RU1727486C

RU1727486C - Method for checking structure of lengthy ferromagnetic products

Info

Publication number: RU1727486C
Authority: RU
Inventors: В.В. Семенов; А.Н. Сюр; А.Е. Дюжиков
Original assignee: Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности
Priority date: 1989-01-12
Filing date: 1989-01-12
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: instrumentation industry, nondestructive testing. SUBSTANCE: method involves taking reference specimens from each of batches, building up an artificial concentrator inside the body of each specimen, loading and magnetizing them under known conditions, taking measurements of residual magnetic field in the neighborhood of the artificial concentrator at various depths of the concentrator, constructing a family of curves showing relationship between the level of signal induced by the residual magnetic field and the cross section area of the artificial concentrator for different batches. Inside the product under checking is built up an artificial concentrator identical to that of the reference specimen, following which the product is loaded and magnetized under the same conditions, measurements are taken of the residual magnetic field induced by the artificial concentrator, and the curve is found among the curve family, which specifies the mode of thermal treatment. The suitability of the thermal treatment mode chosen is judged by the template. EFFECT: enhanced reliability of checking of product structure owing to increase in intensity of residual magnetic field of artificial concentrator due to change in density of main magnetic flux through cross section surrounded by artificial concentrator. 2 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к методам контроля структуры протяженных ферромагнитных изделий магнитоиндукционным методом, в частности к способам дефектоскопии насосных штанг, используемые в механизированной нефтедобыче, для определения в структуре металла насосных штанг отклонений, связанных с нарушением режима их термообработки. The invention relates to methods for controlling the structure of extended ferromagnetic products by the magneto-induction method, in particular to methods of inspection of sucker rods used in mechanized oil production to determine deviations in the structure of the metal of sucker rods associated with violation of their heat treatment.

Цель изобретения - повышение достоверности определения структуры изделия путем увеличения интенсивности остаточного магнитного поля искусственного концентратора за счет изменения плотности основного магнитного потока в поперечном сечении, ограниченном искусственным концентратором. The purpose of the invention is to increase the reliability of determining the structure of the product by increasing the intensity of the residual magnetic field of the artificial concentrator by changing the density of the main magnetic flux in the cross section limited by the artificial concentrator.

На фиг. 1 представлено устройство для осуществления предлагаемого способа контроля структуры протяженного ферромагнитного изделия; на фиг. 2 - характер распределения магнитного потока рассеяния в зоне центральных измерительных обмоток, вызванного искусственным концентратором магнитного поля рассеяния; на фиг. 4 - характер распределения остаточного магнитного поля в зоне выносных измерительных обмоток; на фиг. 5 и 6 - характер распределения остаточного магнитного поля, вызванного искусственным концентратором магнитного поля рассеяния типа "пропил", в зависимости от глубины коцентрататора магнитного поля рассеяния при разных режимах термообработки изделий; на фиг. 7 - характер распределения остаточного магнитного поля, вызванного искусственным концентратором магнитного поля рассеяния типа "ступенчатое отверстие", в зависимости от глубины концентратора магнитного поля рассеяния; на фиг. 8 - характер распределения остаточного магнитного поля, вызванного искусственным концентратором магнитного поля рассеяния типа "пропил", в зависимости от глубины концентратора при изменении режима термообработки по длине и поперечному сечению изделия; на фиг. 9 и 10 - характер изменения индуктивности катушки по длине изделия. In FIG. 1 shows a device for implementing the proposed method for controlling the structure of an extended ferromagnetic product; in FIG. 2 - the nature of the distribution of the scattering magnetic flux in the zone of the central measuring windings caused by an artificial concentrator of the scattering magnetic field; in FIG. 4 - the nature of the distribution of the residual magnetic field in the area of the remote measuring windings; in FIG. 5 and 6 - the nature of the distribution of the residual magnetic field caused by the artificial concentrator of the scattering magnetic field of the “propyl” type, depending on the depth of the concentrator of the scattering magnetic field under different modes of heat treatment of products; in FIG. 7 shows the nature of the distribution of the residual magnetic field caused by an artificial step-hole type magnetic scattering concentrator, depending on the depth of the scattering magnetic concentrator; in FIG. 8 - the nature of the distribution of the residual magnetic field caused by the artificial concentrator of the scattering magnetic field of the type "cut", depending on the depth of the concentrator when changing the heat treatment mode along the length and cross section of the product; in FIG. 9 and 10 - the nature of the change in coil inductance along the length of the product.

Устройство (фиг. 1) содержит универсальную растягивающую машину 1 с захватами 2, в которых размещается изделие 3, платформу 4 и расположенную на ней намагничивающую систему в виде двух согласно включенных намагничивающих обмоток 5, размещенных коаксиально изделию 3, а также измерительную систему в виде дифференциально включенных двух центральных измерительных обмоток 6, которые размещены коаксиально изделию 3 между обмотками 5 и разделены между собой ферромагнитным диском 7, и двух пар дифференциально включенных выносных измерительных обмоток 8, которые также размещены коаксиально изделию 3, разделены между собой ферромагнитным диском 9, установлены в ферромагнитный корпус. Каждая пара обмоток 8 расположена по обе стороны от намагничивающих обмоток 5 на расстоянии, исключающем влияние этих обмоток 5 на выносные измерительные обмотки 8. Устройство содержит также гибкую тягу 10, уложенную на барабан 11 и предназначенную для перемещения платформы 4. The device (Fig. 1) contains a universal stretching machine 1 with grippers 2, which houses the product 3, the platform 4 and the magnetizing system located on it in the form of two magnetizing windings 5 arranged coaxially with the product 3, as well as a measuring system in the form of differential included two central measuring windings 6, which are placed coaxially with the product 3 between the windings 5 and are separated by a ferromagnetic disk 7, and two pairs of differentially connected remote measuring windings about 8, which also has coaxially product 3, separated by a ferromagnetic plate 9, mounted in a ferromagnetic housing. Each pair of windings 8 is located on both sides of the magnetizing windings 5 at a distance that excludes the influence of these windings 5 on the remote measuring windings 8. The device also contains a flexible rod 10 laid on the drum 11 and designed to move the platform 4.

