Главная Отклонение сварного шва 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [ 71 ] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 8. Техническая характеристика магнитографических дефектоскопов
При магнитографическом контроле детали намагничивают чаще с помощью специальных адектромагкитов и более редко способом циркулярного намагничивания - прохождением тока по детали. Для выявления подповерхностных дефектов применяют намагничивание постоянным током, а для выявления поверхностных дефектов - переменным или импульсным током. Поперечное намагничивание контролируемого участка производят с помощью неподвижных, подвижных и механически перемещающихся шагами намагничивающих устройств, представляющих собой различные конструкции электромагнитов с П-образными сердечниками и сменными фасонными или прямыми полюсными наконечниками. Эти устройства обладают намагничивающей силой до 18-20 тыс. А, что позволяет намагничивать контролируемый участок сварного шва до состояния, близкого к техническому насыщению, и сводить к минимуму помехи от магнитных структурных неоднородностей материала сварного шва и околоцювной зоны. Магнитографические дефектоскопы позволяют обнаруживать дефекты глубиной 10-15% от толщины стенки, расположенные на расстоянии от поверхности до 20-25 мм При этом магнитная лента всегда должна быть плотно прижата к сварному шву, так как края валика усиления создают значительное размагничивающее поле, резко уменьшающее магнитное поле дефекта, и чувствительность метода резко уменьшается при увеличении зазора между лентой и сварным швом. Технология магнитографического контроля состоит из следующих основных операция; 1) подготовки контролируемого участка изделия к контролю, заключающейся в очистке сварного шва от грязи, остатков шлака, брызг расплавленного металла и т. д. и наложении на контролируемый участок магнитной ленты; при этом в зависимости от материала и толщины сварного соединения, а также типа намагничивающего устройства устанавливают необходимый режим (ток) намагничивания; 2) намагничивания контролируемого участка изделия вместе с расположенной на нем магнитной лентой (операция записи поля дефекта на M;ir-нитную ленту); 3) воспроизведении записи с помоил,ью устройства воспронзведе- Рис. 1. Блок-схема дефектоскопа МДУ-2У: / - блок считывания; 2 - предварительный усилитель; 3 - усилитель канала импульсной индикации; 4 - усилитель канала видеоиндикации; 5- усилитель импульсов подсветки; 6 -> генератор строчной развертки; 7 - генератор кадровой развертки; 8 - блок питания; S -электронно-лучевая трубка ния магнитографического дефектоскопа; 4) разбраковки проконтролированных участков сварных швов по результатам контроля. В некоторых случаях можно применять автоматические магнитографические устройства, осуществляющие запись полей дефектов на бесконечную магнитную ленту, выполненную в форме петли. Запись производится при соприкосновении движущейся относительно изделия ленты, которая затем проходит около считывающих и стирающих магнитных головок, подготавливаясь к следующему циклу записи. Характеристика отечественных магнитографических дефектоскопов приведена в табл. 3. Блок-схема дефектоскопа МДУ-2У приведена на рис. 1. Наиболее совершенным является магнитографический дефектоскоп МД-ЗОГ. Настройку магнитографических дефектоскопов в настоящее время осуществляют в основном по эталонным магнитны.м лентам. Эталонные ленты намагничивают на специальных контрольных стыках, сваренных по принятой на данном предприятии технологии из используемых сталей. Контрольные стыки сваривают так, чтобы в них имелись внутренние дефекты типа цепочек пор, шлаковых включений, непроваров и т. п., размер которых соответствует чувствительности метода (около 10%). С контрольного стыка снимают рентгенограмму, которая является контрольным документом. Сигналы, полученные с магнитной ленты с записью дефектов на контрольных стыках, служат для настройки дефектоскопа на соответствующую чувствительность. ФЕРРОЗОНДОВЫЙ И ИНДУКЦИОННЫЙ СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ Феррозонд является активным индукционным преобразователем, который используют для регистрации магнитных полей рассеяния дефектов и неоднородности структуры ферромагнитного материала. Применяемый при магнитных средствах неразрушающего контроля феррозонд представляет собой в большинстве случаев дифференциальный преобразователь с продольным возбуждением с одним или двумя пермаллоевыми сердечниками, на которых имеются возбуждающие и измерительные электрические обмотки. Возбуждающие обмотки питаются переменным током; их соединяют дифференциально при измерении напряженности поля и последовательно при измерении градиента поля. Измерительные обмотки включаются в