,dadurch g e k e η n- z e ich net, daß bei der Prüfung von Abschnitten der Rohrleitungen (4), die einen Teil des geschlossenen elektrischen Stromkreises umfassen und Bestandteile dieses Stromkreises sind, die Verteilungsfunktion wenigstens eines Parameters des Magnetfeldes, das von dem mit dem geschlossenen elektrischen Stromkreis verketteten Magnetfluß erzeugt wird, an der Oberfläche dieses Abschnitts der Rohrleitung (4) gemessen wird.
- 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennze ichnet, daß bei der Prüfung von ferromagnetischen Rohrleitungen (4) oder Rohrleitungen(4) , deren »Schweißnähte ferromagnetische Komponenten enthalten, das magnetische Rauschen gemessen wird, wobei man die Verteilungsfunktion wenigstens eines Parameters des magnetischen Rausehens erhält, nach der die Qualität der Rohrleitung (4) eingeschätzt wird.
- 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4 inbeliebiger Kombination, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung mindestens eines Parameters des Magnetfeldes über der Ober- und oder Innenfläche der ganzen Rohrleitungslänge sowie um den Umfang der Rohrleitung (4) oder an ' ihren Abschnitten gemessen wird, wobei man die Verteilungsfunktion wenigstens eines Parameters des Magnetfeldes erhält.
- 6. Verfahren nach Ansprüchen Ibis5>dadurch gekennze ichnet, daß zeitabhängige Änderungen mindestens einer Verteilungsfunktion wenigstens eines Parameters der in der Rohrleitung (4) infolge ihrer Zusa^menwirkung mit dem magnetischen Wechselfluß erfolgender physikalischen Vorgänge ermittelt werden und nach diesen Änderungen über die Qualität der Rohrleitung (4) geurteilt wird.909845/0732_. 3 —
- 7. Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Rohrleitungen, die das Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6 verwirklicht und eine vVechselstromquelle sowie Induktions-Erregerspulen, Magnetfeld-Meßumformer, eine Verbindungsleitung, eine Einheit zur Verarbeitung von Signalen der Magnetfeld-Meßumformer und eine Einheit zur Informationsdarstellung enthält, d adurch gekennzeichnet, daß sie mit einem oder mehreren geschlossenen Magnetleitern (11) versehen ist, deren Fenster die entsprechenden Abschnitte des geschlossenen Stromkreises aufnehmen können, während die Induktions-Erreger·^ spulen (10) Abschnitte dieser Magnetleiter (11) umfassen.
- 8. Einrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetleiter (11) trennbar ausgeführt ist.
- 9. Einrichtung nach Ansprüchen 7> 8, dadurch gek e η η ζ e ichnet, daß sie mit einer den Magnetleiter (11) umfassenden Induktions-Meßspule (18), mit einem Spannungsmeßblock und einem Anzeigegerät (20) ausgestattet ist, wobei die Induktions-Meßspule (18) an den Spannungsmeßblock angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem Anzeigegerät (20) verbunden ist.
- 10. Einrichtung nach Ansprüchen 7» 8, dadurch gekennz e ic hne t, daß sie wenigstens mit einer Einheit zur integrierenden Beurteilung der Eigenschaften des zu prüfenden Zweiges des geschlossenen Stromkreises versehen ist, die mit Meßumformern (21, 22, 23) ausgestattet ist, von denen jeder Umformer einen geschlossenen Magnetleiter sowie eine um einen Abschnitt des Magnetleiters angeordnete Indufefcionsspu-909845/0732BAD ORIGINALle aufweist, und die einen Strommesser (25) mit einem Anzeigegerät enthält, wobei die Induktionsspulen der Meßumformer (21, 22, 23) mit dem Strommesser (25) verbunden sind.
- 11. Einrichtung nach Ansprüchen 7, 8, d ad ur ch gekennze ichnet, daß sie mit einem System zur automatischen Hegelung des durch den zu prüfenden Abschnitt der liohrleitung (4) fließenden Stromes versehen ist, wobei dieser Rohrleitungsabschnitt ein Bestandteil eines oder mehrerer zum geschlossenen elektrischen Kreis gehörenden Zweige sein kann, und das erwähnte System wenigstens einen Magnetfeld-Meßumformer (21, 22, 25) enthält, der als geschlossener MagnetIeiter mit einer seinen Abschnitt umfassenden Induktionsspule ausgeführt ist, sowie einen Strommesser (25) mit einem Anzeigegerät, einen Stromeinsteller (27)» einen Umschalter (24) und einen Komparator (26) aufweist, bei dem ein Eingang mit dem Stromeinsteller (27) und der andere Eingang über den Umschalter (24) mit den Induktionsspulen der entsprechenden Magnetfeld umformer (21, 22, 25) verbunden sind, während der Ausgang des Komparators (26) an eine vVechselstromquelle (9) geschaltet ist, die regelbar ausgeführt ist.
- 12. Einrichtung nach Ansprüchen 7 bis 11 inbeliebiger1 Kombination, dadurch gekennze ic hn e t, daß sie zwecks Fehlererkennung in den aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellten oder ferromagnetische Komponenten enthaltenden Rohrleitungen (4) eine Einheit (29) zur Verarbeitung von Signalen aufweist, die eine Information über magnetisches Rauschen tragen, wobei der Eingang dieser Einheit (29) an die Magnetfeld-Meßumxurmer (12) und ihr Ausgang an die909845/0731Einheit (33) zur Informationsdarstellung angeschlossen sind«
- 13. Einrichtung nach Ansprüchen 7 bis 12 inbeliebiger Kombination, gekennzeichnet., dur ch ein System (34) zur Verschiebung der Meßumformer (12) im Innenraum der Rohrleitung (4).
- 14. Einrichtung nach Ansprüchen '/ bis I3 inbeliebiger Kombination g. ekennze ichne t d urch ein System (35) zur Verschiebung der Meßumformer (12) an der Oberfläche der .Rohrleitung (4).
- 15. Einrichtung nach Ansprüchen r/ bis 14 inbeliebiger Kombination, dadurch gekennzeichnet, daß in den Einheiten (I3) zur Verarbeitung von Signalen der Meßumformer (12) die Möglichkeit der Informationsspeicherung und der Berechnung zeitlicher Änderungen der Information vorgesehen ist.9Ö98.45/Q73g
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