CS223232B1

CS223232B1 - Thread crack detection device

Info

Publication number: CS223232B1
Application number: CS271581A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Duben; Jaroslav Snajberk
Original assignee: Lubomir Duben; Jaroslav Snajberk
Priority date: 1981-04-09
Filing date: 1981-04-09
Publication date: 1983-09-15

Abstract

Vynález se týká zařízení pro zjišťování trhlin, zejména v kořeni závitů, pomocí vířivých proudů. Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro zjišťování trhlin v kořeni závitu podle vynálezu, tvořené snímačem, který sestává z cívky s feromagnetickým jádrem vedeným oblastí kořene závitu. Podstata zařízení spočívá v tom, že jádro má tvar otevřeného rámečku, jehož konce jsou tvarovány do klínu s úhlem menším, než je úhel kořene závitu. Jádro je s cívkou a spolu s nejméně dvěma posuvně uložený mi ochrannými kolíky, jejichž vysunutí je zajištěno stavěcími šrouby, uspořádáno v bloku, který je posuvně a odpružené uložen v nosném prstenci pro zkoušení závitu.The invention relates to a device for detecting cracks, especially in the root of threads, using eddy currents. The above-mentioned shortcomings are eliminated by a device for detecting cracks in the root of a thread according to the invention, formed by a sensor consisting of a coil with a ferromagnetic core guided by the root of the thread. The essence of the device lies in the fact that the core has the shape of an open frame, the ends of which are shaped into a wedge with an angle smaller than the root of the thread. The core is arranged with the coil and together with at least two slidably mounted protective pins, the extension of which is ensured by adjusting screws, in a block which is slidably and spring-loaded in a supporting ring for testing the thread.

Description

Vynález se týká zařízení pro zjišťování trhlin, zejména v kořeni závitů, pomocí vířivých proudů. Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro zjišťování trhlin v kořeni závitu podle vynálezu, tvořené snímačem, který sestává z cívky s feromagnetickým jádrem vedeným oblastí kořene závitu.The invention relates to a device for detecting cracks, in particular in the root of threads, by means of eddy currents. These drawbacks are overcome by the thread root crack detection device according to the invention, consisting of a sensor consisting of a coil with a ferromagnetic core guided by the thread root area.

Podstata zařízení spočívá v tom, že jádro má tvar otevřeného rámečku, jehož konce jsou tvarovány do klínu s úhlem menším, než je úhel kořene závitu. Jádro je s cívkou a spolu s nejméně dvěma posuvně uloženými ochrannými kolíky, jejichž vysunutí je zajištěno stavěcími šrouby, uspořádáno v bloku, který je posuvně a odpružené uložen v nosném prstenci pro zkoušení závitu.The essence of the device is that the core is in the form of an open frame, the ends of which are formed into a wedge with an angle smaller than the angle of the thread root. The core, together with the coil and at least two slidably mounted protective pins, the extension of which is secured by the set screws, is arranged in a block which is slidably and sprung mounted in the threaded support ring.

Vynález se týká zařízení pro zjišťování trhlin, zejména v kořeni závitů, pomocí vířivých proudů.The invention relates to a device for detecting cracks, in particular in the root of threads, by means of eddy currents.

Šroubové spojení některých náročných strojních celků, jako například spojení víka a nádoby jaderného reaktoru pro energetiku, musí pracovat s vysokým stupněm spolehlivosti a podrobují se proto periodickým kontrolám. Z hlediska vrubového účinku jsou hlavním předmětem závitové části tohoto spojení především jejich kořenová oblast. Tato oblast závitu představuje z hlediska defektoskopické kontroly poměrně složitě konfigurovaný útvar, což je dáno jednak poloměrem křivosti válcové plochy, na níž je závit vytvořen, jednak koutovým efektem, jehož příčinou je přilehlost sousedních stěn, svírajících u metrického závitu úhel 60°. K tomu dále přispívá zaoblení vlastní kořenové oblasti, které podle příslušné československé státní normy, například u závitu se stoupáním 6 mm činí poloměr 0,65 mm.The screw connection of some demanding machinery, such as the lid and vessel of a nuclear power reactor, must operate with a high degree of reliability and are therefore subject to periodic inspections. In terms of notch effect, the main object of the threaded portion of this connection is primarily their root region. This area of the thread represents a relatively complex configuration for defectoscopic inspection, which is due both to the radius of curvature of the cylindrical surface on which the thread is formed and to the corner effect caused by adjacent walls forming an angle of 60 ° to the metric thread. This is further enhanced by the rounding of the root area itself, which according to the relevant Czechoslovak state standard, for example for a thread with a pitch of 6 mm, is 0.65 mm.

