RU2086974C1

RU2086974C1 - Magnetization device for magnetic flaw detection

Info

Publication number: RU2086974C1
Application number: RU93026897A
Authority: RU
Inventors: С.П. Михайлов
Original assignee: Горно-Алтайский государственный университет
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: non-destructive flaw detection. SUBSTANCE: magnetization device is designed as electromagnet with U-shaped magnetic circuit which winding is located at bar and at least two pairs of ferromagnetic rings which are mounted for rotation and spaced from both sides of magnetic circuit. Ferromagnetic rings are mounted on ferromagnetic axles. Side poles of magnet are mounted two half-poles which are located on both sides of ribbon and are asymmetric with respect to longitudinal axis of device. Rings are mounted on one side of each half-pole and provide possibility to change half-pole side. EFFECT: increased functional capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к магнитографическому методу неразрушающего контроля. Этот метод нашел в стране наиболее широкое применение для выявления протяженных дефектов сплошности (трещины, непровары, цепочки газовых пор и пр.) стыковых сварных швов в изделиях из малоуглеродистой стали; особенностью таких дефектов является преимущественно продольная, относительно шва, ориентация [1] Конструкция типовых намагничивающих устройств (НУ) учитывает данное обстоятельство: они представляют собой П-образной электромагнит (его полюса-боковины устанавливаются по обеим сторонам шва с воздушным зазором в 2-3 мм между металлом и низом боковин9, перемещаемый по изделию на 4-х неферромагнитных колесах; длина боковин больше расстояния между ними. Такие НУ создают магнитный поток, направленный преимущественно поперек шва, т.е. поперек ленты; протяжение дефекты другой ориентации дают при этом тем меньший сигнал, чем ближе к нулю угол между направлениями потока и дефекта. Вместе с тем, для ряда сталей (аустенитных, высоколегированных и пр.) основным дефектом стыковых сварных швов оказались поверхностные трещины произвольной, в том числе поперечной ориентации [2] Здесь типовые НУ, естественно, неэффективны. The invention relates to a magnetographic method of non-destructive testing. This method has found the widest application in the country to detect extended continuity defects (cracks, imperfections, chains of gas pores, etc.) of butt welds in products from mild steel; a feature of such defects is mainly longitudinal, relative to the seam, orientation [1] The design of typical magnetizing devices (NU) takes this circumstance into account: they are a U-shaped electromagnet (its side poles are installed on both sides of the seam with an air gap of 2-3 mm between the metal and the bottom of the sidewalls 9, moved around the product on 4 non-ferromagnetic wheels; the length of the sidewalls is greater than the distance between them. Such NU create a magnetic flux directed mainly across the seam, i.e. across the flax The extension of defects of a different orientation gives the smaller the signal, the closer the angle between the directions of flow and the defect is to zero. At the same time, for a number of steels (austenitic, high alloy, etc.), surface cracks turned out to be the main defect of butt welds, in including lateral orientation [2] Here typical NUs are naturally inefficient.

Известно НУ для выявления поверхностных трещин произвольной ориентации [3] представляющее собой приставной П-образный двухполюсный электромагнит, размещение обоих полюсов которого по одну сторону шва позволяет получить нужное направление магнитного потока. Длина боковин здесь меньше расстояния между ними. Рабочий ток в обмотку подается и отключается, затем электромагнит вручную переставляется вдоль шва с шагом, обеспечивающим минимальное отклонение направления магнитного потока в середине межполюсного расстояния от оси шва, и цикл намагничивания повторяется. It is known NU to detect surface cracks of arbitrary orientation [3] which is an attached U-shaped bipolar electromagnet, the placement of both poles of which on one side of the seam allows you to get the desired direction of magnetic flux. The length of the sidewalls is less than the distance between them. The working current is supplied to the winding and turned off, then the electromagnet is manually rearranged along the seam with a step providing a minimum deviation of the magnetic flux direction in the middle of the interpolar distance from the seam axis, and the magnetization cycle is repeated.

Недостаток устройства очевиден: в силу пошагового перемещения условия намагничивания трещин и режим работы разных участков ленты различны, что снижает достоверность контроля. The disadvantage of the device is obvious: due to the stepwise movement, the magnetization conditions of cracks and the operation mode of different sections of the tape are different, which reduces the reliability of the control.

