RU2214589C2 - Способ контроля качества изделий - Google Patents
Способ контроля качества изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2214589C2 RU2214589C2 RU2001134866/28A RU2001134866A RU2214589C2 RU 2214589 C2 RU2214589 C2 RU 2214589C2 RU 2001134866/28 A RU2001134866/28 A RU 2001134866/28A RU 2001134866 A RU2001134866 A RU 2001134866A RU 2214589 C2 RU2214589 C2 RU 2214589C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- control points
- magnetic field
- coefficient
- distance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам контроля остаточных напряжений в сварных соединениях и изделиях из ферромагнитных и парамагнитных материалов с осуществленными над ними различными технологическими операциями и может быть использовано в различных отраслях техники в качестве метода неразрушающего контроля. Сущность: способ включает измерение величины напряженности магнитного поля на поверхности изделия, по которой определяют величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеренного магнитного поля. Выбирают на поверхности изделия точки контроля. Измеряют напряженности магнитного поля в точках контроля и определяют величины модулей разности значений напряженности магнитного поля в точках контроля. Определяют среднее значение коэффициента Кин ср, характеризующего средний уровень остаточных напряжений. Определяют минимальный коэффициент Кин min путем деления минимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контроля и соответственно - максимальный коэффициент Кин max. Определяют коэффициент m = Кин min/Кин max или р = Кин max/Кин min. Сравнивают коэффициенты Кин ср, m или р с соответствующими коэффициентами Кин ср*, m* или р*, полученными аналогично для образца годного изделия. При заданном отклонении коэффициентов изделия от соответствующих коэффициентов образца изделие бракуют. Технический результат: повышение эффективности контроля. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к способам контроля остаточных напряжений в сварных соединениях и изделиях из ферромагнитных и парамагнитных материалов с осуществленными над ними различными технологическими операциями по распределению остаточной намагниченности, сформировавшейся естественным образом в процессе их изготовления, и может быть использовано в различных отраслях техники в качестве метода неразрушающего контроля.
Для отдельных деталей и изделий, а также для сварных соединений способ основан на регистрации собственных магнитных полей рассеяния (СМПР), возникающих в зонах концентрации остаточных напряжений после их изготовления и охлаждения в магнитном поле Земли. При этом СМПР, характеризующие распределение остаточной намагниченности, отображают структурную и технологическую наследственность металла изделий и сварных соединений.
Таким образом, в способе используется магнитная память металла к зонам концентраций напряжений, обусловленным технологией изготовления изделий.
Физические основы "эффекта магнитной памяти металла" и практический опыт его использования для диагностики оборудования и конструкций изложен в ряде работ (Дубов А.А. Диагностика прочности оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла. Контроль. Диагностика, 6, 2001 г.; Горицкий В.М., Дубов А.А., Демин Е.А. Исследование структурной поврежденности стальных образцов с использованием метода магнитной памяти металла. Контроль. Диагностика, 7, 2000 г.; Материалы второй международной научно-технической конференции "Диагностика оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла: 26-28 февраля 2001 г., Москва. Документ международного института сварки V-1196-01).
Известны способы определения остаточных напряжений, основанные на использовании естественной намагниченности металла изделий (Патент РФ 2029262, G 01 L 1/12, опубл. 1995 г.; Патент РФ 2029263, G 01 L 1/12, опубл. 1995 г.). Их ограничениями являются: распространение только для анализа ферромагнитных материалов, возможность определения только качественных характеристик изделия без осуществления выявления годных и негодных для эксплуатации изделий, невозможность контроля после осуществления над изделиями или деталями различных технологических операций.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является способ контроля качества изделий (способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов), включающий измерение величины напряженности магнитного поля на поверхности изделия, по которой определяют величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающим с направлением измеренного магнитного поля (Авторское свидетельство СССР 1779954, G 01 L 1/12, опубл. 1992 г.).
В этом способе измеряют максимальную величину напряженности магнитного поля, по которой определяют максимальную величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеряемого магнитного поля.
Известный способ служит для определения зон максимальных остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов. В данном способе не учитывается напряженное и, соответственно, магнитное состояние материала изделия до приложения нагрузки или до сварки, выполнения какой-либо другой технологической операции. Во многих практических задачах очень важно определить изменение напряженного состояния изделия до и после какой-либо технологической операции (сварка, термическая обработка, напыление, наплавка, упрочнение или снятие напряжений путем механической обработки ультразвуком и т. д.) Само же измерение максимальной величины напряженности магнитного поля и определение по этой величине зон максимальных остаточных напряжений в изделиях не позволяет решить задачу выявления годных или негодных к эксплуатации изделий. Таким образом, известный способ позволяет выполнить лишь качественную оценку изделий.
