Способ магнитографического контроля сварных швов

 

Изобретение относится к магнитографическому методу неразрушающего контроля стыковых сварных соединений. Способ заключается в том, что контролируемое изделие совместно с уложенной на его поверхность магнитной лентой намагничивают постоянным магнитным полем H_o, направленным перпендикулярно шву и равным по величине полю насыщения магнитной ленты, снятую с изделия ленту сканируют построчно в поперечном длине шва направлении преобразователем с линейной характеристикой, реагирующим на тангенциальную составляющую поля магнитограммы, сравнивают считанный с ленты сигнал с сигналом, полученным аналогичным образом на эталонном изделии, и о наличии внутренних дефектов в шве судят по уменьшению амплитуды сигнала в сравнении со сварным швом бездефектного соединения, причем при считывании сигнала с магнитограммы эталонного бездефектного шва фиксируют наибольшее H_{rt max}, наименьшее H_{rt min} и среднее H_rt значения центрального экстремума сигнала, определяют величину P_э разности между H_{rt max} и H_{rt min}, определяют величину H_rt центрального экстремума сигнала от валика усиления контролируемого сварного шва в каждой строке сканирования, а контролируемый сварной шов считают дефектным, если в какой-то строке выполняется условие H_rt < H_rt - P_э. 2 ил.

Изобретение относится к магнитографическому методу неразрушающего контроля стыковых сварных соединений.

Известен способ магнитографического контроля стыковых сварных швов [1] заключающийся в том, что на шов укладывают магнитную ленту, намагничивают ее совместно с изделием магнитным полем, направленным перпендикулярно шву, величину этого поля определяют по эмпирическим таблицам, учитывающим толщину изделия и ряд других факторов, снятую с изделием ленту сканируют построчно в поперечном длине шва направлении индукционной головкой, ее сигнал подают на осциллограф и о появлении дефектов судят по изображению на экране. При так называемой импульсной индикации признаком дефекта являются добавочные биполярные импульсы, возникающие между биполярными импульсами от краев шва.

Недостатком способа является ограничение его применения при контроле стыковых сварных соединений только такими, где коэффициент формы (отношение ширины валика к его высоте) удовлетворяет эмпирически найденным критериям, зависящим от толщины изделия и ряда других факторов. Это связано, в частности, с тем, что рост толщины изделия ведет к раздвиганию сигнальных импульсов от дефектов в корне шва, и при определенном соотношении толщины изделия и геометрии валика импульсы от корневых дефектов попадают на импульсы от краев валика, что затрудняет выявление дефектов.

Известен способ магнитографического контроля стыковых сварных соединений [2] который наиболее близок к предлагаемому изобретению и принят за прототип.

Способ магнитографического контроля заключается в том, что намагничивают контролируемое изделие совместно с магнитной лентой, уложенной на его поверхность, постоянным магнитным полем Н_о, направленным перпендикулярно сварному шву, снятую ленту сканируют преобразователем построчно в поперечном длине шва направлении аналогичным образом на эталонном бездефектном образце и о наличии дефектов в корне шва судят по уменьшении амплитуды биполярных сигналов от краев сварного шва бездефектного соединения.

Способ-прототип имеет несколько недостатков. Во-первых, в нем не определен режим намагничивания, т.е. величина постоянного поля Но, намагничивающего изделие; если это поле недостаточно для данной толщины изделия, корневой дефект не создает собственного поля, т.е. не изменит сигнал от краев валика и не будет обнаружен. Способ-прототип применим преимущественно к сварным швам идеальной симметричной формы и корневым дефектам, находящимся строго на оси, шва, так как лишь для таких швов и дефектов амплитуда сигналов от обоих краев дефектного сварного шва одновременно и одинаково уменьшится по сравнению с амплитудой сигналов от обоих краев бездефектного сварного шва. Реальный шов дает несимметричные биполярные краевые импульсы разной амплитуды, и при смещении корневого дефекта с оси шва может уменьшиться импульс большей амплитуды; в итоге сигнал дефектного шва станет по форме аналогичен сигналу бездефектного шва станет по форме аналогичен сигналу бездефектного сварного шва симметричной формы и дефект не будет обнаружен. В прототипе не указана степень изменения амплитуды сигналов от краев дефектного сварного шва по сравнению с амплитудой сигналов от краев бездефектного сварного шва. Реальный бездефектный шов дает краевые импульсы случайным образом изменяющейся по его длине амплитуды (например, за счет местного изменения геометpии), так что уменьшение амплитуды сигналов от краев шва за счет дефекта может не превысить границ случайного изменения амплитуды сигналов от краев бездефектного сваpного шва.