Способ осуществляется следующим образом:
- размещают изделие горизонтально,
- нагружают изделие до величины минимального его нагружения в скважине;
- производя дальнейшее нагружение изделия от величины минимального до величины максимального его нагружения в скважине;
- одновременно с момента нагружения изделия от величины минимального его нагружения перемещают вдоль изделия намагничивающую и измерительную системы;
- уменьшают механическую нагрузку изделия от величины максимального до величины минимального его нагружения в скважине, продолжая при этом перемещать намагничивающую и измерительную системы вдоль изделия;
- производят продольное намагничивание изделия до насыщения путем перемещения по всей длине изделия от его начала до конца двух согласно включенных обмоток 5 системы намагничивания, подключенных к источнику постоянного тока питания таким образом, что магнитное поле в теле изделия совпадает с направлением перемещения этих обмоток 5;
- регистрируют сигнал двумя центральными обмотками 6 измерительной системы во время их перемещения от начала изделия до его конца и одновременно записывают информацию на диаграммной ленте.The method is as follows:
- place the product horizontally,
- load the product to its minimum load in the well;
- producing further loading of the product from the minimum to the maximum value of its loading in the well;
- simultaneously from the moment of loading the product from the magnitude of its minimum load, the magnetizing and measuring systems are moved along the product;
- reduce the mechanical load of the product from the maximum to the minimum load in the well, while continuing to move the magnetizing and measuring systems along the product;
- produce longitudinal magnetization of the product to saturation by moving along the entire length of the product from its beginning to the end of two, according to the included windings 5 of the magnetization system, connected to a DC power source so that the magnetic field in the body of the product coincides with the direction of movement of these windings 5;
- register the signal with two central windings 6 of the measuring system during their movement from the beginning of the product to its end and at the same time record information on the chart tape.

Согласно перечисленным операциям выявляют в структуре изделия наличие неоднородности структуры. Такому контролю подвергают партии изделий одного года выпуска, одного предприятия, одной плавки, одного режима термообработки и материала стали. According to the above operations, the presence of heterogeneity of the structure is detected in the product structure. This control is applied to batches of products of one year of manufacture, one enterprise, one smelting, one heat treatment mode and steel material.

