Курсовая по ЭМА. ЭМА курсовой. Исследование возможности контроля разностенности и дефектоскопии труб эма методом
 Скачать 1.09 Mb.
|
|
Часть отмеченных недостатков контактных методов УЗК позволяет исключить бесконтактный электромагнитно-акустический метод. Он позволяет возбуждать и принимать ультразвуковые импульсы через воздушный зазор посредством воздействия на металл электромагнитным и магнитным полями. Для работы ЭМА преобразователей не требуется контактная жидкость, специальная подготовка поверхности металла. Температура изделия и окружающей среды может быть в пределах температур климатических зон стран СНГ. Скорость контроля может достигать 10 м/с и более. До настоящего времени ЭМА дефектоскопы не получили широкого применения при контроле качества труб, т.к. считается, что они обладают низкой чувствительностью и большой “мертвой” зоной. Исследования возможностей ЭМАП и аппаратуры для ЭМА дефектоскопии и толщинометрии труб в плане их практического применения в литературе освещены недостаточно. Целью настоящих исследований являлось определение возможностей новой аппаратуры, разработанной для ЭМА дефектоскопии и толщинометрии труб. Работа аппаратуры базируется на возбуждении импульсов сдвиговых ультразвуковых колебаний и приеме отраженных и (или) трансформированных ультразвуковых импульсов. Исследования проведены на пробах, отобранных от ферромагнитных труб отечественного производства в состоянии поставки с завода. Их поверхность шероховатая с окалиной и ржавчиной. Исследовались пробы, отобранные от труб диаметром 17 мм и более вплоть до участка листа. Диапазон толщин стенки лежал в интервале от 1,1мм до 20 мм, а также образцы толщиной 52 мм. В пробах на внутренней и наружной поверхностях были изготовлены пазы с раскрытием от 0,15 до 0,3 мм глубиной от 0,1 до 8 мм длиной более 10 мм, а также сверления в стенке трубы диаметром 1,3- 2,5 мм на глубину более 25 мм. Исследованы также естественные дефекты раскрытием менее 0,1 мм. Выполнены исследования по обнаружению поверхностных дефектов на внешней поверхности муфт обсадных труб. Одновременно с обнаружением дефектов труб производили измерение толщины стенки. При выполнении исследований ультразвуковые импульсы возбуждались и принимались ЭМА преобразователем как с наружной так и с внутренней стороны труб. Рабочая зона ЭМАП имела размеры 6х12 мм2. Величина поляризующего магнитного поля составляла 0,6 Тл. Зазор между ЭМАП и поверхностью трубы выбирался из диапазона 0,5-10 мм. Исследования выполнены в частотном диапазоне ультразвуковых колебаний 2-2,7 МГц. Длительность пакетов импульсов изменялась в интервале от 1 до 18 периодов ультразвуковых колебаний. Оценку величины дефектов производили по амплитуде огибающей принятых эхо импульсов. Результаты исследований проб труб на наличие дефектов приведены в таблице № 3. Таблица № 3
Оценку толщины стенок труб производили по временным интервалам между многократными переотражениями между внутренней и наружной поверхностями трубы, что позволило повысить точность измерений. Исследованиями установлено, что погрешность измерений не превышала  мм для толщин от 1 до 52 мм. Анализ выполненных исследований позволяет сделать следующие выводы. Применение новой аппаратуры ЭМА дефектоскопии труб позволяет уверенно обнаруживать эхо методом дефекты на наружной и внутренней поверхностях, а также внутренние дефекты в стенке труб при доступе с наружной или внутренней стороны, а также измерять толщину стенки труб. С высокой степенью надежности обнаруживаются природные дефекты типа трещин, представляющие особую опасность при эксплуатации. Обнаружены дефекты с раскрытием менее 0,1 мм и глубиной более 0,2 мм. Успешно обнаружены внутренние дефекты в виде отверстия диаметром более 1,3 мм, а также непровары в сварных швах и сами сварные швы на фоне основной матрицы металла. Все отмеченные дефекты обнаружены на пробах труб с поверхностью покрытой окалиной, ржавчиной, забоинами, вмятинами и т.п. Контроль толщины стенки трубы в диапазоне от 1,1 до 20 мм возможно производить при зазорах между преобразователем и трубой до 10 мм. Причем зазор может быть заполнен неэлектропроводным материалом - грязью, льдом, покрытием и т.