RU2171984C2

RU2171984C2 - Magnetic-field flaw detector

Info

Publication number: RU2171984C2
Application number: RU98122786/28A
Authority: RU
Inventors: А.И. Пашагин; С.И. Рыдзевский; В.Е. Щербинин
Original assignee: Институт физики металлов Уральского отделения РАН
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2001-08-10

Abstract

FIELD: magnetic-field testing of material and articles. SUBSTANCE: the magnetic-field flaw detector has a power unit, electromagnet and an indicating package. The indicating package has magnetic liquid. A flat coil that erases the images in the indicating package after the use is flexibly fastened at the ends of the electromagnet in its interpole space. The indicating package is suspended from the coil lower plane. The image in the package may be well preserved for several days and serve as a documentary confirmation of a flaw in the article. EFFECT: enhanced capacity of test and reduced consumption of flaw-detection materials due to multiple recording and erasure of image. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области дефектоскопии и предназначено для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов на дефекты типа нарушений сплошности. The invention relates to the field of flaw detection and is intended for non-destructive testing of products from ferromagnetic materials for defects such as discontinuities.

Известны магнитные дефектоскопы для индикации дефектов в ферромагнитных материалах в изделиях, содержащие следующие блоки силовой понижающий трансформатор, намагничивающее устройство, блок управления током, измерительную систему, систему суспензии и освещения (Г.С. Шелихов. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов, Москва, 1995 г., с. 112-125). Known magnetic flaw detectors for indicating defects in ferromagnetic materials in products, containing the following power reduction transformer units, magnetizing device, current control unit, measuring system, suspension and lighting system (G.S. Shelikhov. Magnetic particle inspection of parts and assemblies, Moscow, 1995 ., p. 112-125).

Данные дефектоскопы обладают тем недостатком, что их конструкция в процессе контроля предусматривает операцию нанесения магнитоскопического индикатора (например, магнитной суспензии) непосредственно на поверхность изделия. These flaw detectors have the disadvantage that their design in the control process involves the operation of applying a magnetoscopic indicator (for example, a magnetic suspension) directly to the surface of the product.

Это требует хорошей подготовки поверхности к контролю, ухудшает санитарные условия дефектоскопирования, увеличивает расход суспензии, приводит к необходимости промывки изделия после контроля. Наличие операции нанесения магнитного индикатора на поверхность приводит к уменьшению производительности контроля и соответственно к увеличению затрат на его проведение. This requires a good preparation of the surface for inspection, worsens the sanitary conditions of flaw detection, increases the flow rate of the suspension, and leads to the necessity of washing the product after inspection. The presence of the operation of applying a magnetic indicator on the surface leads to a decrease in the performance of the control and, accordingly, to an increase in the cost of its implementation.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является дефектоскоп, который содержит блок питания, электромагнит и индикаторный пакет, состоящий из 2-х частей, в которых находятся по отдельности магнитный порошок и жидкая фаза (K.G. Walther. "The Magfoil Method", Material Evalution, 1983, т. 41, N 5, с. 582-585), взятый за прототип. The closest in technical essence to the present invention is a flaw detector, which contains a power supply unit, an electromagnet and an indicator package consisting of 2 parts, which separately contain magnetic powder and liquid phase (KG Walther. "The Magfoil Method", Material Evalution , 1983, v. 41, No. 5, pp. 582-585), taken as a prototype.

В процессе контроля с помощью этого известного устройства изделие намагничивается с помощью электромагнита, пакет помещается на контролируемый участок, содержимое отдельных частей пакета смешивается, при наличии дефекта в изделии на поверхности происходит отложение валика магнитного порошка в зоне расположения дефекта, затем полученная смесь полимеризуется и полученная дефектограмма служит документальным подтверждением результатов контроля. In the control process using this known device, the product is magnetized using an electromagnet, the package is placed on a controlled area, the contents of the individual parts of the package are mixed, if there is a defect in the product on the surface, the magnetic powder roll is deposited in the defect location area, then the resulting mixture is polymerized and the resulting defectogram serves as documentary evidence of control results.