Целью изобретения является увеличение достоверности магнитографического контроля сварных швов путем сравнения поля записи (поля магнитограммы) контролируемого шва с полем записи эталонного бездефектного шва.

Цель достигается тем, что в известном способе величину Н_о выбирают равной величине поля насыщения магнитной ленты, ленту сканируют преобразователем с линейной характеристикой, реагирующим на тангенциальную составляющую поля магнитограммы, при считывании сигнала с магнитограммы эталонного бездефектного образца фиксируют наибольшее Н_rtmax, наименьшее Н_rtmin и среднее значения центрального экстремума сигнала от валика усиления сварного шва, определяют величину Р_э разности между Н_rtmax и H_rtmin, определяют величину H_rt центрального экстремума сигнала от валика усиления контpолируемого сварного шва в каждой строке сканирования, а контролируемый сварной шов считают дефектным, если в какой-то строке выполняется условие H_rt < P_э.

На фиг. 1 а-г представлены сигналы, считанные преобразователем: 1а с бездефектного сварного шва; 1б дефект находится вблизи поверхности валика усиления; 1в дефект находится на большой глубине; 1г дефект в корне шва; на фиг. 2а показана топография тангенциальной составляющей поля магнитограммы для эталонного бездефектного сваpного шва; на фиг. 2б топография для дефектного сварного шва.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При намагничивании ленты на изделии до насыщения и считывании построчно в поперечном длине стыкового шва направлении преобразователем с линейной характеристикой, реагирующим на тангенциальную составляющую поля магнитограммы, сигнал бездефектного шва имеет вид, показанный на фиг. 1а, причем величина центрального экстремума кривой H_rt(t) определяется (при неизменности магнитных свойств ленты и значения намагничивающего поля Н_о в основном высотой валика. При появлении дефектов вблизи оси валика возможны два крайних варианты: (а) если дефект находится вблизи наружной по отношению к ленте поверхности валика любой высоты, то он дает собственный импульс, пространственно разделенный с импульсами от краев валика (фиг. 1б), который легко выявить известными способами визуально или автоматически после подавления сигнала валика; (б) если дефект находится на достаточно большой для данной высоты валика усиления глубине (например, в корне шва), то он не дает собственного импульса, но при должных размере и величине поля Н_о изменит форму сигнала шва, в частности уменьшит величину как центрального экстремума Н_rt, так и периферийных экстремумов Н_rt (фиг. 1в, пунктир поле бездефектного валика).

В большой степени во втором случае меняется величина центрального, а не периферийных экстремумов, что и определило выбор браковочного критерия. Поскольку меняется именно сигнал валика, необходимо иметь базу для сравнения, которой может служить только сигнал эталонного валика, сваренного для того же изделия и на тех же режимах сварки, проверенного на отсутствие дефектов в корне шва одним из известных, кроме магнитографического, методов (например, рентгенографическим), полученный на той же ленте и для того же значения Н_о, что и для проверяемого шва. При сварке геометрия бездефектного валика может меняться, что изменит величину H_rt; исследования показали, однако, что в полях Н_о, соответствующих полю насыщения используемых в магнитографии лент, изменение высоты валика в допустимых пределах не слишком сильно изменяет значение H_rt, причем рост высоты валика ведет к росту, а уменьшение к уменьшению величины H_rt. В отличие от этого, появление дефекта в корне шва всегда только уменьшает Н_rt тем сильнее, чем больше дефект, вплоть до смены знака центрального экстремума с минимума на максимум (фиг. 1г). Значит, достаточно сильное уменьшение Н_rt по сравнению со средним его значением для эталонного шва может служить признаком дефекта. Достаточно сильным (т.е. информативным) можно считать уменьшение Н_rt на величину, примерно вдвое превышающую отклонение Н_rt от среднего на эталонном шве, т.е. равную разности наибольшего и наименьшего значений центрального экстремума для эталонного шва.

