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.
|
|
Для чего применяют испытательные образцы при магнитографической дефектоскопии? Испытательные образцы применяют для получения эталонных магнитных лент (контрольных магнитограмм), по которым осуществляют настройку дефектоскопа на требуемую чувствительность. Для получения контрольных магнитограмм используют рабочие намагничивающие устройства и рабочие режимы намагничивания. Следовательно, если объект контроля и испыта- тельный образец будут содержать одинаковые дефекты, расположенные на одинаковой глубине от их поверхностей, то при одинаковых условиях контроля (одинаковые режимы намагничивания, типы магнитных лент, направления намагничивания и т. д.) сигналы, обусловленные дефектами, будут одина- ковыми. Браковочный уровень на экране дефектоскопа должен соответствовать наименьшему недопустимому, согласно ТУ, дефекту. Если амплитуда сигнала от дефекта в контролируемом изделии превышает браковочный уровень, то дефект считают недопустимым [30]. Назовите основные недостатки испытательного образца для магнитографического контроля сварных соединений. Существенным недостатком испытательного образца согласно ГОСТ 25225–82 является то, что он не учитывает сильное влияние на чувствительность метода контроля размеров выпуклости шва, т. к. стандарт на сварку допускает изменение ширины и высоты выпуклости шва в широких пределах. Например, согласно ГОСТ 8713–79, при толщине свариваемых деталей 5...6 мм (условное обозначение С4) высота выпуклости шва может изменяться от 0,5 до 2,5 мм, а ее ширина – от 8 до 16 мм. Таким изменениям размеров выпуклости шва соответствуют вариации радиуса ее кривизны R 229 в плоскости симметрии шва, который тесно коррелирует с чувствительностью магнитографического метода контроля, в пределах от 3,2 до 64 мм. По этой причине, чтобы учесть влияние размеров выпуклости на чувствительность метода контроля, почти на каждый шов нужно иметь свой испытательный образец и изготовить эталонную магнитную ленту, что снижает произ- водительность и экономичность контроля. Существует ли контрольный образец, который позволял бы учесть все многообразие размеров выпуклости сварного шва при магнитографическом контроле? В [10] разработан контрольный образец, представляющий собой две пластины, выполненные из материала контролируемого изделия и соединенные швом с монотонно изменяющейся величиной радиуса кривизны выпуклости шва. Контрольный образец содержит планки 1 и 2, соединенные сварным швом 3, и дефект в корне шва, соответствующий минимальному браковочному уровню (рис. 5.46). Рис. 5.46. Общий вид контрольного образца [10] Радиус R кривизны выпуклости шва в плоскости симметрии изменяется монотонно ( 2 8 b R c = , где b – ширина шва, с – высота выпуклости). Покажем, что для одинаковых дефектов, расположенных на одинаковой глубине в сварных соединениях контролируемого изделия и контрольного образца, можно создать условия, при которых топографии тангенциальных составляющих результирующих полей на поверхностях швов контрольного образца и контролируемого изделия будут тождественны. Пусть в плоскостях симметрии швов объекта контроля и контрольного образца на глубине у ρ = h + c от поверхностей швов находятся одинаковые 230 дефекты в форме цилиндра радиусом r , ориентированные вдоль продольной оси шва (рис. 5.47). Рис. 5.47. Сварное соединение с цилиндрическим дефектом радиусом r Рассмотрим слагаемые суперпозиции тангенциальных составляющих напряженностей магнитных полей p H τ , записываемых на магнитную ленту, находящуюся на поверхности шва, при поперечном намагничивании сварных швов. τ τ0 τ τ ( ) p d H H H H ⊂⊃ = + + , (5.1) где τ0 H – тангенциальная составляющая напряженности внешнего поля; τ H ⊂⊃ – тангенциальная составляющая напряженности поля выпуклости шва; d H τ – тангенциальная составляющая напряженности поля рассеяния дефекта на поверхности сварного соединения. Запишем математическое выражение (5.2) для последнего слагаемого уравнения (5.1) [10]. 