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.
|
|
Может ли сигнал, обусловленный несплошностью, cменить полярность при действии только нормальной составляющей поля, создаваемого перемещаемым постоянным магнитом, если объект намагничивают через магнитную ленту? Экспериментально установлено, что сигнал, обусловленный несплош- ностью, может изменить полярность при действии только нормальной составляющей поля, создаваемого перемещаемым магнитом (протяженный дефект с «дном» располагается в плоскости симметрии магнита толщиной L). Изменение полярности сигнала происходит, например, при изменении расстояния от магнита с близко расположенными полюсными гранями до объекта или высоты магнита при постоянном расстоянии до объекта. Рас- смотрим изменение остаточной намагниченности участка ленты, находящегося над одной половиной дефекта и в ее окрестностях, если намагничивание объекта вместе с магнитной лентой, уложенной на его поверхность, осуществляется перемещаемым постоянным магнитом с близко расположенными полюсными гранями ( L = 6,5мм). Рис. 5.27. Распределения нормальной составляющей магнитного поля на расстоянии Δ от поверхности грани с одним полюсом магнита в плоскости его симметрии: L = 6,5 мм (1 – Δ = 4 мм; 2 – для Δ = 0,2 мм) -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 800 -60 -40 -20 0 20 40 60 мм A/cм H n X 2 1 211 Примем допущение, что напряженность тангенциальной составляющей поля рассеяния дефекта с «дном», обусловленного полюсностью «дна», вызванной нормальной составляющей внешнего поля, изменяется аналогично напряженности нормальной составляющей внешнего намагничивающего поля (как показано на рис. 5.27). При этом намагниченность магнитной ленты будет изменяться под действием тангенциальной составляющей поля в соответствии с ее магнитной характеристикой (рис. 5.28). Рис. 5.28. Характер изменения намагниченности ленты при намагничивании объекта перпендикулярно поверхности перемещаемым постоянным магнитом с близко расположенными полюсными гранями: а – при Δ = 4 мм; б – при Δ = 0,2 мм При расстоянии от полюса магнита до объекта более 3 мм отрицательные экстремальные значения n Н в окрестностях граней магнита невелики (измене- ние аналогично рис. 5.27, кривая 1). Изменение намагниченности ленты при перемещении магнита в этом случае показано на рис. 5.28, а, соответствующий вид сигналограммы – на рис. 5.29, в. При уменьшении расстояния от поверхности магнита до объекта отрицательные полуволны n Н достигают 90...95 А/см (изменение нормальной составляющей напряженности поля магнита аналогично рис. 5.27, кривая 2). Такое поле способно вызвать в зоне несплошности сильное магнитное поле, обусловленное магнитными полюсами дна дефекта и поверхности объекта в зоне несплошности, которое запишется на магнитную ленту. В результате остаточная намагниченность над рассматриваемым участком дефекта и его окрестностями приобретет отрицательный знак (– 3 r M ), что соответствует смене полярности сигнала (рис. 5.29, а). Трансформация сигнала, обусловленного углублением шириной 0,5 мм, при намагничивании объекта перемещаемым постоянным магнитом с близко расположенными полюсными гранями представлена на рис. 5.29 [16, 19, 20]. б) а) 212 а) б) в) Рис. 5.29. Трансформация сигнала, обусловленного углублением шириной 0,5 мм, при намагничивании объекта перемещаемым постоянным магнитом с близко расположенными полюсными гранями: а – расстояние Δ от полюса магнита до объекта 0,2 мм; б – 1,75 мм ≤ Δ ≤ 2,25 мм; в – Δ = 4 мм От чего зависит вид сигнала, обусловленного дефектом, при магнитографическом контроле? Вид сигнала, обусловленного дефектом, зависит от соотношения между остаточной намагниченностью участка ленты, находившегося в зоне действия поля рассеяния дефекта, и ее остаточной намагниченностью, вызванной внешним полем перемещаемого магнита. Это соотношение может изменяться вследствие гистерезисных явлений в магнитной ленте при изменении величины намагничивающего и (или) размагничивающего поля, величины поля рассеяния дефекта, т. к. на следе перемещаемого постоянного магнита направление намагничивания тангенциальное, а в ряде случаев – нормальное поверхности контролируемого объекта изменяется на противоположное. Сигнал от дефекта при считывании записи с ленты дифференциальной магнитной головкой имеет однополярный (или трансформированный) вид, если одна часть ленты под влиянием поля рассеяния дефекта приобретает большую, вторая – равную, а третья – меньшую остаточную намагниченность rл М , чем лента под действием внешнего поля 0 r М . Если rл М > 0 r М или rл М < 0 r М , то сигнал имеет двуполярный вид, а полярность его полуволн зависит от того, большую или меньшую остаточную намагниченность приобретают участки магнитной ленты в зоне дефекта по сравнению с ее участками, находившимися под действием внешнего поля [16–20]. Что собой представляет программно-аппаратный комплекс для магнитографического контроля? Программно-аппаратный комплекс для магнитографического контроля ферромагнитных объектов включает считывающий узел серийного дефекто- скопа, совмещенный с компьютером, и программу обработки информации, позволяющую произвести отстройку от помех и представить результаты контроля в форме, удобной для восприятия: в виде изображения полей рассеяния дефектов, записанных на магнитоноситель, или сигналограммы. На сигнало- граммах дефектам в виде риски, широкого несквозного несплавления, подреза 213 соответствуют однополярные электрические импульсы, а дефектам в виде трещины или узкого несплавления – двуполярные сигналы. На шкале яркостной индикации первой группе дефектов соответствуют светлые полосы, а второй – черные линии, по обе стороны которых наблюдаются широкие светлые полосы (рис. 5.30 и 5.31) [16, 21]. Следы от краев магнита а) б) Рис. 5.30. Дефектограмма ( а) и сигналограмма (б) образца с риской а) б) Рис. 5.31. Дефектограмма ( а) и сигналограмма (б) образца с трещиной В чем заключается принцип раздельного контроля в магнито- графической дефектоскопии? Принцип раздельного контроля заключается в раздельном обнаружении дефектов различного вида. Он позволяет более полно учесть при контроле как специфические особенности дефектов сплошности (вид, форма, ориентация, место расположения и т. д.), так и конструктивно-технологические особенности сварных соединений. Так, при обнаружении протяженных, ориентированных вдоль шва дефектов сварной шов следует намагничивать в поперечном направлении, используя при неблагоприятных размерах выпуклости шва (отношение ширины выпуклости к ее высоте меньше 7) концентраторы магнитной индукции. Для обнаружения компактных дефектов (пор, шлаковых включений) сварной шов целесообразно намагничивать в продольном направлении, а запись с магнитной ленты а) б) а) б) 214 считывать в направлении ее остаточной намагниченности. Более высокой чувствительности контроля швов на наличие разноориентированных трещин можно достичь, если поворачивать намагничивающее устройство в преде- лах ±45° к продольной оси шва в процессе его перемещения вдоль шва при намагничивании объекта. Реализация принципа раздельного контроля позволяет повысить чувстви- тельность магнитографического контроля сварных соединений на наличие протяженных (включая разноориентированные) и компактных дефектов в 4–5 раз, разрешающую способность метода – от 10 до 40 раз, уменьшить массу намагничивающих устройств в десятки раз. Чувствительность и разрешающая способность метода зависят от глубины расположения дефекта и размеров выпуклости шва. Например, удается различить две поры наружной поверхности, находящиеся под слоем краски или заполненные шлаком, даже в том случае, когда они перекрываются [22, 23]. Если по статистическим данным известно, что в объекте могут находиться поверхностные и подповерхностные дефекты, то намагничивание объекта следует осуществлять перемещаемым постоянным магнитом через уложенную на его поверхность магнитную ленту. Как намагнитить