ULTRAPLATE – Anlage zur zerstörungsfreien Ultraschall-Qualitätsprüfung und Dickenmessung von Grobblech und Band
Die Ausrüstung prüft Blech und Band auf folgende Parameter:
- Oberflächenfehler;
- innere Fehler;
- Fehler in den Randzonen;
- Blechdicke.
Anhand der Ergebnisse der Prüfung auf innere, Oberflächen- und Randzonenfehler (unter Berücksichtigung der vorgegebenen Empfindlichkeit und der Ausschusskriterien) wird auf dem Monitor eine Karte der fehlerhaften Bereiche des geprüften Blechabschnitts erstellt.
Die Prüfprotokolle werden im Rechner gespeichert; sie können ausgedruckt oder auf einen externen Datenträger exportiert werden.
Besonderheiten der Ausrüstung
Das System ULTRAPLATE zur zerstörungsfreien Ultraschallprüfung von Walzprodukten ermöglicht die Ultraschall-Fehlerprüfung der Oberfläche, des Grundwerkstoffs und der Randzone sowie die Dickenmessung von Walzprodukten mit einer Dicke bis 75 mm.
Die Ausrüstung gewährleistet eine kontinuierliche Abtastung von 100 % der Blechoberfläche mit einer Überlappung der Prüfzonen von mindestens 10 % mithilfe berührungsloser EMUS-Prüfköpfe (EMAT).
Die Anlage ist ein komplexer technischer Verbund, der folgende Ausrüstung umfasst:
- Mechanik und Pneumatik;
- Automatisierung und Stromversorgung;
- Akustikelektronik;
- Rechentechnik.
Die mechanische Ausrüstung der zerstörungsfreien Prüfanlage ULTRAPLATE dient zur Aufnahme der Messmodule mit EMUS-Prüfköpfen und zu deren Einstellung auf das Format des zu prüfenden Blechs. Das Qualitätsprüfsystem für Blech tastet das Blech ab und detektiert Fehler. Das Automatisierungssystem steuert die Stellantriebe der zerstörungsfreien Prüfanlage im Automatik- und im Handbetrieb.
In den Fehlerprüfsystemen der zerstörungsfreien Prüfanlage ULTRAPLATE wird das Prinzip der kohärenten Signalmittelung angewendet, das das Signal-Rausch-Verhältnis in den Prüfkanälen erheblich verbessert.
Die Empfindlichkeit wird in Dezibel eingestellt: über die Amplitude der Echoimpulse von Ungänzen bezogen auf das Rückwandecho oder über den Abfall des Rückwandechos gegenüber einem fehlerfreien Bereich.
Steuerrechnersystem
Das Steuerrechnersystem organisiert die Blechprüfung gemäß den vom Bediener eingegebenen Ausschussnormen (-regeln). Alle Systeme der zerstörungsfreien Blechprüfanlage ULTRAPLATE sind mit dem Steuerrechnersystem verbunden, das ihren Betrieb koordiniert, die Informationsflüsse steuert und den Prozess der Qualitätsprüfung von Blech oder Band sowie die Erfassung, Verarbeitung, Darstellung und Speicherung der Ergebnisse organisiert.
Die Steuerung der zerstörungsfreien Prüfanlage ULTRAPLATE kommuniziert in Echtzeit mit dem Prozessleitsystem des Werks, empfängt Sensorsignale zur Position des Blechs, der Anlagenmechanismen und der Transportlinie und steuert die Stellantriebe der Ultraschallprüfanlage und der Transportlinie zur Durchführung der Ultraschallprüfung des Blechs.
Darüber hinaus übernimmt das Steuerrechnersystem:
- die Steuerung aller Systeme, Baugruppen und Mechanismen der zerstörungsfreien Prüfanlage;
- die Analyse von Prüfsituationen und das Treffen operativer Entscheidungen;
- die laufende Diagnose der Ultraschallanlage;
- die Anzeige von Informationen über unzulässige Blechfehler und deren Verfolgung im Anlagenschema;
- die akustische und optische Signalisierung unzulässiger Blechfehler;
- die akustische und optische Signalisierung von Störfällen;
- die Erstellung von Prüfprotokollen, die Archivierung und Speicherung der Daten;
- die Ausgabe eines Steuersignals zum Einschalten des Fehlermarkierers;
- die Ausgabe eines Steuersignals zum Drucken des Blechprüfprotokolls.
Prüfsystem für innere Fehler in Stahlblech
Das Prüfsystem für innere Fehler enthält zwei Zeilen von EMUS-Prüfköpfen, die oberhalb der Bandebene angeordnet sind. Die Prüfung erfolgt durch Einschallung von Transversalwellen (Scherwellen), die sich senkrecht zur Blechoberfläche ausbreiten.