2 2 2 3 0 2 2 2 3 2 2 3 2 2 2 2 2 0 0 0 2 2 2 2 2 2 0 0 2 ( ) ( 1)( ) ( 1)( )( / ) 2 2 2 , 2 ш d у у у у r H H r x x x R x R R x x R x R τ µ µ − µ = ± × µ + µ + µ − µ − µ − µ ρ − + ρ − + ρ − × + ρ − + (5.2) 231 где 0 R – радиус кривизны выпуклости шва в плоскости его симметрии. Верхний знак берут при 0 ≤ х ≤ 2 b , нижний – при 2 b ≤ х < 0, где b – ширина, с – высота выпуклости шва. Определим условия тождественности выражений (5.2) для дефектов сварных швов контрольного образца и контролируемого изделия. Они будут тождественны, если равны 0 ш H , действующие в зоне дефектов (см. рис. 5.47), радиусы кривизны выпуклостей швов в плоскостях их симметрии 0 R = 2 8 b c Остальные условия легко выполняются. Так, равенство магнитных прони- цаемостей материалов швов, дефектов и окружающих сред, глубин расположения дефектов у ρ следует из принятого допущения. Известно также, что 0 ш H будут одинаковыми, если равны напряженности полей на поверхностях швов в плоскостях их симметрии (т. е. будут равны два первых слагаемых уравнения (5.1)). τ 0(0 0) τ (0 0) τ 0(0 0) τ (0 0) [ ] [ ] изд обр H H H H − ⊂⊃ − − ⊂⊃ − + = + (5.3) Последнее обеспечивается экспериментальным подбором напряженности внешнего поля. При этом должны быть одинаковыми тангенциальные составляющие напряженностей магнитных полей в плоскостях симметрии бездефектных швов контролируемого изделия и контрольного образца на поверхностях соединений в месте, где радиус выпуклости шва контроль- ного образца равен радиусу выпуклости шва контролируемого изде- лия ( шва конт обр шва конт изд R R = ). Так как сварные швы, имеющие одинаковые радиусы кривизны выпуклостей швов в плоскостях их симметрии, могут иметь разную ширину, то тождественность топографий тангенциальных составляющих результирующих полей на поверхностях швов будет только в плоскостях их симметрии и в пределах их окрестностей –2...3 ≤ х ≤ +2...3 мм (рис. 5.48). Это достаточно хороший результат, т. к. около 90 % дефектов в стыковых сварных соединениях находятся в плоскостях симметрии швов. Таким образом, для получения контрольной магнитограммы используют два образца с монотонно изменяющимися радиусами кривизны валиков швов: один без дефектов, второй с дефектом, соответствующим минимальному браковочному уровню, в корне шва. Сначала на бездефектном образце с помощью ленточного локального магнитоносителя подбирают режим намагни- чивания (в том месте, где радиус кривизны выпуклости шва контрольного образца равен радиусу кривизны выпуклости шва контролируемого изделия). 232 При этом режиме и с использованием рабочих намагничивающих устройств контролируют объект, а также контрольный образец, получая контрольную магнитограмму. Если амплитуда сигнала, обусловленного дефектом в объекте контроля, превышает браковочный уровень сигнала, полученного для сечения контрольного образца, где шва конт обр шва конт изд R R = , то дефект считают недо- пустимым [10]. Рис. 5.48. Топография тангенциальной составляющей результирующего поля на поверхностях швов контролируемого объекта и контрольного образца, имеющих одинаковые радиусы кривизны, но различную ширину выпуклости шва Каковы основные тенденции разработки контрольных образцов для магнитной дефектоскопии стыковых сварных соединений? Основные тенденции разработки контрольных образцов для дефектоскопии сварных соединений заключаются в учете влияния на чувствительность контроля параметров наружной и обратной выпуклостей швов, расстояния от плоскости симметрии шва до дефекта, параметров дефектов – шири- ны и глубины. Поясним изложенное. При намагничивании объекта поперек шва в процессе магнитографического контроля сварной шов в поперечном направлении намагничен неравномерно, сильнее – по мере удаления от плоскости симметрии шва. Это приводит к смещению рабочей точки характеристики магнитной ленты и может привести к изменению амплитуды сигнала, обусловленного протяженным дефектом одинаковой глубины. Для имитации непроваров, расположенных на различном расстоянии от плоскости симметрии шва, сварной шов выполняют таким образом, что с одной стороны контрольного образца стык пластин совпадает с плоскостью симметрии шва, а с