RU2680103C2 - Magnetic system of scanner-inspection device - Google Patents
Magnetic system of scanner-inspection device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680103C2 RU2680103C2 RU2016151966A RU2016151966A RU2680103C2 RU 2680103 C2 RU2680103 C2 RU 2680103C2 RU 2016151966 A RU2016151966 A RU 2016151966A RU 2016151966 A RU2016151966 A RU 2016151966A RU 2680103 C2 RU2680103 C2 RU 2680103C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- electromagnet
- wheels
- core
- product
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля при реализации магнитных (метод рассеяния магнитного потока, вихретоковых др.) и ультразвуковых бесконтактных (сухих) методов дефектоскопии для обнаружения дефектов и определения геометрических размеров изделий на значительных скоростях сканирования.The invention relates to the field of non-destructive testing in the implementation of magnetic (method of scattering of magnetic flux, eddy current, etc.) and ultrasonic non-contact (dry) flaw detection methods for detecting defects and determining the geometric dimensions of products at significant scanning speeds.
Многие средства дефектоскопии ответственных изделий промышленности базируются на получении информации из контролируемого объекта путем намагничивания изделия и фиксации сигналов определенной природы с помощью измерительных датчиков. В первую очередь, это магнитные методы контроля (метод рассеяния магнитного потока, магнитопорошковый, вихретоковый) и акустические при электромагнитно-акустическом (ЭМА) возбуждении/приеме ультразвуковых (УЗ) колебаний бесконтактным (сухим) способом [1].Many means of defectoscopy of critical industrial products are based on obtaining information from a controlled object by magnetizing the product and fixing signals of a certain nature using measuring sensors. First of all, these are magnetic control methods (magnetic flux scattering, magnetic particle, eddy current) and acoustic methods with electromagnetic-acoustic (EMA) excitation / reception of ultrasonic (US) vibrations in a non-contact (dry) way [1].
Наиболее распространенным и широко используемым методом неразрушающего контроля является метод рассеяния (вытеснения) магнитного потока Magnetic Flux Leakage (MFL) позвожющий обнаруживать не только коррозионные повреждения, но трещины и локальные дефекты на глубине до 20 мм. При этом стенка контролируемого изделия должна намагнититься мощным постоянным накладным П-образным магнитом практически до насыщения. При наличии дефекта или коррозии картина магнитного поля вблизи сканируемой поверхности претерпит изменения (произойдет увеличение магнитного сопротивления участка цепи в этой зоне) и часть силовых линий будет вытеснена наружу, которая будет зафиксирована измерительным датчиком (преобразователи Холла, катушки индуктивности и др.) [2].The most common and widely used non-destructive testing method is the Magnetic Flux Leakage (MFL) magnetic flux scattering (displacement) method, which allows detecting not only corrosion damage, but cracks and local defects to a depth of 20 mm. At the same time, the wall of the controlled product should be magnetized with a powerful permanent patch U-shaped magnet almost to saturation. If there is a defect or corrosion, the picture of the magnetic field near the surface to be scanned will undergo changes (there will be an increase in the magnetic resistance of the circuit section in this zone) and part of the power lines will be forced out, which will be detected by a measuring sensor (Hall transducers, inductors, etc.) [2] .
В общем случае измерительная часть MFL дефектоскопа содержит опорные колеса с рамой, на которой крепятся П-образный магнит (редкоземельные магниты и чувствительный элемент - измерительный датчик (или линейка чувствительных элементов) [2].In the general case, the measuring part of the flaw detector MFL contains support wheels with a frame on which a U-shaped magnet is mounted (rare-earth magnets and a sensitive element — a measuring sensor (or a line of sensitive elements) [2].
При реализации вихретокового метода размещение измерительного датчика в переменном магнитном поле позволяет обнаруживать дефекты с внутренней и наружной поверхности листов и труб (как и в MFL). Однако глубина обнаруживаемых дефектов с помощью вихретокового метода не превышает 2,7-3,0 мм.When implementing the eddy current method, the placement of the measuring sensor in an alternating magnetic field makes it possible to detect defects from the inner and outer surfaces of sheets and pipes (as in MFL). However, the depth of detected defects using the eddy current method does not exceed 2.7-3.0 mm.
Из всех известных методов реализации бесконтактного ультразвукового (УЗ) контроля металлов (лазерное возбуждение и прием УЗ колебаний, контроль с помощью нормальных волн на значительные расстояния и др.) наиболее перспективным и реализуемым является использование бесконтактных электромагнитно-акустических (ЭМА) преобразователей, обладающих рядом существенных преимуществ перед традиционным контактным методом с использованием пъезопреобразователей [1].Of all the known methods for the implementation of non-contact ultrasonic (ultrasound) control of metals (laser excitation and reception of ultrasonic vibrations, control using normal waves over considerable distances, etc.), the most promising and feasible is the use of contactless electromagnetic-acoustic (EMA) transducers, which have a number of significant advantages over the traditional contact method using piezoelectric transducers [1].
Можно выделить два основных элемента конструкции ЭМА преобразователя: магнитная система, состоящая из магнита (набора магнитов или электромагнита) и магнитопровода, формирующая поле намагничивания; индуктор (измерительный датчик), как правило, представляющая собой эллиптическую (или любой другой конфигурации) плоскую катушку индуктивности (или несколько катушек) [3].Two main structural elements of the EMA converter can be distinguished: a magnetic system consisting of a magnet (a set of magnets or an electromagnet) and a magnetic circuit forming a magnetization field; an inductor (measuring sensor), as a rule, representing an elliptical (or any other configuration) flat inductor (or several coils) [3].
В зазоре между полюсом (или концентратором) магнита и контролируемым изделием размещается катушка индуктивности индуктора ЭМА преобразователя, представляющая, собой плоскую катушку в форме меандра, «бабочки» или иной формы. Импульсный ток УЗ частоты, протекающий в плоской катушке индуктора, вызывает колебания поверхностного слоя контролируемого изделия. УЗ колебания, распространяясь по изделию, фиксируют эхо- и/или зеркально-теневым методами УЗ контроля искомые дефекты. Эффективность ЭМА-преобразования напрямую зависит от величины подмагничивающего поля, создаваемого намагничивающей системой ЭМА-преобразователя. Из [4] известно, что эффективность ЭМА преобразователей в совмещенном режиме (излучение - прием) пропорциональна квадрату величины поля подмагничивания В. При этом достаточно намагнитить только скин-слой ферромагнетика, обусловленный высокочастотным электромагнитным полем, который создается первичными ЭМА преобразователями - катушками индуктора. Именно в скин-слое ферромагнетика происходит взаимное преобразование высокочастотных электромагнитных и акустических колебаний. Другими словами, эффективность ЭМА-преобразования зависит от намагничивающей системы и создаваемого ею магнитного поля в скин-слое контролируемого материала.In the gap between the pole (or hub) of the magnet and the controlled product, an inductor coil of the EMA converter is placed, which is a flat coil in the shape of a meander, a “butterfly” or another shape. The pulse current of ultrasonic frequency, flowing in a flat coil of the inductor, causes oscillations of the surface layer of the controlled product. Ultrasonic vibrations, propagating through the product, record the desired defects with the echo and / or mirror-shadow methods of ultrasonic inspection. The efficiency of the EMA conversion directly depends on the magnitude of the magnetizing field created by the magnetizing system of the EMA converter. It is known from [4] that the efficiency of EMA converters in the combined mode (radiation – reception) is proportional to the square of the magnetization field B. In this case, it is sufficient to magnetize only the skin layer of a ferromagnet due to the high-frequency electromagnetic field created by the primary EMA converters — inductor coils. It is in the skin layer of a ferromagnet that the mutual conversion of high-frequency electromagnetic and acoustic vibrations occurs. In other words, the efficiency of the EMA conversion depends on the magnetizing system and the magnetic field created by it in the skin layer of the controlled material.
