RU2279671C1 - Arrangement for ultrasound control of articles out of electric conductive materials - Google Patents
Arrangement for ultrasound control of articles out of electric conductive materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279671C1 RU2279671C1 RU2004134829/28A RU2004134829A RU2279671C1 RU 2279671 C1 RU2279671 C1 RU 2279671C1 RU 2004134829/28 A RU2004134829/28 A RU 2004134829/28A RU 2004134829 A RU2004134829 A RU 2004134829A RU 2279671 C1 RU2279671 C1 RU 2279671C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- racks
- extreme
- magnetic circuit
- coils
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, а именно к ультразвуковому контролю, основанному на возбуждении и приеме ультразвуковых волн электромагнитоакустическим (ЭМА) методом, и может быть использовано для оценки качества длинномерных электропроводных изделий, например, для выявления локальных утонений стенок насосно-компрессорных труб.The invention relates to non-destructive testing of materials, namely to ultrasonic testing based on the excitation and reception of ultrasonic waves by the electromagnetoacoustic (EMA) method, and can be used to assess the quality of long-length electrically conductive products, for example, to detect local thinning of the walls of tubing.
Известно устройство для ультразвукового контроля изделий из электропроводных материалов, включающее ЭМА-преобразователь с двумя катушками индуктивности и магнитопроводом, содержащим три состыкованных противоположными полюсами плоских магнита, закрепленных на магнитопроводящей пластине (описание к авторскому свидетельству СССР №1377716, кл. G 01 N 29/04, 29.02.1988 г.). Торец преобразователя, обращенный к контролируемому изделию, имеет плоскую форму, поэтому устройство трудно использовать для контроля изделий с криволинейными поверхностями, например для изделий цилиндрической формы. Отсутствие защитных элементов требует увеличенного зазора между изделием и катушками индуктивности, что снижает точность результатов дефектоскопии.A device is known for ultrasonic testing of products from electrically conductive materials, including an EMA transducer with two inductors and a magnetic circuit containing three flat magnets stacked on opposite poles mounted on a magnetically conductive plate (description to USSR copyright certificate No. 1377716, class G 01 N 29/04 , 02.29.1988). The end face of the converter facing the controlled product has a flat shape, therefore, the device is difficult to use to control products with curved surfaces, for example, for products of a cylindrical shape. The absence of protective elements requires an increased clearance between the product and inductors, which reduces the accuracy of the results of flaw detection.
Известно устройство для ультразвукового контроля изделий из электропроводных материалов, включающее ЭМА-преобразователь, содержащий магнитопровод, снабженный токопроводящей обмоткой, катушку возбуждения и приемную катушку (описание к патенту РФ №2031405, кл. G 01 N 29/01, 1995 г.). Устройство содержит сложную систему коррекции коэффициента усиления и регулирования амплитудного значения тока возбуждения. Необходимость использования низкочастотного излучателя и подвода сжатого воздуха усложняет реализацию изобретения.A device is known for ultrasonic testing of products from electrically conductive materials, including an EMA transducer containing a magnetic circuit equipped with a conductive winding, an excitation coil and a receiving coil (description of the patent of the Russian Federation No. 2031405, class G 01 N 29/01, 1995). The device contains a complex system of correction of the gain and regulation of the amplitude value of the excitation current. The need to use a low-frequency emitter and supply of compressed air complicates the implementation of the invention.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является устройство для ультразвукового контроля изделий из электропроводных материалов, включающее электромагнитоакустический преобразователь, состоящий из катушек и магнитной системы с Е-образным магнитопроводом, в котором средняя и две крайние поперечные стойки расположены в одной плоскости и соединены между собой продольной перекладиной, катушки преобразователя взаимосвязаны с торцом средней стойки и снабжены магнитодиэлектрической прокладкой, прикрепленной к катушкам со стороны магнитопровода, а крайние стойки снабжены защитными элементами (патент ФРГ №3904440, кл. G 01 N 29/00, 23.08.1990 г.). Вследствие применения постоянного магнита величина напряженности магнитного поля в этом устройстве ограничена. Катушки преобразователя недостаточно защищены от ударов, которые возникают при прохождении под ними исследуемых участков длинномерного изделия. Поэтому к недостаткам прототипа следует отнести ненадежную защиту катушек преобразователя от ударных нагрузок и проблематичность контроля качества длинномерных изделий с цилиндрической поверхностью, например контроля толщины стенок труб и наличия в материале труб дефектов.The closest analogue of the invention is a device for ultrasonic testing of products from electrically conductive materials, including an electro-acoustic transducer consisting of coils and a magnetic system with an E-shaped magnetic circuit, in which the middle and two extreme transverse racks are located in the same plane and are interconnected by a longitudinal crossbar, the converter coils are interconnected with the end of the middle rack and are equipped with a magnetodielectric gasket attached to the coils with Torons yoke and the outermost racks are provided with protective elements (FRG Patent №3904440, cl. G 01 N 29/00, 23.08.1990 g). Due to the use of a permanent magnet, the magnitude of the magnetic field in this device is limited. The converter coils are not adequately protected from shocks that occur when passing through them the studied sections of a long product. Therefore, the disadvantages of the prototype include unreliable protection of the transformer coils from shock loads and the problematic quality control of long products with a cylindrical surface, for example, control of pipe wall thickness and the presence of defects in the pipe material.