начальный и конечный участки сварного шва пластины в продольном направлении с помощью электромагнита с П-образным сердечником? Чтобы намагнитить начальный и конечный участки сварного шва до требуемой индукции при продольном намагничивании, используют технологические пластины, выполненные из материала контролируемого изделия и пристыкованные к пластине у начала и конца шва. Это позволяет значительно уменьшить воздушный зазор и тем самым снизить магнитное сопротивление цепи «электромагнит – изделие». Для намагничивания применяют намагничивающие устройства с электромагнитами, имеющими П-образные сердечники. Полюсы устройств содержат проемы, в которых проходит выпуклость сварного шва при перемещении намагничивающего устройства вдоль шва. Глубина проемов должна быть не менее 50 мм. Можно ли произвести отстройку от помех, если воздействовать на магнитную ленту дополнительным магнитным полем известной напряженности? В [24] с целью отстройки от помех предложено на ленту перед ее укладкой на изделие воздействовать полем заданной напряженности, направление которого совпадает с рабочим, а величина равна сумме внешнего поля и поля рассеяния от наибольшего допустимого дефекта. Проследим, как будет 215 изменяться намагниченность ленты в этом случае, если ее вначале поляризовали (намагнитили до насыщения). Итак, ленту вначале намагничивают противо- положно направлению ее остаточной намагниченности полем заданной напря- женности з Н (при этом ее намагничивание происходит по кривой OCD (рис. 5.32), а затем совместно с изделием – полем рабочей напряженности р Н (намагничивание по кривой DА). Рис. 5.32. Пояснение способа отстройки от помех с подмагничиванием ленты до записи полей дефектов На ленту воздействуют также поля помех п Н , намагничивая отдельные ее участки до точки С, и поля недопустимых дефектов, намагничивая ее до точки Е. После прекращения действия намагничивающего поля участки ленты, не подвергавшиеся действию полей помех и полей дефектов, приобретают остаточную намагниченность, соответствующую точке D (перемагничивание происходит по пунктирной линии AD). Такую же намагниченность приобретают участки ленты в местах действия полей помех, меньших или равных полю п Н максимального допустимого дефекта. В последнем случае – под действием их поля (перемагничивание по верхней кривой CD). Контраст записи полей помех, меньших или равных п Н , будет равен нулю. Контраст записи на участках ленты, подвергшихся действию полей недопустимых дефектов d Н , равен ∆ 1 d M = FD. Таким образом, отношение амплитуд «сигнал – шум» стремится к бесконечности (приборные шумы не учитываются). Для повышения чувствительности контроля изделий, когда амплитуда полезного сигнала незначительно превышает амплитуду сигнала от наибольшего допустимого дефекта, а фон помех меньше сигналов от наибольшего 216 допустимого дефекта, в [25] предложен следующий способ магнитографи- ческого контроля. Перед оценкой качества изделия по записанной с контро- лируемого изделия магнитограмме ленту намагничивают по участкам с равными по амплитуде помехами дополнительным полем. Его направление совпадает с направлением поля рабочей напряженности, а величина меньше суммы поля рабочей напряженности и поля от наибольшего допус- тимого дефекта. При осуществлении этого способа (рис. 5.33) поляризованная магнитная лента, прижатая к изделию, под действием поля рабочей напряженности p Н перемагничивается по сплошной кривой OCD. При этом участки ленты, на которые воздействуют также поля помех п Н , меньших поля наибольшего допустимого дефекта пd Н , перемагничиваются по сплошной кривой OCEF, а участки, на которые действуют поля недопустимых дефектов d Н , – по кривой OCEJG 1 Н . Затем на ленту, снятую с объекта контроля, воздействуют дополни- тельным полем напряженности з Н , равным сумме поля рабочей напряженности и помех п Н , меньших поля наибольшего допустимого дефекта пd Н . – H H М О 1 H d H nd H 3 ∆M d1 H p H n G J E C D H 1 F K P