Файл: Е. А. Богданов Основы технической диагностики нефтегазового оборудования.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.03.2024
Просмотров: 219
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
б).
В материале с очень большой магнитной проницаемостью и малым магнитным сопротивлением весь магнитный поток пойдет под трещиной и потока ДФд практически не будет. Это означает весьма низкую чувствительность магнитной дефектоскопии при контроле таких материалов.
Величина р зависит не только от вида ферромагнетика, но и от напряженности намагничивающего поля (см. рис. 7.1). Поэтому правильный выбор оптимальных режимов намагничивания усиливает поток рассеяния ДФд над дефектом и повышает чувствительность метода.
Дефекты оптимально обнаруживаются в случае, когда направление намагничивания контролируемой детали перпендикулярно направлению дефекта. Для создания оптимальных условий контроля применяют три вида намагничивания:
Циркулярное намагничивание предназначено для деталей, имеющих форму тел вращения (при этом что-то вращается: деталь или магнитный поток). Продольное (полюсное) намагничивание осуществляется с помощью электромагнитов, постоянных магнитов или соленоидов. При этом деталь намагничивается обычно вдоль своего наибольшего размера. На ее краях образуются полюсы, создающие поле обратного направления. Комбинированное намагничивание осуществляется при одновременном намагничивании детали двумя или несколькими изменяющимися магнитными полями.
Виды, способы и схемы намагничивания деталей при магнитном неразрушающем контроле приведены в табл. 7.1 [2].
Таблица 7.1
Способ намагничивания
Схема намагничивания
Вид намагничивания
(по форме магнитного
потока)
Продольное (полюсное)
Постоянным магнитом
Электромагнитом
Соленоидом
Циркулярное
Пропусканием тока по детали
С помощью провода с током, помещаемого в отверстие детали (вращающейся)
С помощью контактов, устанавливаемых на деталь (вращающуюся)
Путем индуцирования тока в детали
Комбинированное
Пропусканием тока по детали и с помощью электромагнита
Различают магнитомягкие и магнитожесткие материалы. Магнитомягкие размагничиваются при убирании поля (стали СтЗ, СтЮ). Магнитожесткие остаются намагниченными при удалении поля (закаленная сталь).
Намагниченные детали из магнитожестких материалов после проведения контроля должны быть размагничены во избежание налипания на них металлических стружек и опилок, которые в последующем могут попасть в подшипники, направляющие, зубчатые передачи и другие узлы и вывести их из строя. Качество размагничивания можно проверить с помощью магнитометра, магнитной стрелки или с помощью бритвенного лезвия, подвешенного на нитке.
Существует три способа размагничивания:
Статическое размагничивание осуществляется при помощи внешнего магнитного поля, которое приводит намагниченность магнитного материала к такому значению, что при удалении поля она становится равной нулю. Для динамического размагничивания деталь помещают в переменное магнитное поле с амплитудой, равномерно уменьшающейся от некоторого максимального значения до нуля. При этом происходит постепенное перемагничивание в соответствии со схемой, приведенной на рис. 7.5. В ряде случаев может быть использован более эффективный способ размагничивания — нагрев изделия до температуры • точки Кюри, при которой магнитные свойства материала пропадают. Этот способ имеет весьма ограниченное применение, так как при нагреве могут изменяться механические свойства материала.
Магнитные дефектоскопы состоят из следующих основных узлов: источника тока, устройства для подвода тока к детали и ее по- 110
Рис. 7.5. Схема динамического
размагничивания
люсного намагничивания, магнитного преобразователя для индикации магнитного поля, осветительного устройства, измерителя тока или напряженности магнитного поля.
В зависимости от назначения в дефектоскопах могут быть не все из перечисленных узлов, но могут быть и дополнительные узлы (например, узлы для автоматического перемещения детали и механической разбраковки, дефектоотметчики и т.п.).
Для регистрации магнитных полей рассеяния от дефектов наибольшее применение нашли магнитные порошки, обеспечивающие наивысшую чувствительность. При магнитопорошковой дефектоскопии контроль включает следующие основные этапы:
Магнитопорошковым методом определяют поверхностные дефекты и дефекты, располагающиеся на небольшой глубине. Чувствительность контроля определяется многими факторами: магнитными характеристиками материала, свойствами применяемого порошка и т.п. Увеличение шероховатости приводит к снижению чувствительности, поскольку магнитный порошок оседает на неровностях поверхности, т. е. поверхность нужно готовить: очистить от окалины, грязи, смазки. Наклеп поверхности часто принимают за дефект. Контроль сварных швов возможен только после их механической зашлифовки. Допускается проведение контроля по немагнитным покрытиям. Наличие таких покрытий при толщине до 20 мкм практически не влияет на чувствительность метода.
