Способ магнитного контроля труб и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области неразрушающего магнитографического контроля труб и изделий трубчатой формы, в частности литых чугунных заготовок гильз цилиндров автомобилей. Сущность: намагничивают трубу, сканируют рельеф магнитного поля рассеяния путем вращения контролируемой трубы вокруг магниточувствительного строчного преобразователя, расположенного внутри герметичного вращающегося барабана, на который нанизана и обкатывается по его наружной поверхности намагниченная труба. Преобразуют магнитное поле в электрический сигнал, обрабатывают информацию и визуализируют дефекты. Технический результат: повышение качества контроля, предотвращение износа преобразователя и обеспечение его защиты от внешних воздействий. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего магнитографического контроля труб и изделий трубчатой формы, в частности литых чугунных заготовок гильз цилиндров автомобилей в условиях массового производства, с целью выявления пространственного положения дефектов, оценки их характера, формы и ориентации, а также измерения их геометрических размеров (длины, глубины, раскрытия).

Известен способ и устройство неразрушающего контроля ферромагнитного тела посредством [1]: - его намагничивания; - расположения магниточувствительного преобразователя на или вблизи контролируемой поверхности тела перпендикулярно направлению намагничивания; - преобразования магнитного поля рассеяния в электрический сигнал; - считывания и обработки информации; - перемещения магниточувствительного преобразователя на новое место.

Недостатками известного способа и устройства являются: - ручное пошаговое сканирование затрудняет процесс автоматизации магнитного контроля; - отсутствие стабильного взаимного расположения магниточувствительного элемента и контролируемого тела влияет на качество контроля, достоверность и точность оценки параметров дефекта; - отсутствие защиты магниточувствительного преобразователя от магнитных помех.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению, позволившим устранить часть недостатков известного способа и устройства, является способ неразрушающего контроля труб газонефтепроводов, реализованный во внутритрубном магнитном снаряде интроскопа [2].

Известный способ включает: - намагничивание трубы постоянным магнитом;
- преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал с помощью строчного магниточувствительного преобразователя;
- сканирование рельефа магнитного поля внутренней стенки трубы путем перемещения строчного преобразователя перпендикулярно направлению намагничивания посредством движущихся вдоль трубы потоков газа или нефти;
- считывание, обработку информации и визуализацию дефектов.

Недостатками этого способа являются:
- процесс сканирования требует наличия движущихся внутри трубы потоков жидких или газообразных сред, что не позволяет контролировать трубы, не заполненные движущейся жидкой или газообразной средой;
- отсутствие стабильного взаимного расположения магниточувствительного элемента и контролируемого тела влияет на качество и точность оценки параметров дефектов;
- пониженная надежность системы контроля, обусловленная недостаточной надежностью механического контакта магниточувствительного преобразователя с поверхностью контролируемой трубы, отрицательного воздействия на него агрессивных сред и отсутствие постоянного автоматического контроля уровня намагниченности трубы;
- не обеспечивает автоматизацию процесса массового допускового контроля.

Целью предлагаемого изобретения является:
- возможность сканирования труб, изделий трубчатой формы без использования движущихся потоков жидких или газообразных сред;
- повышение достоверности и точности магнитоэлектрического преобразования за счет стабильного взаимного расположения магниточувствительного элемента и контролируемой поверхности трубы;
- повышение качества контроля труб и точности оценки параметров дефектов за счет автоматического контроля уровня намагниченности трубы, предотвращения механического износа преобразователя, защиты его от воздействия вибрации, внешних агрессивных сред и магнитных помех;
- возможность использования процесса магнитной дефектоскопии в автоматических линиях при массовом выходном контроле качества изделий.