Для создания больших полей при ЭМА контроле используют намагничивающие системы, представляющие собой массивные сборки из постоянных магнитов. Установлено, что подмагничивающее поле сильно зависит от зазора между намагничивающей системой и поверхностью контролируемого ферромагнетика [5]. Для сканирования изделия систему намагничивания устанавливают на тележку. При этом полюса магнита не должны касаться неровностей поверхности (например, валиков усиления сварных швов) контролируемого изделия. Причем, с целью обеспечения безопасности эксплуатации, чем больше скорость сканирования, тем больший зазор должен быть между магнитом и поверхностью изделия.To create large fields with EMA control, magnetizing systems are used, which are massive assemblies of permanent magnets. It was found that the magnetizing field strongly depends on the gap between the magnetizing system and the surface of the controlled ferromagnet [5]. To scan the product, the magnetization system is mounted on a trolley. In this case, the magnet poles should not touch surface irregularities (for example, weld reinforcement rollers) of the controlled product. Moreover, in order to ensure operational safety, the higher the scanning speed, the greater the gap should be between the magnet and the surface of the product.
Таким образом, как при реализации сканирующего магнитного дефектоскопа, так и при бесконтактном УЗ контроле необходимо обеспечить перемещение намагничивающей системы по поверхности контролируемого изделия с минимальным зазором между ними. Для этого применяют специальные каретки и тележки на опорных колесах. Как правило, на эти же тележки устанавливают систему крепления измерительных датчиков (датчиков Холла или катушек индуктивности при магнитном методе и плоских индукционных катушек при ЭМА методе контроля).Thus, both with the implementation of a scanning magnetic flaw detector and with non-contact ultrasonic testing, it is necessary to ensure the movement of the magnetizing system on the surface of the controlled product with a minimum gap between them. For this, special carriages and carts on supporting wheels are used. As a rule, the mounting system of measuring sensors (Hall sensors or inductors with the magnetic method and flat induction coils with the EMA control method) is installed on the same carts.
Известен «Магнитный сканер дефектоскоп» СКМ-1, предназначенный для выявления стресс-коррозионных поражений стенок труб магистральных и шельфовых газонефтепроводов, резервуаров и определения параметров трещин и коррозионных каверн [6]. Известное устройство состоит из трехколесной тележки, несущей магнитную поисковую систему, состоящую из постоянного магнита и измерительных датчиков магнитного поля, размещенных между полюсными наконечниками намагничивающего устройства. На тележке также размещено электронное оборудование и источник питания. Сканер перемещается вручную по обследуемой поверхности.The well-known "Magnetic flaw detector scanner" SKM-1, designed to detect stress-corrosion damage to the walls of pipes of main and shelf gas and oil pipelines, reservoirs and determine the parameters of cracks and corrosion cavities [6]. The known device consists of a three-wheeled trolley carrying a magnetic search system, consisting of a permanent magnet and measuring magnetic field sensors located between the pole tips of the magnetizing device. The cart also houses electronic equipment and a power source. The scanner moves manually on the examined surface.
Известно устройство для наружного неразрушающего контроля стенок труб [7], содержащее тележку с несущей рамой, колесную ходовую подвеску, ходовой привод, автономный источник энергии, одометр, датчики средств неразрушающего контроля, и электронное оборудование. Измерительные датчики устройства выполнены в виде вихретоковых преобразователей.A device for external non-destructive testing of the walls of pipes [7], comprising a trolley with a supporting frame, a wheeled suspension, a running gear, an autonomous energy source, an odometer, sensors of non-destructive testing, and electronic equipment. Measuring sensors of the device are made in the form of eddy current transducers.
Известен ЭМА преобразователь [8], который, с целью повышения долговечности и надежности контроля, снабжен протектором, выполненным в виде эластичной ленты и обрезиненных роликов, а подмагничивание осуществляется с помощью соленоида размещенного с другой стороны контролируемого листового материала, установленного с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной к поверхности ленты. К недостатку известного ЭМАП следует отнести значительную сложность конструкции, наличие контакта с объектом контроля, необходимость двустороннего доступа к изделию для размещения подмагничивающего соленоида.Known EMA transducer [8], which, in order to increase the durability and reliability of the control, is equipped with a tread made in the form of an elastic tape and rubberized rollers, and magnetization is carried out using a solenoid placed on the other side of the controlled sheet material installed with the possibility of rotation about the axis, perpendicular to the surface of the tape. The disadvantage of this EMAT is the significant design complexity, the presence of contact with the control object, the need for two-way access to the product to accommodate a magnetizing solenoid.
Известен ЭМА преобразователь [9], в котором магнитопровод намагничивающего устройства выполнен в виде полого цилиндра из магнитного материала и обеспечивающим, в сочетании с "воздушной подушкой", стабильное положение катушек параллельно поверхности объекта контроля. В конструкции выполнены сквозные каналы, соединенные с внутренним каналом магнитопровода, имеющего на противоположном конце отверстия для подачи сжатого воздуха. Выполнение намагничивающего устройства в указанном виде позволяет создавать под измерительным датчиком воздушную подушку, частично предохраняющую систему от повреждения при наличии на поверхности изделия неровностей. Недостатком известного устройства является сложность конструкции, необходимость сжатого воздуха и низкая чувствительность контроля.Known EMA converter [9], in which the magnetizing circuit of the magnetizing device is made in the form of a hollow cylinder of magnetic material and providing, in combination with the "air cushion", a stable position of the coils parallel to the surface of the control object. The design includes through channels connected to the internal channel of the magnetic circuit, which has openings for supplying compressed air at the opposite end. The implementation of the magnetizing device in this form allows you to create an air cushion under the measuring sensor, which partially protects the system from damage if there are irregularities on the surface of the product. A disadvantage of the known device is the design complexity, the need for compressed air and low control sensitivity.
Известен сканирующий дефектоскоп [10], включающий в себя укрепленные на раме шасси измерительный датчик средств неразрушающего контроля, с намагничивающей системой и излучающим и приемным первичными ЭМА преобразователями. Намагничивающая система выполнена в виде сердечника в форме параллелепипеда из магнитомягкой стали, на каждой нерабочей поверхности которого установлен высокоэнергичный магнит так, чтобы одноименные полюса магнитов были направлены внутрь сердечника, а на рабочей поверхности укреплены излучающий и приемный первичные электромагнитно-акустические преобразователи. Рама шасси установлена на двух мотор-колесах. Сканирующий дефектоскоп позволяет с большей чувствительностью выявить дефекты потери металла и растрескивания в теле объекта контроля, например, в теле трубы газо- и нефтепровода при увеличении диапазона измеряемых толщин стенок объекта контроля. Кроме того, процесс сканирования с помощью этого дефектоскопа осуществляется с высокой скоростью. Недостатком известного устройства является низкая надежность конструкции при наличии на поверхности контролируемого изделия неровностей и низкая чувствительность контроля.Known scanning flaw detector [10], which includes mounted on the chassis frame measuring sensor of non-destructive testing, with a magnetizing system and emitting and receiving primary EMA converters. The magnetizing system is made in the form of a parallelepiped-shaped core made of magnetically soft steel, on each non-working surface of which a high-energy magnet is installed so that the poles of the same name are directed inside the core, and emitting and receiving primary electromagnetic-acoustic converters are fixed on the working surface. The chassis frame is mounted on two motor wheels. Scanning flaw detector allows to detect with greater sensitivity defects of metal loss and cracking in the body of the test object, for example, in the body of the gas and oil pipe with an increase in the range of measured wall thicknesses of the test object. In addition, the scanning process using this flaw detector is carried out at high speed. A disadvantage of the known device is the low reliability of the structure in the presence of irregularities on the surface of the controlled product and low sensitivity of control.