Данный дефектоскоп не требует операции нанесения магнитоскопического индикатора на поверхность изделия, однако обладает тем недостатком, что используемый в нем индикаторный пакет пригоден лишь для однократного применения. Каждая новая операция контроля требует замены индикаторного пакета на новый. Это увеличивает расход дефектоскопических материалов, а также снижает производительность контроля. This flaw detector does not require the operation of applying a magnetoscopic indicator on the surface of the product, however, it has the disadvantage that the indicator package used in it is suitable for single use only. Each new control operation requires replacing the indicator package with a new one. This increases the consumption of flaw detection materials, and also reduces the performance of the inspection.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание магнитного дефектоскопа, предназначенного для неразрушающего контроля ферромагнитных материалов с высокой производительностью контроля при одновременном уменьшении расхода дефектоскопических материалов. Поставленная задача достигается за счет технического результата, который может быть получен при осуществлении изобретения, а именно: повышение производительности контроля при одновременном уменьшении расхода дефектоскопических материалов за счет конструктивных особенностей выполнения и соединения отдельных элементов магнитного дефектоскопа, а также за счет применения магнитного индикаторного пакета многоразового использования, в котором предусмотрена возможность многократной записи и стирания изображения. The problem to which the claimed invention is directed, is the creation of a magnetic flaw detector, designed for non-destructive testing of ferromagnetic materials with high performance control while reducing consumption of flaw detection materials. The problem is achieved due to the technical result that can be obtained by carrying out the invention, namely: increasing the performance of the inspection while reducing the consumption of flaw detection materials due to the design features of the execution and connection of the individual elements of the magnetic flaw detector, as well as through the use of a magnetic indicator package reusable , which provides the ability to repeatedly record and erase the image.

Технический результат достигается за счет того, что магнитный дефектоскоп, содержащий блок питания, электромагнит и индикаторный пакет, дополнительно содержит в межполюсном пространстве плоскую катушку, которая упруго закреплена на торцах электромагнита и ось которой проходит через центр электромагнита в плоскости его нейтрального сечения, а индикаторный пакет, содержащий магнитную жидкость с вязкостью 50-100 с Ст упруго подвешен к нижней плоскости катушки, кроме того, в верхней части ярма электромагнита выполнено смотровое окно. The technical result is achieved due to the fact that the magnetic flaw detector containing a power supply unit, an electromagnet and an indicator package additionally contains a flat coil in the interpolar space, which is elastically attached to the ends of the electromagnet and whose axis passes through the center of the electromagnet in the plane of its neutral section, and the indicator package containing a magnetic fluid with a viscosity of 50-100 s St elastically suspended from the lower plane of the coil, in addition, in the upper part of the yoke of the electromagnet made a viewing window.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Изобретение поясняется фиг. 1, 2 и 3, где изображены магнитный дефектоскоп (фиг. 1), относительное расположение катушки, полюсов электромагнита и индикаторного пакета при контроле плоских изделий (фиг. 2), то же самое при контроле цилиндрических изделий (фиг. 3). The invention is illustrated in FIG. 1, 2 and 3, which depicts a magnetic flaw detector (Fig. 1), the relative location of the coil, the poles of the electromagnet and the indicator package when monitoring flat products (Fig. 2), the same when monitoring cylindrical products (Fig. 3).

Магнитный дефектоскоп (фиг. 1) содержит намагничивающее ярмо 1, в верхней части которого выполнено прямоугольное окно 2, намагничивающие обмотки 3. В межполюсном пространстве к торцам электромагнита на амортизаторах 6 упруго закреплена плоская катушка 4, ось которой проходит через центр электромагнита в плоскости его нейтрального сечения. Индикаторный пакет 5 с помощью упругих амортизаторов 7 подвешен снизу к катушке 4. A magnetic flaw detector (Fig. 1) contains a magnetizing yoke 1, in the upper part of which there is a rectangular window 2, magnetizing windings 3. In the interpolar space to the ends of the electromagnet on the shock absorbers 6 a flat coil 4 is elastically fixed, the axis of which passes through the center of the electromagnet in its neutral plane sections. The indicator package 5 using elastic shock absorbers 7 is suspended from below to the coil 4.

