Способ магнитного контроля дефектов длинномерных ферромагнитных изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю длинномерных изделий из ферромагнитного материала и может быть использовано, например, при контроле качества сварных соединений электросварных труб. Задачей изобретения является повышение информативности контроля продольного сварного шва в непрерывном потоке за счет определения также и протяженности дефектов. Поставленная задача достигается тем, что в способе магнитного контроля длинномерных ферромагнитных изделий, преимущественно электросварных труб, заключающемся в намагничивании изделия и считывания градиента магнитного поля рассеяния на его поверхности с помощью двух феррозондовых преобразователей, сигналы которых вычитают и по их разности определяют дефекты в изделии, дополнительно намагничивают участок изделия под одним из преобразователей до более высокого уровня, при котором величина разностного сигнала достигает минимального значения. Дополнительное намагничивание участка изделия под одним из преобразователей до более высокого уровня, при котором величина разностного сигнала достигает минимального значения, позволяет получать то, что сигнал преобразователя, под которым изделие дополнительно намагничивается, обратно пропорционален величине поля дефекта, что позволяет повысить информативность контроля за счет обнаружения дефекта по всей его длине. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества длинномерных изделий из ферромагнитного материала и может быть использовано, например, при контроле дефектов сварных соединений электросварных труб.

Известны технические решения, по которым изделие намагничивают, а поле рассеяния от дефекта считывают магнитным преобразователем [1, 2] Недостатком данных технических решений является то, что они не позволяют надежно контролировать изделия с необработанной поверхностью, на сварных швах и т.д. из-за восприимчивости дефектоскопов к локальным полям технологического происхождения (структура, риски, наклеп, окалина и др.).

Известен способ контроля дефектов, реализованный в магнитном дефектоскопе, принятый за прототип, по которому изделие намагничивают полюсами вращающегося электромагнита, а его поверхность сканируют по спирали двумя группами магнитных преобразователей, включенных между собой дифференциально. Благодаря этому повышается помехоустойчивость и чувствительность контроля за счет самокомпенсации сигнала-помехи от протяженных неоднородностей [3] Однако данное техническое решение не позволяет различать дефекты по их протяженности (длине) особенно при непрерывном контроле швов электросварных труб в технологическом потоке. Дело в том, что при дифференциальной схеме включения преобразователей, наводимая в них ЭДС взаимно вычитается, т.е. самокомпенсируется. Такая схема включения, с одной стороны, обеспечивает нечувствительность к технологическим помехам, а с другой, нечувствительность к протяженным дефектам, так как сигналы поступают от их концов и поэтому могут быть восприняты как два локальных дефекта, чем снижается информативность контроля.

Задачей изобретения является повышение информативности контроля продольного сварного шва в непрерывном потоке за счет определения также и протяженности дефектов.

Решение поставленной задачи состоит в том, что в способе магнитного контроля дефектов длинномерных ферромагнитных изделий, преимущественно электросварных труб, заключающемся в том, что изделия намагничивают и измеряют градиент магнитного поля рассеяния на их поверхностях с помощью двух феррозондовых преобразователей, сигналы которых вычитают и по их разности определяют дефекты в изделиях, согласно изобретению намагничивают участок изделий под одним из преобразователей до более высокого уровня, при котором разностный сигнал достигает минимального значения.

На фиг. 1 изображена схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 график зависимости сигнала преобразователя от напряженности поля (характеристика преобразователя), поясняющий способ контроля.

Труба 1 расположена между полюсами электромагнитов 2 и 3 и перемещается поступательно в направлении стрелки V под двумя преобразователями 4 и 5, включенными через резонансные усилители 6 и 7 к блоку 8 вычитания, который выдает разностный сигнал U на индикатор 9.

Участки трубы, последовательно проходящие под преобразователями 4 и 5, намагничиваются соответственно электромагнитами 2 и 3, катушки которых запитаны постоянным током от регулируемых выпрямителей.

Величина намагничивающего поля участка трубы под преобразователем 4 определяется точкой а по оси абсцисс графика, а величина намагничивающего поля под преобразователем 5 определяется точкой d. В этом случае ЭДС на выходе преобразователя 4 определяется точкой А, а на выходе преобразователя 5 точкой D. Поскольку ЭДС преобразователей равны по амплитуде, то разностный сигнал U на выходе блока 8 равен нулю. На индикаторе 9 сигнал отсутствует в результате самокомпенсации внешнего намагничивающего поля, равно как сигналов-помех от неоднородности структуры шва.

