Методичка по магнитному контролю. Руководство по разработке технологической карты по магнитопорошковому контролю, приведены тесты для подготовки к сдаче экзаменов по магнитному контролю
 Скачать 3.16 Mb.
|
|
) и почему с его помощью можно выполнять измерения напряженности магнитного поля? ЛЛМ представляет собой полоску магнитной ленты шириной 1,5...2 мм. Важной особенностью ЛЛМ является то, что его магнитный слой имеет толщи- ну 5...25 мкм, т. е. представляет собой исключительно малую массу ферро- магнетика. Поэтому можно считать, что ЛЛМ не может существенно исказить измеряемое магнитное поле. Кроме того, магнитный слой ЛЛМ, плотно прижатый к поверхности объекта, в силу непрерывности тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности раздела двух сред с различной магнитной проницаемостью, позволяет регистрировать величину тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля внутри изделия. Исследования показывают, что при использовании намагни- чивающих устройств, применяемых в магнитографической дефектоскопии, тангенциальные составляющие напряженности поля на обеих сторонах стенки объекта одинаковы. Это свидетельствует о том, что индукция по толщине стенки объекта приблизительно одинакова. Поэтому, если измерить тангенциальную составляющую напряженности магнитного поля на поверхности объекта с одной его стороны, можно по кривой намагничивания материала определить значение индукции в соответствующем сечении стенки изделия [7]. 191 Почему для измерения напряженности магнитного поля на поверхности сварного соединения нецелесообразно использовать преобразователи Холла, феррозондовые, магниторезистивные и другие преобразователи? При магнитографическом контроле интерес представляют величина напряженности магнитного поля непосредственно у поверхности сварного шва и значение магнитной индукции в контролируемых сечениях шва. В этом случае применение известных методов магнитных измерений весьма затруднительно из-за больших размеров преобразователей. Кроме того, известные магнитные преобразователи трудно выставить у криволинейной поверхности шва так, чтобы измерить соответствующую составляющую напряженности магнитного поля. Поэтому при выполнении измерений напряженности магнитного поля непосредственно у поверхности шва целесообразно использовать проме- жуточный носитель информации о магнитном поле – ленточный локаль- ный магнитоноситель. Как градуируют ЛЛМ? Градуировку ЛЛМ производят в однородном магнитном поле бесконечно длинного соленоида. С этой целью ЛЛМ закрепляют на немагнитной цилиндрической вставке (он принимает форму кольца) и помещают внутрь соленоида таким образом, чтобы оси соленоида и кольца совпадали. Кратковременно в соленоиде создают магнитное поле известной напряженности. Затем ЛЛМ извлекают и считывают запись, например, индукционной головкой магнитографического дефектоскопа. ЛЛМ размагничивают и повторяют описанные выше исследования при других значениях напряженности магнитного поля в соленоиде. Строят график зависимости амплитуды сигнала, обусловленного изменением остаточного магнитного потока при набегании индукционной головки на край ЛЛМ, от напряженности магнитного поля. Полученную градуировочную кривую в дальнейшем используют для измерения напряженности магнитного поля на поверхности сварного соединения [7]. Размагниченный ЛЛМ не позволяет измерять поля напряженностью (0,3...0,4) c H H < ленты, т. к. в этом случае лента намагничивается на участке начального (обратимого) намагничивания. Для измерения слабых магнитных полей можно использовать поляризованный (предварительно намагниченный, необязательно до насыщения ЛЛМ) [8, 9]. Поясним физику процесса записи магнитных полей в этом случае. В результате поляризации (намагничивания полем напряженностью pp H ) ЛЛМ приобретает остаточную намагниченность rpp M (рис. 5.9). Если такой ЛЛМ по- местить на штанге внутрь соленоида, то при намагничивании его полем противоположного направления 1 H остаточная намагниченность уменьшится 192 до 1 r М . Причем чем больше 1 H , тем меньшую остаточную намагниченность будет иметь поляризованный ЛЛМ. Рис. 5.9. Измерение магнитных полей с помощью поляризованного ЛЛМ График зависимости остаточной намагниченности поляризованного ЛЛМ от напряженности поля представлен на рис. 5.10. Рис. 5.10. Схематическая иллюстрация зависимости остаточной намагниченности поляризованного ЛЛМ от напряженности поля Следовательно, поляризованный ЛЛМ позволяет измерять напряженности слабых магнитных полей [8, 9]. 