Verfahren und Anordnung zur visuellen Prüfung und Beurteilung von Rundschweißnähten in Rohrleitungen
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur visuellen Prüfung und Beurteilung von Rundschweißnähten in Rohrleitungen.
STAND DER TECHNIK
Beim Schweißen von Rohrleitungen, die aus einzelnen Rohrleitungsteilen bestimmter Länge zusammengesetzt sind, insbesondere von Pipelines, ist eine Prüfung aller oder wenigstens eines bestimmten Anteils der Rundschweißnähte der Rohrleitung unbedingt erforderlich. Dies geschieht bislang dadurch, daß die in der Regel aus mehreren Schweißlagen bestehende Rundschweißnaht nach ihrer Fertigstellung einer Röntgenprüfung unterzogen wird. Die Korrosionsbeständigkeit beeinflussende Gefügeveränderungen durch unzulässige Erwärmung kann an Hand der Anlauffarben im Bereich der Schweißnaht festgestellt werden. Hierzu wird die Schweißnaht, von der Seite des zuletzt angeschweißten Rohrleitungsteils und von der Rohrinnenseite, zusätzlich einer visuellen Prüfung mittels eines En- doskops unterzogen. Bei der visuellen Prüfung läßt sich darüber hinaus auch ein Bild über die Beschaffenheit, die Vollständigkeit und den Wurzeldurchhang gewinnen.
Sowohl die Röntgen- als auch die endoskopische Prüfung sind in der Regel vom Schweißer nicht zu handhaben und bedürfen eines besonders geschulten Fachpersonals. Festgestellte Fehler erhöhen den Anteil der künftig zu prüfenden Schweißnähte, falls die Prüfungsmodalitäten die Prüfung eines bestimmten Anteils der Schweißnähte vorsieht.
Besonderen Wert auf die vorstehende beschriebene Prüfung und Dokumentation der Rundschweißnähte wird vorzugsweise in der Energie-, der Energieversorgungstechnik, in der Pharmazie und der Lebensmittel- und der Getränketechnik gelegt. Insbesondere in der Pharmazie und der Lebensmittel- und Getränketech-
nik ist nicht nur eine poren-, bindefehler- und anlauffarbenfreie Wurzel erforderlich, sondern es werden auch besonders strenge Anforderungen an den Wurzeldurchhang gestellt, da die in Frage kommenden Rohrleitungssysteme oftmals molchbar sein müssen.
Besonders hohe Anforderungen an die Beschaffenheit der Schweißnähte, ihre Vollständigkeit, Ihren Wurzeldurchhang und das Formieren, das bei unzureichender Durchführung zu Anlauffarben und der damit verbundenen Korrosionsanfälligkeit führt, werden in der Energieversorgungstechnik gestellt, insbesondere im Be- reich der Erdgasförderung mittels Pipelines. Hier werden zunehmend Rohrleitungssysteme in Betrieb gestellt, in denen das zu fördernde Erdgas in der bei der Förderung anfallenden Beschaffenheit und des dabei anstehenden Druckes und ohne Trocknung unmittelbar gefördert wird. Dieses nasse und unter hohem Druck stehende Erdgas ist aufgrund seiner Zusammensetzung korrosiv. Es sind daher Rohrleitungen erforderlich, die einerseits zumindest auf der Rohrinnenseite die notwendige Korrosionsbeständigkeit aufweisen und -die andererseits dem hohen Förderdruck standhalten müssen. Aus Festigkeitsgründen sind daher dickwandige Rohre erforderlich, die die notwendige Korrosionsbeständigkeit besitzen müssen. Da sich aus Kostengründen eine Herstellung des dickwandigen Rohres durch- gängig aus korrosionsbeständigem Material verbietet, werden Rohre verwendet, die innenseits aus einem dünnwandigen, korrosionsbeständigen Rohr und außenseits aus einem dickwandigen Stahlrohr, das nicht korrosionsbeständig sein muß, bestehen. Der Schweißung des innenseitigen korrosionsbeständigen dünnwandigen Rohres ist unter den vorgenannten Gesichtspunkten besondere Beachtung zu schenken. Die Wurzel muß vollständig geschweißt, sie muß frei von Bindefehlern und es dürfen keine Anlauffarben zu sehen sein, da letztere ein Indikator für eine nicht hinreichende Formierung mit Schutzgas wäre, wodurch an diesen Stellen die notwendige Korrosionsbeständigkeit nicht mehr vorhanden ist. Die Schweißnähte derartiger Rohre werden nach der Wurzelschweißung generell einer Röntgenprüfung unterzogen. Darüber hinaus ist es aus den vorgenannten Gründen zweckmäßig und ratsam, die Schweißnähte auch endoskopisch zu prüfen.
Die Rundschweißnähte der vorstehend beschriebenen, aus einem Verbundwerkstoff bestehenden Rohre bedürfen daher einer sehr sorgfältigen Prüfung und Beurteilung; das Ergebnis ist in jedem Falle hinreichend zu dokumentieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen die visuelle Prüfung und Beurteilung von Rundschweißnähten in Rohrleitungen schneller, einfacher und kostengünstiger als mit Verfahren nach dem Stand der Technik durchführbar sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 14 gelöst.