Из каждой партии изделий по полученным дефектограммам отбирают контрольный образец;
- затем формируют на внешней боковой поверхности контрольного образца искусственный концентратор магнитных полей рассеяния, например, в виде прорези, либо кольцевой канавки, либо сверления;
- после этого нагружают горизонтально расположенный контрольный образец изделия до величины минимального его нагружения в скважине;
- производят дальнейшее нагружение контрольного образца от величины минимального до величины максимального его нагружения в скважине;
- одновременно с момента нагружения изделия от величины минимального его нагружения перемещают вдоль изделия намагничивающую и измерительную системы;
- уменьшают механическую нагрузку изделия от величины максимального до величины минимального его нагружения в скважине, продолжая при этом перемещать намагничивающую и измерительную системы вдоль изделия;
- производят продольное намагничивание изделия до насыщения путем перемещения по всей длине изделия от его начала до конца двух согласно включенных обмоток системы намагничивания, подключенных к источнику постоянного тока питания таким образом, что магнитное поле в изделии совпадает с направлением перемещения этих обмоток;
- регистрируют сигнал остаточного магнитного поля в зоне искусственного концентратора магнитных полей рассеяния выносными измерительными обмотками 8 во время их перемещения вслед полю намагничивания от начала изделия до его конца и одновременно записывают информацию на диаграммной ленте;
- затем на контрольном образце из каждой партии изделий увеличивают глубину искусственных концентраторов магнитных полей рассеяния;
- производят повторно на контрольном образце процесс нагружения, намагничивания, измерения и регистрации остаточного магнитного поля в зоне искусственного концентратора магнитных полей рассеяния с одновременной записью информации на диаграммной ленте;
- по данным измерений и регистрации уровней сигнала на контрольном образце из каждой партии изделий получают зависимости величины сигнала измерительной системы от площади поперечного сечения искусственного концентратора магнитных полей рассеяния;
- вырезают и готовят из участка контрольного образца с искусственным концентратором в каждой партии изделий темплеты для металлографического исследования структуры изделия, необходимые для последующей оценки структуры исследуемого изделия;
- на исследуемом изделии с известной дефектограммой, полученной заранее, выявляют зоны с экстремальными значениями сигналов измерительной системы;
- выполняют в этих зонах искусственные концентраторы магнитных полей рассеяния, идентичные по геометрической форме и величине раскрытия искусственным концентратором магнитных полей рассеяния на контрольных образцах;
- затем исследуемое изделие подвергают процессу нагружения, намагничивания, измерения и регистрации остаточного магнитного поля в зоне искусственного концентратора магнитных полей рассеяния при указанных режимах нагружения и намагничивания;
- по уровню сигнала от остаточного магнитного поля в зоне искусственного концентратора магнитных полей рассеяния и по площади поперечного сечения этого концентратора на семействе зависимостей для контрольных образцов находят кривую, которая характеризует режим термообработки исследуемого изделия;
- а о структуре исследуемого изделия (балл зерна, перлит, сорбит, феррит и т. д. , а также количественное соотношение между ферритом и перлитом и другими составляющими) судят по темплету, изготовленному из контрольного образца данной партии изделий.A control sample is taken from each batch of products according to the received defectograms;
- then form on the outer side surface of the control sample an artificial concentrator of magnetic fields of scattering, for example, in the form of a slot, or an annular groove, or drilling;
- then load the horizontally located control sample of the product to the value of its minimum loading in the well;
- produce further loading of the control sample from the minimum to the maximum value of its loading in the well;
- simultaneously from the moment of loading the product from the magnitude of its minimum load, the magnetizing and measuring systems are moved along the product;
- reduce the mechanical load of the product from the maximum to the minimum load in the well, while continuing to move the magnetizing and measuring systems along the product;
- produce longitudinal magnetization of the product to saturation by moving along the entire length of the product from its beginning to the end of two according to the included windings of the magnetization system, connected to a DC power source so that the magnetic field in the product coincides with the direction of movement of these windings;
- register the signal of the residual magnetic field in the zone of the artificial concentrator of magnetic fields of scattering by the remote measuring windings 8 during their movement after the magnetization field from the beginning of the product to its end and simultaneously record information on the chart tape;
- then on the control sample from each batch of products increase the depth of artificial concentrators of magnetic fields of scattering;
- the process of loading, magnetizing, measuring and recording the residual magnetic field in the zone of the artificial concentrator of magnetic fields of scattering with simultaneous recording of information on the diagram tape is repeated on the control sample;
- according to the measurements and registration of signal levels on the control sample from each batch of products, the dependences of the signal value of the measuring system on the cross-sectional area of the artificial concentrator of magnetic fields of scattering are obtained;
- cut out and prepare from the plot of the control sample with an artificial concentrator in each batch of products templates for a metallographic study of the structure of the product, necessary for subsequent evaluation of the structure of the test product;
- on the test product with a known defectogram obtained in advance, identify areas with extreme values of the signals of the measuring system;
- perform artificial concentrators of magnetic fields of scattering in these zones, identical in geometric shape and magnitude of disclosure by an artificial concentrator of magnetic fields of scattering on control samples;
- then the test product is subjected to the process of loading, magnetizing, measuring and recording the residual magnetic field in the zone of the artificial concentrator of magnetic fields of scattering under the indicated loading and magnetization modes;
- by the level of the signal from the residual magnetic field in the zone of the artificial concentrator of magnetic fields of scattering and the cross-sectional area of this concentrator on the family of dependencies for control samples find a curve that characterizes the heat treatment mode of the investigated product;
- and the structure of the studied product (grain score, perlite, sorbitol, ferrite, etc., as well as the quantitative ratio between ferrite and perlite and other components) are judged by the template made from a control sample of this batch of products.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Изделие 3 укладывали в захваты 2 универсальной растягивающей машины 1 (фиг. 1). Нагружали изделие 3 до величины минимального нагружения его в скважине (F₁= 1000 кГс) при помощи универсальной растягивающей машины 1. Продолжали нагружение предварительно растянутого изделия 3 до величины максимального его нагружения в скважине (F₂= 3000 кГс) и одновременно с момента нагружения изделия F₁= 1000 кГс начинали намагничивать изделие 3 постоянным током I_н= 2,7 А. Продольное намагничивание изделия 3 осуществляли путем перемещения на платформе 4 расположенных коаксиально к изделию 3 обмоток 5 намагничивания. Передвижение платформы 4 было осуществлено с помощью гибкой тяги 10, уложенной на барабан 11. Намагничивание производили постоянным магнитным полем обмоток 5 намагничивания до насыщения, при этом магнитное поле в теле изделия от каждой обмотки 5 намагничивания совпадало с направлением движения этих обмоток 5. После достижения нагружения изделия 3 величины, соответствующей максимальному его нагружению в скважине (F₂= 3000 кГс), снимали постепенно механическую нагрузку до величины, соответствующей минимальному нагружению изделия в скважине (F₁= 1000 кГс), при этом процесс перемещения обмоток и, следовательно, процесс намагничивания изделия 3 продолжался непрерывно до тех пор, пока платформа 4 не занимала конечное положение. Изменение нагрузки по длине изделия и во времени определялось величиной 500 кГс на длине 1 м за 0,5 с. Возможны и другие варианты изменения растягивающей нагрузки, когда максимальное нагружение может приходиться не на середину длины изделия 3.The product 3 was placed in the grips 2 of the universal tensile machine 1 (Fig. 1). The product 3 was loaded to the value of its minimum loading in the well (F ₁ = 1000 kG) using a universal tensile machine 1. The pre-stretched product 3 was continued to load to the maximum loading value in the well (F ₂ = 3000 kG) and simultaneously from the moment of loading the product F ₁ = 1000 kG began to magnetize the product 3 with a direct current I _n = 2.7 A. The longitudinal magnetization of the product 3 was carried out by moving on the platform 4 magnetization windings 5 coaxial to the product 3. The platform 4 was moved using a flexible rod 10 placed on the drum 11. Magnetization was performed by the constant magnetic field of the magnetization windings 5 until saturation, while the magnetic field in the body of the product from each magnetization winding 5 coincided with the direction of movement of these windings 5. After loading product 3 values corresponding to its maximum loading in the well (F ₂ = 3000 kG), gradually removed the mechanical load to a value corresponding to the minimum loading of the product in the well (F ₁ = 1000 kG)), while the process of moving the windings and, therefore, the magnetization of the product 3 continued continuously until the platform 4 did not occupy the final position. The change in load along the length of the product and in time was determined by the value of 500 kgf over a length of 1 m in 0.5 s. There are other options for changing the tensile load, when the maximum load may not be in the middle of the length of the product 3.