Сопоставительный анализ заявленного устройства с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается наличием новой конструкции магнитного дефектоскопа, его элементов и связями, а именно тем, что оно дополнительно снабжено плоской катушкой, упруго закрепленной к торцам электромагнита, ось которой проходит через центр электромагнита в плоскости его нейтрального сечения, а индикаторный пакет содержит магнитную жидкость с вязкостью 50-100 с Ст и упруго подвешен к нижней плоскости катушки, кроме того, в верхней части ярма электромагнита выполнено смотровое окно. A comparative analysis of the claimed device with the prototype shows that the claimed device is characterized by the presence of a new design of a magnetic flaw detector, its elements and connections, namely, that it is additionally equipped with a flat coil, elastically fixed to the ends of the electromagnet, whose axis passes through the center of the electromagnet in the plane of its neutral sections, and the indicator package contains magnetic fluid with a viscosity of 50-100 s St and is resiliently suspended from the lower plane of the coil, in addition, in the upper part of the yoke Nita completed viewing window.

Таким образом, заявленный магнитный дефектоскоп соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed magnetic flaw detector meets the criteria of the invention of "novelty."

Заявляемое изобретение соответствует также критерию "изобретательский уровень", поскольку при анализе патентной и научно-технической литературы было установлено, что использование в магнитных дефектоскопах дополнительной катушки, установленной определенным образом в межполюсном пространстве электромагнита, а именно упруго закрепленной на торцах электромагнита с осью, проходящей через его центр в плоскости нейтрального сечения электромагнита, неизвестно (см. Самойлович Г.С. Неразрушающий контроль металлов и изделий. М.: Машиностроение, 1976, с. 180-185). The claimed invention also meets the criterion of "inventive step", since in the analysis of patent and scientific literature it was found that the use in magnetic flaw detectors of an additional coil mounted in a certain way in the interpolar space of an electromagnet, namely, elastically fixed to the ends of the electromagnet with an axis passing through its center in the plane of the neutral cross section of the electromagnet is unknown (see Samoilovich GS Non-destructive testing of metals and products. M: Mashinostroen Ie, 1976, p. 180-185).

Что касается магнитных жидкостей, то дефектоскопии известно применение магнитных жидкостей, но с вязкостью не более 36 с Ст (см. ГОСТ 21105-85). Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод). Применение магнитных жидкостей большей вязкости приводит к существенным трудностям при дефектоскопии изделий, поскольку при нанесении ее непосредственно на поверхность изделия вязкую жидкость трудно лить, распылять и вообще наносить на поверхность. Применение таких жидкостей в области дефектоскопии для неразрушающего контроля из анализа патентной и научно-технической литературы неизвестно. As for magnetic fluids, flaw detection is known for the use of magnetic fluids, but with a viscosity of not more than 36 s St (see GOST 21105-85). Non-destructive testing. Magnetic particle method). The use of magnetic fluids of higher viscosity leads to significant difficulties in the inspection of products, since when applying it directly to the surface of the product, it is difficult to pour, spray and generally apply to the surface. The use of such fluids in the field of flaw detection for non-destructive testing from the analysis of patent and scientific literature is unknown.