Использование постоянного магнита (или электромагнита) со сложной механической подвеской ограничивает его применение. Кроме того, как показано выше, сильное влияние на результаты измерений оказывает величина зазора между магнитом и поверхностью намагничиваемого изделия.The use of a permanent magnet (or electromagnet) with a complex mechanical suspension limits its application. In addition, as shown above, the magnitude of the gap between the magnet and the surface of the magnetized product has a strong influence on the measurement results.
Известен ЭМА преобразователь изделий и образцов из электропроводящего материала по патенту [11] немецкой фирмы «Институт др. Ферстер ГМБХ КО», содержащий узел намагничивания контролируемого изделия и узел зонда (индуктора) с катушками индуктивности, размещенный в области магнитного поля с возможностью перемещения относительно намагничивающего узла. Преимуществом известного устройства является выполнение узла намагничивания и узла индуктора (узел зонда) с определенной степенью свободы между собой. Узел индуктора имея незначительную массу и постоянно находясь в магнитном поле узла намагничивания, вследствие отсутствия жесткой связи с намагничивающим узлом, при проходе неровностей поверхности может без затруднений следовать рельефу поверхности, не вызывая возникновения чрезмерных инерционных сил, которые могли бы привести к износу или даже разрушению преобразователя. При этом сильное магнитное притяжение между намагничивающим узлом и контролируемым ферромагнитным изделием не влияет (или влияет очень мало) на ту силу, которая прижимает узел индуктора к поверхности изделия. Благодаря этому, как заявляют авторы известного патента, контроль ферромагнитного материала может осуществляться с высокой чувствительностью и малой нагрузкой износа при сохранении скользящего контакта между узлом индуктора и поверхностью контролируемого изделия.Known EMA converter of products and samples of electrically conductive material according to the patent [11] of the German company “Institute dr. Förster GMBH KO”, containing a magnetization unit of the controlled product and a probe (inductor) assembly with inductors located in the magnetic field with the possibility of movement relative to the magnetizing node. An advantage of the known device is the implementation of the magnetization unit and the inductor unit (probe unit) with a certain degree of freedom among themselves. Having an insignificant mass and being constantly located in the magnetic field of the magnetization unit, due to the absence of a rigid connection with the magnetizing unit, when passing surface irregularities, it can easily follow the surface topography without causing excessive inertial forces that could lead to wear or even destruction of the converter . In this case, the strong magnetic attraction between the magnetizing assembly and the controlled ferromagnetic product does not affect (or affects very little) the force that presses the inductor assembly to the surface of the product. Due to this, as claimed by the authors of a well-known patent, the control of the ferromagnetic material can be carried out with high sensitivity and low wear load while maintaining a sliding contact between the inductor assembly and the surface of the controlled product.
Недостатком известного устройства является использование в качестве узла намагничивания систему, состоящую из постоянных магнитов (или электромагнита), расположенного над узлом индуктора на определенном (до 8 мм) расстоянии. Необходимость соблюдения этого расстояния обуславливает применения сложной конструкции взаимного крепления узлов и специальных защитных мер по сохранению этого зазора. При нарушении условия сохранения зазора между узлом намагничивания и узлом индукторов, все недостатки аналогов проявляются в полной мере - наблюдается быстрый износ и возможность повреждения индукторных катушек ЭМА преобразователя. Все это ограничивает функциональные возможности известного устройства и делает невозможным применение известного устройства при значительных скоростях сканирования.A disadvantage of the known device is the use as a magnetization unit of a system consisting of permanent magnets (or an electromagnet) located above the inductor at a certain (up to 8 mm) distance. The need to comply with this distance leads to the use of a complex design of mutual fastening of nodes and special protective measures to maintain this gap. In case of violation of the conditions for maintaining the gap between the magnetization unit and the inductors unit, all the disadvantages of the analogues are fully manifested - there is rapid wear and the possibility of damage to the inductor coils of the EMA converter. All this limits the functionality of the known device and makes it impossible to use the known device at significant scanning speeds.
Все рассмотренные выше системы намагничивания ЭМА преобразователей [8-11] и магнитных дефектоскопов [6, 7] требуют сохранения постоянного зазора между рабочей плоскостью намагничивающей системы и поверхностью контролируемого изделия. Возможность попадания в указанный зазор посторонних металлических предметов и повреждения системы делает небезопасным проведение дефектоскопических работ. В зоне сварных стыков и других неровностей поверхности контролируемого изделия хрупкие постоянные магниты могут быстро выйти из строя. Из-за необходимости соблюдения технологического зазора, несмотря на применение редкоземельных магнитов, создаваемое ими магнитное поле недостаточно для эффективной дефектоскопии, особенно при значительных скоростях сканирования.All the magnetization systems considered above for EMA transducers [8–11] and magnetic flaw detectors [6, 7] require maintaining a constant gap between the working plane of the magnetizing system and the surface of the controlled product. The possibility of foreign metal objects falling into the specified gap and damaging the system makes it possible to conduct flaw detection work. In the area of welded joints and other surface irregularities of the controlled product, brittle permanent magnets can quickly fail. Due to the need to maintain the technological gap, despite the use of rare-earth magnets, the magnetic field they create is not sufficient for effective flaw detection, especially at significant scanning speeds.
Известна магнитная система сканера-дефектоскопа [12] (см. Figure 4 и русскоязычный источник [2] см. стр. 111-146 и рис. 2.5.14), состоящая из опорных колес с рамой, на которой крепятся П-образный магнит (например, постоянный магнит или электромагнит) и чувствительный элемент - измерительный датчик (или линейка чувствительных элементов). Причем полюса магнита размещены на определенном расстоянии от сканируемой поверхности, а измерительный датчик расположен в межполюсном пространстве. Рассматриваемая схема является обобщенной, и, дополненная различными конструктивными элементами, применяется во многих магнитных системах дефектоскопии: при контроле листовых материалов и конструкций, магнитных системах внутритрубных многоканальных снарядов-дефектоскопов, при контроле металлических канатов, днищ резервуаров и т.п. Известная магнитная система сканера-дефектоскопа, в частности, применяется для контроля труб, цилиндрических резервуаров из черных металлов и листов в ручных, механизированных и автоматизированных системах английской фирмы Silverwing [12, 13].The magnetic scanner-flaw detector system [12] is known (see Figure 4 and the Russian-language source [2] see pages 111-146 and Fig. 2.5.14), consisting of support wheels with a frame on which a U-shaped magnet is mounted ( for example, a permanent magnet or electromagnet) and a sensing element - a measuring sensor (or a line of sensitive elements). Moreover, the magnet poles are placed at a certain distance from the scanned surface, and the measuring sensor is located in the interpolar space. The considered circuit is generalized, and, supplemented by various structural elements, is used in many magnetic flaw detection systems: for the inspection of sheet materials and structures, magnetic systems of in-pipe multichannel flaw detectors, for the control of metal ropes, tank bottoms, etc. The well-known magnetic scanner-flaw detector system, in particular, is used to control pipes, cylindrical tanks of ferrous metals and sheets in manual, mechanized and automated systems of the English company Silverwing [12, 13].
Недостатком известного устройства, является низкая надежность и достоверность контроля, вызванная наличием зазора между полюсами магнита и поверхностью контролируемого изделия (в тексте источника - 4 мм, на практике до 12 мм).A disadvantage of the known device is the low reliability and reliability of the control, caused by the presence of a gap between the poles of the magnet and the surface of the controlled product (in the source text - 4 mm, in practice, up to 12 mm).
