Устройство для калибровки магнитных дефектоскопов
Полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля изделий и может быть использовано для калибровки магнитных дефектоскопов. Суть полезной модели. Устройство для калибровки магнитных дефектоскопов, содержащее контрольный образец без дефекта износа и имитаторы дефектов износа, причем, контрольный образец и имитаторы выполнены в виде в виде комплекта образцов, имитирующих износ стальных канатов, каждый из которых состоит из пучка стальных проволок, с магнитной проницаемостью 19-21 ед. СИ, диаметром 1 мм и 5 мм, длиной не менее 1 м и соответствующих 0; 10; 15; 20 и 25% износу стальных канатов. Использование заявляемого устройства существенно снижает погрешность калибровки дефектоскопов, которые после настройки по этим образцам приобретут оптимальный вариант чувствительности, за счет выполнения комплекта образцов с малой магнитной проницаемостью и обеспечат более стабильный режим работы дефектоскопов в эксплуатационных условиях.
Полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля изделий и может быть использована для калибровки магнитных дефектоскопов, предназначенных для контроля износа стальных канатов.
Проблема контроля износа стальных канатов весьма актуальна, так как связана с вопросами безопасной эксплуатации подъемного оборудования, которое относится к сфере государственного контроля и надзора.
Наиболее эффективное решение этой проблемы связано с использованием магнитных дефектоскопов, разрешенных к применению Госгортехнадзором России, как одно из средств неразрушающего контроля стальных канатов [Методические указания по магнитной дефектоскопии стальных канатов подъемных сооружений. - М.: СП «Интрон Плюс», 2000. - 19 с.].
Для настройки и калибровки магнитных дефектоскопов должны применяться сертифицированные средства измерений, в том числе ферромагнитные образцы, категории Государственных стандартных образцов, выполняющих функцию средств измерений износа стальных канатов с имитацией разных ее степеней, включая предельную - 24%. [ГОСТ 8.315. ГСИ. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения. - М.: Стандарты, 1997],
Стальные канаты изготовляются из сталей разных марок, имеющих разброс величин амплитудной магнитной проницаемости в диапазоне 30-60 ед. СИ [Марочник сталей и сплавов. Под. ред. В.Г.Сорокина. - М: Машиностроение, 1989. - 640 с.]. Практически в пределах этих величин магнитной проницаемости и происходит калибровка магнитных дефектоскопов. Причем, она проводится в условиях нахождения стандартных образцов в статическом состоянии, что не в полной мере отражает происходящие изменения свойств материала канатов в условиях эксплуатации и реального контроля.
Данные недостатки приводят к снижению достоверности контроля стальных канатов. Поэтому, не вырабатывая сроков эксплуатации, канаты заменяются новыми.
Уровень техники в области контроля износа стальных канатов может быть представлен следующими известными решениями.
Известен стандартный образец для магнитной дефектоскопии [Г.Г.Газидова, Д.И.Косовский, Г.С.Шелихов. А.с. СССР 
1810805. Бюл. изобр. 15, 1993 г.], который содержит основу из ферромагнитного материала произвольной формы с круглым отверстием и цилиндрическую вставку с искусственным поверхностным дефектом, запрессованным в отверстие основы заподлицо с ее рабочей поверхностью. Искусственный дефект выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных прорезей.
Основной недостаток данного стандартного образца связан с физико-механическим свойствами, как самого образца, так и его дефекта, которые не позволяют отразить диапазон изменений физико-механических свойств стальных канатов, формируемых в результате появления дефектов износа. Следовательно, применение данного стандартного образца для калибровки магнитных дефектоскопов, приводит к значительным погрешностям при контроле канатов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для калибровки магнитных дефектоскопов, содержащее контрольный образец без дефекта, закрепленные на нем имитаторы дефекта и сварного шва, причем имитатор сварного шва выполнен в виде полого цилиндрического сегмента с хордой, равной ширине усиления имитируемого шва, а имитатор дефекта выполнен в виде проводника и расположен в полости цилиндрического сегмента [A.M.Шаров, А.Н.Синица, Г.И.Скрябина. Патент РФ 2040787].
Недостатки этого устройства связаны с его конструкцией, приводящей к снижению условий воспроизводства достоверности дефектов износа стальных канатов, и, как следствие, к значительным погрешностям при настройке и калибровке магнитных дефектоскопов. Это устройство не позволяет воспроизводить диапазон дефектов стальных канатов, связанных с их процентным износом. Кроме этого, проведение калибровки дефектоскопов в условиях статического положения устройства не отражает реальных условий контроля стальных канатов.
Таким образом, указанные недостатки не позволяют использовать данное устройство для достоверной настройки и калибровки магнитных дефектоскопов, применяемых при контроле стальных канатов.