Измерение магнитного поля рассеяния осуществляли посредством двух обмоток 6 измерительной системы, при этом выход этих обмоток 6 был подключен на первый вход быстродействующего самопишущего прибора Н 338/4 (не показан). Обмотки 6 перемещали вдоль изделия одновременно с обмотками 5 намагничивающей системы. The scattering magnetic field was measured by means of two windings 6 of the measuring system, while the output of these windings 6 was connected to the first input of a high-speed recording device H 338/4 (not shown). The windings 6 were moved along the product simultaneously with the windings 5 of the magnetizing system.

Наличие любого дефекта типа "несплошность" в изделии приводит к перераспределению магнитного потока, пронизывающего изделие в продольном направлении. При входе дефекта несплошности в магнитное поле первой обмотки 5 (фиг. 2) магнитный поток этой обмотки 5 легко обтекает дефект, не вызывая появления ЭДС в обмотках 6 измерительной системы, так как нет изменений характера силовых линий в ферромагнитном диске 7. При попадании дефекта в зону первой обмотки 6 измерительной системы (фиг. 3) происходит перераспределение основного магнитного потока. Величина потока, обтекающего дефект и ответвляющегося в ферромагнитный диск 7, уменьшается, и векторная сумма потоков Ф₁ + Ф₂ в диске 8 будет не равна нулю, вследствие чего на выходе первой измерительной обмотки 6 появляется ЭДС (двухполярный импульс). При попадании дефекта несплошности в зону ферромагнитного диска 7 векторная сумма потоков Ф₁+ +Ф₂ равна нулю, и сигнал на выходе измерительных обмоток 6 отсутствует.The presence of any “discontinuity” type defect in the product leads to a redistribution of the magnetic flux penetrating the product in the longitudinal direction. When the discontinuity defect enters the magnetic field of the first winding 5 (Fig. 2), the magnetic flux of this winding 5 easily flows around the defect without causing EMF in the windings 6 of the measuring system, since there are no changes in the nature of the field lines in the ferromagnetic disk 7. When the defect enters the area of the first winding 6 of the measuring system (Fig. 3) is the redistribution of the main magnetic flux. The magnitude of the flux flowing around the defect and branching into the ferromagnetic disk 7 decreases, and the vector sum of the fluxes Ф ₁ + Ф ₂ in the disk 8 will not be zero, as a result of which an emf (bipolar pulse) appears at the output of the first measuring winding 6. When a discontinuity defect enters the zone of the ferromagnetic disk 7, the vector sum of the fluxes Ф ₁ + + Ф ₂ is equal to zero, and there is no signal at the output of the measuring windings 6.

При входе дефекта несплошности в зону второй измерительной обмотки 6 в ферромагнитном диске 7 вновь возникает ненулевая векторная сумма потоков Ф₁ + +Ф₂ , и во второй измерительной обмотке 6 наводится ЭДС (двухполярный импульс). Благодаря встречному включению измерительных обмоток 6 импульсы ЭДС первой и второй обмоток 6 совпадают по фазе, и на вход быстродействующего самопишущего прибора поступает однополярный суммарный импульс. При последующем прохождении дефекта несплошности через зону второй обмотки 5 намагничивания ЭДС в измерительных обмотках 6 отсутствует.When the discontinuity defect enters the zone of the second measuring winding 6 in the ferromagnetic disk 7, a nonzero vector sum of the fluxes Ф ₁ + + Ф ₂ reappears, and an EMF (bipolar pulse) is induced in the second measuring winding 6. Due to the on-switching of the measuring windings 6, the EMF pulses of the first and second windings 6 coincide in phase, and a unipolar total pulse arrives at the input of the high-speed recording device. With the subsequent passage of the discontinuity defect through the zone of the second winding 5 of the magnetization of the EMF in the measuring windings 6 is absent.

Таким образом, магнитное поле рассеяния над дефектом несплошности видеоизменяет путь прохождения силовых линий, охватывающих измерительные обмотки 6 и входящих в ферромагнитный диск 7. Изменение длины силовой линии обусловлено геометрическими размерами дефекта: величиной раскрытия дефекта и площадью поперечного сечения. Thus, the magnetic field of the scattering over the discontinuity defect changes the path of the lines of force covering the measuring windings 6 and included in the ferromagnetic disk 7. The change in the length of the field line is due to the geometric dimensions of the defect: the magnitude of the opening of the defect and the cross-sectional area.