Durch die räumliche Nähe zwischen einer Innenspannvorrichtung für das gegenseitige Ausrichten und Spannen der miteinander zu verbindenden Rohrleitungsenden zweier Rohrleitungsteile, wobei die Innenspannvorrichtung gleichzeitig auch eine ausreichende und sichere Versorgung mit Formiergas an der Schweißnaht sicherstellt, und einer visuellen Bilderfassungseinrichtung, wird die gestellte Aufgabe, nämlich eine schnelle, einfache und kostengünstige visuelle Prüfung und Beurteilung der gerade fertiggestellten Rundschweißnaht erst möglich. Das Ausrichten und Spannen der miteinander zu verbindenden Rohrleitungsenden von innen und mit der größtmöglichen Spannkraft ist notwendige Vorraussetzung für eine bindefehlerfreie Wurzelschweißnaht, da andernfalls, da es keine exakt runden Rohre gibt, der aus der Unrundheit resultierende Versatz der miteinander zu verbindenden Rohrwände zu Bindefehlern führen kann. Eine derartige Innenspannvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 90 05 893 U1 bekannt. Des weiteren ist in der DE 94 17 101 U1 im Rahmen einer Vorrichtung zur orbitalen Führung und zum Antrieb eines Schweißwerkzeuges beim Schweißen der Enden ei- nes Rohrpaares unter anderem eine diesbezügliche Innenspannvorrichtung beschrieben.
Nach Fertigstellung der ersten Lage der Schweißnaht, der Wurzel, wird die Innenspannvorrichtung gelöst und, von der Schweißnaht weg, vorzugsweise in die Rohrleitung hinein verschoben, so daß die unmittelbar an der Innenspannvorrichtung axial seitlich angeordnete Bilderfassungseinrichtung zur bildlichen Erfas- sung, Übertragung und Darstellung der Schweißnaht im abbildbaren Bereich der Schweißnaht positioniert ist, und zwar entweder direkt unter der oder etwas axial seitlich versetzt unterhalb der gerade fertiggestellten Schweißnaht. In dieser Stellung ist dann eine ausschnittsweise oder eine umfassende und vollständige Abbildung der Wurzelschweißnaht möglich. Bei geringfügigem axial seitlichen Versatz der Bilderfassungseinrichtung kann insbesondere der vorliegende Wurzeldurchhang sehr gut beurteilt werden. Beim vorgeschlagenen Verfahren wird in den beiden Verfahrensvarianten die Schweißnaht, in Umfangsrichtung gesehen, jeweils in Schweißnahtabschnitten abgebildet, wobei bei jedem derart erzeugten Bild eines Schweißnahtabschnittes die jeweilige Position des Bildes, bezogen auf einen definierten Bezugs- oder Ausgangspunkt, erfaßt wird. Das Bild und seine Position werden zwecks visueller Prüfung und Beurteilung angezeigt und/oder zum Zwecke der Dokumentation ausgelesen und gespeichert.
Zur Dokumentation der Schweißnaht im allgemeinen und zur Lokalisierung ggf. vorliegender Fehler im Wurzelbereich im besonderen ist die Angabe der Position des abgebildeten Schweißnahtabschnittes erforderlich. Die vorzunehmende Positionsbestimmung gestaltet sich dann besonders einfach und vorteilhaft, wenn eine Bildmitte des jeweiligen Bildes, in Umfangsrichtung gesehen und bezogen auf den Bezugs- oder Ausgangspunkt, zur Generierung der Position herangezogen wird. Zur Fehlerlokalisierung kann eine erste Bilderfassungseinrichtung jeweils in der einen oder der anderen Umfangsrichtung so weit verfahren werden, daß eine bestimmte zu lokalisierende Fehlerstelle der Schweißnaht in der Bildmitte des jeweiligen Bildes positioniert ist. Die Bildmitte ist voraussetzungsgemäß in ihrer jeweiligen Position bekannt und erfaßt. Gemäß einem weiteren Vorschlag werden mit einer zweiten Bilderfassungseinrichtung, die feststehend angeordnet ist, sämtliche Schweißnahtabschnitte einer Schweißnaht erfaßt, wobei die Positionen der
Schweißnahtabschnitte, bezogen auf den Bezugs- oder Ausgangspunkt, durch die Anordnung vorgegeben und damit jeweils bekannt sind.
Das vorliegende Verfahren ist in zwei Verfahrensvarianten ausgestaltet. Bei der ersten Verfahrensvariante werden die Bilder der Schweißnahtabschnitte schrittweise, nacheinander erzeugt und die Abfolge der Bilder ergibt ein lückenloses, folgerichtiges Abbild der Schweißnaht.