обратном порядке. Происходящие в феррозонде процессы связаны с взаимодействием двух полей - внешнего измеряемого поля и поля возбуждения, образуемого за счет тока первичных обмоток. Взаимодействие этих полей в объеме пермаллоевых сердечников приводит к появлению в измерительной обмотке электродвижущей силы, величина которой характеризует напряженность или градиент внешнего поля. При наличии внешнего (измеряемого) поля в измерительной цепи феррозонда появляются четные относительно частоты поля возбуждения гармоники. Как правило, приборы с феррозондовыми преобразователями, применяющиеся в качестве дефектоскопов и измерителей физико-механических свойств, используют только вторую гармонику поля возбуждения. Отличительной особенностью феррозондов от магнитных преобразователей других типов является высокая чувствительность и малые габариты. При феррозондовом способе контроля для намагничивания контролируемого участка используют все известные способы циркулярного и полюсного намагничивания. Контроль проводят как в режиме приложенного поля, так и остаточной намагниченности, при питании феррозондов током частотой в десятки и сотни кило.герц. Размеры феррозондов, применяемых для дефектоскопии, максимально приближают к размерам дефектов. Длина сердечников обычно составляет 0,5- 5 мм, а расстояние между ними (база) 0,2-2 мм. Для полуавтоматического контроля качества сварных соединений толстостенных ферромагнитных изделий гипа обечаек, барабанов котлов, корпусов реакторов на наличие поверхностных и подповерхностных дефектов типа разнонаправленных трещин, непроваров, раковин и т. д. на глубине до 5 мм от поверхности разработана феррозондовая установка Радиан-1М . Принцип действия установки основан на намагничивании сварного шва изделия переменным магнитным полем и считывании градиентов магнитных полей рассеяния феррозондами-градиентометрами. В результате использования продольного намагничивания поверхности изделия переменным магнитным полем установка имеет достаточно высокую чувствительность. Для устранения помех при работе феррозондового преобразователя в переменномполе применено радиоимпульсное возбуждение, синхронизированное с частотой намагничивающего поля. Это позволило улучшить селективность а следовательно, и надежность контроля. Скорость контроля составляет 2,0 м/мин. Выявляются дефекты глубиной более 0,15 мм, протяженностью более 2 мм. Для полуавтоматического контроля сварных соединений элементов газоплотных панелей, изготовленных из гладких труб путем вварки полосы между ними, созданы феррозондовые установки типа Магнетон . Установки выявляют дефекты типа разнонаправленных трещин, непроваров и др. по всей толщине швов при скорости контроля до 1 м/с. Толщина сварного соединения до 8 мм, размеры выявляемых дефектов по глубине более 0,15 мм и протяженности более 2 мм. Отличительной особенностью установок Магнетон является то, что для контроля дефектов типа трещин любых направлений, непроваров и др. применяют полюсные наконечники, выполненные в виде двух параллелепипедов, которые располагают под углом друг к другу со смещением полюсов по направлению перемещения. Крепление намагничивающего устройства к основанию и установка специальных опорных и направляющих роликов позволяют получить минимальный зазор полюс--изделие с целью оптимального намагничивания изделия под углом к сварному шву и свободного перемещения установки. Сканирующее устройство обеспечивает плоскоспиральное сканирование сварного шва при относительном перемещении установки вдоль сварного соединения в процессе контроля. Дефекты сварных швов могут также обнаруживаться и при циркулярном намагничивании изделия. Для контроля зоны шва электросварных труб диаметром 100-200 мм при скорости до 1 м/с разработана установка ФДСШ-1, состоящая из системы неподвижных феррозондовых градиентометров, устройства циркулярного намагничивания и измерительного блока. В процессе поступательного движения сварная труба намагничивается током 2000-2500 А через роликовые токо-проводы. Четыре неподвижных феррозонда контролируют зону сварного шва протяженностью 12 мм по периметру. Установки подобного принципа действия обеспечивают высокую чувствительность контроля и могут выявлять дефекты глубиной более 0,2 мм в линиях трубоэлектросварочных станов. Рис. 2. Блок-схема установки ВМД-ЗОН: ; контролируемая труба; 2 - вращающийся электромагнит; 3 - тактовый генератор; 4 - индукционный преобразователь; 5 - генератор переменного тока с = 300 кГц; 6 - вращающийся трансформатор; 7 - усилитель с детектором; 5 - пороговое устройство; 5 - схема объединения; /О - реверсивный счетчик импульсов; -дешифратор; 12 - регистрирующее устройство дефектов тела; 13 регистрирующее устройство дефектов шва Для