RU2063024C1

RU2063024C1 - Flaw detector to test ferromagnetic tubes

Info

Publication number: RU2063024C1
Application number: RU93032053A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Букасев
Original assignee: Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности"
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: nondestructive testing. SUBSTANCE: invention deals with nondestructive testing of continuity of welds of tubes welded electrically. Magnetic flaw detector for testing of tubes has supporting column, magnetization unit and electric motor with belt transmission anchored on it, induction converter with ferromagnetic rods and unit for signal processing with indicator. Indicator is provided with two supporting rollers and ring which is mounted for rotation on supporting rollers and is designed for interaction with external surface with belt of electric motor. Induction converter is manufactured in the form of immobile rectangular coil which is made fast to supporting column between poles of magnetization unit. The latter has split poles. Ferromagnetic rods of induction converter are located on outer side of belt of electric motor at distance exceeding half-length of coil but not less than distance between poles of magnetization unit. EFFECT: enhanced efficiency and productivity of testing. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля качества швов электросварных труб в технологическом потоке. The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used to control the quality of welds of electric-welded pipes in the process stream.

Известен дефектоскоп (патент США N 3579099, кл. G01P 33/12, 1969 (аналог)), содержащий накладной электромагнит и размещенные между его полюсами два магниточувствительных элемента датчики Холла, генератор переменного тока, соединенный с обмоткой электромагнита, усилитель сигнала и соединенный с ним блок индикации. A flaw detector is known (US patent N 3579099, class G01P 33/12, 1969 (analogue)), containing an overhead electromagnet and two magnetically sensitive Hall sensors located between its poles, an alternating current generator connected to an electromagnet winding, a signal amplifier and connected to it display unit.

Недостатком дефектоскопа являются необходимость мощного источника тока, невозможность использования его при контроле изделий с криволинейной поверхностью, например труб, а также низкая надежность контроля ввиду того, что магниточувствительные элементы размещены без возможности изменения их положения относительно объекта контроля. The flaw detector's disadvantage is the need for a powerful current source, the inability to use it when inspecting products with a curved surface, such as pipes, as well as the low reliability of the control due to the fact that magnetically sensitive elements are placed without the possibility of changing their position relative to the control object.

Наиболее близким по технической сущности является магнитный дефектоскоп, описанный в журнале "Дефектоскопия", 1971, N 3, с. 35 42, содержащий намагничивающее устройство, электронный блок обработки сигналов с индикатором дефекта и индукционный преобразователь, снабженный электродвигателем с ременной передачей. The closest in technical essence is a magnetic flaw detector, described in the journal "Flaw Detection", 1971, N 3, p. 35 42, comprising a magnetizing device, an electronic signal processing unit with a defect indicator, and an induction converter equipped with a belt drive electric motor.

Недостатком известного технического решения является потеря информации на коллектор, высокие затраты электроэнергии на вращение намагничивающего устройства с преобразователем, сложность и высокая металлоемкость инструкции всего дефектоскопа и невозможность контроля продольного сварного шва труб различного диаметра. A disadvantage of the known technical solution is the loss of information on the collector, the high cost of electricity for the rotation of the magnetizing device with the converter, the complexity and high metal consumption of the instructions of the entire flaw detector and the inability to control the longitudinal weld of pipes of various diameters.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей. The aim of the invention is the expansion of technological capabilities.

Цель достигается тем, что предлагается магнитный дефектоскоп для контроля труб, содержащий опорную стойку, закрепленные на ней намагничивающий узел и электродвигатель с ременной передачей, индукционный преобразователь с ферромагнитными стержнями и блок обработки сигналов с индикатором, согласно изобретению снабженный закрепленными с возможностью вращения на стойке двумя направляющими роликами, предназначенными для взаимодействия внешней поверхности с ремнем электродвигателя, двумя опорными роликами и кольцом, которое установлено с возможностью вращения на опорных роликах и предназначено для взаимодействия внешней поверхностью с ремнем электродвигателя, индукционный преобразователь выполнен в виде неподвижной прямоугольной катушки, которая жестко закреплена на опорной стойке между полюсами намагничивающего узла, полюсы последнего выполнены расщепленными, а ферромагнитные стержни индукционного преобразователя расположены на внешней стороне ремня электродвигателя на расстоянии больше половины длины катушки, но не меньше расстояния между полюсами намагничивающего узла. Неподвижность катушки преобразователя обеспечивает прямое включение преобразователя к блоку обработки сигналов и исключение потери сигнала, что обуславливает упрощение конструкции, повышение надежности работы дефектоскопа на трубах различного диаметра. Расположение ферромагнитных стержней на ремне электродвигателя обеспечивает контроль продольного сварного шва без применения сложных следящих за швом систем, т.к. ширина зоны контроля обеспечивается длиной катушки преобразователя. The goal is achieved by the fact that a magnetic flaw detector for pipe inspection is proposed, comprising a support column, a magnetizing assembly and an electric motor with a belt drive mounted on it, an induction converter with ferromagnetic rods and a signal processing unit with indicator, according to the invention, equipped with two guides fixed to rotation on the column rollers designed for the interaction of the outer surface with the motor belt, two support rollers and a ring, which is installed it can rotate on the support rollers and is designed to interact with the external surface of the electric motor belt, the induction converter is made in the form of a fixed rectangular coil, which is rigidly fixed to the support column between the poles of the magnetizing unit, the poles of the latter are split, and the ferromagnetic rods of the induction converter are located on the outside motor belt at a distance of more than half the length of the coil, but not less than the distance between the poles of the magnet knitting unit. The immobility of the transmitter coil provides a direct connection of the converter to the signal processing unit and eliminates signal loss, which leads to a simplification of the design, increased reliability of the flaw detector on pipes of various diameters. The location of the ferromagnetic rods on the motor belt provides control of the longitudinal weld without the use of complex systems that monitor the seam, because the width of the control zone is provided by the length of the converter coil.