Проследим, как изменяется сигнал U при прохождении одиночного локального и протяженного дефектов. Длина протяженного дефекта много больше расстояния между преобразователями, а локального наоборот, много меньше этого расстояния.

Пусть труба движется в направлении от первого к второму преобразователю (от преобразователя 4 к преобразователю 5). Сигнал на выходе первого преобразователя увеличивается и пусть достигает точки В, а сигнал на выходе второго преобразователя останется прежним и определяется точкой D.

Тогда U' U _Вb U_Dd U_Aa + U_BM U_Dd U_BM Когда дефект покидает первый преобразователь и достигает второго, сигнал на выходе преобразователя 4 устанавливается на прежнем уровне (точка А), сигнал на выходе преобразователя 5 уменьшается и пусть достигает точку Е на кривой, изображенной на фиг. 2.

Тогда U'' U_Aa T_Ee U_Aa (U_Dd U_DN) U_DN.

Поскольку дефект один и тот же и характеристики преобразователей одинаковы, то не трудно заметить, что разностные сигналы равны по величине: U' U'', так как U_ВM U_DN.

Аналогичен принцип образования сигнала на индикаторе 9 при прохождении начала и конца протяженного дефекта под одним из преобразователей. Однако при прохождении дефекта одновременно под обоими преобразователями разностный сигнал не только не исчезает, а еще более возрастает. Рассмотрим и этот случай. Наличие дефекта под обоими преобразователями вызывает увеличение сигнала у первого преобразователя, от точки А до точки В и уменьшение сигнала у второго преобразователя от точки D до точки Е. Тогда разностный сигнал U определяется U U_Bb U_Ee U_Aa + U_BM (U_Dd U_DN) U_ВM + U_DN U₁ U₂ U_деф, т.е. U_дефU.

Поскольку для одного и того же дефекта можно положить, что U_BM U_DN, то U2 U' 2U'', т.е. сигнал от протяженного дефекта может быть вдвое больше сигнала локального дефекта.

Осуществление способа контроля производили на лабораторной намагничивающей установке, на магнитопроводе которой был установлен подвижно феррозондовый преобразователь. Обмотки возбуждения были подключены к генератору синусоидальных колебаний ГЗ-33, а измерительные к селективному милливольтметру В6-2. Объектом контроля был отрезок электросварной трубы диаметром 57 х 2,6 мм. На сварном шве был нанесен искусственный дефект в виде канавки глубиной 0,5 мм и длиной 400 мм. Труба устанавливалась на опорные ролики. На трубу устанавливали намагничивающее устройство так, чтобы шов находился над преобразователем. Полюса намагничивающего устройства были снабжены роликами, обеспечивающими свободное перемещение намагничивающего устройства вдоль трубы. В качестве источника питания намагничивающих катушек служил стабилизированный выпрямитель типа ВС-25, позволяющий регулировать плавно ток от 0 до 10 А.

Величину тангенциальной составляющей намагничивающего поля измеряли с помощью микровеберметра типа Ф 3454/1.

Измерения сигнала от дефекта производили при режимах намагничивания Н_г 80 А/см и Н_т 180 А/см. Значение результирующего сигнала определяли путем вычитания первого результата из второго.

Эффективность предлагаемого способа определяем по результатам сравнений разностных сигналов преобразователя при одном и том же режиме намагничивания и при разных режимах, т.е. когда присутствует дополнительное намагничивание. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице. Они показывают, что разность сигналов от дефекта, находящегося одновременно под двумя преобразователями, при одном и том же (известном) режиме намагничивания равна нулю: U_B U_B 280-2800, а при разных (при наличии дополнительного) режимах намагничивания не равна нулю: U_B U_E 280 175 105 мВ.

Данное изобретение позволяет повысить информативность контроля электросварных труб в непрерывном потоке производства за счет нечувствительности к постоянным источникам помех (к неоднородности шва, магнитному фону и т.д.) и повышения чувствительности к протяженным дефектам, однородным по длине, различать начало и конец протяженного дефекта от локальных дефектов. Короткий по длине локальный дефект дает два одиночных импульса, а протяженный дефект дает постоянный по величине сигнал, обрамленный двумя импульсами, вдвое меньшими по амплитуде.

Формула изобретения

СПОСОБ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ ДЛИННОМЕРНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно электросварных труб, заключающийся в том, что изделия намагничивают и измеряют градиент магнитного поля рассеяния на их поверхностях с помощью двух феррозондовых преобразователей, сигналы которых вычитают и по их разности определяют дефекты в изделиях, отличающийся тем, что намагничивают участок изделий под одним из преобразователей до более высокого уровня, при котором разностный сигнал достигнет минимального значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3