Известно применение более вязких сред, например, при контроле магнитогуммированным методом (см. Дефектоскопия, 1981, N 11, с. 85-89). В этом случае используется смесь магнитного порошка и затвердевающих органических полимерных веществ, которой заполняют в процессе магнитного контроля труднодоступные места. Затем в течение нескольких часов смесь полимеризуется при одновременном воздействии магнитного поля и после этого полученную реплику с изображением дефекта вынимают из труднодоступного места. Способ обладает малой производительностью и не позволяет многократно использовать индикаторную массу. The use of more viscous media is known, for example, in the control by the magnetically gummed method (see Flaw detection, 1981, No. 11, pp. 85-89). In this case, a mixture of magnetic powder and hardening organic polymeric substances is used, which is difficult to reach in the magnetic control process. Then, for several hours, the mixture is polymerized under the influence of a magnetic field and after that the resulting replica with the image of the defect is taken out of an inaccessible place. The method has low productivity and does not allow reuse of indicator weight.

Применение в предлагаемом изобретении для магнитной дефектоскопии индикаторного пакета с магнитной жидкостью вязкостью 50-100 сСт и катушки, размещенной в межполюсном пространстве позволяет, сохранив все достоинства магнитопорошкового метода (чувствительность, наглядность и простоту), использовать пакет многократно, записывая и стирая изображение с помощью катушки 4. Это позволяет увеличить производительность контроля и снизить расход дефектоскопических материалов, а также применение магнитной жидкости с повышенной вязкостью (в пределах 50-100 с Ст) позволяет в течение определенного периода времени сохранять изображение в пакете, используя его для документирования результатов контроля. Наличие в верхней части ярма электромагнита смотрового окна, существенно улучшающего осмотр контролируемого участка изделия в процессе дефектоскопии, из литературы также неизвестно. Все это дает основание сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень". The use in the present invention for magnetic flaw detection of an indicator bag with a magnetic fluid with a viscosity of 50-100 cSt and a coil placed in the interpolar space allows, while retaining all the advantages of the magnetic powder method (sensitivity, visualization and simplicity), to use the package repeatedly, recording and erasing the image using a coil 4. This allows you to increase the control performance and reduce the consumption of flaw detection materials, as well as the use of magnetic fluid with high viscosity (in the pre 50-100 s St) allows you to save the image in a package for a certain period of time, using it to document the results of control. The presence in the upper part of the yoke of the electromagnet of the viewing window, which significantly improves the inspection of the controlled area of the product during flaw detection, is also unknown from the literature. All this gives reason to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Устройство по фиг. 1,2,3 работает следующим образом. The device of FIG. 1,2,3 works as follows.

На фиг. 2 и 3 показан дефектоскоп при контроле плоских и цилиндрических изделий. In FIG. 2 and 3 show a flaw detector for inspection of flat and cylindrical products.

Процесс дефектоскопии при этом происходит следующим образом. The flaw detection process in this case occurs as follows.

1. Пакет 5 с индикаторной жидкостью путем встряхивания тщательно перемешивают до получения однородной среды. 1. Package 5 with indicator fluid by shaking thoroughly mixed until a homogeneous environment.

2. С помощью упругих амортизаторов 7 подвешивают пакет снизу к катушке 4. 2. Using elastic shock absorbers 7 suspend the package from the bottom to the coil 4.

3. Помещают намагничивающее устройство на изделие, при этом индикаторный пакет 5 с катушкой 4 прижимается к поверхности, а нижняя часть пакета принимает форму поверхности изделия 8. Это позволяет контролировать изделия с грубой поверхностью, а также с поверхностью различной кривизны. 3. Place the magnetizing device on the product, while the indicator bag 5 with the coil 4 is pressed to the surface, and the lower part of the package takes the form of the surface of the product 8. This allows you to control products with a rough surface, as well as with a surface of various curvatures.

4. Включает намагничивающий ток в обмотки электромагнита. 4. Turns on the magnetizing current in the windings of the electromagnet.

5. Через окно 2 рассматривают изображение, полученное в индикаторном пакете 5. 5. Through the window 2 consider the image obtained in the indicator package 5.

