Wirbelstromprüfstrategien für Kupferrohre

Stationäre Sensoren (Durchgangsspulentyp, links) und Abtastsensoren (rotierender Typ, oben) unterscheiden sich in der Funktionsweise und den Fehlern, die sie erkennen. Durchgangsspulensensoren eignen sich gut zum Auffinden kleiner, tiefer Fehler; Rotierende Sensoren sind darauf ausgelegt, lange, flache Fehler zu finden.

Nichteisenrohre werden für eine Vielzahl von Anwendungen hergestellt und müssen daher entsprechende Normen oder Anforderungen erfüllen. Einige dieser Anforderungen beziehen sich auf die Prüfung auf Lecks, andere auf die Überprüfung der Qualität. Für solche Anwendungen eignet sich die Wirbelstromprüfung, ein zerstörungsfreies Prüfverfahren.

Die Prüfung von Kupferrohren ist besonders wichtig, da die meisten von ihnen für Klima- und Kühlanwendungen (ACR), Wärmetauscher usw. verwendet werden. Beispielsweise führt ein Loch in einem ACR-Rohr zu mehreren Problemen: Verlust des Kältemittels, Verlust der Systemeffizienz und Kopfschmerzen bei der Fehlerbehebung.

Herstellungsnormen legen Mindestanforderungen fest, von denen viele mit einem Wirbelstromgerät mit Durchgangsspule erfüllt werden können. Einige Hersteller müssen jedoch über veröffentlichte Standards hinausgehen. Da die Rohstoffkosten steigen, verringern die Hersteller die Wandstärken, um die Kosten zu senken, und müssen daher immer strengere Prüfanforderungen anwenden. Sie verwenden häufig rotierende Scansonden, die eine höhere Fehlerauflösung als Durchgangsspulen bieten.

Die gebräuchlichsten Methoden zur Herstellung von Kupferrohren sind Extrusion, Querwalzen aus Stangenmaterial und kontinuierlicher Hohlguss. Die Weiterverarbeitung der Rohre erfolgt durch Kaltpilgerwalzen, Planetenwalzen und Ziehen. Der Schritt zur Erzielung der endgültigen Größe erfolgt in der Regel durch einen Zeichenvorgang. Das Endprodukt wird entweder auf Länge geschnitten oder aufgerollt geliefert.

Andererseits nimmt die Produktion von geschweißten Kupferrohren zu, da Rohrhersteller verschiedene Oberflächenstrukturen in das Flachband einbringen können, bevor sie es zu einem Rohr formen.

Unabhängig davon, ob das Rohr nahtlos oder geschweißt ist, sind zwei häufig verwendete Prüfmethoden die Durchgangsspule und die rotierende Abtastsonde. Diese beiden Methoden unterscheiden sich in ihrer Funktionsweise und den Fehlern, die sie erkennen.

Durchgangsspule. Bei einem Durchgangsspulenaufbau handelt es sich um eine stationäre Induktionsspule, durch die sich das Rohr bewegt (sieheAbbildung 1 ). Dies ist die am häufigsten verwendete Wirbelstromprüfmethode. Es ist für Produktdurchmesser von 0,3 mm bis 240 mm (0,12 Zoll bis 9,47 Zoll) geeignet.

Rotierende Abtastsonde. Eine rotierende Abtastsonde ist ein Gerät mit zwei oder vier Sonden, die an einem rotierenden Abtastkopf montiert sind. Das Rohr verläuft durch den Ring. Die Rastersonden verfolgen ein spiralförmiges Muster um das Rohr herum (sieheFigur 2 ). Diese Einheiten reagieren empfindlich auf lange, flache Fehler.

Rotierende Sonden werden von Motoren mit einer Drehzahl von bis zu 18.000 Umdrehungen pro Minute angetrieben und eignen sich für die Erkennung von Fehlern mit einer Tiefe von bis zu 30 µm bei Rohrbewegungen mit Rohrmühlengeschwindigkeit. Typische Scanfunktionen sind:

Der Abstand zwischen den Prüfköpfen und dem zu prüfenden Rohr beträgt einige Zehntel Millimeter bis etwa 2 mm. Aus physikalischen Gründen erfordert die Erhöhung der Fehlererkennungsempfindlichkeit den Einsatz kleinerer rotierender Sonden und die Verringerung des Luftspalts zwischen Sonde und Materialoberfläche. Leichte Schwankungen des Luftspalts können elektronisch mit einer automatischen Kompensationsschaltung ausgeglichen werden, die eine konstante Testempfindlichkeit aufrechterhält.

