Rohre, durch die Öl oder Gas über Land und unter Wasser geleitet wird, müssen dicht sein. Außerdem müssen sie Temperaturschwankungen und hohen Drücken dauerhaft standhalten. Das ist nur möglich, wenn die Rohre frei von Materialfehlern und Schwachstellen, wie Rissen in der Schweißnaht, und Luft- oder Schlackeneinschlüssen im Metall sind. Spezielle Röntgensysteme erkennen diese Fehler. „Röntgen ist zuverlässiger als beispielsweise Ultraschall. Der ist zwar schneller als die Röntgenmethode, zeigt aber nicht konkret genug, um welchen Fehler es sich handelt“, erklärt Sönke Sperl, Geschäftsführer bei Yxray.
Die Entwicklung von Röntgensystemen für die Schweißnahtprüfung von Rohren ist die Spezialität des Unternehmens. Ihre Systeme prüfen Rohre mit Durchmessern von 50 mm bis zu 2 m für Kunden in aller Welt. „Die Röntgenanlagen sind in die jeweilige Produktionslinie beim Hersteller integriert, stehen zum Schutz der Mitarbeiter vor den starken Röntgenstrahlen in einem eigenen abgeschlossenen Bunker und werden von außen per PC bedient“, erklärt Sperl.
Präzise Entfernungen messen
Das Unternehmen plant die Rohrdurchleuchtungs-Anlagen nach den speziellen Wünschen des Kunden, baut sie vor Ort auf und schult die Mitarbeiter auf der Anlage. Um ein fertiges Rohr zu prüfen, fährt dieses auf einem Rohrwagen in den Prüfraum – einen strahlensicheren Bunker. Die Röntgenröhre hängt an einem Tragarm, der sie millimetergenau über dem Rohr positioniert. Den Gegenpol bildet ein Flatpanel, das je nach Rohrdurchmesser im oder unter dem Rohr platziert wird. Entscheidend für bestmögliche Prüfergebnisse ist die präzise und millimetergenaue Positionierung von Rohr, Flatpanel und Röntgenquelle. Die Position des Rohrwagens gibt dabei den Nullpunkt vor und ist damit ausschlaggebend für die korrekte Funktion der Anlage. Für die Qualität des Röntgenergebnisses ist die Entfernung zwischen Strahlenquelle und Rohroberfläche maßgeblich. In beiden Fällen sorgt jeweils ein Analogsensor vom Typ DW-AD-509-M30 von Contrinex für das präzise Positionieren.
Analog besser als digital
Die induktiven Sensoren mit Analogausgang eignen sich vor allem für diese Art von Wegmessung, da sie den gesamten Bewegungsablauf erfassen und nicht nur wie Digitalsensoren einen Absolutwert liefern. Das Spannungs- und Stromsignal des Sensors ändert sich mit dem Abstand zwischen dem Bedämpfungselement und der aktiven Sensorfläche. Die Sensoren bieten sich damit für das Messen von Abständen und Winkeln sowie zum Erkennen von Bewegungen an. Der Analogsensor gibt den Bewegungsablauf wahlweise als analoges Spannungs- oder als Stromsignal aus. Dabei stehen jeweils zwei Varianten zur Verfügung: 0 bis 5 V oder 0 bis 10 V und 1 bis 5 mA oder 4 bis 20 mA. Damit können die Sensoren auch kleine oder sich schnell bewegende Teile gut erkennen.
Präzise im großen Erfassungsbereich
Aufgrund des patentierten Condist-Verfahrens ist der Erfassungsbereich der Sensoren groß. Der Condist-Oszillator in den Sensoren ist im Vergleich zu konventionellen Schwingkreis-Oszillatoren unempfindlicher gegenüber Umwelteinflüssen, vor allem Temperaturen. Damit kann der Schaltpunkt hin zu größeren Schaltabständen verlagert werden. Bei den von Yxray verwendeten Sensoren liegt der Erfassungsbereich in einem Bereich von 0 bis 40 mm und damit laut Herstellerangaben 250 % über dem Marktstandard. Dieser große Erfassungsbereich macht die Röntgenanlage flexibel hinsichtlich der Rohrgröße und der sich damit ergebenden Entfernung zwischen Röntgenquelle und Rohroberfläche. Doch die Analogsensoren haben nicht nur einen großen Erfassungsbereich. Sie ermöglichen Auflösungen im µm-Bereich und sind zwischen -25 und 70 °C temperaturstabil. Außerdem verfügen sie über eine Langzeitwiederholgenauigkeit von ±0,01 mm bei einer Umgebungstemperatur von 23 °C ±5 °C und nur eine geringe Exemplarstreuung. Aufgrund der geringen Temperaturdrift von weniger als ±5 % bei Temperaturen von 0 bis 70 °C beziehungsweise weniger als ±10 % im Bereich von -25 bis 0 °C sowie ihrer Fähigkeit, ferromagnetische und Nichteisenmetalle zu identifizieren, eignen sich die Analogsensoren für viele unterschiedliche Anwendungen.
Darüber hinaus können die präzisen induktiven Sensoren mit Analogausgang auch Konzentrizitäts- und Vibrationsprüfungen durchführen. Damit sind sie eine kostengünstige Alternative zu den üblicherweise für diesen Zweck eingesetzten, teureren Messwandlern. Das Übertragungsverhalten der Geräte ist nicht-linearisiert. Sie verfügen über eine gute Auflösung (keine Digitalisierung) und ihr Schaltpunkt lässt sich in Verbindung mit einer SPS durch Teach-in einstellen. Die Analogsensoren haben standardmäßig einen Kurzschluss- und Polaritätsumkehrschutz sowie einen Temperaturbereichsausgleich. Die angebotenen Größen reichen von M8 (8 mal 8 mm) bis zu M30 als Kabel oder Steckerversion.
Mit ihren Eigenschaften sind die Analogsensoren prädestiniert für den Einsatz in Röntgenprüfsystemen. „Unsere Systeme müssen zuverlässig und ohne Probleme funktionieren. Wir können ja nicht schnell mal eben vorbei kommen, wenn eine Anlage in Indien, Thailand oder den USA Schwierigkeiten macht“, meint Sönke Sperl. Yxray setzte die ersten induktiven Analogsensoren von Contrinex vor rund drei Jahren ein und sie laufen immer noch zuverlässig. Dabei schätzt Sperl nicht nur die Präzision und Verlässlichkeit der Sensoren, sondern auch deren Kosteneffektivität und Robustheit.
Norbert Matthes
(mf)
