ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ТРУБ Российский патент 1996 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля качества швов электросварных труб в технологическом потоке.

Известен дефектоскоп (патент США N 3579099, кл. G01P 33/12, 1969 (аналог)), содержащий накладной электромагнит и размещенные между его полюсами два магниточувствительных элемента датчики Холла, генератор переменного тока, соединенный с обмоткой электромагнита, усилитель сигнала и соединенный с ним блок индикации.

Недостатком дефектоскопа являются необходимость мощного источника тока, невозможность использования его при контроле изделий с криволинейной поверхностью, например труб, а также низкая надежность контроля ввиду того, что магниточувствительные элементы размещены без возможности изменения их положения относительно объекта контроля.

Наиболее близким по технической сущности является магнитный дефектоскоп, описанный в журнале "Дефектоскопия", 1971, N 3, с. 35 42, содержащий намагничивающее устройство, электронный блок обработки сигналов с индикатором дефекта и индукционный преобразователь, снабженный электродвигателем с ременной передачей.

Недостатком известного технического решения является потеря информации на коллектор, высокие затраты электроэнергии на вращение намагничивающего устройства с преобразователем, сложность и высокая металлоемкость инструкции всего дефектоскопа и невозможность контроля продольного сварного шва труб различного диаметра.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей.

Цель достигается тем, что предлагается магнитный дефектоскоп для контроля труб, содержащий опорную стойку, закрепленные на ней намагничивающий узел и электродвигатель с ременной передачей, индукционный преобразователь с ферромагнитными стержнями и блок обработки сигналов с индикатором, согласно изобретению снабженный закрепленными с возможностью вращения на стойке двумя направляющими роликами, предназначенными для взаимодействия внешней поверхности с ремнем электродвигателя, двумя опорными роликами и кольцом, которое установлено с возможностью вращения на опорных роликах и предназначено для взаимодействия внешней поверхностью с ремнем электродвигателя, индукционный преобразователь выполнен в виде неподвижной прямоугольной катушки, которая жестко закреплена на опорной стойке между полюсами намагничивающего узла, полюсы последнего выполнены расщепленными, а ферромагнитные стержни индукционного преобразователя расположены на внешней стороне ремня электродвигателя на расстоянии больше половины длины катушки, но не меньше расстояния между полюсами намагничивающего узла. Неподвижность катушки преобразователя обеспечивает прямое включение преобразователя к блоку обработки сигналов и исключение потери сигнала, что обуславливает упрощение конструкции, повышение надежности работы дефектоскопа на трубах различного диаметра. Расположение ферромагнитных стержней на ремне электродвигателя обеспечивает контроль продольного сварного шва без применения сложных следящих за швом систем, т.к. ширина зоны контроля обеспечивается длиной катушки преобразователя.

Величина расстояния между ферромагнитными стержнями обеспечивает чистоту или шаг сканирования сварного шва, что гарантирует повышение надежности обнаружения дефекта и дает возможность применять более надежные низкоскоростные и маломощные электродвигатели.

Направляющее вращающееся кольцо с опорными роликами служит в качестве опоры приводного ремня электродвигателя и обеспечивает прохождение ферромагнитных стержней через полость катушки преобразователя. Внутренний диаметр кольца определяет максимальный размер контролируемых труб и тем самым расширяет технологические возможности дефектоскопа.

Расщепленная форма полюсов намагничивающего устройства обеспечивает нормальное функционирование индукционного преобразователя предлагаемой конструкции без ущерба для намагничивания труб разного диаметра и в целом способствует расширению технологических возможностей дефектоскопа.

Таким образом, заявленная совокупность признаков обладает существенными отличиями, так как входящие в них признаки, использованные по новому значению, создали новый, ранее неизвестный, эффект.

На фиг. 1 представлено устройство магнитного дефектоскопа; на фиг. 2 - катушка и полоса электромагнита, вид сверху; на фиг. 3 и 4 виды сигналов, полученных на сварном шве без дефекта сплошности и с дефектом соответственно.

Магнитный дефектоскоп состоит из опорной стойки 1 с проходным отверстием для трубы 2, на которой размещены электромагнит 3 с катушками 4 и раздвоенными полюсами 5, катушка преобразователя 6, электродвигатель 7 со шкивом 8 и приводным ремнем 14 с ферромагнитными стержнями 15. На стойке 1 укреплены направляющие ролики 9 и 10, опорные ролики 11 и 12, на которые установлено направляющее кольцо 13. Шкив 8, ролики 9 и 10 и кольцо 13 охвачены приводным ремнем 14 с ферромагнитными стержнями 15. Катушка 6 подключена на вход блока обработки сигнала 16. Внутри катушки помещается верхняя часть ремня, охватывающая кольцо 13. Катушка выполнена прямоугольной формы вытянутой поперек шва.