Eine Abwandlung dieses ersten Verfahrens besteht darin, daß die Bilder der Schweißnahtabschnitte kontinuierlich, fortschreitend erzeugt werden, so daß die Abfolge der Bilder ebenfalls ein lückenloses, folgerichtiges Abbild der Schweißnaht ergibt. Das „Abfahren" bzw. „Scannen" der Schweißnaht und die Prüfung und Beurteilung der Bilder in der vorstehend angegebenen schrittweisen oder kontinuierlichen Verfahrensweise kann dabei, wie dies auch vorgeschlagen wird, ma- nuell oder automatisch gesteuert erfolgen. Das gleiche gilt für das Auslesen und Speichern des Bildes auf einem geeigneten Speichermittel.
Die zweite Verfahrensvariante besteht darin, daß die Bilder der Schweißnahtabschnitte gleichzeitig erzeugt werden, und daß die Zusammenschau der Bilder ein lückenloses, folgerichtiges Abbild der Schweißnaht ergibt. Dadurch wird zur gleichen Zeit eine vollständige Abbildung der Schweißnaht über 360 Grad erreicht. Die gleichzeitig erfaßten Bilder der Schweißnaht werden einerseits in einer vorgegebenen Reihenfolge, die die Rundschweißnaht lückenlos und folgerichtig abbildet, ausgelesen und auf einem geeigneten Speichermittel gespeichert. Darüber hinaus können die einzelnen Bilder gleichzeitig auf einer mehrfach geteilten Bildausgabeeinheit oder nacheinander abgebildet werden und sie sind gemäß der letztgenannten Verfahrensvariante, entsprechend dem erfaßten Verlauf der Rundschweißnaht, abrufbar. Die Abfolge kann jedoch auch beliebig ausgewählt werden, um beispielsweise einen bestimmten Schweißnahtabschnitt einer noch- maligen Prüfung und Beurteilung unterziehen zu können. Das Abrufen, das Darstellen und auch das Speichern der einzelnen Bilder kann, wie dies ebenfalls vorgesehen ist, manuell oder automatisch erfolgen.
Um eine ggf. vorliegende Fehlerstelle in der Schweißnaht lokalisieren zu können, wird gemäß einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens vorgeschlagen, die Fehlerstelle in einer Bildmitte des jeweiligen Bildes abzubilden und die für diese Bildmitte ausgewiesene Position als Fehlerstellenposition zu definieren. Dabei wird in vorteilhafter Weise der vorstehend bereits erwähnte Sachverhalt genutzt, daß die Bildmitte des jeweiligen Bildes, in Umfangsrichtung gesehen und bezogen auf den Bezugs- oder Ausgangspunkt, zur Generierung der Position herangezogen wird. Die Positionierung der Fehlerstelle erfolgt demnach in einfacher Weise dadurch, daß die jeweils festgestellte Fehlerstelle in der Bildmitte des jeweiligen Bildes durch Augenscheinahme positioniert wird und daß die zur Anzeige kommende Position der Bildmitte nunmehr zwangsläufig zur Fehlerstellenposition wird. Nach einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Fehlerstelle einem in Frage kommenden Schweißnahtabschnitt zugeordnet und die für letzteren ausgewiesene Position wird als Fehlerstellenposition definiert.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Fehlerstellenposition zur Positionierung eines Schweißwerkzeuges zur Herstellung der Schweißnaht herangezogen wird. Eine derartige Prozedur ist weitgehend automatisierbar. Zu diesem Zweck wird die Fehlerstellenposition in eine Steuereinrichtung für das Schweißwerkzeug ausgelesen.
Die erfindungsgemäße erste Anordnung zur Prüfung und Beurteilung von Rundschweißnähten in Rohrleitungen baut auf einer sogenannten Innenspannvorrich- tung nach dem Stand der Technik auf (vgl. DE 90 05 893 U1; DE 94 17 101 U1), die zwei miteinander zu verbindende Rohrleitungsenden jeweils an deren Innenseite gegenseitig konzentrisch ausrichtet und spannt und die sich selbst konzentrisch zur Achse der Rohrleitungsenden ausrichtet, und ordnet koaxial zur Achse der Spannvorrichtung und axial seitlich zu dieser versetzt eine erste Bilderfas- sungseinrichtung zur bildlichen Erfassung, Übertragung und Darstellung der Schweißnaht an. Diese erste Bilderfassungseinrichtung besitzt eine in Umfangsrichtung der Schweißnaht und in einem festen radialen Abstand zu dieser umlau-
fend antreibbare erste Bilderfassungseinheit. Darüber hinaus besitzt die vorgeschlagene Anordnung eine Winkelweg-Meßeinrichtung, die einen Umfangswinkel erfaßt, den die erste Bilderfassungseinheit, bezogen auf einen definierten Bezugs- oder Ausgangspunkt, zurückgelegt hat.
Zur Handhabung und Steuerung der vorgeschlagenen ersten Anordnung wird letztere weiterhin derart ausgestaltet, daß die erste Bilderfassungseinrichtung mit einer Bildausgabeeinheit, einer Steuereinheit und einer Speichereinheit verbunden ist.