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является «Устройство для электромагнитного обнаружения дефектов в стенке трубы» по патенту US 4510447 [14]. Магнитная система данного устройства [14] выполнена в виде электромагнита с сердечником и намотанной на нем катушкой, колеса, на котором перемещается электромагнит, служат его полюсами, магнитная система является носителем измерительных датчиков. Катушка электромагнита соединена с источником переменного тока, при котором в стенке трубы между полюсами электромагнита формируется флуктуирующее магнитное поле. При наличии поверхностных дефектов в стенке трубы образуется утечка магнитного поля (огибание дефекта магнитным потоком), которая фиксируется с помощью средства обнаружения (измерительная катушка или несколько катушек), примыкающего к поверхности стенки трубы.The closest technical solution adopted for the prototype is "Device for electromagnetic detection of defects in the pipe wall" according to patent US 4510447 [14]. The magnetic system of this device [14] is made in the form of an electromagnet with a core and a coil wound on it, the wheels on which the electromagnet moves, serve as its poles, the magnetic system is a carrier of measuring sensors. An electromagnet coil is connected to an alternating current source, in which a fluctuating magnetic field is formed in the pipe wall between the poles of the electromagnet. In the presence of surface defects in the pipe wall, a magnetic field leak (deflection around the defect by magnetic flux) is formed, which is detected by means of detection (measuring coil or several coils) adjacent to the surface of the pipe wall.
Колеса, являющиеся полюсами электромагнита, в известном устройстве [14] имеют вогнутые поверхности, чтобы соответствовать поверхности стенки трубы. При этом практически нулевой зазор между полюсами магнита (колесами) и поверхностью контролируемой трубы способствует повышению стабильности магнитного потока.The wheels, which are the poles of the electromagnet, in the known device [14] have concave surfaces to correspond to the surface of the pipe wall. In this case, a practically zero gap between the poles of the magnet (wheels) and the surface of the controlled pipe helps to increase the stability of the magnetic flux.
Недостатками устройства, принятого за прототип, являются ограниченная область применения и низкая достоверность контроля, т.к. оно предназначено только для контроля труб путем инжекции в стенки трубы переменного магнитного поля. Формирование переменного магнитного поля электромагнитом ограничивает глубину промагничивания, снижая надежность и достоверность контроля. Низкие скорости контроля, обусловленные использованием «флуктуирующего магнитного поля» для обнаружения дефектов, снижают производительность контроля и не позволяют использовать известное устройство для контроля при значительных (до десятка м/с) скоростях сканирования.The disadvantages of the device adopted for the prototype are the limited scope and low reliability of the control, because it is intended only to control pipes by injecting an alternating magnetic field into the pipe walls. The formation of an alternating magnetic field by an electromagnet limits the depth of the magnetization, reducing the reliability and reliability of the control. Low control speeds due to the use of a "fluctuating magnetic field" to detect defects reduce the performance of the control and do not allow the use of the known device for monitoring at significant (up to ten m / s) scanning speeds.
Несовершенство конструкции магнитопровода, в соответствии с описанием и формулой прототипа состоящего из нескольких взаимно сочленяющихся деталей (2 L-образных элемента, пара ферромагнитных колес, прикрепляемых к концам вторых рычагов L-образных элементов, соединительные средства с регулируемой длиной), не способствует эффективному возбуждению в контролируемом изделии требуемого уровня магнитной индукции, что снижает надежность и достоверность контроля при различных скоростях сканирования. Кроме того, при контроле изделий с поверхностями, отличными от цилиндрической поверхности (поверхности трубы), вогнутые поверхности полюсов (колес и их поверхностей катания) не позволяют инжектировать в контролируемое изделие необходимый уровень магнитного поля. Недостаточный уровень магнитной индукции не позволяет использовать известную систему намагничивания для реализации бесконтактного ультразвукового метода на базе ЭМА преобразования. Таким образом, устройство, принятое за прототип, имеет ограниченную область применения, низкую надежность и достоверность контроля, и малую скорость сканирования.The imperfection of the design of the magnetic circuit, in accordance with the description and formula of the prototype consisting of several interconnected parts (2 L-shaped elements, a pair of ferromagnetic wheels attached to the ends of the second levers of L-shaped elements, connecting means with an adjustable length), does not contribute to effective excitation in controlled product of the required level of magnetic induction, which reduces the reliability and reliability of control at various scanning speeds. In addition, when testing products with surfaces other than a cylindrical surface (pipe surface), the concave surfaces of the poles (wheels and their rolling surfaces) do not allow the required level of magnetic field to be injected into the controlled product. The insufficient level of magnetic induction does not allow the use of the known magnetization system to implement a non-contact ultrasonic method based on the EMA conversion. Thus, the device adopted for the prototype has a limited scope, low reliability and reliability of control, and low scanning speed.
Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является повышение надежности и достоверности неразрушающего контроля ответственных изделий при различных скоростях сканирования.The problem solved by the claimed technical solution is to increase the reliability and reliability of non-destructive testing of critical products at various scanning speeds.
Для решения поставленной задачи магнитная система сканера-дефектоскопа, выполнена в виде электромагнита с сердечником и намотанной на нем катушкой, колеса, на котором перемещается электромагнит, служат его полюсами, магнитная система является носителем измерительных датчиков, причем сердечник электромагнита выполнен в виде стянутых идентичных фигурных полурам из магнитомягкого материала с образованием вилки на концах, где установлены колеса, а на межколесной части стянутых полурам расположена катушка электромагнита. При этом поверхности катания колес электромагнита выполнены адаптированными к профилю сканируемой поверхности изделия.To solve this problem, the magnetic system of the scanner-flaw detector is made in the form of an electromagnet with a core and a coil wound on it, the wheels on which the electromagnet moves, serve as its poles, the magnetic system is a carrier of measuring sensors, and the core of the electromagnet is made in the form of strapped identical figured semi-frames from soft magnetic material with the formation of a fork at the ends where the wheels are installed, and an electromagnet coil is located on the cross-axle part of the pulled semi-frames. Moreover, the rolling surfaces of the wheels of the electromagnet are made adapted to the profile of the scanned surface of the product.
Существенными отличиями заявляемого устройства по сравнению с прототипом являются следующие признаки:Significant differences of the claimed device in comparison with the prototype are the following features:
1. В заявляемом решении колеса, служащие полюсами электромагнита, установлены непосредственно на концах (в вилках) сердечника, что уменьшает длину магнитопровода до минимально возможного значения и способствует получению максимального магнитного потока в контролируемом изделии. В прототипе длина магнитопровода имеет необоснованно большое значение (по FIG. 1 прототипа в 7 раз (!) больше, чем длина катушки электромагнита). Известно [1], что чем длиннее магнитопровод, тем больше магнитные потери в самом магнитопроводе электромагнита. Кроме того, взаимно сочленяющиеся, имеющие разные сечения элементы магнитопровода дополнительно снижают эффективность инжекции магнитного потока в контролируемое изделие.1. In the claimed solution, the wheels serving as the poles of the electromagnet are installed directly at the ends (in the forks) of the core, which reduces the length of the magnetic circuit to the minimum possible value and helps to obtain the maximum magnetic flux in the controlled product. In the prototype, the length of the magnetic circuit is unreasonably large (according to FIG. 1 of the prototype, it is 7 times (!) Longer than the length of the coil of an electromagnet). It is known [1] that the longer the magnetic circuit, the greater the magnetic loss in the magnetic circuit of the electromagnet itself. In addition, mutually mating, having different sections of the elements of the magnetic circuit further reduce the efficiency of injection of the magnetic flux into the controlled product.