д. Непрерывное измерение толщины стенки трубы позволяет также оценить разнотолщинность или несоосность внутренней и наружной поверхностей трубы. Одновременно можно измерять диаметр трубы. Как видно из приведенных материалов, существенным достоинством разработанной аппаратуры является отсутствие "мертвой" зоны контроля. Немаловажное значение имеет то, что на результатах контроля не сказываются разнотолщинность и овальность труб, характерная для изделий отечественного производства. Важным технологическим преимуществом аппаратуры является то, что все типоразмеры труб контролируются одним и тем же преобразователем. Из приведенных материалов следует, что аппаратура может служить основой для средств диагностики эксплуатируемых трубопроводов.[8] Заключение В ходе выполнения курсового проекта было отмечено, что в настоящее время отмечается бурное развитие бесконтактных методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий. Это контроль изделий с загрязненной поверхности без специальной зачистки, дефектоскопия горячих и холодных изделий, высокоскоростной контроль, дефектоскопия с низкими эксплуатационными затратами и т.д. Наибольшие технические успехи в отмеченном направлении достигнуты за счет применения электромагнитно - акустического способа возбуждения и приема ультразвуковых колебаний. Применение ЭМА дефектоскопии оправдано и с экономической точки зрения. Установлено, что существенное преимущество для неразрушающего контроля и измерений дает ЭМА способ за счет высокоэффективного возбуждения и приема волн Рэлея, нормальных и крутильных волн с «вертикальной» и «горизонтальной» поляризацией. Преимущество ЭМА способа проявляется при контроле материала в горячем состоянии. Принципиальная возможность бесконтактного ультразвукового контроля «горячих» (500°С и выше) ферромагнитных изделий была установлена в работе. Дальнейшие исследования показали, что возбуждение и регистрация продольных волн в материалах при температуре Кюри происходит за счет явлений объемной магнитострикции и магнитоупругого эффекта. Несмотря на значительное количество работ в этом направлении, данных об эффективно работающих в промышленности ЭМА установок в литературе не столь много. Следует отметить, что ЭМА способом реализуются все известные методы контроля – теневой, зеркально – теневой, эхо метод, эхо – сквозной, дифракционно - временной и др. Особенно эффективно использование ЭМА способа при применении волн Рэлея и нормальных волн. Так в работах такими волнами исследована выявляемость дефектов в виде рисок на поверхности труб. Авторы утверждают, что удается обнаруживать модели дефектов глубиной 10% или даже 5% от толщины стенки труб. Анализ вышеизложенных исследований и разработок позволяет сделать следующие выводы: ЭМА дефектоскопы и толщиномеры являются экономически высокоэффективными средствами, которые дополняют группу традиционных установок, приборов и устройств, использующих контактный вариант контроля. Установлено, что для повышения чувствительности средств ЭМА контроля до уровня традиционных приборов необходимо: перейти от ударного возбуждения к питанию ЭМА преобразователей пакетными импульсами тока; формировать информационный импульс с индивидуальными признаками – частотой заполнения, длительностью, амплитудой, ориентацией вектора поляризации и фазой; выделять информационный сигнал с учетом сформированных ранее индивидуальных признаков; применять корреляционные методы обработки принятых ЭМАП реализаций. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля, М.Машиностроение, 1981 г. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль, М.Машиностроение, 2004 г. Клюев В.В. Справочник: Неразрушающий контроль и диагностика, М.Машиностроение, 2003 г. Себко В. П., Сучков Г.М., Горкунов Б. М. Электромагнитно – акустический способ неразрушающего контроля. Часть 2. Электромагнитно – акустические преобразователи. Украинский метрологический журнал, 2003 г. Сучков Г.М. Исследование особенностей распространения упругих волн, возбужденных ЭМА способом, Журнал «Контроль. Диагностика» №12, 2001 г. Сучков Г. М. О главном преимуществе ЭМА способа, Журнал «Дефектоскопия» № 10, 2000 г. Сучков Г.М. Построение приборов для ультразвукового контроля и измерений с использованием ЭМА способа возбуждения и приема ультразвуковых импульсов. Журнал «Техническая диагностика и неразрушающий контроль» № 6, 2005 г. Гуревич С.Ю. К теории электромагнитной генерации акустических волн в ферромагнитной среде при высокой температуре. Журнал «Дефектоскопия» № 3, 1993 г. Иванов А.И., Таран В.М., Осипович К.В. Автоматизированная установка неразрушающего контроля труб типа «Баллон ЭМА», Журнал «Металлургическая и горнорудная промышленность» № 4, 2000 г. |