Eine erfindungsgemäße zweite Anordnung zur visuellen Prüfung und Beurteilung von Rundschweißnähten in Rohrleitungen baut gleichfalls auf der vorstehend erwähnten Innenspannvorrichtung dadurch auf, daß eine zweite Bilderfassungseinrichtung zur bildlichen Erfassung, Übertragung und Darstellung der Schweißnaht vorgesehen ist, wobei diese zweite Bilderfassungseinrichtung koaxial zur Achse der Spannvorrichtung und axial seitlich zu dieser versetzt angeordnet ist und über den Umfang der Schweißnaht und in einem festen radialen Abstand zu dieser mehrerer gleichmäßig verteilt angeordnete, die Schweißnaht lückenlos erfassende zweite Bilderfassungseinheiten besitzt.
Vorzugsweise ist die vorgeschlagene zweite Anordnung zwecks Handhabung und Steuerung weiterhin derart ausgestaltet, daß die zweite Bilderfassungseinrichtung mit einer Bildausgabeeinheit, einem Bildumschalter (einem sog. Video-Switcher) und einer Speichereinheit verbunden ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zwei Ausführungsbeispiele einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in seinen zwei vorteilhaften Varianten sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen
Figur 1 einen Mittelschnitt durch eine sogenannte Innenspannvorrichtung in Verbindung mit einer ersten Bilderfassungseinrichtung gemäß der Erfindung;
Figuren 2 bis 5 die Abfolge der Schritte vom Schweißen der Wurzelschweiß- naht über ihre Prüfung und Beurteilung bis zur Vorbereitung der nächsten Schweißnaht im Zusammenhang mit dem Anschweißen eines weiteren Rohrleitungsteiles;
Figur 6 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch das Rohr im Bereich seiner Schweißnaht, wobei eine bevorzugte erste Anordnung zur Durchführung der ersten Verfahrensvariante dargestellt ist;
Figur 7 in schematischer Darstellung eine erste Einrichtung zur Bilddarstellung (beispielsweise auf einem Farbmonitor) in Verbindung mit einer Fernbedienung für Links- und Rechtslauf der er- findungsgemäßen ersten Anordnung gemäß Figur 6;
Figur 8 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch das Rohr im Bereich seiner Schweißnaht, wobei eine bevorzugte zweite Anordnung vorgesehen ist, mit der die zweite Verfahrensvariante gemäß der Erfindung durchführbar ist; Figur 9 in schematischer Darstellung eine Ansicht der zweiten Anordnung gemäß Figur 8, senkrecht zur Rohrachse gesehen, und
Figur 10 in schematischer Darstellung eine zweite Einrichtung zur Bilddarstellung in Verbindung mit einem Bildumschalter (Video- Switcher) zur Auswahl der mit der erfindungsgemäßen zweiten Anordnung gemäß Figur 8 erfaßten Bilder der Schweißnaht.
BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN
1 Innenspannvorrichtung
1a erster Spannerkopf
1 a* erster Innenteil
1aa* erster Außenteil
1b zweiter Spannerkopf 1 b** zweiter Innenteil
q
1 bb** zweiter Außenteil
1c erste Antriebsstange
1c* erster Antriebskolben
1 d zweite Antriebsstange
1d* zweiter Antriebskolben
1e erste Druckmittelbohrung
1f zweite Druckmittelbohrung i g Formiergasbohrung
1 h Schaft
1 i Versorgungsrohr
1 k Kupplungsvorrichtung
2 erste Bilderfassungseinrichtung
2* zweite Bilderfassungseinrichtung
3 erste Bilderfassungseinheit (umlaufend antreibbar)
3.1 bis 3.r i zweite Bilderfassungseinheit (feststehend angeordnet
4 Trägerteil
5 Getriebe
5a treibendes Rad
5b getriebenes Rad
5c Getriebemotor
6 Sichtfenster
7 Lichtquelle
8 Kamera (CCD-Farbkameramodul mit Weitwinkeloptik)
"8.1 bis 8.8 ι Kameras (siehe vorstehend; feststehend angeordnet)
9a erster Endschalter
9b zweiter Endschalter
10 Gehäuse
11 Bildausgabeeinheit (z.B. Farbmonitor)
12 Steuereinheit
13 Bildumschalter (Video-Switcher)
14 Speichereinheit
14a Speichermittel
15 Winkelweg-Meßeinrichtung
I Linkslauf r Rechtslauf
A Antriebszylinder
B Bild
D Druckmittel
E * erstes Rohrleitungsende des Rohrleitungsteils Rn
F * erstes Rohrleitungsende des Rohrleitungsteils Rn+1 c ** tn+1 zweites Rohrleitungsende des Rohrleitungsteiis Rn+1
Cn+2 zweites Rohrleitungsende des Rohrleitungsteils Rn+2
Fi Fehlerstelle
G Formiergas
M Bildmitte
P Position
Po Bezugs- oder Ausgangspunkt
PFI Fehlerstellenposition
R Rohrleitung
Rn Rohrleitungsteil n
Rπ+1 Rohrleitungsteii n+1
Rn+2 Rohrleitungsteil n+2
S Schweißnaht
SA Schweißnahtabschnitt