Известно НУ для выявления продольных дефектов стыковых сварных швов [4] по конструкции наиболее близкое к сути изобретения и принятое нами за прототип. Отличие его от типовых НУ заключается в том, что для повышения эффективности намагничивания колеса сделаны ферромагнитными и большого размера, их число увеличено с 4-х до 12-14 и размещены они в шахматном порядке по обеим сторонам боковых ветвей (боковин) с малым зазором (0,1-0,2 мм) между поверхностью колес и боковин. Это позволяет зашунтировать основной зазор в 2-3 мм между низом боковин и поверхностью изделия (здесь площадь сечения магнитного потока сравнительно невелика) через 12-14 зазоров в 0,1-0,2 мм между боковыми поверхностями боковин и колес (эта площадь уже гораздо больше). Из-за резкого снижения магнитного сопротивления эффективность намагничивания здесь не уступает НУ, помещаемому на изделие без зазора. It is known NU to identify longitudinal defects of butt welds [4] in design closest to the essence of the invention and adopted by us as a prototype. It differs from typical NUs in that, to increase the magnetization efficiency, the wheels are made ferromagnetic and large, their number is increased from 4 to 12-14 and they are staggered on both sides of the side branches (sidewalls) with a small gap ( 0.1-0.2 mm) between the surface of the wheels and sidewalls. This allows you to shunt the main gap of 2-3 mm between the bottom of the sidewalls and the surface of the product (here the cross-sectional area of the magnetic flux is relatively small) through 12-14 gaps of 0.1-0.2 mm between the side surfaces of the sidewalls and wheels (this area is already much more). Due to the sharp decrease in magnetic resistance, the magnetization efficiency here is not inferior to NU placed on the product without a gap.

Очевидным недостатком описываемого устройства-прототипа является его применимость для выявления только продольных дефектов. The obvious disadvantage of the described prototype device is its applicability to detect only longitudinal defects.

Целью изобретения является увеличение достоверности магнитографического контроля путем более эффективного распределения магнитного поля меняющегося направления при намагничивании изделия. The aim of the invention is to increase the reliability of magnetographic control by more efficient distribution of the magnetic field of a changing direction during magnetization of the product.

Поставленная цель достигается тем, что, как и в известном намагничивающем устройстве-прототипе, электромагнит имеет П-образный магнитопровод с обмоткой на перекладине и не менее чем две пары больших колес из ферромагнитного материала, выполненных с возможностью их вращения и установленных с малым зазором по обеим сторонам боковин магнитопровода посредством осей из ферромагнитного материала. Однако боковины (полюса) выполнены из двух полюсов каждая, полуполюса устанавливаются по разным сторонам ленты и выполнены асимметричными относительно продольной оси устройства, а колеса устанавливаются с одной из двух сторон каждого полуполюса с возможностью измерения стороны полуполюса. This goal is achieved by the fact that, as in the known magnetizing device prototype, the electromagnet has a U-shaped magnetic circuit with a winding on the crossbar and at least two pairs of large wheels of ferromagnetic material, made with the possibility of rotation and installed with a small gap on both sides of the sides of the magnetic circuit through axes of ferromagnetic material. However, the sidewalls (poles) are made of two poles each, the half-poles are mounted on opposite sides of the tape and are asymmetric with respect to the longitudinal axis of the device, and the wheels are mounted on one of the two sides of each half-pole with the possibility of measuring the half-side.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 вид на стрелке А на фиг.1; на фиг.3 вид на стрелке Б на фиг.1. In FIG. 1 shows a General view of the device in section; figure 2 is a view on arrow A in figure 1; figure 3 view of arrow B in figure 1.

Намагничивающее устройство содержит обмотку 1 на перекладине 2 П-образного магнитопровода, два полюса (боковины) 3 из двух асимметричных относительно продольной оси устройства полуполюсов 4 каждый, не менее чем две пары больших ферромагнитных колес 5, установленных с возможностью их вращения на ферромагнитных осях 6 с помощью подшипников 7, причем между боковыми поверхностями колес и полуполюсов создается минимальный зазор (0,1-0,3 мм) с помощью ферромагнитных прокладок 8. Полуполюса 4 крепятся к перекладине 2 с помощью болтов 9, а колеса 5 крепятся на осях 6 гайками 10. The magnetizing device comprises a winding 1 on the crossbeam 2 of a U-shaped magnetic circuit, two poles (sidewalls) 3 of two asymmetric half-poles 4 asymmetric relative to the longitudinal axis of the device, each, at least two pairs of large ferromagnetic wheels 5 mounted for rotation with 6 sec ferromagnetic axes using bearings 7, and between the side surfaces of the wheels and half poles, a minimum clearance (0.1-0.3 mm) is created using ferromagnetic gaskets 8. Half-poles 4 are attached to the crossbar 2 using bolts 9, and the wheels 5 are attached axles 6 nuts 10.

Намагничивающее устройство работает следующим образом. При подаче постоянного тока в обмотку 1 в перекладине 2 и полюсах 3 возникает магнитный поток, который затем делится на две составляющие, подающие в полуполюса 4, затем через малый воздушный зазор в 0,1-0,2 мм между боковыми поверхностями полуполюсов 4 и колес 5 проникающие в колесах, а затем в металл изделия через зону контакта колес 5 с изделием. В итоге происходит намагничивание локальной области контролируемого участка изделия и отображение дефектов в последнем на магнитную ленту, уложенную поверх контролируемого участка между полуполюсами устройства. Намагничивающее устройство приводится в поступательное движение одним из известных способов, например, ручным, что позволяет непрерывно намагничивать новые области контролируемого изделия. The magnetizing device operates as follows. When direct current is supplied to the winding 1 in the crossbeam 2 and poles 3, a magnetic flux occurs, which is then divided into two components that feed into the half-poles 4, then through a small air gap of 0.1-0.2 mm between the side surfaces of the half-poles 4 and the wheels 5 penetrating into the wheels, and then into the metal product through the zone of contact of the wheels 5 with the product. As a result, the localization of the local area of the monitored area of the product takes place and the defects in the latter are displayed on magnetic tape laid on top of the monitored area between the device poles. The magnetizing device is driven into translational motion by one of the known methods, for example, manual, which allows you to continuously magnetize new areas of the controlled product.

