FI62906B - Foerfarande och anordning foer magnetisk inspektion - Google Patents

Description

ΓΒΊ f11^UULUTU*|ULKAISU , 0 n lBJ {11) utlAcgninosskiiift 62906 +¾¾¾ W Potent LC-JJelTt (51) ^W3 G 01 N 27/84 SUOMI—FINLAND (21) iwttih*k.»iu.-PK«K*»efcn4ni 771785 (22) H*k*mfoptlv* — Ana6knlR|«4ag 03.06.77 (FI) (23) AlkuptNt—GHtlghttafec 03.06.77 (41) Tulkit JulklMkal—lllvk offancMf 05.12.77

Patentti- j· rekifterihsllltus /44) NthttvtkfipMOA j· kmiprflaUaun pwn. — 30.1182

Petut och rflufrttyreluun ' AmMom uttafd och utl.*rtfMn pwMkarad (32)(33)(31) ^ryduey wmoHmw tugtrd priorttut 0U.06.76 USA(US) 693021 (71) The Babcock & Wilcox Company, l6l East l+2nd Street, Nev York,

Nev York 10017, USA(US) (72) Amos Earl Holt, Eynchburg, Va., William Eugene Lavrie, Eynchburg, Va., Albert Stingel Birks, Doylestovn, Ohio, USA(US) (7¾) Berggren Qy Ab (5^+) Menetelmä ja laite magneettista tarkastusta varten - Förfarande och anordning för magnetisk inspektion

Keksintö koskee menetelmää ja laitetta ferromagneettisten työkap-paleiden tarkastusta varten, ja tarkemmin määriteltynä sähkö-magneettisesti työkappaleeseen indusoitujen magneettisten kenttien vaikutuksen alaisina olevien magneettisten hiukkasten käyttämistä osoittamaan vikojen, kuten säröjen, halkeamien, sulkeumien tai katkonaisuuksien läsnäoloa työkappaleessa. Viat vääristävät ferromagneettiseen koeainekseen indusoidun magneettisen kentän, muodostaen koeaineksen ulkopuolelle vuotokentän ja myös synnyttäen vikojen poikki vastakkaisia magneettisia polariteetteja, jotka muun muassa vetävät puoleensa aineksen pinnalle kerrostettujen magneettisten hiukkasten kertymän, jos magneettisen kentän häiriö on riittävän voimakas tunkeutuakseen aineksen pinnan läpi.

Esillä olevan keksinnön mukaan menetelmä vikojen ilmaisemiseksi magnetoitavissa olevassa työkappaleessa, jossa menetelmässä levitetään magneettisia hiukkasia kappaleen pintaan sekä kohdistetaan kappaleeseen magneettisia kenttiä ja hiukkasten orientoitumisen perusteella päätellään vikojen esiintymisestä, on tunnettu siitä, että kohdistetaan työkappaleeseen pulssinmuotoinen vaihtovirta- 2 62906 ja tasavirtamagneettikenttä sekä säädetään vaihtovirta- ja tasa- virtamagneettikenttien pulsseerauksen nopeatta ja kestoa viko jen ilmaisun tehostamiseksi.

Keksintö kohdistuu myös laitteeseen vikojen havaitsemiseksi mag-netoitavissa olevassa työkappaleessa, johon laitteeseen kuuluu magnetoitavissaoleva ies, joka sijoitetaan työkappaleeseen, ikeen ympäri käämitty magnetointikäämi sekä käämiin yhdistetyt virran-syöttöelimet, jolle laitteelle on tunnusomaista se, että virran-syöttöelimet käsittävät sekä vaihtovirtalähteen että tasavirta-lähteen, viimeksimainitun käsittäessä tasasuuntauselimet vaihtovirran tasasuuntaamiseksi tasavirraksi, jolloin vaihtovirta- ja tasavirtapiirit ovat kytketyt rinnan yhteiseen vaihtovirtaläh-teeseen ja kumpikin piiri sisältää säädettävän ulostulomuuntajän magneettiseen käämiin menevän virran säätämiseksi, ja jolloin vaihto- ja tasavirtapiirit sisältävät suodattimet tasavirran vast, vaihtovirran päästämiseksi niiden läpi, laitteen käsittäessä edelleen säädettävät viivereleet pulssinmuotoisten vaihto- ja tasa-virtojen synnyttämiseksi sekä magneettiseen käämiin syötetyn vaihto- ja tasavirran keston ja pulssinnopeuden säätämiseksi.