X optische Achse α Umfangswinkel, gemessen von P0 φ Bildwinkel φ* Bildwinkel (bezogen auf Rohrachse)
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Über eine Schweißnaht S (Figur 1) miteinander zu verbindende Rohrleitungsenden En* En+ι** zweier Rohrleitungsteile Rn, Rn+1 werden an der Innenseite der Rohrleitungsenden mit Hilfe einer sogenannten Innenspannvorrichtung 1 gegenseitig konzentrisch ausgerichtet und gespannt. Dabei richtet sich die Achse der Innenspannvorrichtung 1 konzentrisch zur Achse der Rohrleitungsenden En* En+ι** aus. Die Innenspannvorrichtung 1 besteht unter anderem aus einem ersten Spannerkopf 1a und einem zweiten Spannerkopf 1b. Ersterer besteht aus einem keilförmigen ersten Innenteil 1a* welches durch axiale Verschiebung in einem ersten Außenteil 1aa* letzteres in radialer Richtung aufweitet. Das erste Außenteil 1aa* ist aus mehreren, über den Umfang verteilten Segmenten aufgebaut, die über zwei nicht näher bezeichnete, die Segmente umschließende sogenannte Wurmfedern in radialer Richtung vorgespannt sind. Der zweite Spannerkopf 1 b ist entsprechend aufgebaut und weist ein zweites Innenteil 1 b** und ein zweites Außenteil 1 bb** auf.
Der erste Spannerkopf 1 a ist mit einer am ersten Innenteil 1a* angreifenden und von einem ersten Antriebskolben 1c* angetriebenen ersten Antriebsstange 1c verbunden. In gleicher Weise wird der zweite Innenteil 1 b** des zweiten Spannerkopfes 1b über eine von einem zweiten Antriebskolben 1d* angetriebene zweite Antriebsstange 1 d in axialer Richtung verschoben. Der erste und der zweite Antriebskolben 1c* bzw. 1d* sind in einem Antriebszylinder A angeordnet und können jeweils beidseitig mit einem über Druckmittelbohrungen 1e, 1f zugeführten Druckmittel D, vorzugsweise Druckluft, unter bestimmten Bedingungen (z.B. bei
Reduzierung des Wärmeeinfalls) auch mit einem inkompressiblen Druckmittel wie beispielsweise Hydrauliköl, beaufschlagt werden. Dadurch sind die beiden Spannerköpfe 1a, 1b, jeweils getrennt voneinander, ansteuerbar, so daß das dem jeweiligen Spannerkopf 1a, 1 b zugeordnete Rohrleitungsende En* bzw. En+1**, ge- trennt und unabhängig vom jeweils anderen, gespannt und konzentrisch zur Innenspannvorrichtung 1 ausgerichtet werden kann.
Die vorstehend beschriebene Innenspannvorrichtung 1 erlaubt zunächst ein Spannen und Ausrichten des in Bezug auf die Schweißnaht S linksseitig darge- stellten Rohrleitungsendes En*. Danach kann das rechtsseitig dargestellte Rohrleitungsende En+ι** gespannt werden, wobei das linksseitige an das rechtsseitige zur Bildung der anschließend herzustellenden Schweißnaht S spaltfrei herangezogen wird. In der ersten Antriebsstange 1c ist eine Formiergasbohrung 1g angeordnet, die im Bereich zwischen den Spannerköpfen 1a, 1 b in den dort von den beiden Rohrleitungsenden En* und En+ι** gebildeten Innenraum ausmündet. Über die Formiergasbohrung 1g kann Formiergas G beim Schweißen der Schweißnaht S zugeführt werden.
Das Antriebsgehäuse A ist auf seiner den Spannerköpfen 1 a, 1 b abgewandten Stirnseite mit einem Schaft 1h verbunden, über den die Druckmittelbohrungen 1e und 1f sowie die Formiergasbohrung 1g in die Innenspannvorrichtung 1 eingeführt werden. Der Schaft 1 h trägt darüber hinaus außeπseits eine erfindungsgemäße erste oder eine zweite Bilderfassungseinrichtung 2 bzw. 2*, die jeweils in einem Gehäuse 10 ein Trägerteil 4 zur Aufnahme eines Getriebes 5, von dem lediglich der Getriebemotor 5c dargestellt ist (betrifft erste Bilderfassungseinrichtung 2), wenigstens eines Sichtfensters 6, wenigstens zweier Lichtquellen 7 und einer ersten Bilderfassungseinheit 3 bzw. mehrerer zweiter Bilderfassungseinheiten 3.1 bis 3.n aufnimmt. Der Getriebemotor 5c ist unmittelbar oder mittelbar mit dem Gehäuse 10 verbunden. In letzterem sind das oder die Sichtfenster 6 und die Licht- quellen 7 angeordnet. Dabei können die Lichtquellen 7, in Umfangsrichtung gesehen, beiderseits des jeweiligen Sichtfensters 6 oder aber auch um 90 Grad gegen diese Anordnungsrichtung versetzt, wiederum beiderseits des Sichtfensters 6
und auf beiden Seiten der Schweißnaht S, angeordnet sein. Der Schaft 1h setzt sich jenseits der Bilderfassungseinrichtung 2, 2* in einem Versorgungsrohr 1 i fort.
