Abbildung 1: AxSEAM Scanner zur Prüfung in Umfangsrichtung an einem Rohrabschnitt mit einem AD von 8 Zoll
Typische Herausforderungen bei einer Prüfung von Längsschweißnähten
Die Prüfung einer Schweißnaht in Längsrichtung oder Umfangsrichtung ist bez. der Akustik und Mechanik anspruchsvoll. Was die Akustik betrifft, neigt die Rohrgeometrie dazu, ein Fokussieren des Schallbündels zu verhindern, wodurch die potenzielle Abbildungsauflösung verringert wird. Längsschweißnähte, die mit dem Widerstandsschweißverfahren geschweißt wurden, sind anfällig für schwer erkennbare Fehler, wie vertikale Risse oder Hakenrisse. Ein Erfassungsinstrument, wie das OmniScan X3 Prüfgerät mit TFM-Funktionen (Total Focusing Method) und Bilderstellung des Volumen ist ein ideales Werkzeug zur besseren Erkennung und Darstellung solcher Fehler. Was die Mechanik betrifft, wie z. B. die verwendeten Geräte, muss der Scanner korrekt auf dem gekrümmten Außendurchmesser des Rohrs aufliegen können, während er in Umfangsrichtung entlang des Rohrs bewegt wird. Da die Sensoren im gewünschten Abstand von der Schweißnahtmitte positioniert werden müssen, ist eine einfache Neupositionierung von Vorteil. Der Scanner muss außerdem mit einem Mechanismus ausgestattet sein, mit dem ein konstanter Druck auf den Sensor ausgeübt werden kann, um eine korrekte akustische Ankopplung sicherzustellen. Das Design des AxSEAM Scanners (Abbildung 1) berücksichtigt all diese mechanischen Anforderungen und ermöglicht eine einfache Konfiguration der Einstellungen für die Phased-Array-Ultraschallprüfung (PAUT) mit TFM und TOFD (Laufzeitbeugung) für die Prüfung von Längsschweißnähten mit mehreren Technologien.
AxSEAM Scanner – Merkmale und Beschreibung
Der AxSEAM Scanner ist für die Schweißnahtprüfung in Längsrichtung für Rohraußendurchmesser von 152,4 mm (6 Zoll) bis zu flachen Oberflächen ausgelegt, aber er kann auch in Umfangsrichtung für Rohre mit einem AD bis 114,3 mm (4,5 Zoll) eingesetzt werden, wenn nur 2 Sensoren verwendet werden, oder 254 mm (10 Zoll), wenn PAUT- und TOFD-Sensoren, d. h. insgesamt 4 Sensoren, verwendet werden (Abbildung 2).
Abbildung 2: Seitenansicht des AxSEAM Scanners an einer Umfangsnaht in einer Konfiguration mit zwei Sensoren (links) und mit vier Sensoren (rechts).
Der Scanner verfügt über vier gewölbte Magneträder (patentiert), mit denen er ohne Einstellungen für verschiedene Außendurchmessern verwendet werden kann. Mit der Bremssystem lassen sich die Hinterräder blockieren, um die Scannerposition beizubehalten, was besonders für vertikale Prüfkonfigurationen nützlich ist. Weitere nützliche Merkmale sind ein praktischer Kabelmantel für Sensorkabel und Koppelmittelschläuche sowie intuitive werkzeuglose Mechanismen zur Sensorpositionierung und Anpassung der Scannerkonfiguration (Abbildung 3).
Abbildung 3: Hauptkomponenten des AxSEAM Scanners
Das am AxSEAM Scanner integrierte neue ScanDeck Modul (Abbildung 4) liefert wichtige Informationen und ermöglicht die Steuerung des Scanners aus der Ferne. Das Modul ist leicht zugänglich und verfügt über eine Taste, mit der der Weggeber auf Null gestellt und die Datenerfassung mit jedem OmniScan Prüfgerät begonnen werden kann. Die zweite Taste aktiviert die Laserlichtführung. Wenn der AxSEAM Scanner in Verbindung mit dem OmniScan X3 Prüfgerät verwendet wird, erleichtern die LED-Anzeigen des ScanDeck Moduls dem Prüfer auch den Prüfvorgang. Die Statusanzeige links am Modul warnt den Prüfer, dass ein Ankopplungsverlust aufgetreten ist. Die zweite Anzeige besteht aus zwei Statusanzeigen, die den Prüfer informiert, dass die Abtastgeschwindigkeit unter der zulässigen maximalen Erfassungsrate des Geräts liegt oder diese überschritten hat. |  Abbildung 4: ScanDeck Modul |
Prüfergebnisse mit dem AxSEAM Scanner an einem Rohrabschnitt aus Kohlenstoffstahl
Abbildung 5 zeigt das C-Bild der PAUT-Prüfung einer Längsschweißnaht mit Referenzfehlern. Die Prüfung wurde mit einem OmniScan X3 Prüfgerät und einem AxSEAM Scanner durchgeführt. In den C-Bildern sind zwei unterschiedliche Fehler zu erkennen. Der AxSEAM Scanner ermöglichte ein stabiles Abtasten, selbst bei langsamen Abtastgeschwindigkeiten, die für die Einrichtung einer Multigruppe (vier Wellengruppen) mit Total Focusing Method (TFM) erforderlich sind.
Abbildung 5: C-Bild (Daten in der Blende) mit PAUT von zwei unterschiedlichen Fehlern, geschichtete, vertikale, ungenügende Durchschweißung (links) und Einkerbung (rechts).
Abbildung 6 und 7 zeigen die Ergebnisse für beide Fehler mit PAUT und TFM. Eine Zeichnung des Fehlers dient zum besseren Verständnis. Die Krümmung in den Abbildungen 6c und 7c lässt einen Vorteil erkennen, die die TFM-Bildgebung gegenüber PAUT bietet. Die Fehler werden in einer nahezu geometrietreuen Darstellung angezeigt.
 (a) Ungenügende Durchschweißung, geschichtet |  (b) PAUT |  (c) TFM: Modus T-T |
Abbildung 6: Ergebnisse von ungenügender Durchschweißung (vertikal)
 (a) ID, Einkerbung |  (b) PAUT |  (c) TFM-Modus: T-T |  (c) TFM-Modus: TT-T |
Abbildung 7: Ergebnisse bei Einkerbung.
Zusammenfassung der Vorteile
Prüfer können mit dem AxSEAM Scanner schnell und einfach Längs- und Rundschweißnähte verschiedener Rohrdurchmesser prüfen. Der Scanner bietet Platz für bis zu vier Sensoren und ermöglicht die gleichzeitige Verwendung von PAUT- und TOFD-Technologien und bietet so eine effektive Kombination aus Erkennung und Analyse. Dieselben Phased-Array-Sensoren können auch für eine zweite gezieltere Abtastung des Prüfbereichs verwendet werden, wobei bis zu vier TFM-Modi verwendet werden, um Darstellungen einfacher zu interpretieren und die Beschreibung vertikaler Fehler zu verbessern und die Defokalisierung von Schallbündeln zu kompensieren. Der Scanner verfügt über das innovative ScanDeck Modul, das eine Starttaste für die Datenerfassung, eine Laserlichtführung, eine LED-Anzeige für die Ankopplungsüberprüfung und eine LED-Anzeige für die Erfassungsschwindigkeit besitzt. Während die Starttaste und die Laserlichtführung mit allen OmniScan Gerätemodellen verwendet werden können, sind die LED-Anzeigen zur Überprüfung der Ankopplung und Erfassungsgeschwindigkeit nur mit dem OmniScan X3 Prüfgerät kompatibel.
