Разработка устройства и методика магнитного контроля сварных швов трубопровода в полевых условиях

     Для надежного обнаружения дефектов в изделиях магнитопорошковым методом  контролируемая поверхность должна быть зачищена до шероховатости, значение которой определяется требуемой чувствительностью метода.

     При контроле сварных соединений и ферромагнитных объектов достаточно широко применяют магнитографический метод контроля. В этом случае магнитные потоки рассеяния, обусловленные дефектами сплошности металла, записываются на магнитную ленту, затем запись считывается на дефектоскопе. О наличии дефектов судят по виду сигналограммы на экране дефектоскопа. Магнитографический метод контроля имеет ряд достоинств: высокую чувствительность (особенно к поверхностным и подповерхностным дефектам), высокую производительность, наличие документа свидетеля о контроле, низкие требования к чистоте контролируемой поверхности /4/.

     Таким образом, анализ неразрушающих методов  контроля показал, что наиболее приемлемым для обнаружения дефектов в сварных  швах изделий из ферромагнитных материалов  является магнитографический метод  контроля вследствие его высокой чувствительности и производительности.

      4. Анализ литературных источников с целью выбора способа контроля 

      Способ  магнитографического контроля сварных  соединений заключается в том, что  на поверхности шва укладывают магнитную  ленту, сварной шов намагничивают при перемещении вдоль оси сварного шва электромагнита с П-образным сердечником прямоугольного сечения, полосы которого размещены по одну сторону от сварного шва и считывают информацию о магнитном рельефе, по которой судят о качестве шва, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля швов на наличие пор и шлаковых включений при одностороннем доступе к сварному шву, электромагнит устанавливают так, что его продольная ось перпендикулярна оси шва, намагничивание начинают и заканчивают не менее чем за 50 мм от контролируемой зоны.

      Способ  магнитного контроля стыковых сварных  швов, заключающийся в том, что намагничивают сварной шов с прилегающей околошовной зоны, считывают топографию магнитного рельефа контролируемого участка и по магнитограмме определяют наличие дефектов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности определения дефектов округлой формы, намагничивание осуществляют вдоль сварного шва, а величину намагниченного поля выбирают в диапазоне 50-90 А/см.

      Способ  магнитографического контроля сварных  швов, заключающийся в том, что  на поверхности контролируемого  шва укладывают магнитную ленту, с помощью П-образного электромагнита намагничивают сварной шов под  различными углами к его продольной оси, считывают магнитограмму и по ней определяют качество шва, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при контроле сварных стыковых соединений с порами и шлаковыми включениями, после укладки ленты на шов на нее или рядом с сварным швом параллельно основной ленте укладывают отрезок настроечной ленты, содержащей одно или несколько отверстий в ферромагнитном слое, а перед считыванием записи с магнитной ленты помещают настроечную ленту в считывающее устройство дефектоскопа и, поворачивая ее до положения, при котором сигнал от границы отверстия и ленты будет максимальным, определяют направление считывания.

      Способ  магнитографического контроля сварных соединений, заключающийся в том, что на поверхности контролируемого шва накладывают магнитную ленту, намагничивают сварной шов с помощью П-образного электромагнита, считывают магнитограмму в направлениях, параллельных продольной оси шва, и определяют качество шва, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности контроля сварного шва на наличие дефектов округлой формы на ленте отмечают положение краев сварного шва, с намерением осуществляют под углом 0<α<180º к продольной оси шва.

      Способ  магнитографического контроля изделий  из ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что сварные швы намагничивают совместно с размещенным на его поверхности магнитным носителем, имеющим магнитные и немагнитные участки, считывают с носителя магнитограмму, в процессе считывания магнитограммы сравнивают сигналы от границ немагнитного и магнитного участков, носителя с эталонным сигналом и с учетом степени намагниченности носителя корректируют режим намагничивания, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при контроле сварных швов, границу немагнитного участка магнитного носителя располагают на границе плоскости симметрии сварных швов.

      Способ  магнитографического контроля стыковых сварных швов с грубой поверхностью на наличие дефектов круглой формы  и поперечных дефектов, заключающийся в том, что намагничивают сварной шов с прилегающей околошовной зоной вдоль шва, считывают топографию магнитного рельефа контролируемого участка с помощью магнитной ленты, намагничивают вместе с изделием, и по магнитограмме определяют наличие дефектов, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, перед укладкой ленты на поверхность изделия в околошовной зоне помещают немагнитные прокладки толщиной 0.3-1.2 мм, ленту укладывают на поверхности шва и на немагнитные прокладки.

      Способ  магнитного контроля сварного шва заключается в том, что намагничивают сварной шов с прилегающей околошовной зоной, считывают топографию магнитного рельефа контролируемого участка в околошовной зоне и по магнитограмме определяют наличие дефектов, отличающийся тем, что о положении дефекта судят по результату сравнения амплитуд сигналов, считываемых на одинаковых расстояниях от краев от краев сварного шва, считая, что расстояние от центра дефекта до краев сварного шва обратно пропорционально амплитудам сигналов.

      Способ  магнитографического контроля стыковых сварных швов, заключающийся в том, что сварной шов намагничивают совместно с размещенным на его поверхности магнитным носителем путем перемещения П-образного электромагнита с подмагничивающей системой в виде двух пластин прямоугольного сечения вдоль шва так, чтобы противоположные точки полюса, образующие зазор, располагались на границах шва, считывают с носителя магнитограмму, по которой судят о наличии дефектов в шве, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при контроле начального и конечного участков шва, намагничивание шва начинают, когда край рабочего зазора подмагничивающей системы находится за пределами начала шва с одной стороны изделия, перемещают рабочий зазор над швом и закрепляют после выхода края рабочего зазора подмагничивающей системы за пределы конца шва-с другой стороны изделия.