Техническим эффектом изобретения является увеличение надежности работы и повышение точности определения наличия дефекта в длинномерных изделиях, в частности возможность выявления утонений в стенках труб за счет уменьшения поля рассеяния и потерь в магнитной цепи.The technical effect of the invention is to increase the reliability and accuracy of determining the presence of a defect in long products, in particular the possibility of detecting thinning in the pipe walls by reducing the scattering field and losses in the magnetic circuit.
Указанный технический эффект достигается в известном устройстве для ультразвукового контроля изделий из электропроводных материалов, включающем электромагнитоакустический преобразователь, состоящий из катушек и магнитной системы с Е-образным магнитопроводом, в котором средняя и две крайние поперечные стойки расположены в одной плоскости и соединены между собой продольной перекладиной, катушки преобразователя взаимосвязаны с торцом средней стойки и снабжены магнитодиэлектрической прокладкой, прикрепленной к катушкам со стороны магнитопровода, а крайние стойки снабжены защитными элементами за счет того, что оно дополнительно снабжено основными и вспомогательными токопроводящими обмотками, магнитная система выполнена, по меньшей мере, из двух Е-образных магнитопроводов, каждый из которых расположен симметрично относительно продольной оси устройства, противолежащие крайние стойки магнитопроводов выполнены как единое целое и с осевым отверстием, предназначенным для прохода контролируемого изделия, защитные элементы выполнены в форме полых цилиндров, длина которых превышает толщину крайних стоек, защитные элементы установлены в осевых отверстиях так, что их концевые части, обращенные внутрь магнитной системы, выступают из отверстий и на этих выступающих концевых частях установлены вспомогательные токопроводящие обмотки, а основные токопроводящие обмотки установлены на средних стойках магнитопроводов, катушки преобразователей взаимосвязаны с торцами средних стоек Е-образных магнитопроводов посредством пружин так, что между торцом стойки и магнитодиэлектрической прокладкой каждого Е-образного магнитопровода имеется зазор, устройство снабжено коммутатором, синхронизатором, генератором, усилителем, измерительным блоком и индикатором.The specified technical effect is achieved in a known device for ultrasonic testing of products from electrically conductive materials, including an electro-acoustic transducer consisting of coils and a magnetic system with an E-shaped magnetic circuit, in which the middle and two extreme transverse racks are located in the same plane and are interconnected by a longitudinal crossbar, the converter coils are interconnected with the end of the middle rack and are equipped with a magnetodielectric gasket attached to the coils on the m side the main circuit, and the extreme racks are equipped with protective elements due to the fact that it is additionally equipped with main and auxiliary conductive windings, the magnetic system is made of at least two E-shaped magnetic circuits, each of which is located symmetrically relative to the longitudinal axis of the device, opposite extreme racks magnetic cores are made as a single unit and with an axial hole designed for the passage of the controlled product, the protective elements are made in the form of hollow cylinders, the length of the cat It exceeds the thickness of the extreme racks, the protective elements are installed in the axial holes so that their end parts facing the inside of the magnetic system protrude from the holes and auxiliary conductive windings are installed on these protruding end parts, and the main conductive windings are installed on the middle racks of the magnetic conductors, transformer coils interconnected with the ends of the middle racks of the E-shaped magnetic circuits by means of springs so that between the end of the rack and the magnetodielectric gasket of each E-arr znogo magnetic core has a gap provided with a switch device, synchronizer, a generator, an amplifier, a measuring unit and indicator.