Oblast kořene působí svým vrubovým účinkem jako iniciátor únavové trhliny. Tento účinek roste se zmenšujícím se poloměrem zaoblení v kořeni závitu; v rozhodující většině, případů vychází proto únavová trhlina z kořenové části závitu.The root area acts as a fatigue crack initiator by its notch effect. This effect increases with decreasing radius of curvature at the root of the thread; in the overwhelming majority of cases, the fatigue crack therefore emerges from the root of the thread.

Dosavadní způsoby kontroly kořenové oblasti závitu jsou založeny buď na vizuální prohlídce, nebo se používá magnetické metody práškové, resp. metody kapilární. Tyto způsoby mají své nevýhody v subjektivním charakteru kontroly a v obtížném stanovení hloubky trhliny, jejíž hodnota je však pro určení přípustnosti vady podstatná. Je znám systém založený na principu měření rozptylového pole při zmagnetování kontrolované části závitu, a to pomocí vhodně uspořádané sondy. Magnetizace závitu se provádí průchodem proudu podél kořene závitu; proud se zavádí pomocí kontaktních elektrod. S ohledem na potřebu poměrně vysokých proudových hustot u závitů větších rozměrů nelze v tom případě vyloučit možnost vzniku opálů pod elektrodou na povrchu kořene závitu. Tyto opály se mohou stát iniciátorem únavových trhlin. Proto je nutno vyloučit magnetizaci přímým průchodem proudu.Existing methods of checking the root region of the thread are based either on visual inspection, or using the magnetic method of powder, respectively. capillary methods. These methods have disadvantages in the subjective nature of the inspection and in the difficulty of determining the crack depth, but the value of which is essential for determining the admissibility of the defect. A system based on the principle of measuring the scattering field when magnetizing a controlled part of a thread by means of a properly arranged probe is known. The magnetization of the thread is performed by passing current along the root of the thread; current is applied via contact electrodes. In view of the need for relatively high current densities for larger threads, the possibility of opal formation under the electrode on the surface of the thread root cannot be excluded. These opals can become a fatigue crack initiator. It is therefore necessary to avoid magnetization by direct current passage.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro zjišťování trhlin v závitech podle vynálezu, tvořené snímačem, který sestává z vinutí s feromagnetickým jádrem vedeným oblastí kořene závitu.These drawbacks are overcome by the thread crack detection device according to the invention, consisting of a sensor consisting of windings with a ferromagnetic core guided by the thread root region.

Podstata zařízení spočívá v tom, že feromagnetické jádro snímače má tvar otevřeného rámečku, jehož konce jsou tvarovány do klínu, s úhlem menším, než je úhel kořene zkoušených závitů. Jádro je s vinutím a spolu s nejméně dvěma posuvně uloženými ochrannými kolíky uspořádáno v bloku snímače. Vysunutí kolíků je zajištěno stavěcími šrouby. Blok je posuvně a odpružené uložen buďto v nosném prstenci pro kontrolu vnějšího zkoušeného závitu, nebo v nosném prstenci pro kontrolu vnitřního zkoušeného závitu.The principle of the device is that the ferromagnetic core of the sensor has the shape of an open frame, the ends of which are shaped into a wedge, with an angle smaller than the angle of the root of the test threads. The core is arranged in the sensor block with the winding and together with the at least two movable protective pins. The pins are pulled out by the set screws. The block is displaceably and sprung mounted either in the support ring for checking the external test thread or in the support ring for checking the internal test thread.