противоположной – расположен у края шва (рис. 5.49) [43]. Таким образом, контрольный образец состоит из двух пластин 1, 2, соединенных швом 3, плоскость симметрии которого смещена относительно стыка пластин 4 (см. рис. 5.49). Сварной шов выполнен таким образом, что с одной стороны стык пластин совпадает с плоскостью симметрии шва, а с другой расположен у края сварного шва на p H τ 233 расстоянии 2 b от плоскости симметрии, где b – ширина сварного шва. Протяженный дефект, соответствующий минимальному браковочному уровню, расположен с обратной стороны шва в месте стыка пластин 4. Если проплавления кромок свариваемых деталей не произошло, то в стыковом сварном соединении отсутствует обратный валик шва. Это учитывается в изображении [44], в котором обратные валики шва выполнены прерывисто, а канавка, имитирующая дефект, профрезерована между ними. Рис. 5.49. Схематичное изображение контрольного образца [43]: 1, 2 – свариваемые пластины; 3 – сварной шов; 4 – стык пластин; b – ширина шва Таким образом, контрольный образец представляет собой две пластины 1, соединенные сварным швом 2, имеющим ширину наружного 1 b и обратного 2 b валиков (рис. 5.50). Обратный валик шва 3 выполнен прерывистым, с закругленными концевыми участками, между которыми имеется прорезь 4, имитирующая непровар, соответствующий минимальному браковочному уровню (рис. 5.51). Рис. 5.50. Вид спереди контрольного образца [44]: 1 – свариваемые пластины; 2 – сварной шов 234 Рис. 5.51. Вид А контрольного образца [44]: 3 – обратный валик шва; 4 – канавка, имитирующая дефект 5.9. Условные обозначения дефектов Какие условные обозначения дефектов используют при магнито- графической дефектоскопии? При оформлении результатов контроля в лабораторном журнале и на бланке заключения следует использовать следующие условные обозначения дефектов, применяемые в радиографической дефектоскопии: – трещина вдоль шва – в Т ; – трещина поперек шва – п Т ; – трещина разветвленная – р Т ; – непровар в корне – к Н ; – непровар между валиками – в Н ; – непровар по разделке – р Н ; – отдельная пора – П; – цепочка пор – ЦП; – скопление пор – СП; – отдельное шлаковое включение – Ш; – цепочка шлаковых включений – ЦВ; – скопление шлаковых включений – СШ. Как составляют заключение о выявленных дефектах при магнитографической дефектоскопии ферромагнитных объектов? Дефектоскопист должен руководствоваться требованиями ГОСТ 25225–82: – при обнаружении в шве трещин фиксируется только их длина; 235 – при обнаружении непроваров, шлаковых включений и пор фикси- руется их относительная величина, например, «больше 10 %» или «меньше 10 %», кроме того: а) для непроваров фиксируется их суммарная протяженность с указанием протяженности отдельных непроваров; б) для одиночных пор и шлаковых включений фиксируется их количество на определенной длине шва (длина шва указывается в нормативной документации на контроль); в) для цепочек пор и шлаковых включений фиксируется их общая протяженность. Примеры. 1. Если при магнитографическом контроле обнаружены трещины суммарной длиной 40 мм (на участке протяженностью L = 500 мм, установленной технической документацией на контроль), то в заключении должна быть сделана запись: Т ∑ 40. 2. На участке сварного шва длиной L = 500 мм обнаружено пять пор, из которых три величиной более 10 % и две менее 10 % от толщины. Запись в заключении: 5 П (3П > 10 %, 2П < 10 %). 3. Обнаружено две цепочки пор: одна – длиной l = 15 мм, величиной более 10 %; вторая длиной l = 20 мм, величиной менее 10 % (протяженность шва L = 500 мм). Запись в заключении: ЦП15 > 10 %, ЦП20 < 10 %. 4. Обнаружено три непровара. Два из них имеют величину более 10 % и длину 1 l = 40 мм и 2 l = 80 мм, а один – величину менее 10 % и дли- ну 3 l = 50 мм ( L = 500 мм). Запись в заключении: Н ∑ 170 ( Н 40 > 10 %, Н 80 > 10 %, Н 50 < 10 %). 