Die über die Schweißnaht S miteinander zu verbindenden Rohrleitungsenden En* und En+ι** der Rohrleitungsteile Rn und Rπ+ι (Figur 2) werden mittels der Innenspannvorrichtung 1 konzentrisch zueinander ausgerichtet, gespannt und dabei weitgehend von Unrundheiten befreit. Die erfindungsgemäßen Anordnungen, die Bilderfassungseinrichtungen 2 und 2* sind jeweils vorzugsweise versorgungssei- tig neben dem Antriebszylinder A angeordnet und werden über das Versorgungs- röhr 1 i, in dem alle Energie- und Steuerleitungen angeordnet sind, mit der Umgebung der herzustellenden Rohrleitung R verbunden. Das Versorgungsrohr 1 i ist über eine Kupplungsvorrichtung 1 k auftrennbar, so daß die Innenspannvorrichtung 1 mit ihrem Antriebszylinder A und der Bilderfassungseinrichtung 2, 2* von dem aus der Umgebung herangeführten Versorgungsrohr 1 i im Bedarfsfall ge- trennt und anschließend wieder mit diesem verbunden werden kann.
Nach Fertigstellung der Wurzelschweißnaht wird die gesamte Anordnung, bestehend aus der Innenspannvorrichtung 1 mit ihrem Antriebszylinder A und der Bilderfassungseinrichtung 2, 2*, vom angeschweißten Rohrleitungsteil Rn+ι weg, in das Rohrleitungsteil Rn so weit hineingeschoben, daß die Bilderfassungseinrichtung 2, 2* entweder direkt unter der Schweißnaht S oder etwas axial seitlich versetzt unterhalb dieser positioniert ist, so daß eine vollständige Abbildung der Wurzel der Schweißnaht S möglich ist. In dieser Stellung kann die Schweißnaht S nun geprüft, beurteilt, bildhaft erfaßt und ihre Abbildung kann auf einem geeigne- ten Speichermittel aufgezeichnet werden. Bei der Erfassung kann es sich um eine statische, bildhafte Erfassung eines Teils der Schweißnaht S oder aber auch um eine filmhafte, kontinuierlich fortschreitende Erfassung eines Ausschnittes der Schweißnaht S, jeweils bis zu deren vollständiger Erfassung, handeln (Figur 3).
Falls die Wurzel fehlerfrei geschweißt ist, wird die Schweißnaht S, die möglicherweise aus mehreren Schweißlagen aufgebaut werden muß, fertiggeschweißt. Falls die Beurteilung der Schweißnaht S ergibt, daß ihre Wurzel Fehler aufweist,
muß letztere nachgeschweißt werden. In beiden Fällen, das heißt bei einwandfreier oder bei fehlerbehafteter Wurzel, wird die gesamte Anordnung, bestehend aus der Innenspannvorrichtung 1 , dem Antriebszylinder A und der Bilderfassungseinrichtung 2, 2* erneut in die Schweißposition gemäß Figur 2 verbracht (Figur 4).
Nach Fertigstellung der Schweißnaht S (Figur 5) werden die Innenspannvorrichtung 1 und ihr Antriebszylinder A in Verbindung mit der Bilderfassungseinrichtung 2, 2* mittels des Versorgungsrohres 1 i so weit in Richtung des freien zweiten Rohrendes En+ι** verschoben, bis sich die Kupplungsvorrichtung 1 k außerhalb des Rohrleitungsteils Rn+1 befindet und zugänglich ist. Nunmehr kann das nächste Rohrleitungsteil Rn+2 an der durch die Kupplungsvorrichtung 1 k erzeugten Trennstelle des Versorgungsrohres 1 i über letzteres hinweggeschoben werden, um anschließend, nach dem Verbinden der Enden des Versorgungsrohres 1 i mittels der Kupplungsvorrichtung 1 k, mit seinem zweiten Rohrleitungsende En+2 ** in eine Schweißposition gemäß Figur 2 verbracht zu werden. Nunmehr wiederholt sich der vorstehend beschriebene Vorgang, bis die gesamte Rohrleitung R, bestehend aus einer Vielzahl von Rohrleitungsteilen, fertiggestellt ist.