Решаемая изобретением задача - расширение функциональных возможностей.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - повышение эффективности контроля остаточных напряжений в изделиях и сварных соединениях из ферромагнитных и парамагнитных материалов за счет возможности определения относительного изменения напряженного состояния изделия до и после какой-либо технологической операции, выявление годных и негодных изделий после выполнения над ними различных технологических операций, упрощение и ускорение процесса контроля годности больших партий изделий после выполнения над ними какой-либо технологической операции, определение эффективности и качества проведения технологической операции.
Для решения поставленной задачи с достижением технического результата, в известном способе контроля качества изделий, включающем измерение величины напряженности магнитного поля на поверхности изделия, по которой определяют величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеренного магнитного поля, согласно изобретению выбирают на поверхности изделия с осуществленной над ним технологической операцией точки контроля, измеряют напряженности магнитного поля в точках контроля и определяют величины модулей разности значений напряженности магнитного поля в точках контроля, определяют среднее значение коэффициента Кин ср, характеризующего средний уровень остаточных напряжений, путем суммирования величин упомянутых модулей и деления полученной суммы на количество модулей и длину расстояния между двумя соседними точками контроля, которую выбирают одинаковой для точек контроля, определяют минимальный коэффициент Кин min путем деления минимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями и определяют максимальный коэффициент Кин max путем деления максимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями, определяют коэффициент m= Кин min/Кин max или p=Кин max/Кин min, сравнивают коэффициенты Кин ср, m или p соответствующими коэффициентами Кин ср*, m* или p*, полученными аналогично для образца годного изделия, выполненного из того же материала, что и само изделие и с осуществленной над ним той же технологической операцией, что и над изделием, и при заданном отклонении этих коэффициентов изделия Кин ср, m или p от соответствующих коэффициентов Кин ср*, m* или p* образца годного изделия это изделие бракуют.
Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно, чтобы:
- определяли коэффициенты Кин ср, m или p для группы изделий, затем проводили механические испытания на статическую или циклическую прочность группы изделий, выявляли по результатам механических испытаний негодные изделия, измеряли величины напряженности магнитного поля на поверхности негодных изделий, определяли для негодных изделий интервалы значений коэффициентов от средней величины до предельной от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от р* до р*пр, которые принимают за критериальные при оценке качества самих изделий, при нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или p самого изделия соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считали годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие браковали;
- определяли коэффициенты Кин ср и m или p для группы изделий, затем проводили механические испытания на статическую или циклическую прочность группы изделий, выявляли по результатам механических испытаний негодные изделия, принимали ранее определенные коэффициенты для негодных изделий предельными Кин ср*пр, m*пр, p*пр, после измерения величины напряженности магнитного поля на поверхности изделий для последующих групп изделий при нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или p самого изделия последующей группы соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считали годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие браковали;
- выбирали на поверхности образца изделия точки контроля, отвечающие форме изделия и соответственно направлению остаточных напряжений, измеряли напряженности магнитного поля в точках контроля и определяли величины модулей разности значений напряженности магнитного поля в точках контроля, определяли среднее значение коэффициента Кин ср*, характеризующего средний уровень остаточных напряжений, путем суммирования величин упомянутых модулей и деления полученной суммы на количество модулей и длину расстояния между двумя соседними точками контроля, которую выбирают одинаковой для точек контроля, определяли минимальный коэффициент Кин min* путем деления минимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями и определяли максимальный коэффициент Кин max* путем деления максимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями, определяли коэффициент m*= Кин min*/Кин max* или p*= Кин max*/ Кин min*, подвергали образец изделия механическим испытаниям, проводя измерение напряженности магнитного поля в упомянутых точках контроля и до момента времени, соответствующего предельным техническим требованиям к изделию, соответственно определяли предельные коэффициенты Кин ср*пр и m*пр или p*пр, интервалы значений от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до р*пр принимали за критериальные при оценке качества самих изделий, при нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или p самого изделия соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считали годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие браковали;
- измерение величины напряженности магнитного поля изделий осуществляли в точках контроля, местоположение которых выбрано совпадающим с местоположением точек контроля образца изделия и с длиной расстояния между соседними точками контроля, совпадающей с длиной расстояния между соседними точками контроля образца изделия;
- измерение величины напряженности магнитного поля изделий осуществляли в точках контроля, местоположение которых выбрано отличным от местоположения точек контроля образца изделия и с длиной расстояния между соседними точками контроля, отличной от длины расстояния между соседними точками контроля образца изделия;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция сварки;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция термической обработки;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция обработки ультразвуком;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция упрочнения путем нанесения покрытий или наплавок;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция соединения заклепками или болтами.
