SU656384A1

SU656384A1 - Method of control of physical mechanical parameters of multilayer cylindrical articles

Info

Publication number: SU656384A1
Application number: SU731913658A
Authority: SU
Inventors: В.Г. Михайловский; А.Т. Николаенко
Original assignee: Предприятие П/Я В-8173
Priority date: 1973-04-20
Filing date: 1973-04-20
Publication date: 1981-05-23

Description

Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля и предназначено для непрерывного измерения радиальных размеров однослойных и многослойных проводящих цилиндрических изделий, например труб, токовихревым методом, а ⁵также толщины наружного слоя.The invention relates to non-destructive testing and is intended for continuous measurement of the radial dimensions of single-layer and multilayer conductive cylindrical products, such as pipes, by the eddy current method, and ⁵ as well as the thickness of the outer layer.

Известен способ измерения параметров изделий путем определения промежутков времени от начала импульсного.сигнала, поступающего с преобразователя, до момента достижения им определенного уровня [1].A known method of measuring the parameters of products by determining the time intervals from the beginning of the pulse signal coming from the Converter, until it reaches a certain level [1].

Однако этот способ не осуществляет контроль за изменением радиуса многослойных проводящих цилиндрических изделий, так как определяемые по этому способу характеристики импульса зависят одновременнб от многих неконтролируемых параметров, например таких, как толщина, электрическая проводимость и магнитная проницаемость материала слоев.However, this method does not control the change in the radius of multilayer conductive cylindrical products, since the pulse characteristics determined by this method depend simultaneously on many uncontrolled parameters, for example, such as thickness, electrical conductivity, and magnetic permeability of the material of the layers.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля физико—механических параметров изделий, например груб, заключающийся в том, что на изделие воз- . действуют поперечным импульсным электромагнитным полем и регистрируют отраженные от изделия сигналы [2].Closest to the invention is a method of controlling the physico-mechanical parameters of products, for example, crude, which consists in the fact that the product is able to. act by a transverse pulsed electromagnetic field and register the signals reflected from the product [2].

Однако реализация этого способа возможна лишь при небольших отклонениях параметров, влияющих на результаты контроля, от их номинального значения, гак как только в этом случае возможно определение коэффициентов пропорциональности в системе уравнений и ее решение.However, the implementation of this method is possible only with small deviations of the parameters affecting the control results from their nominal values, since once in this case it is possible to determine the proportionality coefficients in the system of equations and solve it.

За время контроля возможно изменение в широких пределах контролируемого параметра, например радиуса, многослойного цилиндрического изделия, а также неконтролируемых параметров, например электрической проводимости и магнитной проницаемости, материалов слоев многослойного цилиндра или трубы. Все эти параметры влияют на результаты контроля и изменяются в широких пределах, поэтому 1сгановигся невозможным определение недружного радиуса изделия, а также толщи ны наружного слоя при контроле изделий с ферромагнитным внутренним слоем.During the control period, a wide variation of the controlled parameter, for example, radius, of a multilayer cylindrical product, as well as uncontrolled parameters, for example, electrical conductivity and magnetic permeability, materials of layers of a multilayer cylinder or pipe, is possible. All these parameters affect the control results and vary widely; therefore, it becomes impossible to determine the unloaded radius of the product, as well as the thickness of the outer layer when testing products with a ferromagnetic inner layer.

Цель изобретения - определение наружного радиуса изделия, а также и толщины наружного слоя при контроле изделий с ферромагнитным внутренним слоем.The purpose of the invention is the determination of the outer radius of the product, as well as the thickness of the outer layer in the control of products with a ferromagnetic inner layer.

Это достигается тем, что сигналы регистрируют в момент, возможно близкий к началу переходного процесса, вызванного взаимодействием электромагнитного поля с изделием, регистрируют сигналы в момент времени, возможно близкий к установившемуся состоянию переходного процесса.This is achieved by the fact that the signals are recorded at a moment, possibly close to the beginning of the transient, caused by the interaction of the electromagnetic field with the product, signals are recorded at a time, possibly close to the steady state of the transient.

При воздействии импульсом напряженности поперечного поля на двухслойное проводящее цилиндрическое изделие с ферромагнитным i нижним слоем в области вйе изделия возникает отраженное поле, характер которого определяется параметрами изделия.When a transverse field intensity is applied by a pulse to a two-layer conductive cylindrical product with a ferromagnetic i lower layer, a reflected field arises in the region of the product, the character of which is determined by the product parameters.

