Способ электромагнитной дефектоскопии ферромагнитных труб
Владельцы патента RU 2247977:
ЗАО "Научно-исследовательский институт интроскопии (НИИН) Московского научно-производственного объединения "Спектр" (RU)
Изобретение относится к области неразрушающего контроля ферромагнитных труб. Технический результат: повышение достоверности и информативности контроля. Сущность: трубу намагничивают поперечным постоянным магнитным полем. Движущаяся вращательно-поступательно труба сканируется многоэлементными наборами вихретоковых и магнитных чувствительных элементов. Сигналы чувствительных элементов разделяют на четыре группы в зависимости от типа преобразователя и амплитуды сигнала. По полученным группам сигналов определяют тип дефекта и его глубину. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Известен способ электромагнитной дефектоскопии, основанный на сканировании изделия электромагнитным преобразователем, подсчете общего числа импульсов от краев и дефектов изделия и выделении информации о его дефектности путем определения превышения общего числа импульсов над числом импульсом от краев [1]. В качестве электромагнитных преобразователей используют преобразователи либо вихретокового, либо магнитного типа [2]. В последнем случае для создания полей рассеяния над дефектными участками применяют поперечное намагничивание трубы постоянным магнитным полем [3]. Недостатком известного способа [1] является его слабая помехозащищенность и низкая информативность.
Цель предлагаемого изобретения заключается в повышении информативности и достоверности контроля. Эта цель достигается путем разделения выявленных дефектов по их размерам и зонам расположения внутри стенки трубы за счет того, что трубу дополнительно намагничивают поперечным постоянным магнитным полем, дополняют многоэлементные преобразователи набором с числом m чувствительных элементов магнитного типа (например, датчиками Холла), размещая их последовательно парами в виде рядом расположенных чувствительных элементов вихретокового и магнитного типа; дополняют измерительную схему m параллельными каналами для измерения сигналов магнитных чувствительных элементов, а подсчитанные в промежутке между краевыми импульсами сигналы разделяют на четыре группы, в первую из которых попадают импульсы, одновременно появившиеся в парах вихретоковых и магнитных чувствительных элементов только одного из числа n сканирующих трубу многоэлементных преобразователей, с амплитудой выше первого уровня, определяемого наружным дефектом заданной для этого типа дефекта глубиной, во вторую - так же появившиеся в этих парах импульсы, но с амплитудой больше второго уровня, определяемого наружным дефектом в два раза большей глубины; в третью группу - импульсы, появившиеся только в магнитных каналах с амплитудой выше уровня, определяемого внутренним дефектом заданной для такого типа дефекта глубины; в четвертую - сигналы только магнитных каналов с амплитудой выше уровня, определяемого внутренним дефектом в два раза большей глубины и на основании выделенных групп сигналов, разделяют обнаруженные дефекты различной глубины на поверхностные и внутренние, отмечая тип дефекта соответствующими метками на изделии, либо сохраняя в памяти программируемого устройства координаты и характеристики дефекта.
Такое разделение основано на том, что постоянное магнитное поле намагничивает трубу по всей толщине стенки, и поэтому магнитные чувствительные элементы измеряют сигналы как от наружных дефектов, расположенных на внешней (ближней к сканирующим преобразователям) стороне стенки трубы, так и от внутренних, расположенных во внутренних слоях, в том числе и на внутренней стороне стенки. Вихретоковые преобразователи в силу скин-эффекта регистрируют сигналы только наружных дефектов.
На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство предназначено для контроля дефектов в трубах 3 с вращательно-поступательным перемещением. Устройство состоит из двух 1 и 2 (для n=2) многоэлементных комбинированных преобразователей с последовательными парами чувствительных элементов: вихретоковых (буква В) и магнитных (буква М): пары от B1-1, M1-2 до B1-m; M1-m - первого преобразователя; от В2-1, М2-1 до B2-m, M2-m - второго преобразователя; измерительных каналов ВК1-1, МК1-1... BK1-m; MK1-m; BK2-1, МК2-1...BK2-m, MK2-m; программируемого блока для логической обработки сигналов в составе: программируемого микропроцессора ПМ, аналого-цифрового преобразователя АЦП, мультиплексора М для последовательного подключения к АЦП заданного числа измерительных каналов, блока сортировки БС для формирования сигналов управляющих механизмами сортировки труб.