Величина расстояния между ферромагнитными стержнями обеспечивает чистоту или шаг сканирования сварного шва, что гарантирует повышение надежности обнаружения дефекта и дает возможность применять более надежные низкоскоростные и маломощные электродвигатели. The magnitude of the distance between the ferromagnetic rods ensures the cleanliness or scan pitch of the weld, which guarantees increased reliability of defect detection and makes it possible to use more reliable low-speed and low-power motors.

Направляющее вращающееся кольцо с опорными роликами служит в качестве опоры приводного ремня электродвигателя и обеспечивает прохождение ферромагнитных стержней через полость катушки преобразователя. Внутренний диаметр кольца определяет максимальный размер контролируемых труб и тем самым расширяет технологические возможности дефектоскопа. A rotating guide ring with support rollers serves as a support for the drive belt of the electric motor and ensures the passage of ferromagnetic rods through the cavity of the converter coil. The inner diameter of the ring determines the maximum size of the controlled pipes and thereby expands the technological capabilities of the flaw detector.

Расщепленная форма полюсов намагничивающего устройства обеспечивает нормальное функционирование индукционного преобразователя предлагаемой конструкции без ущерба для намагничивания труб разного диаметра и в целом способствует расширению технологических возможностей дефектоскопа. The split shape of the poles of the magnetizing device ensures the normal functioning of the induction converter of the proposed design without compromising the magnetization of pipes of different diameters and, as a whole, helps to expand the technological capabilities of the flaw detector.

Таким образом, заявленная совокупность признаков обладает существенными отличиями, так как входящие в них признаки, использованные по новому значению, создали новый, ранее неизвестный, эффект. Thus, the claimed combination of features has significant differences, since the features included in them, used according to the new value, created a new, previously unknown effect.

На фиг. 1 представлено устройство магнитного дефектоскопа; на фиг. 2 - катушка и полоса электромагнита, вид сверху; на фиг. 3 и 4 виды сигналов, полученных на сварном шве без дефекта сплошности и с дефектом соответственно. In FIG. 1 shows a magnetic flaw detector device; in FIG. 2 - coil and strip of an electromagnet, top view; in FIG. 3 and 4 types of signals received at a weld without a continuity defect and with a defect, respectively.

Магнитный дефектоскоп состоит из опорной стойки 1 с проходным отверстием для трубы 2, на которой размещены электромагнит 3 с катушками 4 и раздвоенными полюсами 5, катушка преобразователя 6, электродвигатель 7 со шкивом 8 и приводным ремнем 14 с ферромагнитными стержнями 15. На стойке 1 укреплены направляющие ролики 9 и 10, опорные ролики 11 и 12, на которые установлено направляющее кольцо 13. Шкив 8, ролики 9 и 10 и кольцо 13 охвачены приводным ремнем 14 с ферромагнитными стержнями 15. Катушка 6 подключена на вход блока обработки сигнала 16. Внутри катушки помещается верхняя часть ремня, охватывающая кольцо 13. Катушка выполнена прямоугольной формы вытянутой поперек шва. A magnetic flaw detector consists of a support stand 1 with a through hole for a pipe 2, on which an electromagnet 3 with coils 4 and bifurcated poles 5, a converter coil 6, an electric motor 7 with a pulley 8 and a drive belt 14 with ferromagnetic rods 15 are placed. The guides are mounted on the rack 1 rollers 9 and 10, support rollers 11 and 12, on which the guide ring 13 is mounted. Pulley 8, rollers 9 and 10 and ring 13 are surrounded by a drive belt 14 with ferromagnetic rods 15. Coil 6 is connected to the input of the signal processing unit 16. Inside the coil, The upper part of the belt covering the ring 13 is still visible. The coil is made of a rectangular shape elongated across the seam.