предотвращения образования трещин, снижения жаропрочности и пластичности сварных швов хромоникелевых сталей аустенитного класса необходимо контролировать содержание ферритной фазы в металле шва. Феррозондовые фер-ритометры типа МФ-ЮФ позволяют измерять содержание ферритной фазы в диапазоне 0,5-60% при относительной погрешности не более 10%. Принцип их работы основан на измерении искажения магнитного поля накладной системы постоянный магнит - феррозонд, которое имеет место в случае появления в материале ферритной фазы. Для контроля физико-механических свойств сварных изделии может быть использован феррозондовый коэрцитиметр КИФМ-1. С его помощью можно измерять коэрцитивную силу на локальном участке изделия и оценивать его прочностные характеристики, коррелирующие во многих случаях с коэрцитивной силой. Намагничивание и размагничивание контролируемого участка осуществляется электромагнитом,в магнитную цепь которого вмонтирован феррозонд, являющийся индикатором намагниченности материала. Методика контроля заключается в намагничивании контролируемого участка практически до насыщения, выключении тока намагничивания и компенсации до нуля рассеянного поля изделия магнитным полем тока катушки обратного направления. Ток в катушке, при котором происходит полная компенсация рассеянного магнитного поля изделия, пропорционален коэрцитивной силе. Феррозондовые приборы позволяют также определять физико-механические свойства изделий, измеряя градиент нормальной составляющей локального магнитного поля, сохраняющегося на поверхности испытуемого участка при его локальном намагничивании электромагнитом. На подобном принципе работают импульсные магнитные анализаторы ИМА-2А, МФ-ЮК и другие, имеющие генератор импульсов намагничивания, выносной блок-датчик, в котором размещены малогабаритная катушка для локального импульсного намагничивания и преобразователь (феррозонд, индукционная катушка) для измерения градиента локального магиигного следа, а также блок обработки информации. Электромагнитные метод ы контроля Наиболее простым измерительным преобразователем напряженности магнитного поля является пассивный индукционный преобразователь, работающий на принципе электромагнитной индукции. Его чувствительность значительно по-выщается, если он имеет сердечник, изготовленный из материала с высокой магнитной проницаемостью. Отличительными особенностями индукционных преобразователей являются повышенная надежность и возможность работы в сильных магнитных полях намагничивающих устройств. Для контроля дефектов сварных труб диаметром 20-114 мм и 102-220 мм разработаны магнитные установки типа ВМД-ЗОН и ВМД-40Н, использующие индукционные преобразователи. Указанные дефектоскопы одновременно выявляют дефекты зоны шва и тела трубы, обеспечивая их раздельную регистрацию. Глубина выявляемых дефектов на наружной поверхности 10% от толщины стенки трубы, а на внутренней 20%. Они могут быть встроены в автоматические линии контроля, использующиеся для статистического анализа ЭВМ. Поперечное намагничивание контролируемого участка трубы осуществляется полюсным электромагнитом, вращающимся вместе с индукционными преобразователями вокруг продольно движущейся трубы. Блок-схема установок ВМД-ЗОН приведена на рис. 2. В установке предусмотрена логическая обработка сигналов, позволяющая производить отстройку от влияния зоны шва, оценивать раздельно сплошность тела трубы и зоны шва. Предусмотрена электронная отстройка от колебаний зазора между преобразователем и трубой. МЕТОД ВИХРЕВЫХ ТОКОВ Метод вихревых токов основан на возбуждении переменным электромагнитным полем в контролируемом участке вихревых токов и регистрации изменений от дефектов сварного соединения вторичного электромагнитного поля вихревых токов. Преобразователи, используемые в вихревых дефектоскопах, представляют собой сочетание электрических катушек; их называют накладными, когда плоскость катушек преобразователя параллельна плоской контролируемой поверхности; и проходными, когда их помещают соосно снаружи или внутри протяженного изделия. Дефектоскопы с локальными накладными преобразователями применяют для контроля качества точечной сваркп алюминиевых сплавов. Анализ изменения электрической проводимости в зоне пятна сварной точки показал, что при наличии дефектов типа непровар (слипание) изменение электропроводности составляет 1-2% электропроводности основного материала вне зоны сварки. При наличии дефектов в литом ядре это изменение возрастает до 15-17% в зависимости от размеров дефекта. Такое изменение электропроводности, несмотря на наличие над литым ядром слоя материала с практически такой же электропроводностью, как у основного материала, может быть достаточно че1ко зарегистрировано вихретоковыми