В случае наличия дефекта в изделии на дне магнитного индикаторного пакета в месте расположения дефекта формируется отложение магнитного порошка в виде валика. If there is a defect in the product at the bottom of the magnetic indicator package at the location of the defect, a deposition of magnetic powder in the form of a roller is formed.

Для повторения процесса контроля ток в обмотках электромагнита выключают, снимают дефектоскоп с поверхности изделия, включают ток в катушке 4, при этом происходит стирание изображения в индикаторном пакете. Снова помещают намагничивающее устройство на тот же (если надо повторить контроль) или на новый участок изделия и повторяют операции контроля по п. 3-5. Если в процессе контроля магнитное изображение в пакете начинает терять контрастность, пакет необходимо отсоединить от дефектоскопа и тщательно перемешать магнитную жидкость до получения однородной среды. To repeat the control process, the current in the windings of the electromagnet is turned off, the flaw detector is removed from the surface of the product, the current in the coil 4 is turned on, and the image in the indicator package is erased. Again, the magnetizing device is placed on the same (if it is necessary to repeat the control) or on a new section of the product and repeat the control operation according to p. 3-5. If during the control process the magnetic image in the bag begins to lose contrast, the bag must be disconnected from the flaw detector and the magnetic fluid thoroughly mixed until a homogeneous medium is obtained.

В случае необходимости индикаторный пакет 5 с магнитным изображением дефекта может быть отсоединен от дефектоскопа и может служить документальным подтверждением наличия дефекта в изделии, поскольку изображение в пакете, благодаря большой вязкости среды, может сохраняться в течение нескольких суток. If necessary, the indicator package 5 with the magnetic image of the defect can be disconnected from the flaw detector and can serve as documentary evidence of the presence of a defect in the product, since the image in the package, due to the high viscosity of the medium, can be stored for several days.

Таким образом, применение предлагаемого магнитного дефектоскопа по сравнению с прототипом позволяет сократить расход дефектоскопических материалов ввиду многократного использования магнитного индикаторного пакета, что стало возможным благодаря применению в межполюсном пространстве электромагнита плоской катушки, ось которой проходит через центр электромагнита в плоскости его нейтрального сечения, позволяющей стирать изображение в пакете, а также индикаторных пакетов с магнитной жидкостью повышенной вязкости, позволяющей сохранять изображение в пакете в течение длительного времени. Все это позволяет увеличить производительность магнитного метода контроля и сократить расход дефектоскопических материалов. Thus, the use of the proposed magnetic flaw detector in comparison with the prototype allows to reduce the consumption of flaw detection materials due to the repeated use of the magnetic indicator package, which is made possible by the use of a flat coil in the pole space of the electromagnet, the axis of which passes through the center of the electromagnet in the plane of its neutral section, which allows you to erase the image in the bag, as well as indicator bags with magnetic fluid of high viscosity, which allows preserving Have the image in the package for a long time. All this allows you to increase the performance of the magnetic control method and reduce the consumption of flaw detection materials.

Наличие окна в верхней части ярма электромагнита позволяет улучшить осмотр поверхности контролируемого изделия, а подвеска катушки и индикаторного пакета с помощью упругих амортизаторов дает возможность контролировать изделия с поверхностью различной кривизны. The presence of a window in the upper part of the yoke of the electromagnet allows you to improve the inspection of the surface of the controlled product, and the suspension coil and indicator package using elastic shock absorbers makes it possible to control products with surfaces of various curvatures.

Claims

1. A magnetic flaw detector including a power supply unit, an electromagnet, and an indicator package, characterized in that it additionally contains a flat coil in the interpolar space elastically attached to the ends of the electromagnet, while its axis passes through the center of the electromagnet in the plane of its neutral cross section, and the indicator package contains a magnetic fluid with a viscosity of 50-100 cSt and is resiliently suspended from the lower plane of the coil.

2. The magnetic flaw detector according to claim 1, characterized in that in the upper part of the yoke of the electromagnet a viewing window is made.