При перемещении вдоль изделия 3 намагничивающей и измерительной систем одновременно с регистрацией сигналов производили запись информации на диаграммной ленте. Такому контролю подвергали разные партии изделий, причем каждая партия была одного года выпуска, одного предприятия, одной плавки, одного режима термообработки и материала стали. Из каждой партии изделий по полученным дефектограммам отбирали контрольный образец. When moving along the product 3 of the magnetizing and measuring systems simultaneously with the registration of signals, information was recorded on a diagram tape. Different batches of products were subjected to such control, with each batch having one year of manufacture, one enterprise, one smelting, one heat treatment regime, and steel material. A control sample was taken from each batch of products according to the obtained defectograms.

Затем в теле контрольного образца выполняли искусственные концентраторы магнитных поле рассеяния (один или более) типа "отверстие" при помощи пальчиковой фрезы или типа "пропил" при помощи дисковой фрезы. После этого изделие 3 вновь подвергали нагружению от величины минимального нагружения в скважине (F₁= 1000 кГс) до величины максимального его нагружения в скважине (F₂= 3000 кГс) и постепенно снимали механическую нагрузку до величины минимального нагружения изделия в скважине (F₁= 1000 кГс). Одновременно с нагружением изделия 3 производили его намагничивание постоянным током (I_н= 2,7 А) до насыщения путем перемещения от конца изделия 3 до его начала двух обмоток 5 намагничивания на платформе 4. При этом магнитное поле в изделии 3 от каждой обмотки 5 совпадает с направлением движения этих обмоток 5.Then, artificial scattering magnetic concentrators (one or more) of the "hole" type using a finger mill or the "cut" type using a disk mill were performed in the body of the control sample. After that, the product 3 was again subjected to loading from the value of the minimum loading in the well (F ₁ = 1000 kG) to the value of its maximum loading in the well (F ₂ = 3000 kG) and gradually removed the mechanical load to the value of the minimum loading of the product in the well (F ₁ = 1000 kG). Simultaneously with the loading of the product 3, it was magnetized by direct current (I _n = 2.7 A) until saturated by moving from the end of the product 3 to its beginning two magnetization windings 5 on the platform 4. The magnetic field in the product 3 from each winding 5 coincides with the direction of movement of these windings 5.

Измерение остаточного магнитного поля, вызванного искусственным концентратором магнитных полей рассеяния, осуществляли посредством той пары выносных обмоток 8 измерительной системы, которая обеспечивает измерение сигнала вслед полю намагничивания (в зависимости от выбора направления перемещения намагничивающей системы (фиг. 1). Переключение пар обмоток 8 осуществляли при помощи коммутатора. При входе искусственного дефекта в зону первой выносной обмотки 8 измерительной системы (фиг. 4) остаточное магнитное поле рассеяния дефекта вызывает появление ЭДС (двухполярный импульс) в этой обмотке 8. В дальнейшем при входе искусственного концентратора в зону второй выносной обмотки 8 появляется ЭДС и в этой обмотке. А так как обмотки 8 включены встречно и между ними размещен ферромагнитный диск 9 (фиг. 1), то импульсы ЭДС этих обмоток 8 совпадают по фазе, и на второй вход быстродействующего самопишущего прибора Н 338/4 поступает однополярный суммарный импульс. Импульсы другой полярности срезаются полупроводниковым диодом. Запись информации одновременно вели на диаграммной ленте. The measurement of the residual magnetic field caused by the artificial concentrator of magnetic fields of scattering was carried out using that pair of remote windings 8 of the measuring system, which provides a signal measurement after the magnetization field (depending on the choice of direction of movement of the magnetizing system (Fig. 1). Switching of the pairs of windings 8 was carried out at with the help of the commutator.When an artificial defect enters the zone of the first remote winding 8 of the measuring system (Fig. 4), the residual magnetic field of defect scattering causes EMF (bipolar pulse) appears in this winding 8. Subsequently, when the artificial hub enters the zone of the second remote winding 8, an EMF appears in this winding as well, since the windings 8 are turned on and the ferromagnetic disk 9 is placed between them (Fig. 1) , then the EMF pulses of these windings 8 coincide in phase, and a unipolar total pulse is fed to the second input of the fast-acting H 338/4 recording device. Pulses of a different polarity are cut off by a semiconductor diode. Recording of information was simultaneously conducted on a chart tape.

Затем на контрольном образце каждой партии изделий увеличили глубину (h) искусственного концентратора (а следовательно, и площадь поперечного сечения этого концентратора) при сохранении геометрической формы и величины раскрытия дефекта (В= 0,8 мм). После этого повторно контрольный образец нагружали, намагничивали при указанных режимах нагружения и намагничивания и одновременно с этим измеряли и регистрировали остаточное магнитное поле в зоне искусственного концентратора магнитных полей рассеяния при входе его в поле выносной обмотки 8 измерительной системы с одновременной записью на диаграммной ленте. Then, on the control sample of each batch of products, the depth (h) of the artificial concentrator (and, consequently, the cross-sectional area of this concentrator) was increased while maintaining the geometric shape and magnitude of the defect disclosure (B = 0.8 mm). After that, the control sample was reloaded, magnetized under the indicated loading and magnetization modes, and at the same time, the residual magnetic field was measured and recorded in the zone of the artificial scattering magnetic field concentrator when it entered the field of the remote winding 8 of the measuring system with simultaneous recording on a diagram tape.