' Если импульсы первичного поля имеют широкий частотный спектр, то векторный потенциал отраженного поля в начальный момент времени переходного процесса, вызываемого воздействием каждого импульса, . описывается следующим выражением:'If the pulses of the primary field have a wide frequency spectrum, then the vector potential of the reflected field at the initial time of the transition process caused by the action of each pulse,. described by the following expression:

сываются соответственно следующими выражениями:are referred to respectively by the following expressions:

, \_от^оНо^-Со^, ^2отр ·°Ο^ΜΟ R.p, ^COB'^f' где Т — толшина верхнего слоя., \ _from ^ oHo ^ -Co ^, ^ 2exc · ° Ο ^Μ Ο Rp, ^COB ' ^f ' where T is the thickness of the upper layer.

Приведенные закономерности подтверждают независимость отраженного поля от изменения электропроводности слоев, г.е. предлагаемый способ позволяет иск15 лючить влияние этого мешающего фактора.The above regularities confirm the independence of the reflected field from changes in the electrical conductivity of the layers, i.e. the proposed method allows to eliminate the influence of this interfering factor.

При слежении датчика за радиальными перемещениями изделия при определенном значении угловой координаты величины 20 Ч и Ή постоянны.When the sensor is tracking the radial movements of the product at a certain value of the angular coordinate, the values of 20 H and Ή are constant.

Тогда приведенные выше выражения представляют собой систему двух уровней второй степени с двумя неизвестными: наружным радиусом и толщиной верхнего 25 слоя. Такая система может быть однозначно решена при использовании непрерывных или дискретных электрических измерительных преобразователей.Then the above expressions are a system of two levels of the second degree with two unknowns: the outer radius and the thickness of the upper 25 layer. Such a system can be uniquely solved using continuous or discrete electrical transducers.

₃₀ Задание уравнений системы в виде электрических сигналов производится с ^сггр~А^до^о ₊ СовЧ, где Д|_о - магнитная постоянная; ₃₀ The task of the equations of the system in the form of electrical signals is performed with ^ srgr ~ A ^d o ^ o ₊ SovCh, where D | _o is the magnetic constant;

Ц_о - натяженность первичного поля;C _o - the intensity of the primary field;

R - наружный радиус изделия; h - зазор между датчиком и изделием;R is the outer radius of the product; h is the gap between the sensor and the product;

Ч* - угловая координата точки наблюдения поля (плоскость <₽=О перпендикулярна вектору напряженности первичного поля).H * - the angular coordinate of the field observation point (plane <₽ = O is perpendicular to the primary field intensity vector).

Из уравнения видно, что отраженное поле не зависит от изменения толщины слоев изделия, а также электропроводности и магнитной проницаемости материала слоев, т.е. предлагаемый способ позволяет полностью исключить эти мешающие' факторы.It can be seen from the equation that the reflected field is independent of the change in the thickness of the product layers, as well as the electrical conductivity and magnetic permeability of the material of the layers, i.e. the proposed method allows to completely eliminate these interfering 'factors.

Для первичного поля с широким частотным спектром импульсов векторные потен- _5Jциалы отраженного поля в начальный момент времени и при установившемся состоянии переходного процесса, вызываемого воздействием каждого импульса, опипомощью датчика отраженного поля, например индукционного датчика, плоскость витков которого ориентирована вдоль пер₃₅ винного поля, совместно с интегрирующим устройством.For a primary field with a wide frequency spectrum of pulses, the _5J vector potentials of the reflected field at the initial moment of time and in the steady state of the transient process caused by the action of each pulse, by the help of a reflected field sensor, for example, an induction sensor, the plane of which is oriented along the per ₃₅ wine field, together with an integrating device.

Для изделий формы строго цилиндрической предлагаемый способ позволяет производить контроль величины наружного диаметра и толщины верхнего слоя.For products of strictly cylindrical shape, the proposed method allows the control of the outer diameter and thickness of the upper layer.

На чертеже изображена схема устройства, реализующего предлагаемый’способ. Устройство содержит формирователь импульсов, соединенный через усили₄₅ тель 2 мощности с кольцами 3 Гельмгольца, индукционный преобразователь 4, который подключен через последовательную цепь, состоящую из интегратора 5 и пикового детектора 6, к показывающему прибору 7, а также профильные ролики 8 рольганга и прижимной ролик 9 с пружиной 10, удерживающие контролируемое цилиндрическое изделие 11, например многослойную трубу.The drawing shows a diagram of a device that implements the proposed method. The device comprises a pulse shaper connected via a force ₄₅ body 2 of power to Helmholtz rings 3, an induction converter 4, which is connected via a serial circuit consisting of an integrator 5 and a peak detector 6 to the indicating device 7, as well as profile rollers 8 of the roller table and pressure roller 9 with a spring 10 holding a controlled cylindrical product 11, for example a multilayer pipe.

Импульсное напряжение, вырабатываемое формирователем 1 , через усилитель подается на кольца 3, которые создают поперечное намагничивающее импульсное поле. В этом поле помещают контр о—The pulse voltage generated by the driver 1, through the amplifier is supplied to the ring 3, which create a transverse magnetizing pulse field. In this field, place counter o—

858384.858384.