Сущностью способа магнитного контроля труб, включающего намагничивание трубы, сканирование рельефа магнитного поля рассеяния внутренней стенки трубы, преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал, считывание, обработку информации и визуализацию дефектов, является то, что сканирование осуществляют путем вращения контролируемой трубы вокруг магниточувствительного строчного преобразователя, расположенного внутри герметичного вращающегося барабана, на который нанизана и обкатывается по его наружной поверхности намагниченная диагностируемая труба; магниточувствительный строчный преобразователь и датчик контроля уровня намагниченности располагают неподвижно внутри вращающегося герметичного барабана вдоль его образующей вблизи его внутренней стенки и линии касания наружной поверхности барабана и внутренней поверхности намагниченной трубы.

Сущностью устройства магнитного контроля труб, содержащего средство намагничивания труб, строчный магниточувствительный преобразователь, средства считывания, обработки информации и визуализации дефектов, является то, что строчный магниточувствительный преобразователь расположен неподвижно внутри установленного с возможностью вращения герметичного барабана вдоль его образующей, на которой нанизана с возможностью обкатывания его наружной поверхности контролируемая труба. Расстояние между строчным преобразователем и контролируемой поверхностью трубы во время сканирования постоянно и соответствует условию D>D₁-D₂, где D₁ - наружный, а D₂ - внутренний диаметры барабана. Число магниточувствительных элементов в строке преобразователя зависит от длины контролируемой трубы и от необходимой разрешающей способности магнитоэлектрического преобразования, неподвижно внутри вращающегося герметичного барабана вдоль его образующей вблизи его внутренней стенки и линии касания наружной поверхности барабана и внутренней поверхности намагниченной трубы; расстояние между строчным преобразователем и контролируемой поверхностью трубы во время сканирования постоянно и соответствует условию D>D₁-D₂, где D₁ - наружный, а D₂ - внутренний диаметры барабана; число магниточувствительных элементов в строке преобразователя зависит от длины контролируемой трубы и от необходимой разрешающей способности магнитоэлектрического преобразования.

Принцип работы способа и устройства можно пояснить чертежами.

Фиг.1. Схема сканирования внутренней поверхности гильзы цилиндра и обработки информации.

Фиг.2. Аппаратно-программный комплекс АПК-НК-1 для контроля качества отливок гильз цилиндров автомобилей.

Фиг.3. Двухмерное изображение подповерхностных дефектов и двухмерное изображения на экране монитора их магнитных откликов.

Фиг. 4. Трехмерное изображение на экране монитора магнитных откликов подповерхностных дефектов.

Схема сканирования (фиг.1 и 2) отображает процессы: намагничивания гильзы 2; сканирования, путем вращения барабана 1 с нанизанной на него гильзой 2; преобразования магнитного поля рассеяния в электрический сигнал с помощью магниточувствительного элемента 7; считывания и обработку информации 5; управления сканированием, контролем и визуализацией дефектов 4,6,7,8.

Цикл контроля начинается с намагничивания и установки на барабан 1 гильзы 2. После измерения уровня ее намагниченности с помощью датчика намагниченности 8, выдается сигнал на вращение барабана 1. Во время вращения барабана 1, с помощью механизма вращения 3, производится сканирование магнитного поля рассеяния внутренней поверхности отливки многоэлементным магниточувствительным преобразователем 7, состоящим из 64-х магниточувствительных элементов, расположенных в строку, и, одновременно, преобразование магнитных сигналов в электрические сигналы и их последующее преобразование в цифровую форму, и запись в память ЭВМ в виде цифровой матрицы чисел.

Строчный магниточувствительный преобразователь 7 и датчик контроля намагниченности 8 расположены неподвижно в герметичном барабане 1 вдоль его образующей вблизи внутренней поверхности барабана 1 и линии касания его наружной поверхности и внутренней поверхности гильзы 2. Это обеспечивает: предотвращение механического износа преобразователя; защиту его от воздействия внешних агрессивных сред и магнитных помех; постоянство расстояния от внутренней поверхности гильзы 2 до преобразователя 7, которое определяют из соотношения D>D₁-D₂ где D₁ - наружный, а D₂ - внутренний диаметры барабана.