Чувствительность магнитопорошкового метода дефектоскопии определяется на контрольных образцах с естественными или искусственными дефектами. Конструктивно образцы с поверхностными in
а
б
в
Рис. 7.6. Комплект оборудования для магнитолк^минесцентной дефектоскопии:
а — намагничивающее устройство «МАГУС-М»; б — комплект стандартных образцов;
в — ультрафиолетовый осветитель «УФО-9-ЭВ» искусственными дефектами аналогичны соответствующим образцам, используемым в капиллярном контроле (см. 4.4).
Для магнитопорошкового контроля в основном применяют дефектоскопы трех видов:
Для решения задач технической диагностики нефтегазового оборудования применяют в основном переносные магнитопорошковые дефектоскопы. Например, переносный магнитопорошковый дефектоскоп ПМД-70, выпускаемый отечественной промышленностью [17, т. 4 с. 419]. В полевых условиях эффективным средством для контроля локальных участков зарекомендовали себя портативные устройства для полюсного намагничивания в виде электромагнитного ярма (различной мощности) и намагничивающие устройства на постоянных магнитах. Так, на рис. 7.6 приведен выпускаемый предприятием «Энерговест» (г. Екатеринбург) комплект оборудования для магнитолюминесцентной дефектоскопии на базе намагничивающего устройства «МАГУС-М», состоящего из двух постоянных магнитов. Магниты изготовлены из сплава редкоземельных элементов и соединены друг с другом жестким магнитопроводом. Отличительной особенностью устройства «МАГУС-М» является наличие механизма отключения магнитного потока.
Помимо намагничивающего устройства комплект включает стандартные образцы для контроля чувствительности и портативный ультрафиолетовый облучатель «УФО-9-ЭВ». В качестве расходных материалов применяют соответствующие магнитные порошки, поставляемые обычно в аэрозольных упаковках. Особенностью данного комплекта является возможность его применения во взрывопожароопасных помещениях, где использование сетевого электрооборудования запрещено правилами безопасности.
Подъемные устройства различных типов применяют на большинстве объектов нефтегазовой промышленности в качестве основного и вспомогательного оборудования. Основным видом гибких грузовых элементов подъемных устройств являются стальные канаты. Магнитный неразрушающий контроль в последние годы все более широко начинает применяться для дефектоскопии таких канатов, изготовленных из ферромагнитных материалов. Та же аппаратура может быть использована и для контроля длинных стержневых деталей, например таких, как штанги глубинных насосов.
Принцип магнитной дефектоскопии основан на оценке магнитного потока вдоль участка каната и регистрации изменений в его распределении. Эти изменения могут быть обусловлены рядом причин: изменением площади поперечного сечения каната, наличием обрывов проволок, изменением магнитных свойств материала проволок, например из-за локального термического воздействия, приводящего к изменению структуры металла.
Дефектоскопию стальных канатов осуществляют с использованием переменного или постоянного магнитного поля (РД 03-348-00 «Методические указания по магнитной дефектоскопии стальных канатов»). При использовании переменного магнитного поля магнитный поток вдоль продольной оси участка контролируемого каната создают посредством возбуждающей индуктивной катушки с переменным током, охватывающей канат. Измерительная катушка также охватывает канат, и в ней индуцируется ЭДС, зависящая от площади поперечного сечения каната по металлу. Метод переменного магнитного поля используют, как правило, только для измерения потери сечения каната.
Метод постоянного магнитного поля используют как для измерения потери сечения каната, так и для обнаружения локальных дефектов. Постоянный магнитный поток вдоль продольной оси участка контролируемого каната создают постоянными магнитами или электромагнитами постоянного тока. Общий магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами или электромагнитом (часть этого потока), измеряют датчиками Холла либо другими датчиками, пригодными для измерения абсолютного значения магнитного потока или изменений этого потока. Сигнал датчиков зависит от магнитного потока, проходящего через участок контролируемого каната и, следовательно, от поперечного сечения этого участка по металлу.
Локальные дефекты каната, например обрывы проволок, создают вблизи дефектов магнитные потоки рассеяния, которые регистрируются датчиками Холла, катушками или другими магниточувствительными элементами. Сигналы датчиков зависят не только от размеров локальных дефектов, но и от их типа и положения, поэтому определить количественно параметры дефектов обычно затруднительно. Качественный анализ полученной информации о локальных
В материале с очень большой магнитной проницаемостью и малым магнитным сопротивлением весь магнитный поток пойдет под трещиной и потока ДФд практически не будет. Это означает весьма низкую чувствительность магнитной дефектоскопии при контроле таких материалов.
Величина р зависит не только от вида ферромагнетика, но и от напряженности намагничивающего поля (см. рис. 7.1). Поэтому правильный выбор оптимальных режимов намагничивания усиливает поток рассеяния ДФд над дефектом и повышает чувствительность метода.