Mikään aikaisemmin tunnettu menetelmä ei esitä sellaista yhdistelmää, joka on määritelty päävaatimuksessamme, toisin sanottuna yhdistetyn pulsseeratun vaihtovirtamagneettikentän ja vastaavan tasavirtamagneettikentän käyttämistä.Itse asiassa mikään viite-julkaisuista ei esitä pulssinmuotoisen kentän soveltamista. US-patenteissa 3 378 762 ja 3 246 396 käytetään joko vaihtovirta-kenttää tai tasavirtakenttää, mutta ei molempia yhdistettynä. Patenteissa ei myöskään esitetä kentän pulsseeraustamagneetti-hiukkasten orientoitumisen tehostamiseksi.

DE-patenttijulkaisussa 746 226 sivulla 1 riveillä 31-35 on myös ehdotettu käyttämään vaihtovirtaa tasavirran ohella, joko samanaikaisesti tai erikseen, mutta julkaisussa ei ole muutoin millään tavalla esitetty miten tuollainen yhdistelmä voitaisiin toteuttaa. Itse asiassa selityksessä ei ole missään muualla mainittu koko asiaa. Viitejulkaisussa selostetaan kahden kentän käyttöä, jotka kentät ovat 90° kulmassa toisiinsa nähden, mikä on saatu aikaan käämimällä toinen käämi säteettäisesti toisen ympärille.

62906 3

Molempiin käämeihin syötetään virtaa samasta lähteestä ja resul-toitava magneettikenttä on noin 45°:n kulmassa tutkittavaan putkeen nähden. Jos käytettäisiin vaihtovirtaa, muuttuisi kenttä jokaisella jaksolla, eikä olisi mitään tarvetta havaita magneettikentän voimaviivojen suuntaisia vikoja "kääntämällä samanaikaisesti syötettyjen käämien polariteettia", niin kuin julkaisussa esitetään. Näin ollen siinä suoritusmuodossa, jota julkaisussa selostetaan, on kysymys vain tasavirran käytöstä.

Keksintö selitetään nyt esimerkkinä oheisen, osaksi kaaviollisen piirustuksen yhteydessä, jossa: kuvio 1 on osaksi lohkodiagramma virtapiiristä, jolla indusoidaan magneettisia kenttiä, ja osaksi esittää myös sähkövirran kulkua virtapiirin eri kohdissa ajasta riippuvana; kuvio 2 on perspektiivinen pystykuvanto magneettisesta ikeestä toiminta-asennossa työkappaleen osan päällä, magneettisine voi-maviivoineen; ja kuviot 3A, 3B ja 3C ovat leikkaus-pystykuvantoja kolmesta tyypillisestä työkappaleesta ja esittävät työkappaleeseen tasavirralla indusoituja magneettisia kenttiä, jolloin poikkileikkausvarjostus on selvyyden vuoksi jätetty pois.

Kuviosta 1 näkyy, että magneettinen induktio-ies 10 voidaan ener-gisoida käämin 12 avulla kahden rinnan kytketyn virtapiirin kautta, joiden erillisiä osia on merkitty nuolilla 14 ja vastaavasti 16, vaihtovirran lähteestä (esittämättä), joista saadaan esimerkiksi 120 voltin, 60 Herz'in tai 240 voltin, 50 Herz'in virtaa, syöttö-johtimia 18 myöten. Alavirtapiiriin 14 eli virtapiirin vaihto-virtaosaan sisältyy säädettävä muuntaja 20, joka on ensiöpuo-leltaan yhdistetty johtimiin 18 ja toisiopuoleltaan 20 A yhdistetty vaihtovirtasuotimeen, jonka muodostaa tasasuuntaaja eli diodi 26 sarjassa reaktanssin eli kuristuskäämin 28 kanssa. Rinnakkaiset alavirtapiirit 14 ja 16 on kytketty napojen 25,27 kautta Jcäämiin 12,joka on käämitty ikeelle 10. Näin ollen ikeen 10 indusoitu magneettinen kenttä on tuloksena virtapiirin 14 vaihtovirran indusoiman magneettisen kentän ja virtapiirin 16 neliö-aaltoisen, tasasuunnatun virran indusoiman magneettisen kentän algebraalisesta summasta, joiden kenttien relatiivisia arvoja voidaan asetella säätömuuntajien 20 62906 4 ja 22 avulla. Näin ollen tasavirralla indusoidun magneettisen kentän suurentaminen ei samalla suurenna vaihtovirralla indusoitua magneettista kenttää.