Затем вырезали и готовили из участка контрольного образца с искусственным концентратором магнитных полей рассеяния в каждой партии изделий темплеты для металлографического исследования структуры насосной штанги, которые необходимы для последующей оценки качества режима термообработки. Then, templates were cut out and prepared from the site of the control sample with an artificial concentrator of magnetic scattering magnetic fields in each batch of products for metallographic study of the structure of the pump rod, which are necessary for subsequent evaluation of the quality of the heat treatment mode.

По данным измерений и регистрации величины: h - глубины искусственного концентратора магнитных полей рассеяния, А - амплитуды сигнала [при постоянном (В) раскрытии концентратора] строили семейство характеристик зависимости уровня сигнала (А) от остаточного магнитного поля к площади поперечного сечения искусственного концентратора (гулина концентратора h при постоянном раскрытии концентратора В) для различных режимов термообработки (см. фиг. 5 и 6). According to the measurements and recordings of the values: h - depth of the artificial concentrator of magnetic fields of scattering, A - signal amplitudes [at constant (B) opening of the concentrator], a family of characteristics was built of the dependence of the signal level (A) on the residual magnetic field on the cross-sectional area of the artificial concentrator (gulin concentrator h with constant opening of concentrator B) for various heat treatment modes (see Figs. 5 and 6).

Поскольку площадь поперечного сечения искусственного концентратора - это площадь поражения изделия, которая влияет на характер изменения плотности основного магнитного потока в поперечном сечении изделия, ограниченном этим концентратором магнитных полей рассеяния, то поэтому площадь поперечного сечения концентратора будет основным параметром, характеризующим нарушение структуры. Но на практике замерить площадь поперечного сечения концентратора с высокой точностью не представляется возможным. Однако можно с высокой точностью замерить глубину концентратора и диаметр изделия. Поэтому площадь поперечного сечения концентратора находили расчетным путем с точностью определения глубины концентратора (h). Площадь поперечного сечения искусственного концентратора магнитных полей рассеяния Sд связана с глубиной этого концентратора h следующим выражением:
^S∂ ⁼

^arccos

^-

^-h) ^x

где D - диаметр изделия;
h - глубина искусственного концентратора.Since the cross-sectional area of the artificial concentrator is the area of damage to the product, which affects the nature of the change in the density of the main magnetic flux in the cross-section of the product, limited by this concentrator of magnetic fields of scattering, therefore the cross-sectional area of the concentrator will be the main parameter characterizing the violation of the structure. But in practice, it is not possible to measure the cross-sectional area of the concentrator with high accuracy. However, you can accurately measure the depth of the hub and the diameter of the product. Therefore, the cross-sectional area of the concentrator was found by calculation with the accuracy of determining the depth of the concentrator (h). The cross-sectional area of the artificial concentrator of scattering magnetic fields Sd is related to the depth of this concentrator h by the following expression:
^S ∂ ⁼

^arccos

^-

^-h) ^x

where D is the diameter of the product;
h is the depth of the artificial hub.

Из семейства характеристик, представленных на фиг. 5 и 6, следует, что уровень сигнала (А) с выхода обмотки 8 измерительной системы зависит от площади поперечного сечения концентратора магнитных полей рассеяния (глубины концентратора при постоянной величине раскрытия концентратора В), а также от режима термообработки изделий. Кривая 1 (фиг. 5) характеризует по паспортным данным изделие, подвергнутое закалке с нагревом ТВЧ с механической обкаткой роликами ее наружной поверхности. Кривые 2, 3 и 4 (фиг. 5) характеризуют по паспортным данным нормализованные изделия (ферритоперлитная смесь), а по результатам металлографического анализа по темплетам контрольных образцов соответствующих партий изделий кривые 2, 3 и 4 (фиг. 5) характеризуются отклонениями в структуре металла (например, крупнозернистая и мелкозернистая структура, ферритоперлитная смесь с различной долей ферритной составляющей и т. д. ). Кривая 1 (фиг. 6) по паспортным данным характеризует изделие, подвергнутое режиму термообработки - сорбитации. Микроструктура стали этого изделия (по темплету) представляет смесь феррита и мелких частиц цементита. Кривая 2 (фиг. 6) характеризует изделие, подвергнутое термообработке, - нормализации с последующим поверхностным упрочнением изделия по всей длине нагревом ТВЧ на глубину 2-3,5 мм (согласно паспортным данным). Однако в действительности характер кривой на фиг. 6 и ее совпадение с кривой 3 (фиг. 6) и с кривой 4 (фиг. 5) указывает на отклонение в режиме термообработки изделия), по данным металлографического анализа данное изделие имеет крупнозернистую ферритоперлитную структуру, практически идентичную структуре нормализованных образцов). From the family of characteristics shown in FIG. 5 and 6, it follows that the signal level (A) from the output of the winding 8 of the measuring system depends on the cross-sectional area of the concentrator of magnetic fields of scattering (the depth of the concentrator at a constant opening value of the concentrator B), as well as on the heat treatment mode of the products. Curve 1 (Fig. 5) characterizes, according to the passport data, the product subjected to hardening with heating of the high frequency current with mechanical rolling by the rollers of its outer surface. Curves 2, 3 and 4 (Fig. 5) characterize normalized products (ferritic perlite mixture) according to the passport data, and according to the results of metallographic analysis according to the templates of control samples of the corresponding batches of products, curves 2, 3 and 4 (Fig. 5) are characterized by deviations in the metal structure (for example, a coarse-grained and fine-grained structure, a ferritic perlite mixture with a different fraction of the ferritic component, etc.). Curve 1 (Fig. 6) according to the passport data characterizes the product subjected to heat treatment - sorption. The microstructure of the steel of this product (according to the template) is a mixture of ferrite and small particles of cementite. Curve 2 (Fig. 6) characterizes the product subjected to heat treatment, normalization, followed by surface hardening of the product along the entire length by heating the high frequency current to a depth of 2-3.5 mm (according to the passport data). However, in reality, the nature of the curve in FIG. 6 and its coincidence with curve 3 (Fig. 6) and curve 4 (Fig. 5) indicates a deviation in the heat treatment of the product), according to metallographic analysis, this product has a coarse-grained ferritoperlite structure that is almost identical to the structure of normalized samples).