Дефектоскоп работает следующим образом. Сварной шов 17 поперечно намагничивается полюсами электромагнита 5. Ремень 14 с ферромагнитными стержнями 15 приводится в движение внутри катушки 6 шкивом 8 от электродвигателя 7. Ферромагнитные стержни, пересекая магнитное поле шва, наводят ЭДС самоиндукции в катушке 6. Полученный сигнал обрабатывается в поле обработки сигнала и поступает на индикатор дефекта 18. Катушка 6 и ремень 14 охватывают значительную часть стенки трубы по обе стороны от шва 17. Это повышает надежность контроля в потоке, производстве, когда сварной шов "уходит" от своего верхнего положения на несколько угловых градусов. Ферромагнитные стержни 15 отстоят друг от друга на расстояниях больше половины длины катушки с тем, чтобы в катушке не было одновременно двух стержней, дабы исключить влияние стержней, исходящих вне зоны контроля.

При пересечении ферромагнитного стержня над естественным швом сигнал от него на фоне сигнала от поля рассеяния над стенкой (кривая 19) имеет локальный прогиб 20 (фиг. 3), обусловленный утолщением шва из-за наличия внутреннего грата, в результате чего индукция на шве падает. Поле шва имеет противоположную полярность по отношению к полю дефекта. При пересечении стержня дефектного участка шва на кривой сигнала 19 возникает сигнал дефекта в виде пика 21 (фиг. 4).

Поскольку сигнал от дефекта имеет более круглый фронт и обратную полярность по отношению к сигналу от качественного шва, он выделяется элементами схемы блока обработки сигнала 16 и подается на разбракованное устройство дефектоскопа. Это приводит к повышению надежности выявления дефектов на фоне магнитных неоднородностей сварного шва, обусловленных его структурной и геометрической неоднородностью.

Преимущество предлагаемого устройства над базовым объектом, например МДСШ-16, работающим на Северском трубном заводе, состоит в том, что при упрощенной конструкции дефектоскопа достигнуто повышение информационности расширения технологических возможностей. Предлагаемый дефектоскоп позволяет контролировать как дефекты сплошности, так и дефекты геометрии шва и позволяет использовать его на всем диапазоне размеров труб, изготовляемых на одном трубосварочном агрегате.

Предлагается внедрение дефектоскопа на стане 20-76 Северского трубного завода в 1993-94 гг. Ориентировочный экономический эффект от внедрения 57 тыс. руб. (цены 1990 г). Потребное количество их в отрасли не менее 20 штук. ЫЫЫ2

Использование: в области неразрушающего контроля для контроля сплошности швов электросварных труб в технологическом потоке. Сущность: магнитный дефектоскоп для контроля труб содержит опорную стойку, закрепленные на ней намагничивающий узел и электродвигатель с ременной передачей, индукционный преобразователь с ферромагнитными стержнями и блок обработки сигналов с индикатором. Индикатор снабжен двумя направляющими роликами, двумя опорными роликами и кольцом, которое установлено с возможностью вращения на опорных роликах и предназначено для взаимодействия внешней поверхности с ремнем электродвигателя. Индукционный преобразователь выполнен в виде неподвижной прямоугольной катушки, которая жестко закреплена на опорной стойке между полюсами намагничивающего узла, полюсы последнего выполнены расщепленными, а ферромагнитные стержни индукционного преобразователя расположены на внешней стороне ремня электродвигателя на расстоянии больше половины длины катушки, но не меньше расстояния между полюсами намагничивающего узла. 4 ил.

Дефектоскоп для контроля ферромагнитных труб, содержащий стойку с электродвигателем и ременной передачей и индукционный преобразователь с блоком обработки, отличающийся тем, что он снабжен узлом намагничивания с раздвоенными полюсами, направляющим кольцом и закрепленными на стойке двумя направляющими и двумя опорными роликами, при этом ременная передача выполнена с ферромагнитными стержнями на наружной поверхности и с возможностью взаимодействия с направляющими роликами и верхней наружной частью направляющего кольца, нижняя наружная часть которого взаимодействует с опорными роликами, а индукционный преобразователь выполнен в виде неподвижной прямоугольной катушки, расположенной между полюсами узла намагничивания в зоне прохождения ферромагнитных стержней, расстояние между которыми превышает половину длины прямоугольной катушки и не меньше расстояния между полюсами узла намагничивания.