Maksimitehojen saamiseksi sekä vaihtovirralla että tasavirralla indusoituihin magneettisiin kenttiin molemmissa alavirtapiireissä 14 ja vast. 16 on vakiotyyppiset, sähköiset, aseteltavat hidastusreleet 30 ja 32 kuten Potter and Brumfield, Type CKB-38-70010, sykkeen taajuuden ja keston säätämiseksi alavirtapiireissä. Niinpä tyypillinen aaltomuoto alavirtapiirissä 14 on esitetty kohdassa 64 ja tyypillinen aaltomuoto alavirtapiirissä 16 on esitetty kohdassa 66 ja näiden aaltomuotojen algebrallinen summa, kun ne kohdistetaan käämiin 12 tahdistettuina, on esitetty kohdassa 68. Selvää on, että sykkeet vaihtoehtoisesti voidaan sovittaa kokonaan tai osaksi epä-tahdissa.

Ikeelle 10 käämityn käämin 12 läpi kulkeva virta kehittää magneettisen kentän ikeen sisään ja indusoi magneettisen kentän 40 (kuvio 2) työkappaleeseen 50 (kuvio 2), joka on sovitettu ikeen päiden 10A ja 10β väliin. Aineksessa olevat viat aiheuttavat magneettisen kentän häiriytymiä eli vääristymiä ja muodostavat vikojen molemmin puolin magneettisia napoja, jotka ovat havaittavissa monin eri tavoin. Kuvio 3A esittää leikkauskuvantona tyypillistä työkappaletta 50A, jossa ei ole mitään vikoja, ja siihen liittyvää indusoitua magneettista kenttää 40A· Samalla tavoin kuvio 3B esittää tyypillistä työ-kappaletta 50β, jossa on pintavika 55, ja ilmaisee indusoidun magneettikentän 40 „ vääristymän 40_. Samalla tavoin kuvio 3-, esittää . D D L- tyypillistä työkappaletta 50^,, jossa on pinnan alainen vika 56, ja ilmaisee magneettisen kentän 40c vääristymän 40c'. Huomattakoon, että pinnan alaiseen vikaan 56 liittyvä kentän vääristymä 40c' saattaa jäädä tunkeutumatta työkappaleen 50^, pinnan läpi ellei indusoidun magneettisen kentän 40^ voimakkuus ole riittävän suuri tai jos vika sijaitsee huomattavasti työkappaleen pinnan alapuolella. Näin ollen, elleivät vääristymät 40^' ulotu työkappaleen 50^, pinnan läpi, magneettinen tarkastus esimerkiksi testatun työkappaleen pinnalle siroteltujen magneettisten hiukkasten avulla saattaa olla ilmaisematta vikaa. Toisin sanoen magneettiset vääristymät 40c' eivät vaikuta magneettisiin hiukkasiin. Ikeen 10 päiden välissä olevassa aineksessa olevat viat ovat kuitenkin alttiina sykkivälle tasavirta-mag-neettikentälle ja perättäisesti tai samanaikaisesti alttiina sykkivälle vaihtovirta-magneettikentälle. Lisäksi nämä sykkivät magneettikentät vaikuttavat merkitsevästi magneettisten hiukkasten reagoin- 5 62906 tiin syvällä pinnan alla olevaan vikaan eli sen aiheuttamaan magneettikentän vääristymään.