Полуполюса выполнены асимметричными, что позволяет, переставляя колеса с одной стороны полуполюсов на другую, размещать их симметрично и асимметрично относительно ленты. Это меняет направление магнитного потока в межполюсном пространстве: при симметричном положении колес поток направлен преимущественно продольно по отношению к ленте (что наиболее эффективно при выявлении дефектов поперечной ориентации); при асимметричном положении колес направление потока во всех точках ленты меняется в пределах 90 градусов, что позволяет выявить дефекты произвольной ориентации. The half-poles are asymmetric, which allows, rearranging the wheels from one side of the half-poles to the other, to place them symmetrically and asymmetrically with respect to the tape. This changes the direction of the magnetic flux in the interpolar space: when the wheels are in a symmetrical position, the flux is directed mainly longitudinally with respect to the tape (which is most effective in detecting defects of lateral orientation); with the asymmetric position of the wheels, the flow direction at all points of the belt changes within 90 degrees, which allows to identify defects of arbitrary orientation.

Пример. В пластине из малоуглеродистой стали размерами 450х200х10 мм были профрезерованы две наружные прорези длиной 20, шириной 0,5 и наибольшей глубиной 2 мм, ориентированные первая под углом 90 (дефект N1), а вторая под углом 45 градусов к длине ленты И-4701дефект N2} Использовалось сначала прототипное намагничивающее устройство по а.с. N 1364967, а затем предлагаемое намагничивающее устройство при симметричном и асимметричном положении колес. Считывание ленты осуществлялось феррозондом, реагирующим на нормальную составляющую поля ленты; сигнал такого датчика не зависит от ориентации дефекта, а только от величины его поля записи. Ток в обмотке в каждом из трех случаев выбирался таким, чтобы наибольшее намагничивающее поле (оно параллельно поверхности пластины), фиксируемое датчиком Холла в области прорезей при перемещении намагничивающих устройств, равнялось 50 А/см. Сигнал дефекта N1 практически отсутствовал при использовании прототипного намагничивающего устройства по а. с. N 1364967, равнялся 25 мВ при симметричном и 23 мВ при асимметричном положении колес предлагаемого намагничивающего устройства; для дефекта N2 сигнал равнялся соответственно 21, 21 и 22 мВ. Видно, что предлагаемое устройство действительно позволяет увеличить достоверность магнитографического метода при выявлении дефектов поперечной к ленте и произвольной ориентации. Оценить экономический эффект до внедрения устройства не представляется возможным. Example. In the plate of mild steel with dimensions of 450x200x10 mm, two outer slots 20 mm long, 0.5 mm wide and 2 mm wide were oriented, the first oriented at an angle of 90 (defect N1) and the second at an angle of 45 degrees to the length of the I-4701 defect N2} First, a prototype magnetizing device according to A.S. N 1364967, and then the proposed magnetizing device with a symmetric and asymmetric position of the wheels. The tape was read by a flux gate that responded to the normal component of the tape field; the signal of such a sensor does not depend on the orientation of the defect, but only on the magnitude of its recording field. The current in the winding in each of the three cases was chosen so that the largest magnetizing field (it is parallel to the surface of the plate), detected by the Hall sensor in the area of the slots when moving the magnetizing devices, was 50 A / cm. The defect signal N1 was practically absent when using the prototype magnetizing device according to a. from. N 1364967, was equal to 25 mV with a symmetrical and 23 mV with an asymmetric position of the wheels of the proposed magnetizing device; for defect N2, the signal was 21, 21, and 22 mV, respectively. It can be seen that the proposed device really allows you to increase the reliability of the magnetographic method in identifying defects transverse to the tape and arbitrary orientation. It is not possible to evaluate the economic effect before the introduction of the device.

Claims

Magnetizing device for magnetographic control in the form of an electromagnet having a U-shaped magnetic circuit with a winding on the crossbar and at least two pairs of ferromagnetic wheels made with the possibility of rotation and installed with a small gap on both sides of the sides of the magnetic circuit through axes made of ferromagnetic material, characterized the fact that the sidewalls (poles) are made of two half-poles each, half-poles are installed on different sides of the magnetic tape laid on the controlled material, and They are asymmetric with respect to the longitudinal axis of the device, and the wheels are mounted on one of the two sides of each half-pole with the possibility of changing the side of the half-pole.