- определяли коэффициенты Кин ср, m или p для группы изделий, затем проводили механические испытания на статическую или циклическую прочность группы изделий, выявляли по результатам механических испытаний негодные изделия, измеряли величины напряженности магнитного поля на поверхности негодных изделий, определяли для негодных изделий интервалы значений коэффициентов от средней величины до предельной от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от р* до р*пр, которые принимают за критериальные при оценке качества самих изделий, при нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или p самого изделия соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считали годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие браковали;
- определяли коэффициенты Кин ср и m или p для группы изделий, затем проводили механические испытания на статическую или циклическую прочность группы изделий, выявляли по результатам механических испытаний негодные изделия, принимали ранее определенные коэффициенты для негодных изделий предельными Кин ср*пр, m*пр, p*пр, после измерения величины напряженности магнитного поля на поверхности изделий для последующих групп изделий при нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или p самого изделия последующей группы соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считали годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие браковали;
- выбирали на поверхности образца изделия точки контроля, отвечающие форме изделия и соответственно направлению остаточных напряжений, измеряли напряженности магнитного поля в точках контроля и определяли величины модулей разности значений напряженности магнитного поля в точках контроля, определяли среднее значение коэффициента Кин ср*, характеризующего средний уровень остаточных напряжений, путем суммирования величин упомянутых модулей и деления полученной суммы на количество модулей и длину расстояния между двумя соседними точками контроля, которую выбирают одинаковой для точек контроля, определяли минимальный коэффициент Кин min* путем деления минимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями и определяли максимальный коэффициент Кин max* путем деления максимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями, определяли коэффициент m*= Кин min*/Кин max* или p*= Кин max*/ Кин min*, подвергали образец изделия механическим испытаниям, проводя измерение напряженности магнитного поля в упомянутых точках контроля и до момента времени, соответствующего предельным техническим требованиям к изделию, соответственно определяли предельные коэффициенты Кин ср*пр и m*пр или p*пр, интервалы значений от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до р*пр принимали за критериальные при оценке качества самих изделий, при нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или p самого изделия соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считали годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие браковали;
- измерение величины напряженности магнитного поля изделий осуществляли в точках контроля, местоположение которых выбрано совпадающим с местоположением точек контроля образца изделия и с длиной расстояния между соседними точками контроля, совпадающей с длиной расстояния между соседними точками контроля образца изделия;
- измерение величины напряженности магнитного поля изделий осуществляли в точках контроля, местоположение которых выбрано отличным от местоположения точек контроля образца изделия и с длиной расстояния между соседними точками контроля, отличной от длины расстояния между соседними точками контроля образца изделия;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция сварки;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция термической обработки;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция обработки ультразвуком;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция упрочнения путем нанесения покрытий или наплавок;
- осуществленной над изделием технологической операцией являлась операция соединения заклепками или болтами.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшими вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 изображает один из видов изделия труба с заглушкой;
фиг. 2 - эпюры распределения нормальной составляющей магнитного поля Н, измеренные вдоль периметра сварного шва изделия на фиг.1, где а - недогрев, б - перегрев, в - норма;
фиг. 3 - другой из видов изделия две пластины, соединенные точечной контактной сваркой;
фиг. 4 - графическую зависимость изменения напряженности магнитного поля И вдоль длины пластины для изделия на фиг.3;
фиг. 5 - график зависимости изменения напряженности магнитного поля Н вдоль длины пластины после закалки, закалка в норме;
фиг.6 - то же, что фиг.5 с нарушением регламента закалки.
фиг. 2 - эпюры распределения нормальной составляющей магнитного поля Н, измеренные вдоль периметра сварного шва изделия на фиг.1, где а - недогрев, б - перегрев, в - норма;
фиг. 3 - другой из видов изделия две пластины, соединенные точечной контактной сваркой;
фиг. 4 - графическую зависимость изменения напряженности магнитного поля И вдоль длины пластины для изделия на фиг.3;
фиг. 5 - график зависимости изменения напряженности магнитного поля Н вдоль длины пластины после закалки, закалка в норме;
фиг.6 - то же, что фиг.5 с нарушением регламента закалки.
Способ контроля качества изделий, например, имеющего сварное соединение (фиг. 1), включает, как и в ближайшем аналоге, измерение величины напряженности магнитного поля на поверхности изделия, по которой определяют величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающим с направлением измеренного магнитного поля. При этом выбирают на поверхности изделия с осуществленной над ним технологической операцией точки контроля, отвечающие форме изделия и соответственно направлению остаточных напряжений, которые формируют нагрузки на изделие. Например, для кольцевого сварного соединения измеряют напряженности магнитного поля в точках контроля, расположенных по периметру кольца сварочного шва и в базовой точке, расположенной в центре кольца. Для сварного точечного соединения (фиг.3) точки контроля размещают вдоль линии, расположенной в местах точек сварки (аналогично для заклепочного соединения или болтового соединения, вдоль линии, проходящей через заклепки или болты). Для контроля качества пластины с осуществленной над ней операцией отжига или закалки, обработки пластины ультразвуком или при нанесении покрытий, а также наплавок точки контроля располагают в узлах прямоугольной координатной сетки на широкой поверхности пластины. Для деталей сложной конфигурации, например, профилированной металлической балки или соединительной муфты точки контроля располагают на поверхности наиболее узких частей детали, которые могут быть подвержены разрыву, по линии проходящей через эту поверхность. Для деталей и изделий очень сложной конфигурации, в которых направление остаточных напряжений предугадать сложно, точки контроля располагают на поверхности изделия по компланарным относительно друг друга линиям.