приборами с накладным локальным преобразователем. Например, вихретоковые дефектоскопы ДСТ-4М, ДСТ-5, ДСТ-6 и ДСТ-9 используют для контроля качества точечных сварных соединений на изделиях из материалов АМгб, Д16, 0,8кп и 15кп. Указанные приборы позволяют проводить измерения при частоте тока питания преобразователя 8 кГц и допустимом колебании зазора до 0,3 мм для толщины свариваемых листов от 0,8 до 2,0 мм. Для контроля дефектов сварных швов труб применяют дефектоскопы с проходными вихретоковыми преобразователями типа ЭЗТМ-1М и ВД-ЗОП. Указанные приборы позволяют обнаруживать дефекты как в зоне сварного соединения, так и в местах основного металла электросварных труб диаметром 1-60 мм, перемещающихся внутри преобразователей со скоростью до 3 м/с. Для увеличения чувствительности вихретоковые дефектоскопы сварных соединений с проходными преобразователями имеют повышенную частоту тока питания (более 1 кГц), малую базу (расстояние по оси между возбуждающей и измерительной катушками) Список литературы и амплитудно-фазочастотную схему обработки сигнала. Фазовая настройка дефектоскопа позволяет отстроиться от мешающего сигнала, получаемого при поперечном смещении трубки внутри проходного преобразователя. Для ферромагнитных холодных труб дополнительно вводится продольное намагничивание контролируемого участка постоянным магнитным полем до состояния, близкого к техническому насыщению. Это позволяет снизить влияние магнитных структурных неоднородностей на результаты контроля. С помощью электрических фильтров, не пропускающих сигналы низких частот, достигается подавление колебаний электрической проводимости и неравномерного нагрева поверхности сварного шва и тела трзбы. Метод вихревых токов применяют также для контроля структуры и физико-механических свойств материала электропроводящих изделий и их сварных соединений. Для контроля марки стали, качества термической обработки и твердости труб в диапазоне диаметров 1-150 мм используют приборы типа ЭМИД и ВС-ЮП. Принцип работы этих приборов основан на выделении и амплитудно-фазовой обработке первой гармоники сигнала 50 или 175 Гц, получаемого с проходного преобразователя как при дифференциальном, так и безэталонном способе измерения. Более универсальными являются многочастотные приборы, использующие для оценки качества изделия ряд частот в диапазоне 0,2-100 кГц, а также накладные преобразователи. Так, в приборе ВС-ЗОНП имеются режимы работы на 0,2; 1,0; 16; 100 кГц, которые согласуются с работой как проходных, так и накладных преобразователей. Новые возможности открывают приборы, использующие при контроле одновременно несколько частот. При измерениях используется наклонный участок кривой намагничивания ферромагнитного металла током низкой частоты. Другая, более высшая частота позволяет получить несимметричную форму высокочастотной петли гистерезиса, в результате чего появляются четные гармоники высокочастотного сигнала, модулированные низкочастотным полем. Измерение амплитуды второй гармоники высокочастотного сигнала позволяет оценить, в частности, для ряда материалов и сварных соединений твердость контролируемого участка. На данном принципе работает двухчастотный твердомер типа ВФ-ЮК с накладным преобразователем. Для автоматизации контроля физико-механических свойств изделий вихретоковые приборы, как правило, имеют устройства автоматической сигнализации о выходе контролируемого параметра за пределы установленного допуска. хМетод вихревых токов наиболее успешно применяют для оценки изменения электропроводности неферромагнитных изделий и их сварных соединений. Серия портативных приборов с накладными преобразователями типа ИЭ и ВЭ позволяет измерять удельную электрическую проводимость контролируемых участков в диа. пазоне (0,02-55) 10 См/м; при этом погрешность контроля не превосходит 3%. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Афанасьев Ю. В. Феррозонды. Л., Энергия, 1969. 165 с. 2. Еремин Н. И. Магнитная порошковая дефектоскопия, М., Машиностроение, 1972. 70 с. 3. Клюев В. В. Методы, приборы и комплексные системы для неразрушающего контроля качества продукции заводов черной металлургии. М., Машиностроение, 1975. 76 с 4. Комплексная дефектоскопия сварных и паяных соединений. МДНТП, 1975, 70 с. 5. Контроль качества сварки/Под ред. В. Н. Волченко. М., Л4ашиностроенне, 1975, 3J8 с. 6. Hcji:13рушающий контроль металлов и изделий. Справочник/Под ред. Г. С. Са-мойловича М., Машиностроение, 1976. 456 с. 7. П.окооры для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник/ Под ред В В. Клюева. М., Машиностроение, 1978, кн. 2. 326 с. 8. Кусоиов М. X. Магпетогоафическнй контроль снярных швов. М., Недра, 1973. 211 с. |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |