НАМАГНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Российский патент 1997 года по МПК G01N27/85 

Изобретение относится к магнитографическому методу неразрушающего контроля. Этот метод нашел в стране наиболее широкое применение для выявления протяженных дефектов сплошности (трещины, непровары, цепочки газовых пор и пр.) стыковых сварных швов в изделиях из малоуглеродистой стали; особенностью таких дефектов является преимущественно продольная, относительно шва, ориентация [1] Конструкция типовых намагничивающих устройств (НУ) учитывает данное обстоятельство: они представляют собой П-образной электромагнит (его полюса-боковины устанавливаются по обеим сторонам шва с воздушным зазором в 2-3 мм между металлом и низом боковин9, перемещаемый по изделию на 4-х неферромагнитных колесах; длина боковин больше расстояния между ними. Такие НУ создают магнитный поток, направленный преимущественно поперек шва, т.е. поперек ленты; протяжение дефекты другой ориентации дают при этом тем меньший сигнал, чем ближе к нулю угол между направлениями потока и дефекта. Вместе с тем, для ряда сталей (аустенитных, высоколегированных и пр.) основным дефектом стыковых сварных швов оказались поверхностные трещины произвольной, в том числе поперечной ориентации [2] Здесь типовые НУ, естественно, неэффективны.

Известно НУ для выявления поверхностных трещин произвольной ориентации [3] представляющее собой приставной П-образный двухполюсный электромагнит, размещение обоих полюсов которого по одну сторону шва позволяет получить нужное направление магнитного потока. Длина боковин здесь меньше расстояния между ними. Рабочий ток в обмотку подается и отключается, затем электромагнит вручную переставляется вдоль шва с шагом, обеспечивающим минимальное отклонение направления магнитного потока в середине межполюсного расстояния от оси шва, и цикл намагничивания повторяется.

Недостаток устройства очевиден: в силу пошагового перемещения условия намагничивания трещин и режим работы разных участков ленты различны, что снижает достоверность контроля.

Известно НУ для выявления продольных дефектов стыковых сварных швов [4] по конструкции наиболее близкое к сути изобретения и принятое нами за прототип. Отличие его от типовых НУ заключается в том, что для повышения эффективности намагничивания колеса сделаны ферромагнитными и большого размера, их число увеличено с 4-х до 12-14 и размещены они в шахматном порядке по обеим сторонам боковых ветвей (боковин) с малым зазором (0,1-0,2 мм) между поверхностью колес и боковин. Это позволяет зашунтировать основной зазор в 2-3 мм между низом боковин и поверхностью изделия (здесь площадь сечения магнитного потока сравнительно невелика) через 12-14 зазоров в 0,1-0,2 мм между боковыми поверхностями боковин и колес (эта площадь уже гораздо больше). Из-за резкого снижения магнитного сопротивления эффективность намагничивания здесь не уступает НУ, помещаемому на изделие без зазора.

Очевидным недостатком описываемого устройства-прототипа является его применимость для выявления только продольных дефектов.

Целью изобретения является увеличение достоверности магнитографического контроля путем более эффективного распределения магнитного поля меняющегося направления при намагничивании изделия.

Поставленная цель достигается тем, что, как и в известном намагничивающем устройстве-прототипе, электромагнит имеет П-образный магнитопровод с обмоткой на перекладине и не менее чем две пары больших колес из ферромагнитного материала, выполненных с возможностью их вращения и установленных с малым зазором по обеим сторонам боковин магнитопровода посредством осей из ферромагнитного материала. Однако боковины (полюса) выполнены из двух полюсов каждая, полуполюса устанавливаются по разным сторонам ленты и выполнены асимметричными относительно продольной оси устройства, а колеса устанавливаются с одной из двух сторон каждого полуполюса с возможностью измерения стороны полуполюса.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 вид на стрелке А на фиг.1; на фиг.3 вид на стрелке Б на фиг.1.

Намагничивающее устройство содержит обмотку 1 на перекладине 2 П-образного магнитопровода, два полюса (боковины) 3 из двух асимметричных относительно продольной оси устройства полуполюсов 4 каждый, не менее чем две пары больших ферромагнитных колес 5, установленных с возможностью их вращения на ферромагнитных осях 6 с помощью подшипников 7, причем между боковыми поверхностями колес и полуполюсов создается минимальный зазор (0,1-0,3 мм) с помощью ферромагнитных прокладок 8. Полуполюса 4 крепятся к перекладине 2 с помощью болтов 9, а колеса 5 крепятся на осях 6 гайками 10.

Намагничивающее устройство работает следующим образом. При подаче постоянного тока в обмотку 1 в перекладине 2 и полюсах 3 возникает магнитный поток, который затем делится на две составляющие, подающие в полуполюса 4, затем через малый воздушный зазор в 0,1-0,2 мм между боковыми поверхностями полуполюсов 4 и колес 5 проникающие в колесах, а затем в металл изделия через зону контакта колес 5 с изделием. В итоге происходит намагничивание локальной области контролируемого участка изделия и отображение дефектов в последнем на магнитную ленту, уложенную поверх контролируемого участка между полуполюсами устройства. Намагничивающее устройство приводится в поступательное движение одним из известных способов, например, ручным, что позволяет непрерывно намагничивать новые области контролируемого изделия.

Полуполюса выполнены асимметричными, что позволяет, переставляя колеса с одной стороны полуполюсов на другую, размещать их симметрично и асимметрично относительно ленты. Это меняет направление магнитного потока в межполюсном пространстве: при симметричном положении колес поток направлен преимущественно продольно по отношению к ленте (что наиболее эффективно при выявлении дефектов поперечной ориентации); при асимметричном положении колес направление потока во всех точках ленты меняется в пределах 90 градусов, что позволяет выявить дефекты произвольной ориентации.

Пример. В пластине из малоуглеродистой стали размерами 450х200х10 мм были профрезерованы две наружные прорези длиной 20, шириной 0,5 и наибольшей глубиной 2 мм, ориентированные первая под углом 90 (дефект N1), а вторая под углом 45 градусов к длине ленты И-4701дефект N2} Использовалось сначала прототипное намагничивающее устройство по а.с. N 1364967, а затем предлагаемое намагничивающее устройство при симметричном и асимметричном положении колес. Считывание ленты осуществлялось феррозондом, реагирующим на нормальную составляющую поля ленты; сигнал такого датчика не зависит от ориентации дефекта, а только от величины его поля записи. Ток в обмотке в каждом из трех случаев выбирался таким, чтобы наибольшее намагничивающее поле (оно параллельно поверхности пластины), фиксируемое датчиком Холла в области прорезей при перемещении намагничивающих устройств, равнялось 50 А/см. Сигнал дефекта N1 практически отсутствовал при использовании прототипного намагничивающего устройства по а. с. N 1364967, равнялся 25 мВ при симметричном и 23 мВ при асимметричном положении колес предлагаемого намагничивающего устройства; для дефекта N2 сигнал равнялся соответственно 21, 21 и 22 мВ. Видно, что предлагаемое устройство действительно позволяет увеличить достоверность магнитографического метода при выявлении дефектов поперечной к ленте и произвольной ориентации. Оценить экономический эффект до внедрения устройства не представляется возможным.

Использование: в магнитографическом неразрушающем контроле. Сущность изобретения: намагничивающее устройство в виде электромагнита имеет П-образный магнитопровод с обмоткой на перекладине и не менее чем две пары колес из ферромагнетика, выполненных с возможностью их вращени и установленных с малым зазором по обеим сторонам боковыми магнитопровода посредством осей из ферромагнитного материала, причем боковины (полюса) выполнены из двух полуполюсов каждая, полуполюса устанавливаются по разным сторонам ленты и выполнены ассиметричными относительно продольной оси устройства, а колеса устанавливаются с одной из двух сторон каждого полуполюса с возможностью изменения стороны полуполюса. 3 ил.

Намагничивающее устройство для магнитографического контроля в виде электромагнита, имеющего П-образный магнитопровод с обмоткой на перекладине и не менее, чем две пары ферромагнитных колес, выполненных с возможностью их вращения и установленных с малым зазором по обеим сторонам боковин магнитопровода посредством осей из ферромагнитного материала, отличающееся тем, что боковины (полюса) выполнены из двух полуполюсов каждая, полуполюса устанавливаются по разным сторонам магнитной ленты, уложенной на контролируемом материале, и выполнены асимметричными относительно продольной оси устройства, а колеса устанавливаются с одной из двух сторон каждого полуполюса с возможностью изменения стороны полуполюса.