Дефекты оптимально обнаруживаются в случае, когда направление намагничивания контролируемой детали перпендикулярно направлению дефекта. Для создания оптимальных условий контроля применяют три вида намагничивания:
-
циркулярное; -
продольное (полюсное); -
комбинированное.
Циркулярное намагничивание предназначено для деталей, имеющих форму тел вращения (при этом что-то вращается: деталь или магнитный поток). Продольное (полюсное) намагничивание осуществляется с помощью электромагнитов, постоянных магнитов или соленоидов. При этом деталь намагничивается обычно вдоль своего наибольшего размера. На ее краях образуются полюсы, создающие поле обратного направления. Комбинированное намагничивание осуществляется при одновременном намагничивании детали двумя или несколькими изменяющимися магнитными полями.
Виды, способы и схемы намагничивания деталей при магнитном неразрушающем контроле приведены в табл. 7.1 [2].
Таблица 7.1
Способ намагничивания
Схема намагничивания
Вид намагничивания
(по форме магнитного
потока)
Продольное (полюсное)
Постоянным магнитом
Электромагнитом
Соленоидом
Циркулярное
Пропусканием тока по детали
С помощью провода с током, помещаемого в отверстие детали (вращающейся)
С помощью контактов, устанавливаемых на деталь (вращающуюся)
Путем индуцирования тока в детали
Комбинированное
Пропусканием тока по детали и с помощью электромагнита
Вид намагничивания (по форме магнитного потока) | Способ намагничивания | Схема намагничивания |
Комбинированное | Пропусканием двух (или более) сдвинутых по фазе токов по детали во взаимно перпендикулярных направлениях | h |
Путем индуцирования тока в детали и током, проходящим по проводнику, помещаемому ’ в отверстие детали | F я J | |
| У ♦ тггпт | ||
/,1 i |
Различают магнитомягкие и магнитожесткие материалы. Магнитомягкие размагничиваются при убирании поля (стали СтЗ, СтЮ). Магнитожесткие остаются намагниченными при удалении поля (закаленная сталь).
Намагниченные детали из магнитожестких материалов после проведения контроля должны быть размагничены во избежание налипания на них металлических стружек и опилок, которые в последующем могут попасть в подшипники, направляющие, зубчатые передачи и другие узлы и вывести их из строя. Качество размагничивания можно проверить с помощью магнитометра, магнитной стрелки или с помощью бритвенного лезвия, подвешенного на нитке.
Существует три способа размагничивания:
-
статический; -
динамический; -
термический.
Статическое размагничивание осуществляется при помощи внешнего магнитного поля, которое приводит намагниченность магнитного материала к такому значению, что при удалении поля она становится равной нулю. Для динамического размагничивания деталь помещают в переменное магнитное поле с амплитудой, равномерно уменьшающейся от некоторого максимального значения до нуля. При этом происходит постепенное перемагничивание в соответствии со схемой, приведенной на рис. 7.5. В ряде случаев может быть использован более эффективный способ размагничивания — нагрев изделия до температуры • точки Кюри, при которой магнитные свойства материала пропадают. Этот способ имеет весьма ограниченное применение, так как при нагреве могут изменяться механические свойства материала.
Магнитные дефектоскопы состоят из следующих основных узлов: источника тока, устройства для подвода тока к детали и ее по- 110
Рис. 7.5. Схема динамического
размагничивания
люсного намагничивания, магнитного преобразователя для индикации магнитного поля, осветительного устройства, измерителя тока или напряженности магнитного поля.
В зависимости от назначения в дефектоскопах могут быть не все из перечисленных узлов, но могут быть и дополнительные узлы (например, узлы для автоматического перемещения детали и механической разбраковки, дефектоотметчики и т.п.).
Для регистрации магнитных полей рассеяния от дефектов наибольшее применение нашли магнитные порошки, обеспечивающие наивысшую чувствительность. При магнитопорошковой дефектоскопии контроль включает следующие основные этапы:
-
подготовка поверхности деталей; -
намагничивание деталей; -
обработка сухим порошком или суспензией; -
осмотр деталей, оценка имеющихся дефектов и, при необходимости, размагничивание.
Магнитопорошковым методом определяют поверхностные дефекты и дефекты, располагающиеся на небольшой глубине. Чувствительность контроля определяется многими факторами: магнитными характеристиками материала, свойствами применяемого порошка и т.п. Увеличение шероховатости приводит к снижению чувствительности, поскольку магнитный порошок оседает на неровностях поверхности, т. е. поверхность нужно готовить: очистить от окалины, грязи, смазки. Наклеп поверхности часто принимают за дефект. Контроль сварных швов возможен только после их механической зашлифовки. Допускается проведение контроля по немагнитным покрытиям. Наличие таких покрытий при толщине до 20 мкм практически не влияет на чувствительность метода.