Были проведены исследования изделия, например 18Н1И. 344, N 1, для которого установили зависимость амплитуды остаточного магнитного поля, вызванного искусственным концентратором типа "ступенчатое отверстие", от глубины этого концентратора. Product research has been conducted, for example 18N1I. 344, No. 1, for which the dependence of the amplitude of the residual magnetic field induced by the step-like artificial concentrator on the depth of this concentrator was established.

По данным измерений и регистрации величин h¹ - глубины концентратора, А - амплитуды сигнала (при постоянной величине hl, например h^l= 10,5 мм) строили кривые при различных диаметрах отверстия (фиг. 7). Из графиков (фиг. 7) следует, что остаточное магнитное поле наиболее полно выявляется при большем диаметре отверстия (кривая 3).According to the measurements and registration of the values of h ¹ - the depth of the concentrator, A - signal amplitude (at a constant value of hl, for example, h ^l = 10.5 mm), curves were constructed for different hole diameters (Fig. 7). From the graphs (Fig. 7) it follows that the residual magnetic field is most fully detected with a larger hole diameter (curve 3).

Также был проведен контроль режима термообработки по длине изделия. Also, the control of the heat treatment mode along the length of the product was carried out.

По данным измерений амплитуды сигнала и глубины концентратора построили кривые, характеризующие качество термообработки двух близлежащих участков изделия 19Н7И. 875 (фиг. 8, кривые 1) и изделия 19Н7Б. 281, N 2 (фиг. 8, кривые 2). Например, для контрольного образца изделия 19Н7Б. 281, N 2 по дефектограмме выбрали анализируемые участки с разными структурами: первый участок - на расстоянии 5340 мм, а второй участок - на расстоянии 6550 мм от торца изделия. На каждом участке выполнили искусственные концентраторы магнитных полей рассеяния типа "пропил". Для подтверждения правильности выбора анализируемых участков изделия провели измерение индуктивности катушки с внутренним сердечником (в качестве сердечника было взято изделие) путем перемещения этой катушки вдоль изделия. Изменение индуктивности по длине изделия приведено на фиг. 9 и 10. Из графиков на фиг. 8 следует, что кривые, характеризующие участки изделий с повышенной долей ферритной составляющей (кривая 1 с индуктивностью 91 мГн и кривая 2 с индуктивностью 93 мГн), расположены в правой части графика и имеют более низкие механические характеристики. Данный вывод подтверждается металлографическим анализом, проведенным по темплетам, выбранным и изготовленным из участков контрольного образца изделия 19Н7Б. 281, N 1. Металлографический анализ изделия показал, что поверхностная зона и сердцевина первого анализируемого участка, вырезанного из контрольного образца на уровне 5340 мм (с индуктивностью 80 мГн), имеет более мелкое зерно (10 баллов) и более высокую микротвердость (2300-2500 МПа), чем у второго участка этого изделия, вырезанного из контрольного образца на расстоянии 6550 мм (с индуктивностью 89 - 93 мГн)/ где величина зерна 9 баллов/ а микротвердость 2180 - 2300 МПа. According to measurements of the signal amplitude and the depth of the concentrator, curves were constructed that characterize the quality of heat treatment of two nearby sections of the 19N7I product. 875 (Fig. 8, curves 1) and products 19N7B. 281, N 2 (Fig. 8, curves 2). For example, for a control sample of a product 19N7B. 281, No. 2, according to the defectogram, we selected the analyzed areas with different structures: the first section - at a distance of 5340 mm, and the second section - at a distance of 6550 mm from the end of the product. At each site, artificial propyl scattering magnetic concentrator concentrators were performed. To confirm the correct selection of the analyzed sections of the product, we measured the inductance of the coil with an inner core (the product was taken as the core) by moving this coil along the product. The change in inductance along the length of the product is shown in FIG. 9 and 10. From the graphs in FIG. 8 it follows that the curves characterizing the sections of products with an increased fraction of the ferritic component (curve 1 with an inductance of 91 mH and curve 2 with an inductance of 93 mH) are located on the right side of the graph and have lower mechanical characteristics. This conclusion is confirmed by metallographic analysis carried out according to the templates selected and made from sections of the control sample of the product 19N7B. 281, N 1. The metallographic analysis of the product showed that the surface area and the core of the first analyzed area, cut from the control sample at the level of 5340 mm (with an inductance of 80 mH), has finer grain (10 points) and higher microhardness (2300-2500 MPa) than that of the second section of this product, cut from a control sample at a distance of 6550 mm (with an inductance of 89 - 93 mH) / where the grain size is 9 points / and the microhardness is 2180 - 2300 MPa.