Определяют величины модулей разности значений напряженности магнитного поля в точках контроля. Определяют среднее значение коэффициента Кин ср, характеризующего средний уровень остаточных напряжений, путем суммирования величин упомянутых модулей и деления полученной суммы на количество модулей и длину расстояния между двумя соседними точками контроля, которую выбирают одинаковой для точек контроля. Далее определяют минимальный коэффициент Кин min путем деления минимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями и определяют максимальный коэффициент Кин max путем деления максимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями. Затем находят коэффициент m= Кин min/Кин max или p=Кин max/Кин min. Сравнивают коэффициенты Кин ср и m или p соответствующими коэффициентами Кин ср*, m* или p*, полученными аналогично для образца годного изделия, выполненного из того же материала, что и само изделие и с осуществленной над ним той же технологической операцией, что и над изделием. При заданном отклонении этих коэффициентов изделия от соответствующих коэффициентов образца изделие бракуют.
Предлагаемый способ контроля поясняется следующими примерами.
Пример 1
Контроль качества сварки заглушки на торце трубы (фиг.1)
Кольцевое сварное соединение выполнено диаметром 10 мм с шириной шва 2 мм при оптимальном качестве электросварки.
Контроль качества сварки заглушки на торце трубы (фиг.1)
Кольцевое сварное соединение выполнено диаметром 10 мм с шириной шва 2 мм при оптимальном качестве электросварки.
Эпюры распределения нормальной составляющей магнитного поля Н, измеренные вдоль периметра сварного шва, характеризуют соответственно, недогрев металла (фиг.2а), перегрев (фиг.2б) и оптимальное качество сварки (фиг.2в).
Недогрев характеризуется низким значением поля Н, соответствующего низкому уровню остаточных напряжений и заметным изменением этого поля вдоль периметра кольца. Разброс значений поля Н вдоль периметра кольца характеризует неравномерное распределение остаточных напряжений. Перегрев характеризуется относительно высоким значением поля Н и незначительным его изменением вдоль периметра кольца. Оптимальное качество сварки характеризуется средним (между перегревом и недогревом) значением поля и незначительным, относительно равномерным его распределением вдоль периметра кольца.
Для того чтобы сравнить напряженное состояние заглушки в зоне кольцевого шва и вне его в соответствии с формой изделия и направлением остаточных напряжений часть феррозондовых датчиков расположено вдоль периметра шва и один датчик в центре кольца (фиг.2в), где положение датчиков показано цифрами 0, 1, 2, 3. При этом расстояние - "r" - от центрального датчика до всех других датчиков, расположенных вдоль периметра с одинаковым углом смещения друг от друга, будет одинаковым.
Распределение поля Н вдоль периметра кольцевого сварного соединения характеризует распределение остаточных напряжений, а модульная разность напряженности магнитного поля Н (или градиент поля) между точками 1, 2, 3 и точкой в центре кольца "0", характеризует уровень остаточных напряжений в данной точке на сварном шве относительно точки "0", в которой нет сварки, т.е. относительно исходного состояния металла заглушки. В этом случае:
где Кин ср - среднее значение коэффициента, характеризующего средний уровень остаточных напряжений вдоль периметра кольцевого сварного соединения;
|ΔH1-0|,|ΔH2-0|,|ΔH3-0|,|ΔHn-0| - модуль разности значений магнитного поля соответственно между точками контроля 1-0, 2-0, 3-0 и n-0;
n - количество модулей или точек измерений поля Н вдоль периметра кольца в общем случае, которое может быть более 3-х (количество измеренных модулей всегда на единицу меньше, чем общее количество точек контроля, включая точку "0");
r - расстояние между точками контроля 1, 2, 3 и точкой 0.
где Кин ср - среднее значение коэффициента, характеризующего средний уровень остаточных напряжений вдоль периметра кольцевого сварного соединения;
|ΔH1-0|,|ΔH2-0|,|ΔH3-0|,|ΔHn-0| - модуль разности значений магнитного поля соответственно между точками контроля 1-0, 2-0, 3-0 и n-0;
n - количество модулей или точек измерений поля Н вдоль периметра кольца в общем случае, которое может быть более 3-х (количество измеренных модулей всегда на единицу меньше, чем общее количество точек контроля, включая точку "0");
r - расстояние между точками контроля 1, 2, 3 и точкой 0.
Кроме среднего значения Кин ср, дополнительно определяются минимальные и максимальные его значения для точек контроля Кин min и Кин max и их соотношение m= Кин min/Кин max, которое характеризует равномерность распределения остаточных напряжений вдоль периметра кольцевого сварного соединения.