2. Как следует из Fig. 1, формулы и описания прототипа, конструкция электромагнита известного устройства выполнена раздвижной и состоит из трубчатых элементов различного диаметра, входящих друг в друга и частично из сплошного стержня. Указанные элементы имеют различные сечения и не согласованы (по сечению) друг с другом. В результате, сечение электромагнита получается ступенчатым, а возбуждение магнитного поля в стенке контролируемой трубы неэффективным. В заявляемом изобретении сердечник электромагнита является продолжением конструкции системы намагничивания с расщеплением сердечника на концах в виде вилок. В указанные вилки размещаются колеса соответствующей толщины и сечения всех элементов электромагнита (сердечника, оси колес и колес/полюсов) оказываются взаимно согласованными (суммарное сечение в любом поперечном разрезе системы намагничивания сравнима (или не менее) сечением сердечника), что способствует более эффективному возбуждению магнитного поля в контролируемом изделии.2. As follows from Fig. 1, the formulas and descriptions of the prototype, the design of the electromagnet of the known device is made sliding and consists of tubular elements of different diameters, falling into each other and partially from a solid rod. These elements have different sections and are not consistent (in cross section) with each other. As a result, the cross section of the electromagnet is stepwise, and the excitation of the magnetic field in the wall of the controlled pipe is ineffective. In the claimed invention, the core of the electromagnet is a continuation of the design of the magnetization system with the splitting of the core at the ends in the form of forks. The indicated forks accommodate wheels of the corresponding thickness and cross sections of all elements of the electromagnet (core, wheel axis and wheels / poles) are mutually consistent (the total cross section in any cross section of the magnetization system is comparable (or no less) to the cross section of the core), which contributes to more efficient excitation of magnetic fields in the controlled product.
3. Заявляемое изобретение может быть использовано как раздельной, так и одновременной реализации магнитного и ультразвукового (на базе ЭМА преобразования) методов контроля. Такая область применения предусматривает необходимость формирования мощного магнитного потока с магнитной индукцией вблизи пятен контакта около 2,0 Тл. Достижение таких параметров в реальных ситуациях возможно при формировании постоянного магнитного поля. В прототипе предусмотрено формирование только переменного (в редакции автора патента США «флуктуирующего магнитного поля» - см. столбец 1 строки 45-50 и п.п. формулы: 1, 5, 8 и 10 прототипа) поля. Такое решение прототипа не позволяет реализовать ультразвуковые методы на базе ЭМА преобразования и ограничивает применение магнитного метода контроля - глубина промагничивания контролируемого изделия при этом оказывается минимальной и практически возможно обнаружение только дефектов (трещин) развивающихся от сканируемой поверхности трубы. Это подтверждается и тем, что прототип предназначен для замены магнитоп-рошкового метода, по своей физической сущности пригодного только для обнаружения поверхностных дефектов (трещин). А задача, решаемая заявляемым изобретением: повышение надежности и достоверности неразрушающего контроля ответственных изделий при различных скоростях сканирования. Как известно, понятие «неразрушающий контроль» может охватывать несколько методов, в частности магнитный и ультразвуковой на базе ЭМА преобразования и не ограничивается, как в прототипе, только электромагнитным контролем.3. The claimed invention can be used both separate and simultaneous implementation of magnetic and ultrasonic (based on EMA conversion) control methods. This application requires the formation of a powerful magnetic flux with magnetic induction near contact spots of about 2.0 T. The achievement of such parameters in real situations is possible with the formation of a constant magnetic field. The prototype provides for the formation of only a variable (as edited by the author of the US patent “fluctuating magnetic field” - see
4. Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является контроль изделия при различных скоростях сканировании за счет использования мощного постоянного электромагнита и колес в качестве полюсов электромагнита. В прототипе колеса также используются в качестве полюсов переменного электромагнита. То, что в прототипе электромагнит питается переменным током, резко ограничивает скорость сканирования, так как с его увеличением «во флуктуирующем магнитном поле» появляются вихревые токи, препятствующие вводу магнитного потока в глубину контролируемого изделия. В тексте описания прототипа вообще не упоминается вращение колес при сканировании и даже упоминается о скользящем контакте «полюса колес электромагнита находятся в скользящем контакте с поверхностью стенки трубы» (см. столбец 1 строки 45-60 прототипа) и о ручном контроле (а это всего лишь 0,05-0,5 м/с). В заявляемом изобретении, как будет показано ниже, скорость контроля может достигать до десятки м/с и практически ограничивается только конструктивными возможностями системы.4. The problem solved by the claimed invention is to control the product at different scanning speeds through the use of a powerful permanent electromagnet and wheels as poles of an electromagnet. In the prototype, the wheels are also used as poles of a variable electromagnet. The fact that in the prototype the electromagnet is supplied with alternating current sharply limits the scanning speed, since with its increase "eddy currents appear in the" fluctuating magnetic field, which impede the introduction of magnetic flux into the depth of the controlled product. In the text of the description of the prototype, the rotation of the wheels during scanning is not mentioned at all, and even the sliding contact “the poles of the wheels of the electromagnet are in sliding contact with the pipe wall surface” (see
5. Заявляемое изобретение предназначено для контроля многих промышленных изделий, как с плоской, так и иной формой поверхностями сканирования: тавровых балок, листовых полотен, металлических канатов, ободьев колесных пар, труб, стержней и т.п. При этом профили образующей колес/полюсов заявляемой системы намагничивания специально адаптируют под профиль сканируемой поверхности контролируемого изделия. В отличие от прототипа, образующие колес могут иметь форму вогнутой, выпуклой, плоской или фигурной плоскостей. В прототипе декларируется только вогнутая форма колес.5. The claimed invention is intended to control many industrial products, both with flat and other forms of scanning surfaces: T-beams, sheet webs, metal ropes, rims of wheelsets, pipes, rods, etc. Moreover, the profiles of the forming wheels / poles of the inventive magnetization system are specially adapted to the profile of the scanned surface of the controlled product. Unlike the prototype, the generators of the wheels can be in the form of concave, convex, flat or curved planes. In the prototype, only the concave shape of the wheels is declared.
Техническое решение, принятое за прототип предназначен только для контроля стенок труб (ферромагнитные трубы нефтяного месторождения - см колонку 1 строка 15), толщина которых в большинстве случаев редко превышает единиц мм (1-6 мм). Это следует как из названия прототипа («Инспекционная аппаратура для электромагнитного обнаружения дефектов в стенке трубы»), так и из описания и п.п. 1-10 формулы патента US 4510447. Полюса электромагнита, а точнее их контактные поверхности, специально подогнаны для контроля труб (см. например, колонка 1 строки 6-65: «Воздушные зазоры между цепью намагничивания и стенкой трубы сводятся к минимуму за счет изготовления колес, так, что их контактирующие поверхности по существу вогнуты, чтобы соответствовать поверхности стенки трубы»).The technical solution adopted for the prototype is intended only for monitoring the walls of pipes (ferromagnetic pipes of an oil field - see
6. Заявляемая магнитная система может применяться в дефектоскопах, реализующих различные методы неразрушающего контроля: MFL, ультразвуковой бесконтактный ЭМА, вихретоковый и др. В прототипе предусмотрено применение известной системы только для реализации магнитного метода в переменном магнитном поле контроля.6. The inventive magnetic system can be used in flaw detectors that implement various non-destructive testing methods: MFL, ultrasonic contactless EMA, eddy current, etc. The prototype provides for the use of the known system only for implementing the magnetic method in an alternating magnetic control field.