R O Рис. 5.33. К пояснению способа отстройки от помех с подмагничиванием ленты после записи полей рассеяния дефектов При этом участки ленты, находившиеся только под действием поля рабочей напряженности, перемагничиваются по кривой DPCEF, а участки ленты, находившиеся под действием полей помех п Н , – по кривой FREF. Таким образом, контраст магнитной записи поля дефекта определяется отрез- ком 1 Н F > 1 Н K (большим, чем в предыдущем случае). При традиционном же способе магнитографического контроля с использованием поляризованной магнитной ленты объект контроля вместе с лентой намагничивают полем рабочей напряженности p Н (см. рис. 5.33). В этом 217 случае вся лента перемагничивается по кривой OCD, а ее участки, находившиеся под действием полей недопустимых дефектов d Н , – по кривой 1 OGН . Те участки, на которые воздействовало внешнее поле и поля-помехи, перемагничиваются по кривой OEF. Тогда контраст записи на ленте полей дефектов будет определяться отрезком 1 DН , а полей-помех – DF. Отношение амплитуд «сигнал – шум» будет равно 1 DН DF [25]. При контроле сварных соединений, если намагничивание объекта контроля производят в поперечном направлении, описанные выше операции нужно выполнять, когда лента уложена на поверхность бездефектного контрольного образца с зачищенными неровностями валика шва [26]. Как должен поступить оператор-дефектоскопист, если при магнитографическом контроле стыкового сварного соединения произойдет смена полярности сигналов, соответствующих краям выпуклости шва? При магнитографической дефектоскопии объектов с намагничиванием контролируемого сварного шва в поперечном направлении на сигналограмме может произойти смена полярности электрических сигналов, соответствующих краям выпуклости шва. Это может произойти, например, если величина протяженного дефекта в корне шва составляет свыше 50 % толщины контролируемого металла. При этом поле такого дефекта намагнитит сварной шов сильнее окружающего его металла. На рис. 5.34 показан характер изменения результирующего поля на поверхности бездефектного сварного шва ( а) и соответствующий ему вид сигналограммы на экране дефектоскопа ( б). На рис. 5.35 представлен характер изменения результирующего поля на поверхности сварного шва, содержащего крупный протяженный дефект ( d h > 50 % от толщины) (а), и соответствующий ему вид сигналограммы на экране дефектоскопа ( б). Чтобы получить в последнем случае достоверную информацию о дефекте на фоне помех, обусловленных выпуклостью шва, следует произвести повторный контроль шва с плотно прижатой к его поверхности размагниченной магнитной лентой слабым полем, при котором помехи, обусловленные выпуклостью шва, отсутствуют. Напряженность поля выбирают из условия 0,2 c Н ≤ H ≤ 0,4 c Н , где c Н – коэрцитивная сила ленты [45] . Поясним изложенное. На рис. 5.36 представ- лены графики зависимостей амплитуды сигнала, обусловленного дефектом величиной в 80 % от толщины металла (кривая 1), и амплитуды помех, обусловленных выпуклостью шва (кривая 2), у краев шва от режима намагничивания. Как видно из рисунка, если напряженность намагничивающего поля выбрана из указанного выше диапазона, то амплитуда сигнала, обусловленного дефектом, достигает значительной величины. При этом дефект 218 отчетливо обнаруживается, в то время как помехи, обусловленные валиком шва, в слабых полях отсутствуют. Рис. 5.34. Характер изменения результирующего поля на поверхности бездефектного сварного шва ( а) и соответствующий ему вид сигналограммы на экране дефектоскопа ( б) Рис. 5.35. Характер изменения результирующего поля на поверхности сварного шва, содержащего крупный протяженный дефект ( d h > 50 % от толщины) ( а), и соответствующий ему вид сигналограммы на экране дефектоскопа ( б) Рис. 5.36. Графики зависимостей амплитуды сигнала, обусловленного дефектом величиной в 80 % толщины (кривая 1), и амплитуды помех, обусловленных выпуклостью шва (кривая 2), от режима намагничивания а) б) б) а) 219 |