Для автоматического расчета значений Кин ср, Кин min, Кин max и m разработан специальный программный продукт.
Оптимальное качество сварки характеризуется определенным диапазоном значений коэффициента Кин и соотношением m. Указанные коэффициенты аналогично определяются для образца годного изделия.
Выбирают на поверхности образца изделия точки контроля, отвечающие форме изделия и соответственно направлению остаточных напряжений (при этом конкретное местоположение точек контроля изделия и образца, а также длина расстояния между точками контроля могут и не совпадать). Измеряют напряженности магнитного поля в точках контроля и определяют величины модулей разности значений напряженности магнитного поля в точках контроля. Находят среднее значение коэффициента Кин ср*, характеризующего средний уровень остаточных напряжений, путем суммирования величин упомянутых модулей и деления полученной суммы на количество модулей и длину расстояния между двумя точками контроля, которую выбирают одинаковой для точек контроля. Определяют минимальный коэффициент Кин min* путем деления минимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями. Определяют максимальный коэффициент Кин max* путем деления максимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями. Соответственно определяют коэффициент m*=Кин min*/Кин max* или p*=Кин max*/Кин min*.
При отклонении коэффициентов изделия от соответствующих коэффициентов образца на величину более 1,8% изделие бракуют. Критериальное значение 1,8% получено на основе проведения множественных экспериментов для различных типов деталей и изделий.
В зависимости от вида изделия и технологической операции - сварка, термическая обработка (закалка или отжиг), соединение заклепкой или резьбовое соединение, пайка, напыление, наплавка, упрочнение или снятие напряжений путем механической обработки ультразвуком и т.д. критериальное значение коэффициентов бракованного изделия и соответствующих коэффициентов годного к эксплуатации образца находится в диапазоне от 1,8 до 10,2%.
Измерение величины напряженности магнитного поля изделий можно осуществлять в точках контроля, местоположение которых выбрано совпадающим с местоположением точек контроля образца изделия и с длиной расстояния между отдельными соседними точками контроля, совпадающей с длиной расстояния между соседними точками контроля образца изделия.
Однако, как показали исследования, измерение величины напряженности магнитного поля изделий можно осуществлять и в точках контроля, местоположение которых выбрано отличным от местоположения точек контроля образца изделия и с длиной расстояния между соседними точками контроля, отличной от длины расстояния между отдельными соседними точками контроля образца изделия. Величина погрешности измерений, проведенных при совпадении точек контроля изделия и образца и проведенных при несовпадении точек контроля изделия и образца составляет доли процента. Это показывает, что именно материал и зоны концентраций в нем напряжений являются определяющими при оценке качества изделий, а не месторасположение точек контроля. Необходимым и достаточным условием осуществления способа является равенство длин расстояний между точками контроля вдоль направления измерения. Это позволяет для образца выбирать количество точек контроля большим, чем для самого изделия, за счет чего в последующем увеличивается скорость проведения измерения партий изделий или деталей.
Конкретный диапазон годных изделий легко может быть определен следующим образом.
Например, для сварных соединений на основе механических испытаний многоцикловой нагрузкой до усталостного разрушения и/или отрыва заглушки от трубы по сварному соединению. Количество циклов нагрузки определяется на основе расчетных данных и необходимого срока службы сварного соединения.
Определяют коэффициенты Кин ср, m или p для группы изделий, в которую входят годные и негодные изделия. Затем проводят механические испытания на статическую или циклическую прочность группы изделий. Выявляют по результатам механических испытаний негодные изделия. Измеряют для негодных изделий величины напряженности магнитного поля на их поверхности. Определяют для негодных изделий интервалы значений коэффициентов от средней величины до предельной - от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр, которые принимают за критериальные. При оценке качества изделий, при нахождении величин коэффициентов Кин cp и m или p изделия соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считают годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие бракуют.
Кроме того, диапазон интервалов для упомянутых негодных изделий может быть получен следующим образом. Подвергают образец изделия механическим испытаниям, проводя измерение напряженности магнитного поля в упомянутых точках контроля. В момент времени, отвечающий предельным техническим требованиям к изделию, как описывалось ранее, соответственно определяют предельные коэффициенты Кин ср*пр и m*пр или р*пр, интервалы значений от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр принимают за критериальные при оценке качества самих изделий. При нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или pизделия соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считают годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие бракуют.
Кроме того, можно определить коэффициенты Кин ср и m или p для группы изделий. Затем проводят механические испытания на статическую или циклическую прочность группы изделий. Выявляют по результатам механических испытаний негодные изделия. Принимают коэффициенты соответствующие негодным изделиям предельными Кин ср*пр, m*пр, p*пр. После измерения величины напряженности магнитного поля на поверхности изделий для последующих групп изделий при нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или p самого изделия последующей группы соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считают годным к эксплуатации, а при достижении Кин ср*пр, m*пр или выходе за пределы указанных интервалов изделие бракуют. Данный вариант способа определения предельных коэффициентов позволяет очень быстро выявить диапазон коэффициентов годных и негодных изделий и может быть использован для контроля большинства технологических операций.