Přednosti zařízení v popsané úpravě spočívají především v soustředění účinnosti kontroly do kořenové oblasti závitu, a v dosažení vyššího poměru signálu vady k rušivému pozadí při sníženém vlivu bočních stěn závitu na zjistitelnost vad. Aplikací metody vířivých proudů v úpravě podle vynálezu byla odstraněna potřeba magnetizace zkoušeného úseku závitu průchodem proudu, a tím zcela vyloučena možnost vzniku opálů ve styku přívodních elektrod s povrchem závitu. Zlepšila se rovněž manipulace se zařízením, neboť vedení ke snímači je nyní tvořeno jen tenkým stíněným kablíkem a není zapotřebí přívodů magnetizačního proudu, tvořených vodiči většího průřezu. To má význam zejména při kontrole závitů v přírubě, kdy délka vedení může dosahovat až 10 m, a vodiče větších průřezů by podstatně znesnadnily manipulaci se zařízením.The advantages of the device in the described treatment consist mainly in concentrating the control efficiency in the root area of the thread, and in achieving a higher ratio of the defect signal to the disturbing background with a reduced influence of the thread side walls on the detectability of the defects. The application of the eddy current method in the treatment according to the invention eliminated the need for magnetization of the test section of the thread by passing the current, thus completely eliminating the possibility of opals in contact of the lead electrodes with the surface of the thread. Also, the handling of the device has improved since the cable to the sensor is now made up of a thin shielded cable only and no magnetizing current leads of larger cross-sectional conductors are required. This is especially important when checking threads in the flange, where the length of the guide can be up to 10 m, and wires of larger cross-sections would make the handling of the device considerably more difficult.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde obr. 1 je axonometrický pohled na celkové uspořádání zařízení, obr. 2 je nárys a bokorys snímače v konstrukčním uspořádání. Zařízení pro zkoušení závitů M 140 x 6 u součástí pro šroubové spojení víka a nádoby energetického reaktoru (obr. 1 a 2) sestává ze snímače 5, jehož feromagnetické jádro 9 je opatřeno vinutím 10.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 is an axonometric view of the overall configuration of the device; Fig. 2 is a front and side view of a sensor in a structural configuration. The M 140 x 6 thread testing device for the components for screw connection of the lid and vessel of the energy reactor (Figs. 1 and 2) consists of a sensor 5 whose ferromagnetic core 9 is provided with a winding 10.

Feromagnetické jádro 9 má tvar otevřeného rámečku, tj. tvar písmene U, a jeho konce jsou tvarovány do klínu. Úhel klínu je menší, než úhel kořene zkoušených závitů 1, 2. Feromagnetické jádro 9 je s vinutím 10 a s dvěma posuvně uloženými ochrannými kolíky 11 společně uspořádáno v bloku 8. Vysunutí ochranných kolíků 11 je zajištěno stavěcími šrouby 12. Snímač 5 je posuvně a odpružené uložen bud v nosném prstenci 3 při kontrole vnějšího zkoušeného závitu 1, nebo v nosném prstenci 4 při kontrole vnitřního zkoušeného závitu 2. Snímač je spojený kablíkem s vyhodnocovací částí sestávající z generátoru střídavého proudu, zesilovače, demodulátoru a výstupního zesilovače.The ferromagnetic core 9 has the shape of an open frame, i.e. U-shaped, and its ends are formed into a wedge. The wedge angle is smaller than the root angle of the test threads 1, 2. The ferromagnetic core 9 is co-arranged in the block 8 with the winding 10 and the two slidably mounted protective pins 11. The protruding pins 11 are secured by adjusting screws 12. The sensor 5 is sliding and sprung The sensor is connected by a cable to an evaluation part consisting of an AC generator, an amplifier, a demodulator and an output amplifier.

Výstupní signál z vyhodnocovací části 6 je vyveden k přístroji 7 pr.o záznam, například zapisovači, číslicovému displeji apod.The output signal from the evaluation part 6 is outputted to the recording device 7, for example, a recorder, a digital display or the like.

Při kontrole se nosný prstenec 3 pro zkoušení vnějšího závitu, nebo nosný prstenec 4 pro zkoušení vnitřního závitu šroubuje zkoušeným vnějším závitem 1, případně vnitřním zkoušeným závitem 2. K tomu účelu je na svém vnitřním, resp. na svém vnějším obvodu opatřen odpovídajícím závitem. Jedná-li se o zkoušení volných částí šroubového spojení, například svorníku nebo matice, otáčí se kontrolovaná součást a nosný prstenec 3, nebo 4 se snímačem zůstává v klidu. Při zkoušení závitů v rozměrových dílech, na-During the inspection, the male thread test ring 3 or the female thread test ring 4 is screwed by the male thread 1 or the female thread 2 to be tested. provided with a corresponding thread on its outer circumference. When testing loose parts of a bolted connection, such as a bolt or nut, the component to be inspected is rotated and the support ring 3 or 4 remains stationary with the sensor. When testing threads in dimensional parts,

Claims

Subject

Device for detecting cracks in threads, especially in the root of threads, consisting of a sensor whose ferromagnetic core is provided with a winding which is guided by the root of the test thread, characterized in that the ferromagnetic core (9) of the sensor (5) they are formed into a wedge with an angle smaller than the root angle of the test threads (1, 2), as is the case in the flange of the container, the support ring 4 is screwed into the test thread.

thereby (10) and with at least two slidingly mounted protective pins (11), whose extension is secured by adjusting screws (12), arranged in a block (8) of the sensor (5), which is slidably and sprung mounted in the support ring (3) the external test thread (1) or the support ring (4) for checking the internal test thread (2).