193 5.6. Определение режима намагничивания. Обобщенный параметр валика шва Что такое обобщенный параметр выпуклости шва при магнитографическом контроле сварных соединений? Под обобщенным параметром выпуклости шва при МГК понимают функцию ψ = В С (отношение ширины выпуклости к ее высоте), равным значениям которой, независимо от отдельно взятых В и С, всегда соответствует одинаковое значение размагничивающего поля выпуклости шва. Для предварительного выбора режима намагничивания при контроле сварных соединений, отличающихся только размерами выпуклости шва, построен график зависимости напряженности намагничивающего поля от обобщенного параметра выпуклости шва ψ, при котором на поверхности выпуклости шва обеспечивается одинаковое значение напряженности магнитного поля p H τ = 75 А/см в плоскости ее симметрии (рис. 5.11). Рис. 5.11. Влияние коэффициента формы выпуклости шва на выбор режима намагничивания при магнитографическом контроле сварных соединений Для сравнения на рис. 5.12 построена аналогичная зависимость от радиуса кривизны 0 R валика шва в плоскости его симметрии. Из графиков видно, что напряженность намагничивающего поля, обусловливающая одинаковые значе- ния напряженности результирующего поля на поверхности шва в плоскости его симметрии, тесно коррелирует с ψ и в гораздо меньшей степени с 0 R [10]. 194 Рис. 5.12. Влияние радиуса кривизны выпуклости шва на выбор режима намагничивания при магнитографическом контроле сварных соединений Как на практике можно установить требуемое значение напряженности магнитного поля на поверхности валика сварного шва? Напряженность поля на поверхности шва в плоскости его симметрии измеряют с помощью проградуированного ЛЛМ. С этой целью ЛЛМ плотно прижимают ферромагнитным слоем к поверхности сварного шва таким образом, чтобы его край совпадал с плоскостью симметрии шва. Затем объект контроля вместе с ЛЛМ намагничивают полем рабочей напряженности. При этом вектор напряженности магнитного поля направлен поперек ЛЛМ. После отключения намагничивающего тока ЛЛМ снимают с поверхности объекта контроля и считывают запись с его края каким-нибудь преобразователем, например, индукционной магнитной головкой магнитографического дефектоскопа. Измеряют амплитуду сигнала, обусловленного изменением остаточного магнитного потока при набегании индукционной головки на край ЛЛМ. По предварительно построенной градуировочной кривой находят соответствующее значение напряженности магнитного поля. Если напряженность поля не равна требуемому значению, то изменяют ток в катушке электромагнита намагничивающего устройства и измерение повто- ряют до тех пор, пока значение p H τ не станет равно mp H H 0 A/см R 0 мм 600 450 300 4 8 12 16 20 750 150 24 28 36 32 195 5.7. Области качественно разной выявляемости дефектов в сварном соединении. Чувствительность и разрешающая способность метода. Повышение эффективности МГК. Принцип раздельного контроля в магнитографической дефектоскопии Объект намагничивают постоянным полем параллельно плоской поверхности. Как изменяются тангенциальная и нормальная составляющие поля дефекта на плоской поверхности объекта при увеличении глубины его расположения? Характер изменения тангенциальной и нормальной составляющей поля внутреннего дефекта при увеличении глубины его залегания от поверхности изображен на рис. 5.13 и 5.14. Из рис. 5.13 видно, что максимум xd H всегда находится в плоскости симметрии дефекта, перпендикулярной поверхности объекта. Но с увеличением глубины залегания дефекта xd H убывает, а ее изменение поперек дефекта становится более плавным. Рис. 5.13. Изменение тангенциальной составляющей поля дефекта на плоской поверхности с увеличением глубины его залегания h Рис. 