Пример 2
Контроль качества точечного сварного соединения (фиг.3, 4)
Осуществляют аналогично примеру 1. В этом случае феррозондовый датчик перемещают вдоль линии, проходящей через точки сварки, с фиксированием значений напряженности поля через равные расстояния, в том числе между точками сварки. В результате получают зависимость, график которой представлен на фиг.4.
Контроль качества точечного сварного соединения (фиг.3, 4)
Осуществляют аналогично примеру 1. В этом случае феррозондовый датчик перемещают вдоль линии, проходящей через точки сварки, с фиксированием значений напряженности поля через равные расстояния, в том числе между точками сварки. В результате получают зависимость, график которой представлен на фиг.4.
где Кин ср - среднее значение коэффициента, характеризующего средний уровень остаточных напряжений вдоль линии точек сварки;
|ΔH1|,|ΔH2|,|ΔH3|,|ΔHn| - модуль разности значений магнитного поля соответственно между точками контроля хi+1 и хi, например между последующей по порядку точкой и предыдущей, где i - порядковый номер точки;
n - количество модулей, или количество (n-1) точек контроля хi (количество измерений поля Н вдоль линии, условно расположенной в точках сварки, при этом количество точек контроля выбирают большим, чем число точек сварки);
r - расстояние между точками контроля r=Δх.
Аналогично примеру 1 определяют коэффициент m. Сравнивают коэффициенты Кин ср и m или p с соответствующими коэффициентами Кин ср*, m* или p*, полученными аналогично для образца годного изделия, выполненного из тех же пластин, что и само изделие и с осуществленной над ним той же технологической операцией точечной сварки. При отклонении коэффициентов изделия от соответствующих коэффициентов образца на величину более 3% изделие бракуют.
Более высокая величина отклонения объясняется менее высокими техническими требованиями к точечному сварочному соединению, предъявляемыми техническими условиями.
Конкретные величины допустимых интервалов Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр могут быть получены дополнительными методами аналогично примеру 1.
Пример 3
Контроль качества операции закалки
Пластину подвергают операции закалки, например, для изготовления инструмента. Исследования проводят аналогично примеру 2. В этом случае используют несколько феррозондовых датчиков, расположенных в узлах координатной сетки, или феррозондовый датчик перемещают вдоль параллельных линий по поверхности пластины с фиксированием значений напряженности поля через равные расстояния. В результате получают зависимость, график которой для одного направления (одной параллельной линии канала измерений) представлен на фиг.6.
Контроль качества операции закалки
Пластину подвергают операции закалки, например, для изготовления инструмента. Исследования проводят аналогично примеру 2. В этом случае используют несколько феррозондовых датчиков, расположенных в узлах координатной сетки, или феррозондовый датчик перемещают вдоль параллельных линий по поверхности пластины с фиксированием значений напряженности поля через равные расстояния. В результате получают зависимость, график которой для одного направления (одной параллельной линии канала измерений) представлен на фиг.6.
где Кин ср - среднее значение коэффициента, характеризующего средний уровень остаточных напряжений вдоль направления x;
|ΔH1|,|ΔH2|,|ΔH3|,|ΔHn| - модуль разности значений магнитного поля соответственно между точками контроля хi+1 и хi, например, между последующей по порядку точкой и предыдущей;
n - общее количество модулей (или общее количество точек контроля xi минус одна);
r - расстояние между точками контроля r=Δx.
Аналогично примеру 2 определяют коэффициент m. Сравнивают коэффициенты Кин ср и m или p с соответствующими коэффициентами Кин ср*, m* или p*, полученными аналогично для образца годного изделия, выполненного из того же материала и прошедшего оптимальную закалку. При отклонении коэффициентов изделия от соответствующих коэффициентов образца на величину более 2,6% изделие бракуют.
Более высокая величина отклонения объясняется менее высокими техническими требованиями.
Конкретные величины допустимых интервалов Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр могут быть получены в результате испытаний пластин на прочность, твердость и д.п. аналогично примеру 2 выявлением годных и негодных изделий, а также при предварительном испытании образца годного изделия. При этом можно выбрать пластины, выполненные из того же материала, физико-механические параметры которых находятся на границе допуска. Аналогично для пластин с предельными параметрами можно измерить напряженность нормальной составляющей магнитного поля Н в точках контроля и соответствующие коэффициенты Кин ср*пр, m*пр или p*пр.