лируемое многослойное изделие 11, радиальное перемещение которого ограничивают с помощью профильных роликов 8 рольганга и прижимного ролика 9 с пружиной 10. В результате взаимодействия контролируемого цилиндрического изделия 11 с поперечным намагничивающим полем возникает отраженное поле. Изменение магнитного потока отраженного поля наводит переходную импульсную.ЭДС в преобразователе 4. Сигнал с преобразователя 4 подается на интегратор 5. Из полученных после интегрирования импульсов с помощью пикового детектора 6 выделяются сигналы, характеризующие момент начала переходного процесса, вызываемого воздействием каждого импульса намагничивающего поля. Эти сигналы затем регистрируются показывающим прибором 7. .a multilayered product 11, the radial movement of which is limited by the profile rollers 8 of the roller table and the pressure roller 9 with the spring 10. As a result of the interaction of the controlled cylindrical product 11 with a transverse magnetizing field, a reflected field arises. Changing the magnetic flux of the reflected field induces a transient pulsed EMF in the transducer 4. The signal from the transducer 4 is fed to the integrator 5. From the pulses obtained after integration using the peak detector 6, signals are selected that characterize the moment of the onset of the transient process caused by the action of each magnetizing field pulse. These signals are then recorded by indicating instrument 7..

Для предотвращения появления в преоб- 20 разовагеле 4 сигналов, создаваемых самим намагничивающим полем, преобразователь 4 устанавливают таким образом,, что плоскость его витков параллельна направлению силовых линий поперечного поля . В этом случае на преобразователь 4 воздействует только одно отражэнное поле Если применяют преобразователи, выходные. характеристики которых пропорциональны магнитному потоку, например пре-30 образователь Холла, то выполнения операций последующего интегрирования не требуется.To prevent the appearance of signals in the pre-20 stage 4 generated by the magnetizing field itself, the converter 4 is set in such a way that the plane of its turns is parallel to the direction of the lines of force of the transverse field. In this case, only one reflected field acts on the transducer 4. If transducers are used, the output. whose characteristics are proportional to the magnetic flux, for example, a pre-30 Hall former, then subsequent integration operations are not required.

Способ в сравнении с известным обеспечивает повышение точности контроля радиуса проводящих цилиндрических изделий с произвольн ым количеством ‘ слоев. Это достигается тем, что отраженные сигналы регистрируют в момент начала переходного процесса, когда электромагнитное поле отражается от поверхности изделия, не проникая внутрь его слоев. Отраженное от поверхности цилиндрического изделия поле при ограничении радиальных'; перемещений изделия характеризует его радиус 45 независимо от изменения многих неконтролируемых параметров.The method in comparison with the known one provides an increase in the accuracy of controlling the radius of the conductive cylindrical products with an arbitrary number of количеством layers. This is achieved by the fact that the reflected signals are recorded at the time of the beginning of the transition process, when the electromagnetic field is reflected from the surface of the product without penetrating inside its layers. The field reflected from the surface of the cylindrical product while limiting the radial '; the movement of the product is characterized by its radius of 45, regardless of the change in many uncontrolled parameters.

Использование предложенного способа позволяет определить также и толщину наружного слоя при контроле изделий с ферромагнитным внутренним слоем за счет регистрации сигналов в момент времени, [близкий к установившемуся состоянию переходного прОдесса.Using the proposed method also allows you to determine the thickness of the outer layer during the control of products with a ferromagnetic inner layer due to the registration of signals at a point in time [close to the steady state of the transition process.

Кроме того, возможность осуществить КОНТРОЛЬ НекруГЛОСГИ ОДНОСЛОЙНЫХ И MHO.-V гослойных цилиндров и труб позволяет получить важную информацию для настройки трубопрокатных агрегатов с целью улуч- ; шения качества продукции, а также создавать системы автоматического регулирования процессом прокатки, повышающие производительность трубопрокатных установок.In addition, the ability to CONTROL NECRUGLOSIS OF SINGLE-LAYERED AND MHO.-V state-layer cylinders and pipes provides important information for setting up pipe rolling units in order to improve; improving product quality, as well as creating automatic control systems for the rolling process that increase the productivity of pipe rolling plants.