Предусмотрены частные случаи выполнения изобретения.There are special cases of the invention.
В частном случае Е-образные магнитопроводы могут быть расположены друг относительно друга под углом α=360°/n, где n - количество магнитопроводов в магнитной системе.In a particular case, the E-shaped magnetic cores can be located relative to each other at an angle α = 360 ° / n, where n is the number of magnetic cores in the magnetic system.
В другом частном случае выполнения внешняя поверхность каждого из Е-образных элементов магнитопровода в местах соединения его перекладины с крайними стойками может быть выполнена с закруглением.In another particular case, the outer surface of each of the E-shaped elements of the magnetic circuit at the junction of its crossbar with the extreme racks can be made with rounding.
Упомянутые закругления поверхности каждого магнитопровода в частном случае могут быть выполнены с радиусом, составляющим 0,8-1,2 от толщины крайней стойки магнитопровода.The mentioned curvature of the surface of each magnetic circuit in a particular case can be made with a radius of 0.8-1.2 of the thickness of the extreme rack of the magnetic circuit.
Отношение площади поперечного сечения средней стойки магнитопровода к площади внутренней поверхности защитного элемента может быть не менее 0,03.The ratio of the cross-sectional area of the middle rack of the magnetic circuit to the area of the inner surface of the protective element may be at least 0.03.
Существо изобретения поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг.1. Общий вид устройства для ультразвукового контроля изделий из электропроводных материалов.Figure 1. General view of the device for ultrasonic testing of products from electrically conductive materials.
Фиг.2. То же, вид сбоку.Figure 2. Same side view.
Фиг.3. Узел крепления катушек к магнитопроводу.Figure 3. The assembly of the coils to the magnetic circuit.
Фиг.4. Функциональная схема устройства.Figure 4. Functional diagram of the device.
Фиг.5. Схема магнитной цепи и направлений в ней магнитных потоков.Figure 5. The circuit of the magnetic circuit and the directions of magnetic fluxes in it.
Устройство для ультразвукового контроля изделий из электропроводных материалов включает катушки 1 преобразователей и магнитопровод 2 (см. фиг.1-4). Магнитопровод 2 состоит из двух Е-образных элементов. Каждый из магнитопроводов 5 образован средней поперечной стойкой 3 и двумя крайними поперечными стойками 4, расположенными в одной плоскости и соединенными продольной перекладиной 5 (термин "продольная" указывает здесь на расположение перекладин 5 вдоль технологической оси устройства). Все поперечные стойки и продольные перекладины выполнены из ферромагнитных материалов. Средняя поперечная стойка 3 каждого из Е-образных элементов магнитопровода снабжена основной токопроводящей обмоткой 6. К концам каждой из средних поперечных стоек 3 посредством пружин 7 присоединены катушки 1 преобразователей. Катушки 1 пребразователей снабжены прикрепленными к ним эластичными магнитодиэлектрическими прокладками 8, предназначенными для повышения концентрации магнитного поля (сосредоточения магнитного поля в зоне контроля). Катушки 1 выполнены одинарными с разделением по времени функций возбуждения и приема. Между прокладками 8 и концами средних поперечных стоек 3 обеспечивается зазор S, величину которого рекомендуется выбирать из интервала от 0,03 до 0,05 от диаметра контролируемого изделия. Концы противолежащих крайних поперечных стоек 4 выполнены как единое целое с осевыми отверстиями 9, геометрические оси которых совпадают с технологической осью устройства. Осевые отверстия 9 предназначены для прохода через них контролируемых изделий. В отверстиях 9 установлены защитные элементы 10, выполненные в виде полых цилиндров из ферромагнитного материала. Длина L защитных элементов 10 превышает толщину В крайних стоек 4. Концы защитных элементов 10, обращенные внутрь магнитопровода, выступают из отверстий 9. На выступающих внутрь магнитопровода концах защитных элементов 10 установлены вспомогательные токопроводящие обмотки 11. Вспомогательные токопроводящие обмотки 11 подключены к источникам постоянного тока так, чтобы при работе устройства направления инициируемых ими в магнитной цепи магнитодвижущих (намагничивающих) сил совпадали с направлениями действия магнитодвижущих сил, возникающих от основных токопроводящих обмоток 6.A device for ultrasonic testing of products from electrically conductive materials includes a
Два Е-образных магнитопровода 2 расположены в одной плоскости. Таким образом, Е-образные магнитопроводы в совокупности с защитными элементами 10 и основными и вспомогательными токопроводящими обмотками 6 и 11 образуют разветвленные симметричные магнитные цепи.Two E-shaped
Внешняя поверхность каждого из Е-образных магнитопроводов в местах соединения перекладин 5 с крайними поперечными стойками 4 выполнена с закруглением по радиусу R, величину которого рекомендуется выбирать в пределах интервала 0,8-1,2 от величины крайней поперечной стойки магнитопровода.The outer surface of each of the E-shaped magnetic circuits at the junction of the
Помимо указанных выше узлов, устройство включает коммутатор 12, синхронизатор 13, генератор 14, усилитель 15, измерительный блок 16 и индикатор 17 (см. фиг.4).In addition to the above nodes, the device includes a
Устройство для ультразвукового контроля работает следующим образом.A device for ultrasonic testing works as follows.