Заявляемую систему иллюстрируют следующий графический материал:The inventive system is illustrated by the following graphic material:
Фиг. 1 - Конструкция магнитной системы сканера-дефектоскопа (вид с боку), где:FIG. 1 - Design of the magnetic system of the scanner-flaw detector (side view), where:
1 - контролируемое изделие;1 - controlled product;
2 - намагничивающая система;2 - magnetizing system;
3 - колеса;3 - wheels;
4 - сердечник;4 - core;
5 - оси колес 3;5 - axles of the
6 - катушка;6 - coil;
7 - измерительный датчик;7 - measuring sensor;
8 - пластина;8 - plate;
9 - ось пластины;9 - axis of the plate;
10 - пружина;10 - spring;
11 - магнитный поток в контролируемом изделии;11 - magnetic flux in a controlled product;
12 - дефект.12 - defect.
Фиг. 2 - Конструкция магнитной системы сканера-дефектоскопа (вид с сверху), где обозначения соответствуют обозначениям Фиг. 1:FIG. 2 - Design of the magnetic system of the scanner-flaw detector (top view), where the symbols correspond to the symbols of FIG. one:
4а - левая полурама;4a - left half frame;
4б - правая полурама.4b - the right half frame.
Описание конструкции заявляемого устройства.Description of the design of the claimed device.
Простейшая конструкция магнитной системы сканера-дефектоскопа в виде двухколесной системы приведена на Фиг. 1 и Фиг. 2. Намагничивающая система 2, устанавливаемая на контролируемое изделие 1, состоит из двух колес 3, соединяемых сердечником 4. Сердечник 4 (Фиг. 1) состоит из двух идентичных фигурных полурам 4а и 4б (Фиг. 2), при сборке системы стягиваемых болтами (на Фиг. не показаны). В образовавшиеся «вилки» на концах сердечника (Фиг. 2) с помощью осей 5 устанавливаются колеса 3. На межколесной части стянутых между собой полурам размещается катушка 6 (индукционная катушка намагничивания), которая при работе подключается к источнику тока (на Фиг. не показан). При этом кронштейны 4а и 4б служат сердечником, а колеса 3 - полюсами электромагнита. В качестве измерительного датчика 7, размещенного на пластине 8 и прикрепленного к сердечнику 4 с помощью оси 9, показан датчик MFL метода. Пластина 8 из немагнитного материала (например, нержавеющая сталь или полиуретан) в процессе сканирования с помощью пружины 10 прижимается к поверхности контролируемого изделия 1.The simplest design of a magnetic scanner-flaw detector system in the form of a two-wheeled system is shown in FIG. 1 and FIG. 2. The magnetizing
Магнитный поток 11 (Фиг. 1), создаваемый заявляемым электромагнитом, образует замкнутый контур: стянутые между собой полурамы 4а и 4б -сердечник электромагнита, ось 5 первого (по направлению движения) колеса 3, первое колесо, пятно контакта между колесом 3 и поверхностью изделия 1, участок изделия 1 между колесами 3 и 3, второе колесо 3, ось 5 второго колеса и полурамы, соединенные под катушкой 6 намагничивания. При наличии дефекта 12 в контролируемом изделии 1, отклонение магнитного потока 11 (Фиг. 1) над дефектом фиксируется измерительным датчиком 7 и передается на электронный блок дефектоскопа (на Фиг. не показан).The magnetic flux 11 (Fig. 1) created by the inventive electromagnet forms a closed loop: half-
При реализации конструкции все элементы магнитной цепи: полурамы 4а и 4б, оси 5, колеса 4 должны быть изготовлены из магнитомягкого материала (ферромагнитные материалы высокой магнитной проницаемостью, например, железо, стали и т.д.). С целью минимизации потерь магнитной цепи целесообразно, чтобы суммарной сечение «вилок» и сечение центральной части стянутых полурам были одинаковыми.When implementing the design, all the elements of the magnetic circuit:
В качестве колес 3 каретки 2 можно использовать типовые стальные колеса, например, немецкой фирмы Blickle серии SVS [15] (с диаметрами колес от 100 до 300 мм и шириной от 40 до 90 мм). Эти колеса уже имеют запрессованные подшипники, обеспечивающие плавность хода намагничивающей системы 2. Установка электромагнитной катушки 6 на стянутую часть полурам 4а и 46 выполняется путем прямой намотки витков провода с соответствующими конструктивными элементами или установки готовой катушки на полурамы до сборки их в систему 2 и крепления на них колес 3.As
Датчики аномалий магнитного поля 7 виде индукционных, магниторезистивных, феррозондовых, датчиков Холла (или других) измерительных преобразователей устанавливаются в межполюсном пространстве на поверхности изделия 1 между двумя колесами 3 каретки 2.Sensors of
Перемещение системы в процессе сканирования контролируемого изделия может одушевляться любыми известными способами: вручную; с прицепкой к подвижной единице; электромотором, размещенным непосредственно на системе намагничивания и т.п.The movement of the system during the scanning of the controlled product can be animated by any known means: manually; with a hitch to the mobile unit; an electric motor located directly on the magnetization system, etc.
Для реализации УЗ методов с помощью ЭМА возбуждения и приема акустических колебаний заявляемая магнитная система должна обеспечивать достаточный уровень магнитного потока 11, пронизывающего скин слой изделия 1. При определенных размерах колес 3 и токе в катушке до 20 А, как показывают экспериментальные исследования, максимальная магнитная индукция В вблизи пятен контакта колес системы с изделием может составлять около 2,0 Тл, при скоростях сканирования до 10 м/с, что вполне достаточно для возбуждения УЗ волн в изделии [3].To implement ultrasonic methods using EMA excitation and receiving acoustic vibrations, the claimed magnetic system must provide a sufficient level of
Измерительный датчик (индуктор) 7 ЭМА преобразователя обычно представляет собой плоскую катушку в форме меандра, «бабочки» или иной формы (конфигурация катушки в предмет заявляемого технического решения не входит) и может быть помещен достаточно близко к пятну контакта.The measuring sensor (inductor) 7 of the EMA transducer is usually a flat coil in the form of a meander, "butterfly" or another shape (the configuration of the coil is not included in the subject of the claimed technical solution) and can be placed close enough to the contact spot.
В зависимости от реализуемых при УЗ контроле схем прозвучивания контролируемого изделия 1, в зазоре между ободом колеса 3 и поверхностью изделия 1 могут находиться один, два или несколько катушек измерительного датчика 7. То, какого вида ультразвуковые волны (по частоте и ориентации) будут созданы в материале контролируемого изделия, зависит от направления созданного магнитной системой каретки магнитного поля, а также от компоновки катушек измерительного датчика 7, их расстояния от пятна контакта и электронной системы (на Фиг. не показа-на).Depending on the sounding schemes of the controlled
Для формирования УЗ волн, ориентированных нормально к поверхности сканирования необходимо обеспечить возможно близкое расположение индуктора к пятну контакта. Именно при выполнение данного требования обеспечивается наиболее эффективное возбуждение сдвиговых УЗ волн в перпендикулярном к поверхности сканирования направлении. В общем случае, размещение катушек датчика 7 возможно, как у переднего (по ходу движения), так и у заднего колеса 3 (Фиг. 1).For the formation of ultrasonic waves oriented normally to the scanning surface, it is necessary to ensure the closest possible location of the inductor to the contact spot. It is upon fulfillment of this requirement that the most efficient excitation of shear ultrasound waves in the direction perpendicular to the scanning surface is ensured. In the General case, the placement of the coils of the
В зависимости от реализуемой скорости сканирования, размеров и массы системы, конструкция намагничивающей системы, размеры колес, варианты сочленения осей колес с боковыми элементами (полурамами) могут быть иными, чем изложено выше. Приведенный вариант намагничивающей системы, как наиболее простая конструкция, в тексте описания заявки и на Фиг. 1 и 2 приведены лишь для демонстрации сущности заявляемого изобретения и подтверждения возможности его осуществления.Depending on the actual scanning speed, dimensions and mass of the system, the design of the magnetizing system, wheel sizes, and the options for coupling the axles of the wheels with side elements (half frames) may be different than those described above. The given version of the magnetizing system, as the simplest construction, in the application description text and in FIG. 1 and 2 are given only to demonstrate the essence of the claimed invention and confirm the possibility of its implementation.