5.14. Изменение нормальной составляющей поля дефекта на плоской поверхности с увеличением глубины его залегания h 196 yd H в плоскости симметрии дефекта, перпендикулярной поверхности объекта, равно нулю, а ее экстремальные значения противоположного знака уменьшаются по модулю с увеличением глубины расположения дефекта. Сварной шов намагничивают в поперечном направлении. Как изменяется тангенциальная составляющая поля дефекта на поверхности соединения при увеличении глубины расположения дефекта в плоскости симметрии шва? Начиная с некоторой глубины залегания дефекта, зависящей от параметров валика шва, тангенциальная составляющая поля дефекта из колоколообразной трансформируется в двугорбую кривую, максимумы которой смещаются к краям выпуклости шва (рис. 5.15) [10]. x H τ d h 1 h 2 h 3 Рис. 5.15. Изменение тангенциальной составляющей поля дефекта при увеличении глубины его расположения в плоскости симметрии сварного шва 1 h < 2 h < 3 h Как изменяется топография результирующего магнитного поля на поверхности сварного соединения при поперечном намагничивании шва с увеличением глубины залегания дефекта? На магнитную ленту в процессе намагничивания сварных соединений из низкоуглеродистых и ряда низколегированных сталей в поперечном направ- лении при магнитографическом контроле записывается в основном суперпозиция тангенциальных составляющих внешнего поля, поля валика шва и поля дефекта. Для изучения характера изменения тангенциальной составляющей результирующего поля на поверхности сварного соединения с увеличением глубины залегания дефекта необходимо суммировать указанные выше кривые. Дадим схематическую иллюстрацию изменения выявляемости дефектов в сварном соединении при увеличении глубины расположения дефекта в плоскости симметрии шва. Из полученных в результате суммирования графиков (рис. 5.16) видно, что с ростом глубины залегания дефекта в плоскости симметрии шва он вначале 197 проявляет себя колоколообразным выступом на кривой топографии резуль- тирующего поля на поверхности соединения (см. рис. 5.16, а, III), затем максимум исчезает и происходит лишь повышение уровня суммарной кривой (см. рис. 5.16, б, III). При дальнейшем увеличении глубины залегания дефекта на кривой топографии результирующего поля появляются либо два излома (см. рис. 5.16, в, III), если дефект имеет небольшую величину или намагни- чивающее поле недостаточно, либо два максимума (см. рис. 5.16, г, III). При дальнейшем увеличении глубины залегания дефекта эти максимумы смещаются к краям выпуклости шва, сливаясь с максимумами, обусловленными выпуклостью шва (см. рис. 5.16, д, III) [10]. ( Н τ0 + H τ⊂⊃ ) + H τ d = H τ p Рис. 5.16. Схематическая иллюстрация изменения тангенциальной составляющей внешнего магнитного поля и поля выпуклости шва, а также поля рассеяния дефекта и суперпозиции магнитных полей на поверхности сварного соединения при увеличении глубины расположения дефекта в плоскости симметрии шва Укажите области качественно разной выявляемости дефектов в сварном соединении. Расчетным и экспериментальным путем определены также области качественно разной выявляемости дефектов и в точках, не совпадающих с плоскостью симметрии шва. Границы областей качественно разной выяв- ляемости дефектов в сварном соединении при намагничивании объекта контроля поперек шва изображены на рис. 5.17. Будем считать, что дефект обнаруживается однозначно, если одному-двум сигналам на экране дефектоскопа соответствует такое же число импульсов. Анализ топографий результирующих полей на поверхности сварного соеди- 198 нения показал, что если дефект находится в области Ιа, то он обнаруживается однозначно, с возможностью завышения величины. В остальных областях дефект обнаруживается неоднозначно, причем в ΙΙ, ΙΙΙ, ΙV, V – с возможностью занижения величины, а в областях Ιб – с возможностью завышения величины. Это может привести в первом и третьем случаях к перебраковке, а во втором – к недобраковке изделий. Рис. 5.17. Области качественно разной выявляемости дефектов в сварном соединении Чтобы исключить недобраковку изделий вследствие неоднозначности обнаружения