5. На участке сварного шва протяженностью 500 мм обнаружено пять одиночных пор, из которых три величиной более 10 % и две менее 10 %. Выявлено также две цепочки пор: одна – длиной l = 15 мм, величиной более 10 %, вторая – длиной l = 20 мм, величиной менее 10 %. На указанном участке еще обнаружено три непровара (два из них имеют величину более 10 % и длину 1 l = 40 мм и 2 l = 80 мм, а один – величину менее 10 % и длину 3 l = 50 мм). Запись в заключении: 5 П (3П > 10 %, 2П < 10 %); ЦП 15 > 10 %, ЦП 20 < 10 %; Н ∑ 170 ( Н 40 > 10 %, Н 80 > 10 %, Н 50 < 10 %) [6]. 236 5.10. Достоинства и недостатки метода Назовите преимущества и недостатки магнитографической дефектоскопии. К достоинствам магнитографического метода контроля следует отнести: – высокую чувствительность к наиболее опасным дефектам – трещинам и стянутым непроварам (особенно поверхностным и подповерхностным); – высокую производительность, экономичность; – малую подверженность влиянию мешающих факторов (локальных напряжений, структурной неоднородности металла и т. д.); – возможность контроля изделий сложной формы; – возможность отличить по виду сигнала опасный поверхностный дефект (трещину, несплавление) от неопасного (риски, углубления от поверхностных неровностей), если намагничивание объекта производят перемещаемым постоянным магнитом через ленту; – безопасность для обслуживающего персонала; – достаточную простоту для настройки и обслуживания приборов, а также для освоения операторами-дефектоскопистами. Недостатками магнитографического метода контроля являются: – ограниченность применения (как по материалам, так и по диапазону контролируемых толщин); – меньшая чувствительность к компактным дефектам (одиночным порам, шлаковым включениям); – необходимость изготовления оборудования для намагничивания объектов, т. к. приборы не комплектуются намагничивающими устройствами; – массивность намагничивающих устройств, кроме устройств на основе постоянных магнитов, которые применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов; – сильная зависимость чувствительности метода от параметров выпуклости шва; – чувствительность к грубым поверхностным неровностям. 5. 11. Расчет оптимального режима намагничивания при магнитографическом контроле ферромагнитных изделий Произведите расчет оптимального режима намагничивания при магнитографическом контроле ферромагнитных изделий. Расчет выполним по методике, изложенной в [7]. По данным табл. Б.1 строим кривую намагничивания материала контролируемого изделия B = f (H) (рис. 5.52). Используя данные этой кривой, строим график зависимос- 237 ти r µ = 0 В Н µ = f (B) (рис. 5.53). Расчет оптимального режима сводится к отысканию максимального приращения производной на падающей (правой) ветви данной кривой. Максимальное приращение производной r d dB µ находится в месте перегиба кривой функции r µ ( В) на ее ниспадающей ветви (в этой точке 2 2 r d dB µ = 0). Простейший способ найти 2 2 r d dB µ – заменить табличные значения функции r µ = f(В) соответствующим интерполяционным многочленом: 3 2 , r аВ bB cB d µ = + + + где , , , a b c d – неизвестные коэффициенты. B H Рис. 5.52. Кривая намагничивания материала изделия 2 3 2 ; r d aB bB C dB µ = + + 2 2 6 2 0; r d aB b dB µ = + = (5.4) 3 cр опт cр b B a = − Чтобы определить значения cр a и cр b , можно воспользоваться методом наименьших квадратов или решить ряд систем уравнений, подставляя значения В и µ r ниспадающей ветви кривой r µ = f(В) (см. рис. 5.53): 238 3 2 1 1 1 1 3 2 2 2 2 2 3 2 3 3 3 3 3 2 4 4 4 4 μ ; μ ; μ ; μ r r r r aB bB cB d aB bB cB d aB bB cB d aB bB cB d = + + + = + + + = + + + = + + + (5.5) Вычислив cр a и cр b и подставив их в выражение (5.4), полу- чим значение опт В . На рис. 5.53 изображены графики зависимостей r µ , r d dB µ , 2 2 r d dB µ от индукции в контролируемом сечении. Рис. 5.53. Графики зависимостей r µ , r d dB µ , 2 2 r d dB µ от индукции в контролируемом сечении Возможен и графический путь определения опт В , который состоит в следующем. По приближенным формулам определяют r d dB µ и 2 2 r d dB µ , используя значе- ние r µ нисходящей ветви кривой r µ ( В) для точек i В ± h/2 и i В ± h, где h – шаг изменения магнитной индукции. ; 2 μ 2 μ μ h h B h B dB d i r i r r − − + ≈ (5.6) ( ) ( ) ( ) μ μ 2 μ μ 2 2 h h B B h B dB d i r i r i r r − + − + ≈ (5.7) 239 |