Для этого варианта целесообразно, как это описывалось выше, определить коэффициенты Кин ср и m или p для группы изделий. Затем проводят механические испытания на статическую или циклическую прочность группы изделий. Выявляют по результатам механических испытаний негодные изделия. Принимают коэффициенты, соответствующие негодным изделиям, предельными Кин ср *пр, m*пр, p*пр. После измерения величины напряженности магнитного поля на поверхности изделий для последующих групп изделий при нахождении величин коэффициентов Кин ср и m или p самого изделия последующей группы соответственно в интервалах от Кин ср* до Кин ср*пр и от m* до m*пр или от p* до p*пр изделие считают годным к эксплуатации, а при выходе за пределы указанных интервалов изделие бракуют.
На фиг.6 показана характерная зависимость напряженности магнитного поля Н от x для некачественного изделия. Оценка годности изделия проводится в соответствии с ранее изложенным.
Пример 4
При осуществлении над изделием операции обработки ультразвуком, например, для упрочнения изделия, контроль качества изделия осуществляют аналогично примеру 3. Получают зависимости напряженности магнитного поля Н от x, характерная форма которых соответствует фиг.5 и 6.
При осуществлении над изделием операции обработки ультразвуком, например, для упрочнения изделия, контроль качества изделия осуществляют аналогично примеру 3. Получают зависимости напряженности магнитного поля Н от x, характерная форма которых соответствует фиг.5 и 6.
Как показали исследования, при отклонении упомянутых коэффициентов изделия от соответствующих коэффициентов образца на величину более 2,1% изделие бракуют.
Измерения и определение соответствующих коэффициентов Кин ср*пр, m*пр или p*пр осуществляют аналогично примерам 1, 2, 3.
Понятно, что все приведенные примеры не ограничивают применения заявленного способа для контроля проведения совершенно различных технологических операций. Главное, чтобы технологическая операция приводила к возникновению зон концентраций напряжений, а это происходит практически после выполнения любой технологической операции. Поэтому способ распространим как для контроля качества детали после какой-либо операционной обработки (отдельной технологической операции), так и для контроля окончательно изготовленного изделия, а также для выявления годных и негодных изделий в процессе их эксплуатации или после наработки заданного времени.
Наиболее успешно заявленный способ контроля качества изделий промышленно применим в различных отраслях: в энергетике для контроля технического состояния отдельных деталей и узлов трубопроводных систем и вращающихся механизмов; в нефтяной и газовой промышленности для контроля трубопроводов; в железнодорожном транспорте для контроля частей передвижных средств, а также рельсов; на машиностроительных производствах, как для пооперационного контроля качества изделий, так и после их изготовления, в том числе для контроля остаточных сварочных напряжений и деформаций, а также для контроля нанесения покрытий, контроля термообработки, обработки ультразвуком, для контроля качества заклепочных соединений, уровня затяжки болтовых соединений и т.п.
Claims (8)
1. Способ контроля качества изделий, включающий измерение величины напряженности магнитного поля на поверхности изделия, по которой определяют величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеренного магнитного поля, отличающийся тем, что выбирают на поверхности изделия с осуществленной над ним технологической операцией точки контроля, измеряют напряженности магнитного поля в точках контроля и определяют величины модулей разности значений напряженности магнитного поля в точках контроля, определяют среднее значение коэффициента Кин ср, характеризующего средний уровень остаточных напряжений, путем суммирования величин упомянутых модулей и деления полученной суммы на количество модулей и длину расстояния между двумя соседними точками контроля, которую выбирают одинаковой для точек контроля, определяют минимальный коэффициент Кин min путем деления минимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контролями и определяют максимальный коэффициент Кин mах путем деления максимальной величины модуля на расстояние между двумя точками контроля, определяют коэффициент m = Кин min/Кин mах или р = Кин mах/Кин min, сравнивают коэффициенты Кин ср, m или р с соответствующими коэффициентами Кин ср*, m* или р*, полученными аналогично для образца годного изделия, выполненного из того же материала, что и само изделие и с осуществленной над ним той же технологической операцией, что и над изделием, и при отклонении этих коэффициентов изделия Кин ср, m или р от соответствующих коэффициентов Кин ср*, m* или р* образца годного изделия это изделие бракуют.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение величины напряженности магнитного поля изделий осуществляют в точках контроля, местоположение которых выбрано совпадающим с местоположением точек контроля образца изделия и с длиной расстояния между соседними точками контроля, совпадающей с длиной расстояния между соседними точками контроля образца изделия.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение величины напряженности магнитного поля изделий осуществляют в точках контроля, местоположение которых выбрано отличным от местоположения точек контроля образца изделия, и с длиной расстояния между соседними точками контроля, отличной от длины расстояния между соседними точками контроля образца изделия.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществленной над изделием технологической операцией является операция сварки.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществленной над изделием технологической операцией является операция термической обработки.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществленной над изделием технологической операцией является операция обработки ультразвуком.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществленной над изделием технологической операцией является операция упрочнения путем нанесения покрытий или наплавок.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществленной над изделием технологической операцией является операция соединения заклепками или болтами.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001134866/28A RU2214589C2 (ru) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | Способ контроля качества изделий |