Laitetta käytettäessä ies 10 asetetaan kosketukseen testattavana olevan työkappaleen kanssa ja vaihtovirtalähde kytketään johtimiin 18. Ikeen päiden 10A ja 10β välissä olevalle testattavalle ainekselle asetetut tai sirotetut magneettiset jauhehiukkaset saatetaan sitten alttiiksi indusoiduille, sykkiville magneettikentille. Kun kummankin virran voimakkuutta ja kestoa asetellaan sopivasti, magneettiset hiukkaset ilmaisevat pienenkin vuotokentän, joka johtuu syvällä aineksen pinnan alla olevasta viasta, sen suuren liikkuvuuden ansiosta, jonka niissä kehittää indusoidun magneettisen kentän sykkivä vaihtovirtaosa. Lisäksi, koska tasavirta-magneettikenttä pysyttää magneettiset hiukkaset paikoillaan ja vaihtovirta-magneettikenttä aiheuttaa hiukkasissa liikkuvuutta, nämä sykkivät tasavirta- ja vaihtovirta-magneettikentät vaikuttavat hiukkasiin niin, että ne, itse asiassa, "kävelevät" testattavaa ainesta pitkin sykkivään dynaamiseen tapaan. Esimerkiksi viasta johtuva vääristynyt tasavirta-magneettikenttä pitelee hiukkaset paikoillaan ja sen jälkeinen tai samanaikainen vaihtovirta-magneettikenttä panee paikoilleen jääneet hiukkaset liikekannalle. Sen jälkeen, jos tasavirtasyke lakkaa, vaihtovirtakenttä, jos se vielä on "päällä", panee hiukkaset liike-kannalle. Tämän jälkeen toinen tasavirtasyke tai tasavirtajäännös-magneettikenttä vääristää kentän vian kohdalla, mikä pysyttää magneettiset hiukkaset sen vaikutuksen alaisina. Itse asiassa viasta saadaan dynaaminen eli liikkuva kuva, josta vika on helposti tunnistettavissa. Näin ollen magneettisten hiukkasten mainitun "kävelyn" testattavan aineksen pinnan poikki saavat yhdessä aikaan vaihtovirralla ja tasavirralla indusoidut sykkivät magneettiset kentät olkootpa ne vaikuttamassa perättäin tai yhtä aikaa. Toisin sanoen siinäkin tapauksessa, että vaihtovirta on päällä vain tasavirran ollessa poissa päältä eli vuorotellen sen kanssa, tai pelkästään tasavirran päällä ollessa eli samanaikaisesti sen kanssa, hiukkasten tasavirralla indusoitu magneettikenttä ja sen jäännöskenttä sekä pinnalla vaikuttavan vaihtovirta-magneettikentän pintavaikutus saavat aikaan hiukkasten "kävelyn".

Tämän keksinnön mukainen magneettinen tarkastusmenetelmä ja laite testattiin kahdella testilevyllä, joissa oli huolellisesti mitatut "viat" eli reiät (katso taulukkoa 1), verraten niitä samanlaiseen ikeeseen, johon vaikutti (1) vaihtovirta yksinään ja (2) tasavirta yksinään. Käytettäessä pelkkää vaihtovirtaa tai pelkkää tasavirtaa käyttävää magnetoimisjärjestelmää reiät numerot 7 ja 8 havaittiin 6 62906 testilevyssä #1 ja reikä numero 3 testilevyssä #2 oli syvimmällä oleva havaittu vika. Sen sijaan tämän keksinnön mukaisella laitteella havaittiin reiät numero 7 ja 8 ja testilevyn #1 syvemmällä olevat reiät 5 ja 6; ja myös testilevyn #2 reiät l:stä 5:een. Näin ollen tämän keksinnön mukainen laite ja menetelmä antoivat 60 % parannuksen syvällä olevien vikojen havainnissa; ja lisäksi ne antoivat dynaamisen, visuaalisen vikailmaisun, nimittäin hiukkasten "kävelyn", jota muut menetelmät eivät tarjoa.

Taulukko 1 Levy $ 1

Reikä Reikä- Reiän Reiän sijainti n:o läpimitat pituus (L) syvyyspinnan alapuolella 1 0,794 mm pora katkennut 2 0,794 mm 27,9 mm 1,32 mm 3 0,794 mm pora katkennut 1,17 mm 4 0,794 mm 25,7 mm 0,97 mm 5 0,794 mm 10,2 mm 0,89 mm 6 0,794 mm 25,2 mm 0,61 mm 7 0,794 mm 25,0 mm 0,53 mm 8 0,794 mm 27,1 mm 0,31 mm

Levy

Reikä Reikä- Reiän Reiän sijainti n:o läpimitat pituus (L) syvyyspinnan alapuolella 1 1,587 mm 25,6 mm 0,25 mm 2 1,587 mm 25,7 mm 0,63 mm 3 1,587 mm 25,4 mm 1,02 mm 4 1,587 mm 25,0 mm 1,37 mm 5 1,587 mm 25,4 mm 1,83 mm 6 1,587 mm 25,2 mm 2,18 mm 7 1,587 mm 25,0 mm 2,57 mm 8 1,587 mm 25,1 mm 3,74 mm

Lisäksi tämän keksinnön ensisijaisessa sovellutuksessa on todettu, että kuristimen, induktorin 28 reaktanssin (X) on oltava suurempi kuin 10 kertaa ikeen impedanssi (Z), so.