Устройство работает следующим образом. При сканировании поверхности трубы 3 в каждом чувствительном элементе двух противоположных многоэлементных преобразователей наводятся сигналы как от дефектных участков, так и от краев трубы, а также помех, вызванных сетевыми помехами, ударами трубы о ролики рольганга и другими причинами. Каждый сигнал из этого набора имеет ряд характерных признаков. Сигналы от дефектов не могут возникать одновременно в преобразователях 1 и 2 (вероятность такого события весьма мала), так как дефект по угловой координате трубы занимает очень узкую зону. Сигналы от наружных дефектов возникают одновременно как в вихретоковых. так и магнитных рядом расположенных чувствительных элементах (пары от B1-1, M1-1; B2-1, М2-1 до B1-m, M1-m; B2-m, M2-m). Амплитуда сигнала коррелирует с глубиной дефекта. Первый уровень определяется глубиной минимального дефекта, который необходимо выявлять. Глубина такого дефекта нормируется стандартами на трубы. Обычно требуется выявлять дефекты с глубиной в % от толщины стенки, более для наружных дефектов - 10; для внутренних в среднем - 15. Важным является выделение грубых дефектов с глубиной, примерно в два раза большей, чем глубина минимального дефекта. Такие дефекты относятся к неустранимым и являются причиной того, что труба не подлежит ремонту. Дефекты минимальной глубины устраняют, зачищая поверхность трубы в зоне их расположения, и труба после этого признается пригодной для эксплуатации. Сигналы от краев трубы формируются во всех элементах преобразователей 1 и 2 последовательно с заданной скважностью. После распознавания такие дефекты блокируются. Сигналы от помех возникают одновременно во всех чувствительных элементах обоих многоэлементных преобразователей 1 и 2 и также блокируются. Логическая обработка сигналов выполняется программируемым микропроцессором с подключением мультиплексора (многоканального коммутатора) и аналого-цифрового преобразователя АЦП. Алгоритм обработки заключается в последовательном опросе выходных сигналов измерительных каналов ВК и МК, регистрации импульсов, амплитуды которых превышают первый и второй уровни, и сортировке этих сигналов в соответствии с признаками таблицы 1.
| Таблица 1 | ||||
| Номер варианта сочетаний | Тип канала | Уровень амплитуды сигналов | Тип дефекта | |
| V1 | V2 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | МК | 1 | 0 | наружный глубиной 10% от толщины стенки |
| ВК | 1 | 0 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 2 | МК | 1 | 0 | внутренний глубиной 15% от толщины стенки |
| ВК | 0 | 0 | ||
| 3 | МК | 1 | 1 | наружный глубиной 20% от толщины стенки |
| ВК | 1 | 1 | ||
| 4 | МК | 1 | 1 | внутренний глубиной 30% от толщины стенки |
| ВК | 0 | 0 |
Описанное устройство опробовано в производственных условиях.
Источники информации
1. Авторское свидетельство № 333460, кл. G 01 N 27/86, 1970.
2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В.В.Клюева, М., Машиностроение, 1976, стр.134-139.
3. Н.С.Саворовский, Г.С.Тропников, Э.В.Чуприняк. Бесконтактная система поперечного намагничивания труб. Дефектоскопия, 1970, 2, стр.33.
Способ электромагнитной дефектоскопии ферромагнитных труб, заключающийся в сканировании изделия набором из n смещенных относительно друг друга на угол 360/n многоэлементных вихретоковых преобразователей с m чувствительными элементами и таким же количеством параллельных измерительных каналов; подсчете m импульсов одновременно появившихся в чувствительных элементах многоэлементных преобразователей, сдвинутых на 180°, блокированию по этому признаку ложных сигналов от концевых участков изделия; подсчете в промежутке между сигналами от краев числа импульсов, не совпадающих по времени возникновения в противоположных многоэлементных преобразователях, отличающийся тем, что трубу дополнительно намагничивают поперечным постоянным магнитным полем, дополняют многоэлементные преобразователи набором с числом m чувствительных элементов магнитного типа, размещая их последовательно парами в виде рядом расположенных чувствительных элементов вихретокового и магнитного типа, дополняют измерительную схему m параллельными каналами для измерения сигналов магнитных чувствительных элементов, а подсчитанные в промежутке между краевыми импульсами сигналы разделяют на четыре группы, в первую из которых попадают импульсы, одновременно появившиеся в парах вихретоковых и магнитных чувствительных элементов только одного из числа n сканирующих трубу многоэлементных преобразователей, с амплитудой выше первого уровня, определяемого наружным дефектом заданной для этого типа дефекта глубины, во вторую - так же появившиеся в этих парах импульсы, но с амплитудой больше второго уровня, определяемого наружным дефектом в два раза большей глубины; в третью группу - импульсы, появившиеся только в магнитных каналах с амплитудой выше уровня, определяемого внутренним дефектом заданной для такого типа дефекта глубины, в четвертую - сигналы только магнитных каналов с амплитудой выше уровня, определяемого внутренним дефектом в два раза большей глубины и на основании выделенных групп сигналов, разделяют обнаруженные дефекты различной глубины на наружные и внутренние, отмечая тип дефекта соответствующими метками на изделии, либо сохраняя в памяти программируемого устройства координаты и характеристики дефекта.