Длинномерное изделие 18 из электропроводного материала, например стальную трубу, с помощью подающих и приемных механизмов (на чертежах не показанных) пропускают через отверстия 9, снабженные защитными элементами 10. При этом между изделием 18 и катушками 1 преобразователя, а также между изделием 18 и защитными элементами 10 должны поддерживаться минимальные зазоры.A
Если в результате продольного искривления или других причин поверхность изделия 18 входит в контакт с катушками 1, последние отодвигаются в сторону средней стойки 3 магнитопровода. Наличие зазора S предохраняет катушки 1 от защемления и смятия под действием изделия. В этой ситуации защитные элементы 10 выполняют функцию проводок, не допуская полного выбирания зазора S.If, as a result of longitudinal curvature or other reasons, the surface of the
Пропуская постоянный ток через основные и вспомогательные токопроводящие обмотки 6 и 11, создают в магнитных цепях (элементами которых теперь являются участки контролируемого изделия) магнитные потоки (см. фиг.5). Магнитные линии проходят из стоек 3 в материал изделия, затем через полые цилиндры 10 проходят в крайние стойки 4 и через продольные перекладины 5 возвращаются в средние стойки 3. В катушки 1 подают ток возбуждения, в результате чего в изделии 18 инициируются вихревые токи. Вследствие пондеромоторного взаимодействия полей вихревых токов с магнитными полями в изделии 18 возникают акустические волны, которые отражаются от противоположной стенки изделия и дефектов (в случае их наличия) и преобразуются катушками 1 в электрические сигналы, поступающие через коммутатор 12 на вход усилителя 15. С выхода усилителя 15 сигнал поступает в измерительный блок 16 и с последнего - на индикатор 17, показывающий и фиксирующий результаты контроля.Passing direct current through the main and auxiliary
В описанном выше примере конкретного выполнения изобретения магнитная система содержит два Е-образных элемента и они оба расположены в одной плоскости (т.е. угол α=180°). Количество Е-образных магнитопроводов может быть три, четыре и т.д. И угол между ними может составлять соответственно 120°, 90° и т. д. Такое расположение магнитопроводов дает возможность контролировать качество изделия, например трубы, в нескольких равноудаленных местах поперечного сечения, что дополнительно повышает качество и скорость операции контроля.In the above example of a specific embodiment of the invention, the magnetic system contains two E-shaped elements and they are both located in the same plane (i.e., the angle α = 180 °). The number of E-shaped magnetic cores can be three, four, etc. And the angle between them can be 120 °, 90 °, etc., respectively. This arrangement of the magnetic circuits makes it possible to control the quality of the product, for example, the pipe, in several equidistant cross-sectional areas, which further increases the quality and speed of the control operation.
Выполнение закруглений внешней поверхности магнитопроводов способствует рациональному использованию ферромагнитного материала, не создавая препятствий магнитному потоку, т.к. в местах перехода из поперечных стоек 4 в продольные перекладины магнитные линии также образуют плавные закругления. Закругления с радиусом R более 1,2 толщины В боковой стойки могут привести к перенасыщению магнитного поля, а закругления радиусом R менее 0,8 от этой толщины оставят неиспользованной магнитным потоком периферийную часть магнитопроводов.Curvature of the outer surface of the magnetic cores contributes to the rational use of ferromagnetic material without creating obstacles to the magnetic flux, because at the points of transition from the
В случае, если отношение площади поперечного сечения средней стойки магнитопровода каждого из магнитопроводов составит менее 0,03 от площади внутренней части защитного элемента, возникнет вероятность перенасыщения магнитного поля в средней стойке.If the ratio of the cross-sectional area of the middle rack of the magnetic circuit of each of the magnetic circuits is less than 0.03 of the area of the inner part of the protective element, there is a possibility of a supersaturation of the magnetic field in the middle rack.