XT > 10XZ L ies 7 62906 ja että suotimen eli kondensaattorin 24 reaktanssin on oltava pienempi kuin kymmenesosa ikeen impedanssista, so.

x <0,1 x Z .

C ies

Ohimennen huomattakoon, että impedanssi (Z) on virran kokonaisvas-tuksen mitta vaihtovirtapiirissä, jota tavallisesti esitetään kompleksikaavalla Z = R + iX, jossa R on ohminen vastus ja X se vastus, jonka induktanssi tai kapasitanssi aiheuttaa vaihtovirtapiirissä.

Lisäksi keksinnön erääseen toiseen sovellutusmuotoon sisältyy kon- i densaattori 40, (esitetty "haamuna" kuviossa 1), joka on toisesta päästään kytketty katodin 26A ja kuristimen 28 väliin ja toisesta päästään käämin 12 pääteosaan, tasavirran kulun varmistamiseksi piirissä 16 muuntajien 20 ja 22 kaikissa faasiyhdistelmissä.

Huomattakoon, että haluttaessa voidaan käyttää tasavirran lähdettä alavirtapiirin 16 muuntajan 22 ja tasasuuntaajan 26 sijasta.

Claims (6)

62906 8

1. Menetelmä vikojen ilmaisemiseksi magnetoitavissa olevassa työkappaleessa (50), jossa menetelmässä levitetään magneettisia hiukkasia kappaleen (50) pintaan sekä kohdistetaan kappaleeseen (50) magneettisia kenttiä ja hiukkasten orientoitumisen perusteella päätellään vikojen esiintymisestä, tunnettu siitä, että kohdistetaan työkappaleeseen (50) pulssinmuotoinen vaihtovirta, ja tasavirtamagneettikenttä sekä säädetään vaihtovirta- ja tasavirtamagneettikenttien pulsseerauksen nopeutta ja kestoa vikojen ilmaisun tehostamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pulssinmuotoinen vaihtovirta- ja tasavirtamagneettikenttä kohdistetaan samanaikaisesti työkappaleeseen (50).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pulssinmuotoinen vaihtovirta- ja tasavirtamagneettikenttä kohdistetaan vuorotellen työkappaleeseen.

4. Laite vikojen havaitsemiseksi magnetoitavissa olevassa työ-kappaleessa (50), johon laitteeseen kuuluu magnetoitavissa oleva ies (10), joka sijoitetaan työkappaleeseen (50), ikeen ympäri käämitty magnetointikäämi (12) sekä käämiin yhdistetyt virran-syöttöelimet, tunnettu siitä, että virransyöttöelimet käsittävät sekä vaihtovirtalähteen että tasavirtalähteen, viimeksimainitun käsittäessä tasasuuntauselimet (26, 28, 40) vaihtovirran tasasuuntaamiseksi tasavirraksi, jolloin vaihtovirta, ja tasavirtapiirit ovat kytketyt rinnan yhteiseeen vaihtovirtaläh-teeseen (18) ja kumpikin piiri sisältää säädettävän ulostulo-muuntajan (20, 22) magneettiseen käämiin menevän virran säätämiseksi, ja jolloin vaihto- ja tasavirtapiirit sisältävät suodattimet tasavirran vast, vaihtovirran päästämiseksi niiden läpi, laitteen käsittäessä edelleen säädettävät viivereleet (30, 32) pulssinmuotoisten vaihto- ja tasavirtojen synnyttämiseksi sekä magneettiseen käämiin (12) syötetyn vaihto- ja tasavirran keston ja pulssinnopeuden säätämiseksi. 62906 9

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että tasavirtapiiri sisältää kondensaattorin (40), jonka toinen pää on yhdistetty suodattimen (28) ja tasasuuntaajan (26) väliseen pisteeseen ja toinen pää on yhdistetty muuntajan (22) ja magneettikäämin (12) väliseen pisteeseen sen varmistamiseksi, että tasavirta kulkee piirin läpi riippumatta muuntajien vaiheyhdistelmistä.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että vaihtovirtapiirin poikki on sivuvirtaan kytketty kondensaattori (24).