В основу полезной модели положена задача повышения достоверности и точности калибровки магнитных дефектоскопов, за счет имитации в широком диапазоне износа стальных канатов.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для калибровки магнитных дефектоскопов, содержащем выполненные из стали контрольный образец без дефекта износа и имитаторы дефектов износа, согласно полезной модели контрольный образец и имитаторы выполнены в виде комплекта образцов, имитирующих износ стальных канатов, каждый из которых состоит из пучка стальных проволок, набранных из инструментальной стали У8 с магнитной проницаемостью 19-21 ед. СИ, диаметром 1 мм и 5 мм, длиной не менее 1 м и соответствующих 0; 10; 15; 20 и 25% износу стальных канатов.
Выполнение контрольного образца и имитаторов дефектов в виде комплекта образцов, имитирующих износ стальных канатов, каждый из которых состоит из пучка стальных проволок, набранных из инструментальной стали У8 с магнитной проницаемостью 19-21 ед. СИ, обеспечивает возможность воспроизведения диапазона дефектов стальных канатов, связанных с их процентным износом.
Выполнение устройства для калибровки магнитных дефектоскопов в виде комплекта стандартных образцов с постоянными величинами магнитной проницаемости, меньшими по сравнению с аналогичными для контролируемых канатов, позволяющими воспроизводить диапазон дефектов стальных канатов, связанных с их процентным износом обеспечивает повышение достоверности и точности калибровки магнитных дефектоскопов.
Кроме того, заявляемое устройство за счет своих конструктивных особенностей, а именно: охват комплектом всего диапазона износа канатов, а также возможность осуществлять проведение калибровки дефектоскопов в условиях приближаемым к динамическим, отражает реальные условия контроля стальных канатов, что повышает достоверность калибровки.
Поэтому использование заявляемого устройства существенно снижает погрешность калибровки дефектоскопов, которые после настройки по этим образцам приобретут оптимальный вариант чувствительности, за счет выполнения комплекта образцов из стали с малой магнитной проницаемостью и обеспечат более стабильный режим работы дефектоскопов в эксплуатационных условиях.
Таким образом, данный комплект стандартных образцов со значением амплитудной магнитной проницаемости 19-21 ед. СИ, позволяет оптимизировать настроечные параметры магнитных дефектоскопов, и тем самым повысить достоверность контроля разных типов канатов и практически исключить влияние разных марок сталей канатов на контроль их износа и разных условий их эксплуатации.
Для калибровки магнитного дефектоскопа типа УДК-3 (занесен в Государственный реестр средств измерений 18118-99, диапазон измерения износа канатов 0-24%, абсолютная погрешность измерения ±1% при доверительной вероятности 0,95), предназначенного для контроля круглых, плоских и резинотроссовых канатов, были изготовлены три разных комплекта стандартных образцов соответствующих трем типам канатов. Каждый комплект содержит пять стандартных образцов. Образцы состоят из пучков, которые набраны из стальных проволок разных по диаметру, изготовленных из инструментальной стали У8, со значением амплитудной магнитной проницаемости 19-21 ед. СИ, диаметром 1 мм и 5 мм, длиной не менее 1 м, скрепленных эпоксидной смолой. Площадь среднего поперечного сечения пучков образца определяется по формуле Sc=n·s, где n - число стальных проволок в пучке; s - площадь среднего поперечного сечения проволоки.
Каждый образец комплекта имитирует износ сечения 0%, т.е. контрольный образец с исходным состоянием каната и 10%; 15%; 20% и максимально допустимый износ 25%. Абсолютная погрешность имитации износа образцов составляет менее 0,3%.
При калибровке магнитного дефектоскопа УДК-3, путем пропускания со скоростью 0,5-1 м/с, соответствующей условиям реального контроля канатов, через намагничивающую и измерительную катушки датчика дефектоскопа, данных комплектов стандартных образцов, на рабочих режимах при амплитудах напряженности переменного магнитного поля 50 А/м для плоских и резинотросовых канатов, 160 А/м для круглых стальных канатов и частоте 200 Гц, получены значения амплитудной магнитной проницаемости образцов в 1,5-2 раза меньше по сравнению с таковыми для контролируемых канатов. В результате чего, обеспечивается запас по чувствительности УДК-3 более чем в 1,5 раза.
Эффективность применения разработанных комплектов стандартных образцов была подтверждена испытанием дефектоскопов УДК-3 в практических условиях эксплуатации канатов в составе шахтного оборудования.
Таким образом, магнитный контроль износа стальных канатов посредством магнитных дефектоскопов, калиброванных с помощью заявляемого устройства для калибровки магнитных дефектоскопов, существенно повышает возможности магнитного метода дефектоскопии при контроле стальных канатов, за счет достоверности и точности калибровки магнитных дефектоскопов.
Устройство для калибровки магнитных дефектоскопов, содержащее контрольный образец без дефекта износа и имитаторы дефектов износа, отличающееся тем, что контрольный образец и имитаторы выполнены в виде комплекта образцов, имитирующих износ стальных канатов, каждый из которых состоит из пучка стальных проволок, с магнитной проницаемостью 19-21 ед. СИ, диаметром 1 мм и 5 мм, длиной не менее 1 м и соответствующих 0; 10; 15; 20 и 25% износу стальных канатов.