Claims

on the outer layer with a congrol, of products with ferromagnet in a suppurative inner layer. The purpose of isopheny is to feel the outer radius of the product, as well as the thickness of the outer layer during xitrol of products with a ferromagnetic inner layer. This is achieved by the fact that the signals are registered at the moment, possibly close to the beginning of the transient process caused by the interaction of the electromagnetic field with the product, register the signals at the moment of time, possibly close to the steady state of the transient process. When exposed to a transverse field voltage pulse, a two-layer conductive cylindrical product with a ferromagnetic one; the bottom layer in the area of the product arises a reflected field, the nature of which is determined by the parameters of the product. If the pulses of the primary field have a wide frequency spectrum, then the vector potential of the reflected field at the initial moment of time of the transition process caused by the action of each pulse,. It is described by the following expression: cosM, sggr och (where D (o is the magnetic constant; CDd is the strength of the primary field; R is the outer radius of the product;}} is the gap between the sensor and the product; h is the angular coordinate of the observation point field (the plane O perpendicular to the vector of the primary field intensity. The equation shows that the reflected field does not depend on the change in the thickness of the product layers, as well as the electrical conductivity and magnetic permeability of the material of the layers, i.e., the proposed method allows to completely eliminate these interfering factors. Ø primary The ol with a wide frequency spectrum of pulses, the vector losses of the reflected field at the initial moment of time and at the steady state of the transient process caused by the action of each pulse, are followed by the following expressions: .aaa ons, where T is the upper layer. confirm that the reflected field is independent of the change in the electrical conductivity of the layers, i.e., the proposed method makes it possible to eliminate the effect of this interfering factor. When the sensor is tracking the radial displacements of the product at a certain value of the angular coordinate, the values of H and L are constant. Then, the above expressions represent a system of two levels of the second degree with two unknowns: the outer radius and the thickness of the upper layer. Such a system can be monotonously solved using continuous or discrete electrical transducers. The setting of the equations of the system in the form of electrical signals is carried out using a reflected-floor sensor, for example, an induction sensor, the plane of the turns of which is oriented along the primary field, together with the integrating device. For strictly shaped cylindrical products, the proposed method allows the control of the outer diameter and the thickness of the upper layer. The drawing shows a diagram of the device that implements the proposed method. The device contains a pulse shaper 1, connected through power Amplifier 2 with the Helmholtz 3 rings, an induction transducer 4, which is connected via a series circuit consisting of the integrator 5 and the peak detector 6, to the indicating device 7, and also the profile rollers 8 of the roller table and pressure roller 9 with spring 1O, holding the control cylindrical product 11, for example a multilayer pipe. The impulse voltage absorbed by shaper 1 is fed through amplifier 2 to rings 3, which create a transverse magnetizing impulse. Field. In this field a controlled multilayer product 11 is placed, the radial movement of which is limited by means of the profile rollers 8 of the roller table and the pressure roller 9 with the spring 10. As a result of the interaction of the controlled cylindrical product 11 with a transverse magnetizing field, a reflected field arises. The change in the magnetic flux of the reflected field induces a transient pulse. The EMF in the converter 4. The signal from converter 4 is fed to integrate 5. From the pulses obtained after the integration with the help of peak detector 6, the signals characterizing the instant of the onset of the transient produced by the action of each pulse of the magnetizing field . These signals are then recorded with the indicating device 7,. In order to prevent the appearance in the converter of 4 signals generated by the magnetizing field itself, the converter 4 is set in such a way that the plane of its turns is parallel to the direction of the power lines of the Transverse field. In this case, the converter 4 is affected only by one reflected field. If preoolators are used, the output whose characteristics are equivalent to the magnetic flux, for example, the Hall transducer, then subsequent integration operations are not required. The method, in comparison with the known, provides an increase in the accuracy of control of the radius of conductive cylindrical products with an arbitrary number of layers. This is achieved by the fact that the reflected signals are recorded at the moment of the beginning of the transient process, when the electromagnetic field is reflected from the surface of the product, not penetrating into its layers. Reflected from the surface of a cylindrical product field with a limited radial; The displacement of a product is characterized by its radius regardless of the change in many uncontrolled parameters. The use of the proposed method also makes it possible to determine the thickness of the outer layer when inspecting products with a ferromagnetic inner layer due to the registration of signals at a time instant close to the steady state of the transition process. In addition, the ability to control the non-circularity of single-layer and multi-layer cylinders and pipes provides important information for setting up pipe rolling units to improve product quality, as well as create automatic control systems for the rolling process that increase the productivity of pipe rolling machines. Claims The method of controlling the physicomechanical parameters of multi-layered cylindrical articles, such as pipes, is that the product is affected by a transverse pulse with a magnetic-magnetic field and the signals reflected from the izdu- divide are recorded, in order to determine the external one. the radius of the product, the signals recorded at the time, perhaps close to the beginning of the transitional prvdessa, caused by the interaction of the electromagnetic field with the product. 2. A method according to claim 1, characterized in that, in order to determine also the thickness of the outer layer when inspecting products with a ferromagnetic inner layer, signals are recorded at a moment in time, possibly close to steady state, according to the transient process. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate 238856J cl. & 01 V 7 / O6, 1967. 2, Non-destructive testing by electromagnetic methods. Conference materials. Compilation

2. M., l971, p. 53-56.

, -.i

, yza4 -