Дефектоскоп работает следующим образом. Сварной шов 17 поперечно намагничивается полюсами электромагнита 5. Ремень 14 с ферромагнитными стержнями 15 приводится в движение внутри катушки 6 шкивом 8 от электродвигателя 7. Ферромагнитные стержни, пересекая магнитное поле шва, наводят ЭДС самоиндукции в катушке 6. Полученный сигнал обрабатывается в поле обработки сигнала и поступает на индикатор дефекта 18. Катушка 6 и ремень 14 охватывают значительную часть стенки трубы по обе стороны от шва 17. Это повышает надежность контроля в потоке, производстве, когда сварной шов "уходит" от своего верхнего положения на несколько угловых градусов. Ферромагнитные стержни 15 отстоят друг от друга на расстояниях больше половины длины катушки с тем, чтобы в катушке не было одновременно двух стержней, дабы исключить влияние стержней, исходящих вне зоны контроля. Flaw detector works as follows. The weld 17 is transversely magnetized by the poles of the electromagnet 5. A belt 14 with ferromagnetic rods 15 is driven inside the coil 6 by a pulley 8 from the electric motor 7. The ferromagnetic rods crossing the magnetic field of the weld induce self-induction EMF in the coil 6. The received signal is processed in the signal processing field and arrives at the defect indicator 18. Coil 6 and belt 14 cover a significant part of the pipe wall on both sides of the seam 17. This increases the reliability of control in the flow, production, when the weld "leaves" from its Exterior position by several angular degrees. The ferromagnetic rods 15 are spaced from each other at distances greater than half the length of the coil so that there are no two rods in the coil at the same time in order to exclude the influence of the rods coming out of the control zone.

При пересечении ферромагнитного стержня над естественным швом сигнал от него на фоне сигнала от поля рассеяния над стенкой (кривая 19) имеет локальный прогиб 20 (фиг. 3), обусловленный утолщением шва из-за наличия внутреннего грата, в результате чего индукция на шве падает. Поле шва имеет противоположную полярность по отношению к полю дефекта. При пересечении стержня дефектного участка шва на кривой сигнала 19 возникает сигнал дефекта в виде пика 21 (фиг. 4). When the ferromagnetic rod crosses over the natural seam, the signal from it against the background of the signal from the scattering field above the wall (curve 19) has a local deflection 20 (Fig. 3), due to the thickening of the seam due to the presence of an internal burr, as a result of which the induction at the seam decreases. The seam field has the opposite polarity with respect to the defect field. When crossing the rod of the defective section of the seam on the signal curve 19, a defect signal appears in the form of a peak 21 (Fig. 4).

Поскольку сигнал от дефекта имеет более круглый фронт и обратную полярность по отношению к сигналу от качественного шва, он выделяется элементами схемы блока обработки сигнала 16 и подается на разбракованное устройство дефектоскопа. Это приводит к повышению надежности выявления дефектов на фоне магнитных неоднородностей сварного шва, обусловленных его структурной и геометрической неоднородностью. Since the signal from the defect has a rounder front and reverse polarity with respect to the signal from the high-quality seam, it is allocated by the circuit elements of the signal processing unit 16 and fed to the defective flaw detector device. This leads to an increase in the reliability of defect detection against the background of magnetic inhomogeneities of the weld due to its structural and geometric heterogeneity.

Преимущество предлагаемого устройства над базовым объектом, например МДСШ-16, работающим на Северском трубном заводе, состоит в том, что при упрощенной конструкции дефектоскопа достигнуто повышение информационности расширения технологических возможностей. Предлагаемый дефектоскоп позволяет контролировать как дефекты сплошности, так и дефекты геометрии шва и позволяет использовать его на всем диапазоне размеров труб, изготовляемых на одном трубосварочном агрегате. The advantage of the proposed device over a basic facility, for example, MDSH-16, operating at the Seversky Pipe Plant, is that with a simplified design of the flaw detector, an increase in the information content of expanding technological capabilities is achieved. The proposed flaw detector allows you to control both continuity defects and defects in the geometry of the weld and allows you to use it on the entire range of pipe sizes manufactured on one tube welding unit.

Предлагается внедрение дефектоскопа на стане 20-76 Северского трубного завода в 1993-94 гг. Ориентировочный экономический эффект от внедрения 57 тыс. руб. (цены 1990 г). Потребное количество их в отрасли не менее 20 штук. ЫЫЫ2 It is proposed to introduce a flaw detector in the mill 20-76 of the Seversky Pipe Plant in 1993-94. Estimated economic effect of the introduction of 57 thousand rubles. (prices 1990 g). The required number of them in the industry is at least 20 pieces. YYY2

Claims

A flaw detector for monitoring ferromagnetic pipes, comprising a rack with an electric motor and a belt drive and an induction converter with a processing unit, characterized in that it is equipped with a magnetization unit with bifurcated poles, a guide ring and two guides and two support rollers fixed to the rack, while the belt drive is made with ferromagnetic rods on the outer surface and with the possibility of interaction with the guide rollers and the upper outer part of the guide ring, lower outer The second part which cooperates with supporting rollers and inductive transducer is a rectangular stationary coil located between the poles of the magnetizing unit passing in the zone of the ferromagnetic rods, the distance between which is greater than half the length of the rectangular coil and nothing less distance between the poles of the magnetizing unit.