Abbildung 1: Ein fehlerhaftes Rohr durchläuft einen Durchgangsspulensensor

Erkennungseinheiten erfassen zwei Arten von Informationen: das Testsignal und Hintergrundgeräusche (erzeugt durch Vibrationen, die von der Rohrherstellungsausrüstung verursacht werden). Ein gültiges Testergebnis hängt von einem starken Testsignal ab, das nicht vom Hintergrundrauschen übertönt wird. Der Unterschied zwischen diesen beiden Arten von Informationen wird als Signal-Rausch-Verhältnis ausgedrückt. Der ideale Standort für einen Wirbelstromsensor ist ein Ort, an dem das Rauschen minimal bis mäßig ist.

Rohrhersteller können das Material in jeder Phase testen, vom Ausgangsmaterial bis zum fertigen Produkt. Die Prüfung des Ausgangsmaterials spart Kosten – es verhindert die Verarbeitung fehlerhaften Materials. Darüber hinaus können in dieser Phase durchgeführte Tests erforderlich sein, um die Anforderungen einer kontrollierten Produktion gemäß ISO 9000 zu erfüllen. Andererseits ist die Prüfung des fertigen Produkts im Allgemeinen für Kupferrohre obligatorisch (siehe).Figur 3).

Das mindestens zweimalige Testen des Materials, zu Beginn und am Ende des Herstellungsprozesses, ermöglicht die Kontrolle über mehr als nur das fertige Produkt. Diese Anordnung ermöglicht es Herstellern, den Herstellungsprozess selbst zu überwachen und zu steuern. Wenn beispielsweise die Qualität des Rohmaterials gleichbleibend ist und das fertige Produkt eine zunehmende Anzahl von Fehlern aufweist (abnehmende Qualität), deutet dies auf ein wachsendes Problem hin, z. B. darauf, dass Geräte ausgerichtet, gewartet oder repariert werden müssen. Ebenso kann eine Veränderung der Geräuschkulisse auf einen Wartungsbedarf hinweisen. Aus dieser Perspektive können sich strategisch platzierte Prüfgeräte amortisieren, da sie es Rohrherstellern ermöglichen, Wartungs- und Reparaturarbeiten genau dann zu planen, wenn sie benötigt werden, und dadurch Geräteausfälle und Ausfallzeiten zu vermeiden.

Eine der Grundvoraussetzungen für eine erfolgreiche Wirbelstrommessung ist eine präzise Materialführung. Das Material muss sowohl horizontal als auch vertikal zentral im Bereich der Messspule geführt werden. Dazu ist es erforderlich, das Sendesystem zwischen der horizontalen und vertikalen Richteinrichtung zu platzieren, sofern die Walzen richtig eingestellt sind. Um eine präzise Führung zur Vibrationskontrolle und Konzentrizität zu gewährleisten, wurde speziell für die Prüfung von Kupferrohren, insbesondere dünnwandigen Kupferrohren bis 35 mm (1,378 Zoll) Außendurchmesser, eine Führungsvorrichtung mit polierten Hartmetall-Führungseinsätzen entwickelt.

Tubenhersteller sollten bedenken, dass es sich bei den von verschiedenen Behörden vorgegebenen Prüfstandards um Mindestanforderungen handelt. Die Herstellung von Rohren und Leitungen von überdurchschnittlicher Qualität erfordert strengere Herstellungsverfahren und Prüfspezifikationen. Um beispielsweise die Wärmeübertragung in Wärmetauschern zu verbessern, verringern viele Hersteller die Wandstärke. Mit abnehmender Wandstärke steigt die zur Erkennung von Oberflächenfehlern erforderliche Empfindlichkeit, die oft über die in veröffentlichten Normen festgelegten Mindestwerte hinausgeht.

Es reicht nicht aus, nur den modernen Fertigungsanforderungen gerecht zu werden. Auch die Dokumentation und Archivierung von Prüfergebnissen ist sowohl für das Qualitätsmanagement als auch für die Haftung erforderlich (vglFigur 4).

Viele Anwendungen wie chemische Verarbeitung, Heizung und Kühlung erfordern komplexe, hochwertige Nichteisenrohrprodukte. Viele dieser Anwendungen erfordern Rohre, die während der Verarbeitung erheblich verformt werden – daher sind die Herstellungsanforderungen streng und die Prüfanforderungen anspruchsvoll.

Unzureichende Prüfungen führen dazu, dass Fehler und Ausfälle erst im Endprodukt erkannt werden, was zu hohen Verlusten führt. Werden bei der Installation oder Inbetriebnahme des Endprodukts Mängel festgestellt, kann dies zu enormen Schadensersatzforderungen führen.