Eine erfindungsgemäße erste Anordnung, die erste Bilderfassungseinrichtung 2 zur Durchführung der ersten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante, nämlich der schrittweisen oder kontinuierlichen visuellen Erfassung der Schweißnaht S mittels einer einzigen ersten Bilderfassungseinheit 3, zeigt Figur 6. Diese erste Bilderfassungseinheit 3, bestehend beispielsweise aus einer Kamera 8 (z.B. CCD- Farbkameramodul mit Weitwinkeloptik), zwei Lichtquellen 7 beiderseits der Schweißnaht S, beispielsweise Weißlicht-LED, einem Sichtfenster 6 und Endschaltern 9a, 9b zur beiderseitigen peripheren Begrenzung eines Umfangswinkels α, ist auf dem Trägerteil 4 fest montiert. Letzteres ist auf dem Schaft 1 h, in dessen Umfangsrichtung, drehbar gelagert und in dessen axialer Richtung unverschieb- lieh festgelegt. Dabei ist die notwendige Rotationsbewegung des Trägerteils 4 beispielsweise derart realisiert, daß an ihm ein Getriebemotor 5c in Verbindung mit einem treibenden Rad 5a fest angeordnet ist, wobei das treibende Rad 5a ein
unmittelbar oder mittelbar fest mit dem Schaft 1 h verbundenes getriebenes Rad 5b antreibt. Auf diese Weise ist ein planetarisches Umlaufen des Trägerteiles 4 in Verbindung mit der ersten Bilderfassungseinheit 3 auf dem Schaft 1 h und damit gegenüber der ebenfalls feststehenden Innenspannvorrichtung 1 in Verbindung mit dem Antriebszylinder A gegeben. Das Sichtfenster 6 und die Lichtquellen 7 sind in dem Gehäuse 10 angeordnet, das auch das Trägerteil 4 und die erste Bilderfassungseinheit 3 in sich aufnimmt.
Mit der dargestellten erfindungsgemäßen ersten Anordnung (erste Bilderfas- sungseinrichtung 2) lassen sich Feststellungen über die Beschaffenheit, die Vollständigkeit, den Wurzeldurchhang und das Vorhandensein von Anlauffarben einfach, schnell und kostengünstig nach erfolgter Schweißung in einem Arbeitsgang treffen. Die Handhabung erfordert kein speziell geschultes Fachpersonal, sondern kann von dem Schweißer durchgeführt werden. Die Ausstattung der Anordnung mit einer Miniaturoptik mit beispielsweise 6 mm Brennweite und beispielsweise - -einem Bildwinkel φ = 45 Grad in Verbindung mit Lichtquellen 7, beispielsweise spezieller Weißlicht-LED, garantiert eine optimale Betrachtung der Schweißnaht S. Das integrierte Getriebe 5 ( 5a, 5b, 5c) ermöglicht eine durch Endschalter 9a, 9b begrenzte Rotation der Bilderfassungseinheit 3 über einen Umfangswinkel α (Rotationswinkel) von beispielsweise α = 355 Grad.
Die erste Bilderfassungseinheit 3 erfasse beispielsweise mit dem Bildwinkel φ einen Schweißnahtabschnitt SA. Dabei ist die optische Achse X der ersten Bilderfassungseinheit 3 auf eine Bildmitte M des sich als Bild B darstellenden Schweißnahtabschnittes SA justiert. Die dargestellte Position der ersten Bilderfassungseinheit 3 stelle beispielsweise auch den Bezugs- oder Ausgangspunkt P0 der erfindungsgemäßen Anordnung zu Beginn der Bilderfassung der Schweißnaht S dar. Das Abfahren der Schweißnaht S erfolge im Ausführungsbeispiel gegen den Uhrzeigersinn. Dabei können die Bilder B der Schweißnahtabschnitte SA schrittweise, nacheinander erzeugt werden oder aber sie werden kontinuierlich, fortschreitend erzeugt. In jedem Falle ergibt die Abfolge der Bilder B ein lückenloses, folgerichtiges Abbild der Schweißnaht S. Bei jedem derart erzeugten Bild B
wird die jeweilige Position P des Bildes, bezogen auf den definierten Bezugsoder Ausgangspunkt Po, erfaßt. Befindet sich beispielsweise die erste Bilderfassungseinheit 3 in einer Stellung, in der ihre optische Achse X durch eine Position P geht, dann hat die erste Bilderfassungseinheit 3 vom Bezugs- oder Ausgangs- punkt Po aus den Umfangswinkel α zurückgelegt. Dieser Umfangswinkel α definiert dann auch eindeutig die Position P (P = f(α)).
Die Erfassung und Bestimmung des Umfangswinkels α erfolgt über eine Winkelweg-Meßeinrichtung 15, die beispielsweise derart ausgestaltet ist, daß ein nicht näher bezeichnetes Rad auf der Innenwandung eines der Rohrenden En*oder En+ι** abrollt und diese Abrollbewegung erfaßt und zu einer Winkelanzeige (Umfangswinkel α) verarbeitet wird. Darüber hinaus sind auch andere Winkelweg- Erfassungseinrichtungen in die erfindungsgemäße Anordnung integrierbar (z.B. impulsweise Ansteuerung des Getriebes 5 zum Vollzug eines vorgegebenen Umfangswinkels α).