В основе алгоритма работы АПК-НК-1 положен принцип измерения параметров магнитного поля рассеяния от внутренней поверхности гильзы 2, с последующим выделением магнитных аномалий, вызванных дефектами. Затем производят считывание, обработку информации и визуализацию дефектов на экране монитора 6 (при магнитографическом визуальном анализе дефектов) (фиг.3 и 4) и выдачей сигналов "годен" - "брак" 5 на панели сигнализации 4 - при допусковом автоматическом контроле.

Объединение процессов: вращения исследуемой гильзы вокруг неподвижного преобразователя; контроля за уровнем намагниченности изделия; преобразования параметров магнитного поля в электрический сигнал обеспечило:
- возможность сканирования труб, изделий трубчатой формы без использования движущихся потоков жидких или газообразных сред;
- повышение достоверности и точности магнитоэлектрического преобразования;
- повышение качества контроля труб и точности оценки параметров дефектов;
- предотвращение механического износа преобразователя, защиту его от воздействия вибрации, внешних агрессивных сред и магнитных помех;
- возможность использования процесса магнитной дефектоскопии в автоматических линиях при массовом выходном контроле качества изделий.

Предлагаемые способ и устройство магнитного контроля труб позволяют:
- выявлять дефекты даже в чугунных отливках трубчатой формы размером 1 х 1,5 х 1,5 мм на глубине залегания 20 мм;
- визуализировать в 2-, 3-мерном изображении топограмму контролируемого объекта с пространственным распределением дефектов (фиг.3 и 4).

Источники информации
1. Заявка DE, Os 3435442. Способ и устройство для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий путем намагничивания. Опубл. 27.03.86. 13, МКИ G 01 N 27/83.

2. А. А. Абакумов и др. состояние и перспективы развития магнитных интроскопов для диагностики газонефтепроводов. "Контроль. Диагностика", 10, ИАЕЭ, Обнинск, 1999, 38 с.

Формула изобретения

1. Способ магнитного контроля труб, включающий намагничивание трубы, сканирование рельефа магнитного поля рассеяния внутренней стенки трубы, преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал, считывание, обработку информации и визуализацию дефектов, отличающийся тем, что сканирование осуществляют путем вращения контролируемой трубы вокруг магниточувствительного строчного преобразователя, расположенного внутри герметичного вращающегося барабана, на который нанизана и обкатывается по его наружной поверхности намагниченная контролируемая труба.

2. Способ магнитного контроля труб по п.1, отличающийся тем, что процесс сканирования сопровождают автоматическим контролем уровня намагниченности трубы.

3. Устройство магнитного контроля труб, содержащее средство намагничивания труб, строчный магниточувствительный преобразователь, средства считывания, обработки информации и визуализации дефектов, отличающееся тем, что строчный магниточувствительный преобразователь расположен неподвижно внутри установленного с возможностью вращения герметичного барабана вдоль его образующей, на которой нанизана с возможностью обкатывания его наружной поверхности контролируемая труба.

4. Устройство магнитного контроля труб по п.3, отличающееся тем, что магниточувствительный строчный преобразователь и датчик контроля уровня намагниченности располагают неподвижно, внутри вращающегося герметичного барабана, вдоль его образующей, вблизи его внутренней стенки и линии касания наружной поверхности барабана и внутренней поверхности намагниченной трубы.

5. Устройство магнитного контроля труб по п.3, отличающееся тем, что расстояние между строчным преобразователем и контролируемой поверхностью трубы во время сканирования постоянно и соответствует условию D>D₁-D₂, где D₁ - наружный, а D₂ - внутренний диаметры барабана.

6. Устройство магнитного контроля труб по пп.3 и 4, отличающееся тем, что число магниточувствительных элементов в строке преобразователя зависит от длины контролируемой трубы и от необходимой разрешающей способности магнитоэлектрического преобразования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4