Чувствительность магнитопорошкового метода дефектоскопии определяется на контрольных образцах с естественными или искусственными дефектами. Конструктивно образцы с поверхностными in
а
б
в
Рис. 7.6. Комплект оборудования для магнитолк^минесцентной дефектоскопии:
а — намагничивающее устройство «МАГУС-М»; б — комплект стандартных образцов;
в — ультрафиолетовый осветитель «УФО-9-ЭВ» искусственными дефектами аналогичны соответствующим образцам, используемым в капиллярном контроле (см. 4.4).
Для магнитопорошкового контроля в основном применяют дефектоскопы трех видов:
-
стационарные универсальные; -
передвижные и переносные универсальные; -
специализированные (стационарные, передвижные, переносные).
Для решения задач технической диагностики нефтегазового оборудования применяют в основном переносные магнитопорошковые дефектоскопы. Например, переносный магнитопорошковый дефектоскоп ПМД-70, выпускаемый отечественной промышленностью [17, т. 4 с. 419]. В полевых условиях эффективным средством для контроля локальных участков зарекомендовали себя портативные устройства для полюсного намагничивания в виде электромагнитного ярма (различной мощности) и намагничивающие устройства на постоянных магнитах. Так, на рис. 7.6 приведен выпускаемый предприятием «Энерговест» (г. Екатеринбург) комплект оборудования для магнитолюминесцентной дефектоскопии на базе намагничивающего устройства «МАГУС-М», состоящего из двух постоянных магнитов. Магниты изготовлены из сплава редкоземельных элементов и соединены друг с другом жестким магнитопроводом. Отличительной особенностью устройства «МАГУС-М» является наличие механизма отключения магнитного потока.
Помимо намагничивающего устройства комплект включает стандартные образцы для контроля чувствительности и портативный ультрафиолетовый облучатель «УФО-9-ЭВ». В качестве расходных материалов применяют соответствующие магнитные порошки, поставляемые обычно в аэрозольных упаковках. Особенностью данного комплекта является возможность его применения во взрывопожароопасных помещениях, где использование сетевого электрооборудования запрещено правилами безопасности.
-
Дефектоскопия канатов
Подъемные устройства различных типов применяют на большинстве объектов нефтегазовой промышленности в качестве основного и вспомогательного оборудования. Основным видом гибких грузовых элементов подъемных устройств являются стальные канаты. Магнитный неразрушающий контроль в последние годы все более широко начинает применяться для дефектоскопии таких канатов, изготовленных из ферромагнитных материалов. Та же аппаратура может быть использована и для контроля длинных стержневых деталей, например таких, как штанги глубинных насосов.
Принцип магнитной дефектоскопии основан на оценке магнитного потока вдоль участка каната и регистрации изменений в его распределении. Эти изменения могут быть обусловлены рядом причин: изменением площади поперечного сечения каната, наличием обрывов проволок, изменением магнитных свойств материала проволок, например из-за локального термического воздействия, приводящего к изменению структуры металла.
Дефектоскопию стальных канатов осуществляют с использованием переменного или постоянного магнитного поля (РД 03-348-00 «Методические указания по магнитной дефектоскопии стальных канатов»). При использовании переменного магнитного поля магнитный поток вдоль продольной оси участка контролируемого каната создают посредством возбуждающей индуктивной катушки с переменным током, охватывающей канат. Измерительная катушка также охватывает канат, и в ней индуцируется ЭДС, зависящая от площади поперечного сечения каната по металлу. Метод переменного магнитного поля используют, как правило, только для измерения потери сечения каната.
Метод постоянного магнитного поля используют как для измерения потери сечения каната, так и для обнаружения локальных дефектов. Постоянный магнитный поток вдоль продольной оси участка контролируемого каната создают постоянными магнитами или электромагнитами постоянного тока. Общий магнитный поток, создаваемый постоянными магнитами или электромагнитом (часть этого потока), измеряют датчиками Холла либо другими датчиками, пригодными для измерения абсолютного значения магнитного потока или изменений этого потока. Сигнал датчиков зависит от магнитного потока, проходящего через участок контролируемого каната и, следовательно, от поперечного сечения этого участка по металлу.
Локальные дефекты каната, например обрывы проволок, создают вблизи дефектов магнитные потоки рассеяния, которые регистрируются датчиками Холла, катушками или другими магниточувствительными элементами. Сигналы датчиков зависят не только от размеров локальных дефектов, но и от их типа и положения, поэтому определить количественно параметры дефектов обычно затруднительно. Качественный анализ полученной информации о локальных