Авторами предложена неизвестная и не следующая явным образом из уровня техники методика учета параметров поля записи при магнитографическом контроле стыковых сварных швов, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения не только критерию "новизна", но и критерию "изобретательский уровень".

На практике способ осуществляют следующим образом.

Предварительно изготовляют эталонный для контролируемого изделия шов, сваренный на тех же режимах сварки, которые будут применяться в работе, и проверяют на отсутствие дефектов в корне шва одним из известных, кроме магнитографического, методов (например, рентгенографическим). Одновременно убеждаются, что высота эталонного валика лежит в допустимых пределах. Затем эталонное изделие совместно с уложенной на его поверхность магнитной лентой намагничивают постоянным магнитным полем Но, равным величине поля насыщения магнитной ленты и направленным перпендикулярно шву. Снятую с эталонного изделия ленту сканируют построчно в поперечном длине шва направлении преобразователем с линейной характеристикой, реагирующим на тангенциальную составляющую поля магнитограммы. В каждой строке сканирования определяют величину центрального экстремума сигнала от валика усиления, запоминают его (например, в памяти ЭВМ) и для всего эталонного шва находят и запоминают наибольшее Н_rtmax, наименьшее H_rtmin и среднее значения центрального экстремума, а также величину Р_э разности между Н_rmax и H_rtmin. Затем операции намагничивания и построчного считывания повторяют для контролируемого шва. Если в какой-то строке сканирования величина Н_rtцентрального экстремума для контролируемого шва становится меньше среднего значения для эталонного шва на величину Р_э (или еще больше), что контролируемый шов считают дефектным; другими словами, признаком дефекта является выполнение неравенства H_rt < P_э.

П р и м е р. Способ магнитографического контроля был применен для выявления внутреннего дефекта в виде цилиндрического отверстия диаметром 2,5 мм на глубине 10 мм от верхней плоскости образца толщиной 20 мм из малоуглеродистой стали под валиком длиной 150, шириной 20 и высотой 2-3 мм; данный валик имеет допустимую геометрию, но обычно не рекомендуется для магнитографического контроля. Дефект располагался по оси валика и имел длину 150 мм. Использовалась лента МК-2 и намагничивающее поле Н_о 350 А/см, близкое к насыщающему ленту полю. Сигнал линейного датчика, реагирующего на тангенциальную составляющую поля магнитограммы (применяли феррозонд соответствующей конструкции), преобразовался в цифровую форму, построчно заносился в память ЭВМ с определенным шагом и обрабатывался для определения величины центрального экстремума. На фиг. 2а показаны топография тангенциальной составляющей поля магнитограммы для эталонного бездефектного шва (пунктир высота валика 2 мм, сплошная линия 3 мм), а также наименьшее H_rtmin, наибольшее Н_rtmax и среднее rt для всего эталонного шва значения центрального экстремума; на фиг. 2б топография тангенциальной составляющей и значение H_rt для дефектного шва при высоте валика 3 мм (для высоты валика 2 мм значение Н_rt еще меньше). Очевидно, что предлагаемый способ позволяет обнаружить дефект, т.е. повысить достоверность контроля.

Формула изобретения

Способ магнитографического контроля сварных швов, заключающийся в том, что намагничивают контролируемый сварной шов совместно с магнитной лентой, уложенной на его поверхность, постоянным магнитным полем H₀, направленным перпендикулярно к сварному шву, снятую ленту сканируют преобразователем построчно в поперечном длине шва направлении и сравнивают считанный с ленты сигнал с сигналом, полученным аналогичным образом на эталонном бездефектном образце, отличающийся тем, что величину H₀ выбирают равной величине поля насыщения магнитной ленты, ленту сканируют преобразователем с линейной характеристикой, реагирующим на тангенциальную составляющую поля магнитограммы, при считывании сигнала с магнитограммы эталонного бездефектного образца фиксируют наибольшее H_rtmax, наименьшее H_rtmin и среднее значения центрального экстремума сигнала от валика усиления сварного шва, определяют величину P_э разности между H_rtmax и H_rtmin, определяют величину H_rt центрального экстремума сигнала от валика усиления контролируемого сварного шва в каждой строке считывания, а контролируемый сварной шов считают дефектным, если в какой-то строке выполняется условие

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2