Конкретное выполнение пластины 8, узла крепления (оси 9) и прижатия (пружины 10) измерительного датчика 7 к сканируемой поверхности изделия 1 также могут отличаться от показанного варианта на Фиг. 1. Важно чтобы в процессе сканирования контролируемого изделия 1 обеспечивалось постоянное положение измерительного датчика (датчиков) 7 относительно поверхности контролируемого изделия и пятен контакта ко-лес 3 с изделием.The specific implementation of the
В общем случае, возможна реализация заявляемого устройства в виде постоянного магнита, например, путем монтажа в конструкцию полурам 4а и 4б элементы из редкоземельных магнитов (например, из ниодима-железа-бора (Nd-Fe-B)).In the General case, it is possible to implement the inventive device in the form of a permanent magnet, for example, by mounting elements from rare earth magnets (for example, from Nd-Fe-B (Nd-Fe-B)) into the structure of the half-
Реализация заявляемого устройства возможна не только при контроле изделий с плоской поверхностью, но и любых других изделий, требующих контроль с высокой производительностью. Например, возможен контроль труб, тавровых балок, узких листовых полотен, металлических канатов и т.п. Естественно, при этом профиль образующей колес 3 намагничивающей системы 2 должен быть адаптирован под профиль сканируемой поверхности контролируемого изделия.The implementation of the inventive device is possible not only when controlling products with a flat surface, but also any other products requiring control with high performance. For example, it is possible to control pipes, T-beams, narrow sheet cloths, metal ropes, etc. Naturally, the profile of the generatrix of the
Таким образом, заявляемое устройство может быть реализовано как при реализации магнитных, так и при реализации ультразвуковых бесконтактных (на базе ЭМА преобразования) методов неразрушающего контроля. Выполнение полюсов электромагнита в виде колес позволяет преодолевать неровности поверхности сканирования без появления зазора между полюсами и поверхностью изделия, а значит, и без изменения величины магнитного потока в изделии на значительных скоростях сканирования. Это обеспечивает надежный и достоверный магнитный и/или ультразвуковой контроль изделий на разных скоростях сканирования существенно расширяя функциональные возможности магнитной система сканера-дефектоскопа.Thus, the claimed device can be implemented both when implementing magnetic and when implementing ultrasonic non-contact (based on EMA conversion) non-destructive testing methods. The implementation of the poles of the electromagnet in the form of wheels allows you to overcome the unevenness of the scanning surface without the appearance of a gap between the poles and the surface of the product, and therefore, without changing the magnitude of the magnetic flux in the product at significant scanning speeds. This provides reliable and reliable magnetic and / or ultrasonic testing of products at different scanning speeds, significantly expanding the functionality of the magnetic scanner-flaw detector system.
Все предлагаемые технические решения: уменьшение длины магнитопровода за счет размещения колес непосредственно на концах (в вилках) сердечника, одинаковые сечения всех элементов магнитопровода и адаптация формы полюсов к сканируемой поверхности позволяют создавать в контролируемом изделии достаточно мощный (недостижимый в прототипе) магнитный поток и выйти на качественно иной уровень дефектоскопии: реализацию магнитной (MFL) и ультразвуковой (ЭМА) методов контроля с помощью предлагаемой системы намагничивания. Это в сою очередь позволяет решать поставленную задачу: повышение надежности и достоверности неразрушающего контроля при разных скоростях сканирования, существенно расширяя функциональные возможности магнитной системы сканера-дефектоскопа.All the proposed technical solutions: reducing the length of the magnetic circuit by placing the wheels directly at the ends (in the forks) of the core, the same cross-sections of all the elements of the magnetic circuit and adapting the shape of the poles to the surface to be scanned, allow creating a sufficiently powerful (unattainable in the prototype) magnetic flux in the controlled product and reach a qualitatively different level of defectoscopy: the implementation of magnetic (MFL) and ultrasonic (EMA) control methods using the proposed magnetization system. This in turn allows us to solve the problem: improving the reliability and reliability of non-destructive testing at different scanning speeds, significantly expanding the functionality of the magnetic scanner-flaw detector system.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:INFORMATION SOURCES:
1. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т./ Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 6. (стр. 40-109 магнитная дефектоскопия). Т. 3. (стр. 72-80 ЭМА возбуждение УЗ). - М.: Машиностроение, 2004 (Т. 6.), 2008 (Т. 3.).1. Non-destructive testing: Reference: In 8 t. / Under the total. ed. V.V. Klyueva. T. 6. (p. 40-109 magnetic flaw detection). T. 3. (pp. 72-80 EMA excitation of ultrasound). - M.: Mechanical Engineering, 2004 (T. 6.), 2008 (T. 3.).
2. Потапов А.И., Сясько В.А., Соломенчук П.В. и др. Электромагнитные и магнитные методы неразрушающего контроля материалов и изделий. Т.2: Электромагнитные и магнитные методы дефектоскопии и контроля свойств материалов: научное справочно-методическое пособие. - СПб.: Нестор-История, 2015. 440 с. (см. стр. 11-146).2. Potapov A.I., Syas'ko V.A., Solomenchuk P.V. and others. Electromagnetic and magnetic methods of non-destructive testing of materials and products. T.2: Electromagnetic and magnetic methods of defectoscopy and control of the properties of materials: a scientific reference manual. - St. Petersburg: Nestor-Istoriya, 2015.440 s. (see pages 11-146).
3. Муравьев В.В., Стрижак В.А., Балобанов Е.Н. К расчету параметров системы намагничивания электромагнитно-акустического преобразователя/Измерительная техника, 2011, №1(17), с. 197-205.3. Muravyov VV, Strizhak VA, Balobanov E.N. To the calculation of the parameters of the magnetization system of an electromagnetic-acoustic transducer / Measuring equipment, 2011, No. 1 (17), p. 197-205.
4. Гобов Ю.Л., Михайлов А.В., Смородинский Я.Г. Намагничивающая система для ЭМА-сканера-дефектоскопа / Дефектоскопия, 2014, №11, с. 48-56.4. Gobov Yu.L., Mikhailov A.V., Smorodinsky Ya.G. Magnetizing system for an EMA scanner-flaw detector / Flaw detection, 2014, No. 11, p. 48-56.
5. Самокрутов А.А., Бобров В.Т., Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н., Алехин С.Г., Жуков А.В. Исследование анизотропии проката и ее влияния на результаты акустических измерений. // Контроль. Диагностика. 2003, №11. С. 6-8, 13-19.5. Samokrutov A.A., Bobrov V.T., Shevaldykin V.G., Kozlov V.N., Alekhin S.G., Zhukov A.V. Study of rolled anisotropy and its influence on the results of acoustic measurements. // The control. Diagnostics. 2003, No. 11. S. 6-8, 13-19.
6. Магнитный сканер дефектоскоп СКМ-1, рекламные документы МНПО «СПЕКТР», 2001 г.6. Magnetic scanner flaw detector SKM-1, advertising documents MNPO "SPECTRUM", 2001
7. Патент RU 2402760.7. Patent RU 2402760.