В лабораторных условиях и на опытном производственном участке были проведены сравнительные испытания известного дефектоскопа и предлагаемого устройства. Контроль опытной партии насосно-компрессорных труб ГОСТ 633-80 диаметром 73 мм и толщиной стенки 5,5 мм показал, что предлагаемое устройство надежно в работе. Использование известного дефектоскопа позволяет выявлять дефекты в трубах при протяженности дефектов свыше 150 мм, в то время как предлагаемое устройство обеспечивает надежное выявление дефектов (недопустимых отклонений от номинальной толщины стенки и внутренних дефектов в материале труб) при их протяженности 25-30 мм.In laboratory conditions and at the pilot production site, comparative tests of the known flaw detector and the proposed device were carried out. The control of the experimental batch of tubing GOST 633-80 with a diameter of 73 mm and a wall thickness of 5.5 mm showed that the proposed device is reliable. Using the known flaw detector allows you to detect defects in pipes with a length of defects greater than 150 mm, while the proposed device provides reliable detection of defects (unacceptable deviations from the nominal wall thickness and internal defects in the pipe material) with a length of 25-30 mm.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004134829/28A RU2279671C1 (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Arrangement for ultrasound control of articles out of electric conductive materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004134829/28A RU2279671C1 (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Arrangement for ultrasound control of articles out of electric conductive materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004134829A RU2004134829A (en) | 2006-05-10 |
| RU2279671C1 true RU2279671C1 (en) | 2006-07-10 |
Family
ID=36656803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004134829/28A RU2279671C1 (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Arrangement for ultrasound control of articles out of electric conductive materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2279671C1 (en) |
-
2004
- 2004-11-30 RU RU2004134829/28A patent/RU2279671C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004134829A (en) | 2006-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR890003089B1 (en) | Apparatus for detecting metal objects | |
| US6920792B2 (en) | Transducer guided wave electromagnetic acoustic | |
| EP3213063B1 (en) | Electromagnetic acoustic transducer | |
| US4727321A (en) | Method and device for magnetic and ultrasonic testing of ferro-magnetic objects | |
| WO2017080133A1 (en) | Open magnetic circuit-based method and device for detecting magnetostrictive guided-wave | |
| US10983096B2 (en) | Guided wave testing | |
| US8806949B2 (en) | Electromagnetic ultrasound transducer | |
| JP4842922B2 (en) | Electromagnetic ultrasonic probe | |
| Sun et al. | A modified design of the omnidirectional EMAT for antisymmetric Lamb wave generation | |
| RU177945U1 (en) | Device for ultrasonic inspection of the pipeline | |
| RU2279671C1 (en) | Arrangement for ultrasound control of articles out of electric conductive materials | |
| US4480477A (en) | Electrodynamic instrument transformer head | |
| Mikhailov et al. | An electromagnetic–acoustic transducer with pulsed biasing | |
| IE47295B1 (en) | Ultrasonic testing | |
| US7395715B2 (en) | Electromagnetic ultrasound probe | |
| RU2634366C2 (en) | Method for magnetic flaw detection and device for its implementation | |
| RU2634544C2 (en) | Device for eddy current defectoscopy of ferromagnetic pipes on side of their inner surface | |
| US11842840B2 (en) | Hybrid magnetic core for inductive transducer | |
| JPS5918452A (en) | Electromagnetic ultrasonic measuring apparatus | |
| RU2243550C1 (en) | Electromagnetic-acoustic transducer | |
| SU794465A1 (en) | Electromagnetic flaw detector pass-trough transducer | |
| JPS58179305A (en) | Electromagnetic ultrasonic measuring device | |
| SU555332A1 (en) | Eddy current transducer for flaw detection of blind holes and pipes | |
| EP3798567A1 (en) | Method and system for determining pipe thickness | |
| SU1427284A1 (en) | Transfer variable-induction pickup for non-destructive check |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20061130 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061201 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080827 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101201 |