Weist beispielsweise die hergestellte Schweißnaht S eine Fehlerstelle Fj auf, dann wird erfindungsgemäß die erste Bilderfassungseinheit 3 so weit verfahren, daß sich die Fehlerstelle Fj in der Bildmitte M des Bildes B abbildet. In dieser Stellung der ersten Bilderfassungseinheit 3 hat die Bildmitte M des Bildes B, in Umfangsrichtung gesehen und bezogen auf den Bezugs- oder Ausgangspunkt P0, eine Position P, die nunmehr als Fehlerstellenposition PFl- definiert wird. Diese Fehlerstellenposition PR ist durch einen ausgewiesenen Umfangswinkel αR gekennzeichnet (P = PR = f(α)). Mit der vorgenannten Fehlerstellenposition PFi kann die Positionierung eines Schweißwerkzeuges gesteuert werden, so daß die Fehlerstelle Fj gezielt überschweißt und damit beseitigt werden kann.
Die schrittweise oder kontinuierlich erfaßte Bildfolge wird über eine Bildausgabeeinheit 11 (beispielsweise einen Farbmonitor) sichtbar gemacht, wobei ein Links- oder Rechtslauf I bzw. r der ersten Bilderfassungseinheit 3 über eine Steuereinheit 12 veranlaßt wird. Das Auslesen und Speichern der Bilddokumente erfolgt in einer Speichereinheit 14 auf einem geeigneten Speichermittel 14a (Figur 7).
Die erfindungsgemäße zweite Anordnung, die zweite Bilderfassungseinrichtung 2* die immer dann angewendet werden kann, wenn die zu schweißende Rohrleitung R einen Mindestdurchmesser aufweist, zeigt Figur 8. Die zweite Bilderfas- sungeinrichtung 2* ist in Bezug auf die Schweißnaht S feststehend und sie besteht aus einer Anzahl n zweiter Bilderfassungseinheiten 3. Im vorliegenden Falle handelt es sich um deren acht (3.1 bis 3.8), die jeweils mit Kameras 8.1 bis 8.8 jeweils wenigstens einen Sektor der Schweißnaht S erfassen, der dann einen Bildwinkel φ* = 45 Grad, bezogen auf die Rohrachse, einschließt. Die zweite Bil- derfassungseinheiten 3.1 bis 3.8 sind auf dem im Zusammenhang mit Figur 6 bereits beschriebenen Trägerteil 4 angeordnet. Im ebenfalls bereits vorstehend erwähnten Gehäuse 10 sind nunmehr acht Sichtfenster 6 in Verbindung mit Lichtquellen 7 zwischen und/oder beiderseits der Sichtfenster 6 angeordnet. Die Gesamtanordnung ist nunmehr sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung auf dem Schaft 1h unverschieblich festgelegt. Eine Rotation ist nicht mehr erforderlich, da die vorgesehenen n = 8 zweiten Bilderfassungseinheiten 3.1 bis 3.8 die Schweißnaht S zeitgleich und vollständig über einen Umschlingungswinkel von α = 360 Grad erfassen.
Eine Fehlerstelle Fj läßt sich in jedem Falle einem der Schweißnahtabschnitte SA (beispielsweise SA der Bilderfassungseinheit 3.6) zuordnen und die für letzteren ausgewiesene Position (Position P der Bilderfassungseinheit 3.6) wird als in Frage kommende Fehlerstellenposition PR definiert (P(α) = PR).
Figur 9 verdeutlicht den vorgenannten Sachverhalt in der schematisch dargestellten Ansicht der Anordnung. Die einzelnen Bilder B der Schweißnahtabschnitte SA werden über die Bildausgabeeinheit 11 ausgegeben und sichtbar gemacht (Figur 10). Dabei werden alle Bilder B der n = 8 zweiten Bilderfassungseinheiten 3.1 bis 3.8 in einen Bildumschalter 13 (einen sog. Video-Switcher) ein- gespeist, und sie können von hier gleichzeitig (z.B. auf der in acht Monitorbereiche unterteilten Bildausgabeeinheit 11) oder nacheinander auf der ungeteilten Bildausgabeeinheit 11 ausgegeben und angezeigt werden. Darüber hinaus be-
steht die Möglichkeit, jede Aufnahme einzeln anzuwählen, um einen bestimmten Schweißabschnitt SA nochmals zu betrachten und zu beurteilen. Dabei ist weiterhin die Möglichkeit vorgesehen, daß der Bildumschalter 13 automatisch von einem zum andern Bild umschaltet, so daß alle acht Abbildungen der Schweißnaht S zeitlich nacheinander auf der Bildausgabeeinheit 11 erscheinen. Die Zeitintervalle für die Abfolge der einzelnen Abbildungen lassen sich am Bildumschalter 13 im Rahmen einer automatisch arbeitenden Anordnung wahlweise voreinstellen. Das Auslesen und Speichern der Bilddokumente erfolgt über die Speichereinheit 14 auf einem geeigneten Speichermittel 14a.