8. Патент SU 590660.8. Patent SU 590660.
9. Патент RU 2223487.9. Patent RU 2223487.
10. Патент RU 142323.10. Patent RU 142323.
11. Патент RU 2489713.11. Patent RU 2489713.
12. Drury J.C. Magnetic flux leakage technology. Available at://www.silveringuk.com/ndt technical papers. spx (3/8/2011), (Figure 4).12. Drury J.C. Magnetic flux leakage technology. Available at: //www.silveringuk.com/ndt technical papers. spx (3/8/2011), (Figure 4).
13. Silverwing.http://www.silverwingndt.com/magnetic-flux-leakage/pipescan-pipe-corrosion-detection13. Silverwing.http: //www.silverwingndt.com/magnetic-flux-leakage/pipescan-pipe-corrosion-detection
14. US 4510447.14. US 4,510,447.
15. Колеса Blickle серии SVS.15. Blickle Wheels Series SVS.
http://www.vserolici.ru/catalog/germaniya.phphttp://www.vserolici.ru/catalog/germaniya.php
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151966A RU2680103C2 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Magnetic system of scanner-inspection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151966A RU2680103C2 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Magnetic system of scanner-inspection device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016151966A3 RU2016151966A3 (en) | 2018-06-28 |
RU2016151966A RU2016151966A (en) | 2018-06-28 |
RU2680103C2 true RU2680103C2 (en) | 2019-02-15 |
Family
ID=62814080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016151966A RU2680103C2 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Magnetic system of scanner-inspection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2680103C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790307C1 (en) * | 2022-10-03 | 2023-02-16 | Общество с ограниченной ответственностью "БУРАН-АКТИВ" | Ferromagnetic alloy pipes wall thickness measuring method and device for the method implementation |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU590660A1 (en) * | 1975-07-28 | 1978-01-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов | Electromagnetic-acoustic transducer |
US4510447A (en) * | 1981-10-26 | 1985-04-09 | Exxon Production Research Co. | Inspection apparatus for electromagnetically detecting flaws in the wall of a pipe |
SU1364967A1 (en) * | 1986-05-26 | 1988-01-07 | Горно-Алтайский государственный педагогический институт | Magnetizing device for magnetographic flaw detection |
US5491409A (en) * | 1992-11-09 | 1996-02-13 | The Babcock & Wilcox Company | Multiple yoke eddy current technique for detection of surface defects on metal components covered with marine growth |
RU2086974C1 (en) * | 1993-05-07 | 1997-08-10 | Горно-Алтайский государственный университет | Magnetization device for magnetic flaw detection |
RU2225308C2 (en) * | 2001-11-29 | 2004-03-10 | Дочернее государственное унитарное предприятие Пермский мотовозоремонтный завод Государственного унитарного предприятия Калужский завод "Ремпутьмаш" | Flaw detector truck for combined magnetic and ultrasonic flaw detection of rail track |
RU47105U1 (en) * | 2004-12-23 | 2005-08-10 | Закрытое акционерное общество Диагностический научно-технический центр "Дефектоскопия"(ЗАО ДНТЦ "Дефектоскопия") | MAGNETIC DEFECTOSCOPE |
-
2016
- 2016-12-27 RU RU2016151966A patent/RU2680103C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU590660A1 (en) * | 1975-07-28 | 1978-01-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов | Electromagnetic-acoustic transducer |
US4510447A (en) * | 1981-10-26 | 1985-04-09 | Exxon Production Research Co. | Inspection apparatus for electromagnetically detecting flaws in the wall of a pipe |
SU1364967A1 (en) * | 1986-05-26 | 1988-01-07 | Горно-Алтайский государственный педагогический институт | Magnetizing device for magnetographic flaw detection |
US5491409A (en) * | 1992-11-09 | 1996-02-13 | The Babcock & Wilcox Company | Multiple yoke eddy current technique for detection of surface defects on metal components covered with marine growth |
RU2086974C1 (en) * | 1993-05-07 | 1997-08-10 | Горно-Алтайский государственный университет | Magnetization device for magnetic flaw detection |
RU2225308C2 (en) * | 2001-11-29 | 2004-03-10 | Дочернее государственное унитарное предприятие Пермский мотовозоремонтный завод Государственного унитарного предприятия Калужский завод "Ремпутьмаш" | Flaw detector truck for combined magnetic and ultrasonic flaw detection of rail track |
RU47105U1 (en) * | 2004-12-23 | 2005-08-10 | Закрытое акционерное общество Диагностический научно-технический центр "Дефектоскопия"(ЗАО ДНТЦ "Дефектоскопия") | MAGNETIC DEFECTOSCOPE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790307C1 (en) * | 2022-10-03 | 2023-02-16 | Общество с ограниченной ответственностью "БУРАН-АКТИВ" | Ferromagnetic alloy pipes wall thickness measuring method and device for the method implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016151966A3 (en) | 2018-06-28 |
RU2016151966A (en) | 2018-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6917196B2 (en) | Method and apparatus generating and detecting torsional wave inspection of pipes or tubes | |
US8037764B2 (en) | Device and method for the material testing and/or thickness measurements of a test object that contains at least fractions of electrically conductive and ferromagnetic material | |
US6429650B1 (en) | Method and apparatus generating and detecting torsional wave inspection of pipes or tubes | |
Jomdecha et al. | Design of modified electromagnetic main-flux for steel wire rope inspection | |
US6294912B1 (en) | Method and apparatus for nondestructive inspection of plate type ferromagnetic structures using magnetostrictive techniques | |
US5461313A (en) | Method of detecting cracks by measuring eddy current decay rate | |
EP1395817B1 (en) | Method and apparatus for short term inspection or long term structural health monitoring | |
CA2584471C (en) | Device for testing material and measuring thickness on a test object having at least electrically conducting and ferromagnetic material parts | |
US6624628B1 (en) | Method and apparatus generating and detecting torsional waves for long range inspection of pipes and tubes | |
US6037767A (en) | Method and device for magnetically testing products with a wall comprising at least one layer of magnetic material | |
WO2017080133A1 (en) | Open magnetic circuit-based method and device for detecting magnetostrictive guided-wave | |
US20040189289A1 (en) | Method for testing prestressed concrete pipes | |
Deng et al. | A permeability-measuring magnetic flux leakage method for inner surface crack in thick-walled steel pipe | |
KR20150048141A (en) | Eddy current flaw detection probe and eddy current flaw inspection apparatus | |
JP4804006B2 (en) | Flaw detection probe and flaw detection apparatus | |
WO2017082770A1 (en) | Method for eddy-current testing of electrically conductive objects and device for realizing said method | |
JP2005292111A (en) | Non-destructive inspection system for steel frame material of reinforced concrete | |
Murayama et al. | Study of magnetic pole materials for static magnetic field and dynamic magnetic field that compose an electromagnetic acoustic transducer for Lamb waves using the magnetostriction effect | |
RU2680103C2 (en) | Magnetic system of scanner-inspection device | |
RU2661312C1 (en) | Non-contact and non-destructive testing method and device for its implementation | |
Zhou et al. | Feasibility study of fatigue damage detection of strands using magnetostrictive guided waves | |
JP2005338046A (en) | Nondestructive inspection apparatus for metallic conduit | |
Panda et al. | Generation and detection of guided waves in a defective pipe using rapidly quenched magnetostrictive ribbons | |
RU142323U1 (en) | SCANNING DEFECTOSCOPE | |
Mandal et al. | The study of a racetrack-shaped defect in ferromagnetic steel by magnetic Barkhausen noise and flux leakage measurements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20180727 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20190115 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191228 |