| AU2002258308A AU2002258308A1 (en) | 2001-12-25 | 2002-05-07 | Method for quality control of products (variants) |
| PCT/RU2002/000215 WO2003056286A1 (fr) | 2001-12-25 | 2002-05-07 | Procede de controle de la qualite d'articles (et variantes) |
| PL370836A PL204207B1 (pl) | 2001-12-25 | 2002-05-07 | Sposób kontroli jakości wyrobów |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001134866/28A RU2214589C2 (ru) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | Способ контроля качества изделий |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2214589C2 true RU2214589C2 (ru) | 2003-10-20 |
| RU2001134866A RU2001134866A (ru) | 2004-03-10 |
Family
ID=31988609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001134866/28A RU2214589C2 (ru) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | Способ контроля качества изделий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2214589C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006022568A1 (fr) * | 2004-08-13 | 2006-03-02 | Zao 'koordinacionny Centr Po Nadeznosty, Bezopasnosty I Resursu Oborudovania I Truboprovodam Atomnyh Stancy' | Procede permettant de determiner la defectuosite initiale et residuelle d'un article, la probabilite de detection de defauts et la qualite d'un article sur la base de composants de certitude et de probabilite d'une defectuosite residuelle |
| RU2456562C1 (ru) * | 2011-02-22 | 2012-07-20 | Ринат Васикович Загидулин | Способ контроля уровня затяжки стального болта или шпильки |
-
2001
- 2001-12-25 RU RU2001134866/28A patent/RU2214589C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006022568A1 (fr) * | 2004-08-13 | 2006-03-02 | Zao 'koordinacionny Centr Po Nadeznosty, Bezopasnosty I Resursu Oborudovania I Truboprovodam Atomnyh Stancy' | Procede permettant de determiner la defectuosite initiale et residuelle d'un article, la probabilite de detection de defauts et la qualite d'un article sur la base de composants de certitude et de probabilite d'une defectuosite residuelle |
| RU2456562C1 (ru) * | 2011-02-22 | 2012-07-20 | Ринат Васикович Загидулин | Способ контроля уровня затяжки стального болта или шпильки |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2001134866A (ru) | 2004-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dobmann et al. | Industrial applications of 3MA–micromagnetic multiparameter microstructure and stress analysis | |
| US7159470B2 (en) | Systems and methods of measuring residual stress in metallic materials | |
| Grzejda et al. | Experimental studies of the process of tightening an asymmetric multi-bolted connection | |
| RU2214589C2 (ru) | Способ контроля качества изделий | |
| CN106017763A (zh) | 一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测量方法 | |
| Larsson | Evaluation of current methods for creep analysis and impression creep testing of power plant steels | |
| Le Manh et al. | Future trend and applications of Barkhausen noise | |
| Ma et al. | FATIGUE DESIGN OF CAST STEEL NODES IN OFFSHORE STRUCTURES BASED ON RESEARCH DATA. | |
| Naumkin et al. | The assessment of the individual resource of the welded joint during repairs of the technological pipeline | |
| Schmiedt et al. | Influence of condensate corrosion on tensile and fatigue properties of brazed stainless steel joints AISI 304L/BNi‐2 for automotive exhaust systems: Einfluss von Kondensatkorrosion auf die Zug‐und Ermüdungseigenschaften der Edelstahllötverbindungen 1.4307/Ni 620 für Automobilabgassysteme | |
| Huang et al. | Magnetic evaluation on disassembly damage of an interference fit joint | |
| Pothana et al. | Determination of Crack-Initiation in Fracture Toughness Testing Using an Experimental Key-Curve Methodology | |
| Ichinose et al. | Applications of eddy current test to fatigue crack inspection of steel bridges | |
| JP2540630B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼の余寿命評価方法 | |
| RU2775855C1 (ru) | Способ оценки качества упрочняющих технологий | |
| Damjanović et al. | Estimation of Residual Stresses in Pipe-Ring Specimens by Incremental Hole Drilling and X-Ray Diffraction Method | |
| Zilberova et al. | Methodical approaches to destructive and non-destructive testing application in forensic construction and technical expertise | |
| US3526948A (en) | Circular fillet weldability test | |
| CN109885930B (zh) | 焊缝内危害性缺陷的安全性分级方法 | |
| Kolokolnikov et al. | Physical basics, practical capabilities and purposes of the metal magnetic memory method application for technical diagnostic of critical industrial equipment | |
| RU2585796C1 (ru) | Способ контроля качества изделий | |
| Szymczyk et al. | Analysis of residual stress fields in the riveted joint | |
| Tscherter | A process and investigation into the influence of cast surface condition on fatigue life | |
| Bick et al. | Determination of the hardening depth by using inversely determined micro-magnetic characteristics | |
| Romito et al. | Total Focusing Method for the Ultrasonic Testing of drawn arc stud welding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031226 |