Для определения вида и качества термической обработки исследуемого изделия/ например штанги 19П8ГИ/ МО30 (данная партия насосных штанг соответствует по паспортным данным режиму термообработки - закалка и высокий отпуск)/ на поверхности этого изделия/ произвольно выбранного из партии/ выполнили дисковой фрезой на двух участках пропилы - искусственные концентраторы магнитных полей рассеяния - на расстояниина 3875 мм и 4875 мм от торца. Это изделие нагружали/ намагничивали и производили измерение и регистрацию сигнала остаточного магнитного поля при указанных режимах нагружения/ намагничивания и измерения. Данные операции повторяли при каждом увеличении глубины пропила h. To determine the type and quality of heat treatment of the test product / for example, 19P8GI / MO30 rods (this batch of pump rods corresponds to the heat treatment mode according to the passport data - quenching and high tempering) / on the surface of this product / randomly selected from the batch / we performed a disk milling cutter in two sections of the cut - artificial concentrators of magnetic fields of scattering - at a distance of 3875 mm and 4875 mm from the end. This product was loaded / magnetized and measured and recorded the signal of the residual magnetic field under the indicated modes of loading / magnetization and measurement. These operations were repeated at each increase in the depth of cut h.

По данным измерений и регистрации величины амплитуды сигнала (A) и глубины концентратора (h) строили кривые 4 и 5 (фиг. 6). According to the measurements and registration of the magnitude of the signal amplitude (A) and the depth of the concentrator (h), curves 4 and 5 were constructed (Fig. 6).

Из графика следует/ что кривые 4 и 5 расположены по обе стороны относительно кривой 1/ которая характеризует изделие с режимом термообработки - сорбитизация. Кривая 5 (исследуемая насосная штанга 19П8ГИ/ МО30/ фиг. 6) по структуре подобна структуре изделия/ прошедшего сорбитизацию/ а кривая 4 характеризует участки изделия с заниженной твердостью поверхности. Таким образом/ участок изделия/ выбранный на расстоянии 1875 мм щт торца изделия (кривая 4/ фиг. 6)/ по структуре отличается от участка изделия/ выбранного на расстоянии 4875 мм от торца изделия (кривая 5/ фиг. 6). Металлографический анализ изделия показал/ что первый анализируемый участок (представленный темплетом)/ вырезанный из контрольного образца на расстоянии 3875 мм с твердостью H_в - 217 (по Бринелю)/ состоит из зернистого перлита/ второй участок этого изделия/ вырезанный из эталонного образца расстоянии 4875 мм, где твердость Н_в 302 (по Бринелю) и микроструктура стали - сорбит.From the graph it follows / that curves 4 and 5 are located on both sides relative to curve 1 / which characterizes the product with the heat treatment mode - sorbitization. Curve 5 (the studied sucker rod 19P8GI / MO30 / Fig. 6) is similar in structure to the structure of the product / passed sorbitization / and curve 4 characterizes the sections of the product with low surface hardness. Thus / the product section / the selected end face shield (curve 4 / Fig. 6) / differs in structure from the product section / selected at a distance of 4875 mm from the end face (curve 5 / Fig. 6). The metallographic analysis of the product showed / that the first analyzed area (represented by a template) / cut from a control sample at a distance of 3875 mm with a hardness of H _in - 217 (according to Brinell) / consists of granular perlite / second section of this product / cut from a reference sample distance of 4875 mm , where hardness H _is 302 (according to Brinell) and the microstructure of steel is sorbitol.

Таким образом, по указанным исследованиям изделий (штанг) можно судить о качестве режимов термообработки каждой партии насосных штанг, а также возможно судить о качестве термообработки как по длине (т. е. оценить) качество термообработки одного участка штанги по отношению к другому), так и по поперечному сечению. (56) Авторское свидетельство СССР N 1481668, кл. G 01 N 27/82, 1987. Thus, according to the aforementioned studies of products (rods), one can judge the quality of heat treatment modes for each batch of sucker rods, and it is also possible to judge the quality of heat treatment both by the length (i.e., evaluate) the quality of heat treatment of one section of the rod relative to another), so and cross section. (56) Copyright certificate of the USSR N 1481668, cl. G 01 N 27/82, 1987.

Claims

1. METHOD FOR CONTROLING THE STRUCTURE OF AN EXTENDED FERROMAGNETIC PRODUCT, namely, that the product is simultaneously loaded, magnetized to saturation, moving the magnetizing and measuring systems along the product, and the structure of the product is determined from the measured signal, characterized in that, in order to increase the reliability of determining the structure of the product , previously, on control samples of a known structure, the dependences of the signal value of the measuring system on the cross-sectional area of the artificial concentrate are obtained while the scattering magnetic field, in the process of controlling the structure of the investigated product, zones with extreme values of the signals of the measuring system are identified, artificial concentrators of magnetic fields of scattering with a given cross-sectional area are performed in these zones and the structure of the studied product is determined by comparing the signals of the measuring system from artificial concentrators of magnetic scattering fields with the previously obtained dependence for control samples.

2. The method according to p. 1, characterized in that the artificial concentrator of the magnetic fields of scattering is made in the form of slots or annular grooves, or drillings of a given cross-sectional area.