дефектов, следует ограничить контролируемую толщину только теми областями, в которых дефекты обнаруживаются с возможностью завышения величины. Эта толщина зависит от расстояния до области Υ и составляет приблизительно 1,1( 0 R – с), где 0 R = в 2 /8 с – радиус кривизны выпуклости шва в плоскости его симметрии, где в – ширина шва; с – высота валика шва. Построены также номограммы, позволяющие по известным параметрам выпуклости шва (ширине в и высоте с) определить максимальную толщину контролируемого металла, в которой дефекты сплошности обнару- живаются с возможностью завышения величины (рис. 5.18) [10]. – Y Y 2 3 0 0 3 1,3 2 y R x c R = − + − 1,3 4 2 b b y x c = − 1,3 4 2 b b y x c = − 199 Рис. 5.18. Номограммы для определения области применения магнитографического метода при контроле сварных соединений Для определения толщины S из точек осей координат с и в восстанавливают перпендикуляры, точка их пересечения укажет предельную толщину основного металла S, в которой протяженные несплошности выявляются только с возможностью перебраковки ( 1 S > 2 S > 3 S > 4 S ). Можно ли ожидать при магнитографической дефектоскопии сварных соединений большой перебраковки изделий? Нет. Согласно статистическим данным, подавляющее большинство дефектов сплошности стыковых сварных соединений, выполненных плав- лением, располагается в корне сварного шва. Речь идет о контроле изделий из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Что такое предельная и реальная чувствительность метода контроля? Предельная чувствительность метода контроля определяется минимальной величиной (в процентах от толщины стенки) уверенно обнаруживаемой модели дефекта. Реальная чувствительность определяется минимальной величиной уверенно обнаруживаемого реального дефекта. Считается, что дефект обнаруживается уверенно, если отношение амплитуд «сигнал – шум» не менее двух. Какая реальная чувствительность магнитографического метода контроля ферромагнитных изделий? При контроле сварных соединений без выпуклости сварного шва обнаруживаются непровары и трещины величиной 2...5 % и более, распо- ложенные в корне шва поры и шлаковые включения – 15...18 %. 200 При контроле соединений с выпуклостью шва магнитографическим методом обнаруживаются непровары и трещины величиной 8...10 %, поры и шлаковые включения, находящиеся в корне шва, величиной 15...18 % от тол- щины. Такая чувствительность может быть достигнута только при соблюдении принципа раздельного контроля сварных швов на наличие дефектов различных видов. Он, в частности, предполагает для уверенного обнаружения компактных дефектов (пор и шлаковых включений) объект контроля намагничивать вдоль продольной оси шва, а запись с магнитной ленты считывать в направлении ее остаточной намагниченности. Если же сварной шов намагничивать в попе- речном направлении, то при наличии выпуклости шва могут не обнаруживаться поры и непровары величиной до 80...90 % от толщины основного металла. Почему при контроле сварных соединений изделий из низко- углеродистых и некоторых низколегированных сталей рекомендуют изделие намагничивать поперек шва? Подавляющее большинство дефектов сплошности (непровары, подрезы, цепочки пор) в сварных соединениях из таких сталей ориентировано вдоль продольной оси шва. При намагничивании шва в поперечном направлении вектор напряженности намагничивающего поля ориентирован перпендикулярно направлению распространения дефектов и создаваемые ими поля рассея- ния будут максимальными. Поэтому выявляемость таких дефектов будет наилучшая. Почему при магнитографическом контроле сварных соединений, имеющих выпуклость шва, дефекты сплошности обнаруживаются хуже, чем в соединениях без выпуклости шва? При намагничивании сварного шва в поперечном направлении на поверхности выпуклости шва появляются магнитные полюсы, которые создают внутри шва магнитное поле, направленное навстречу внешнему полю. В результате сварной шов оказывается намагниченным слабо (значительно слабее окружающего его основного металла). Это является основной причиной ухудшения выявляемости дефектов в сварных соединениях с выпуклостью шва. |