Das System besteht aus zwei Messeinheiten oberhalb des zu prüfenden Blechs, auf denen die Fehlerprüf- und Hilfsausrüstung montiert ist. Beide Einheiten sind an der Plattform befestigt.
Prüfsystem für die Randzonen von Stahlblech
Das Kantenprüfsystem dient zur lückenlosen Ultraschallprüfung beider Randzonen des Bandes. Jede Kante wird mit zwei Modulen durch Einschallung von Transversalwellen (Scherwellen) geprüft, die sich senkrecht zur Blechoberfläche ausbreiten. Prüfverfahren und Empfindlichkeitsparameter des Kantenprüfsystems entsprechen denen des Prüfsystems für innere Fehler.
Die Prüfsysteme für die Randzonen (rechts und links) sind auf der Plattform angeordnet; jedes von ihnen verfügt über einen eigenen Verfahrmechanismus.
Bei der Blechprüfung verfolgt das System mithilfe von Kantenpositionssensoren die Blechkanten (links und rechts) gemäß dem Automatisierungsprogramm.
Prüfsystem für Oberflächenfehler von Stahlblech
Das Prüfsystem für Oberflächenfehler dient zur Erkennung von Oberflächenfehlern wie Rissen, Überwalzungen, Schalen, Einrissen usw. Das System enthält zwei Zeilen von EMUS-Prüfköpfen ober- und unterhalb des Blechs, die Rayleigh-Wellen anregen.
Das System besteht aus zwei übereinander angeordneten Messeinheiten. Die obere Einheit ist an der Plattform befestigt, während die untere Einheit auf einer Seite über einen unteren Bügel mit der Plattform verbunden ist und auf der anderen Seite mit einer Radeinheit auf einer im Hallenboden verlegten Schiene läuft. Zur gegenseitigen Zentrierung der Einheiten sind ein Arretierelement (an der oberen Einheit) und eine Zentriervorrichtung (an der unteren Einheit) vorgesehen.
Die versetzte Anordnung der EMUS-Prüfköpfe in zwei Zeilen im Prüfsystem für Oberflächenfehler ermöglicht die Einschallung von 100 % des Blechwerkstoffs sowie die Überwachung der akustischen Ankopplung. Das Teilsystem ermöglicht das relative und das absolute Impuls-Echo-Verfahren.
Kalibrierung der Ausrüstung
Das System ULTRAPLATE zur zerstörungsfreien Prüfung von Blech ermöglicht eine regelmäßige Kalibrierung anhand von Vergleichskörpern.
Es stehen zwei Arten der Kalibrierung zur Verfügung: mit statischen und mit dynamischen werkseigenen Vergleichskörpern. Die Vergleichskörper dürfen keine natürlichen Ungänzen enthalten, die von der Anlage als Fehler gewertet werden könnten.
Abmessungen und Gesamtgewicht der Vergleichskörper müssen den Bedingungen der Kontrollmessungen entsprechen.
Qualitätsbewertung
Die Konfiguration der Anlage, die Zusammensetzung der Systeme, Anzahl und Parameter der Prüfköpfe, die Abtastparameter, die Empfindlichkeit und die Prüfkriterien wurden so gewählt, dass die Anforderungen der Normen API 5L, SEL 072, EN 10160, ASTM A578/A578M, EN 10246-15, ISO 10893-10 (ISO 12094), GOST 22727, BS 5996, DNV-OS-F101, SHELL Technical Specification DEP 31.40.20.37 und vergleichbarer Regelwerke vollständig erfüllt werden.
Kenndaten der Prüfsysteme für Grundwerkstoff und Blechkanten
| Kenngröße | Wert |
| Anzahl der Prüfköpfe | Abhängig von der Blechbreite |
| Breite der aktiven Zone des Prüfkopfs | 74 mm |
| Frequenz des Sendeimpulses | 5,0 ± 0,5 MHz |
| Impulsfolgefrequenz | bis 4 kHz |
| Anzahl der Zyklen der kohärenten Mittelung | 1÷64 |
| Verstärkungsregelbereich | 80 dB |
Kenndaten der Prüfobjekte
| Kenndaten des Blechs | Wert |
| Dicke | bis 75 mm |
| Breite | bis 5 000 mm |
| Transportgeschwindigkeit des Blechs | bis 1 m/s |
| Oberflächentemperatur des Blechs | von −10 bis +650 °C |
| Vibration in der Prüfzone | 2 mm/m |
| Längs- und Querkanten des Blechs | Unbesäumt |
Videos der Anlage im Betrieb