      Способ  магнитографического контроля сварных  швов заключающийся в том, что  на поверхность контролируемого  шва укладывают магнитную ленту, намагничивают сварной шов с  помощью П-образного электромагнита и установленных на заданном расстоянии от поверхности шва дополнительных пластин, рабочие торцы которых расположены симметрично относительно оси сварного шва, считывают магнитограмму и по ней определяют качество шва, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, подмагничивающие пластины устанавливают так, чтобы проекция граней их рабочих торцов располагалась на краях валика усиления шва.

     При выборе оптимальной схемы намагничивания контролируемых швов важное значение имеет направление преимущественного расположения дефектов в наплавленном металле и околошовной зоне. Целесообразно проводить раздельный контроль сварных швов на наличие протяженных и локальных дефектов.

     В первом случае сварные соединения следует намагничивать в поперечном направлении. При этом поток магнитной индукции пересекает контролируемый шов под прямым углом, в результате чего будет происходить его большее рассеивание и выявляемость дефектов станет наилучшей.

     При намагничивании сварных соединений в поперечном направлении выпуклость шва создает значительно неоднородные поля в зоне контроля. Это объясняется тем, что на выступающей поверхности шва образуются магнитные полюсы, которые создают в шве и его окрестностях поле, направленное навстречу внешнему. Чем меньше ширина и больше высота валика шва, тем слабее намагничивается шов. Особенно малая индукция в плоскости симметрии шва, поэтому выявляемость дефектов, расположенном сечении шва, наихудшая. При неблагоприятных размерах выпуклости шва используют концентраторы магнитной индукции.

     Во  втором случае объект контроля следует  намагничивать вдоль продольной оси шва, считывая запись с ленты  вдоль направления  остаточной намагниченности. Увеличение чувствительности контроля сварных швов на наличие локальных дефектов будет обусловлено уменьшением размагничивающего действия выпуклости шва. При этом сварной шов будет намагничен до уровня основного металла.

       5. Анализ литературных источников с целью разработки и модернизации оборудования для контроля 

     В практике магнитографического контроля получили применение следующие типы намагничивающих устройств:

     1.Дисковые  магниты ДМ, используемые для  контроля листовых конструкций  и труб с толщиной стенки  до 5—6 мм.

2. Подвижные намагничивающие устройства ПНУ, применяемые при конт- роле труб диаметром свыше 150 мм и листовых конструкций толщиной до 16 мм.
3. Устройства, используемые для контроля стыков труб небольших диаметров типа намагничивающих клещей НК, поясов НП и вилок НВ.

     Дисковые  магниты.

     Намагничивающее устройство ДМ дисковый магнит, предназначенное  для контроля листовых конструкций (рис. 1), состоит из двух дисков и соединяющего их стержня. На стержне размещена обмотка, концы которой выведены к зажимам, изолированным от магнитопровода. Токопровод состоит из двух изолированных друг от друга скоб, имеющих втулки, соединенные с концами обмотки. Для передвижения и регулировки направления магнита по шву служит ручка, внутри которой пропущены провода, присоединенные через регулирующее устройство (реостат) к источнику питания.

     Между дисками поверх защитного кожуха обмотки помещено кольцо из мягкой резины, предназначенное для прижима магнитной ленты к поверхности шва. На корпусе магнита размещен также выключатель. 

     Рисунок 1 - Дисковый электромагнит 

     Питание дискового магнита производится через регулирующее устройство, состоящее  из реостата и амперметра, собранных  в одном кожухе. С помощью реостата устанавливается необходимый ток в зависимости от толщины контролируемого металла.

     Для оценки эффективности подвижных  намагничивающих устройств важное значение имеет минимальное «растекание» потока магнитной индукции.

     Под условным термином «растекание» потока понимается уменьшение индукции в контролируемом изделии непосредственно в месте расположения намагничивающего устройства и на некотором расстоянии от его поперечной оси.

     Сравнение величины «растекания» потока при намагничивании изделий с помощью дисковых магнитов различных типоразмеров показало, что все они дают примерно одинаковые результаты; однако с уменьшением сечения полюсов и увеличением расстояния между полюсами «растекание» потока несколько увеличивается.

     Как уже отмечалось выше, с помощью дисковых магнитов ДМ-60, вследствие значительного «растекания» магнитного потока, можно контролировать изделия с толщиной стенки до 6 мм. Рекомендуемые режимы намагничивания приведены ниже.

     Толщина металла в мм  4 5 6

     Ток в А    6 9 12

     Подвижные намагничивающие устройства.

     В подвижных намагничивающих устройствах  ПНУ (рис. 3) применен принцип одновременного создания однородного магнитного потока на участке значительной протяженности. Устройство состоит из двух стальных полюсов, скрепленных стальными сердечниками, на которых размещаются одна или две катушки. Стальной каркас с катушками опирается на четыре колеса из немагнитного материала (дюралюминия). Колеса расположены таким образом, что при установке намагничивающею устройства на контролируемое изделие между полюсными наконечниками и поверхностью изделия образуется воздушный зазор в 2—3 мм. На одном из полюсов магнита размещены и клеммы токоподвода, и пакетный выключатель. Устройство перемещается вдоль контролируемого шва таким образом, чтобы возбуждаемый при включении тока магнитный поток пересекал продольную ось шва под прямым углом.

     Рисунок 3 - Устройство ПНУ (внешний вид).