Файл: Руководство по разработке технологической карты по магнитопорошковому контролю, приведены тесты для подготовки к сдаче экзаменов по магнитному контролю.pdf

содержит жесткий корпус, в котором находятся плоские детали 1 и 2, выполненные лазерной резкой. Принцип работы приспособления состоит в следующем. Если переместить деталь 1 вдоль плоскости разъема с деталью 2, сдвинув ее на расстояние
L вдоль стрелки А, то ее перемещение в направлении стрелки
Б будет в 10 раз меньше. Это позволяет с высокой точностью определить величину перемещения магнитной ленты, край которой прикреплен к детали 1, по поверхности объекта.
Рис. 5.42. Приспособление для измерения величины перемещения магнитной ленты по поверхности контролируемого объекта
В процессе выполнения экспериментальных исследований магнитную ленту сдвигали поперек дефекта на расстояние от 0 до 4 мм с шагом 0,2 мм, строили график зависимости размаха сигнала, обусловленного полем рассеяния поверхностной трещины, от величины перемещения ленты по поверхности изделия (рис. 5.43).
Из рис. 5.43 следует, что наибольший размах сигнала наблю- дается при δ = 2,8 мм.
Рис. 5.43. Зависимость размаха сигнала, обусловленного полем рассеяния поверхностной трещины, от величины перемещения ленты по поверхности объекта
0 2
4 6
8 10 12 14 16 18 20 0
1 2
3 4
5 6
226

Таким образом, установлено, что для обеспечения наибольшей досто- верности магнитографического метода контроля на остаточной намагни- ченности объекта нужно использовать устройство, которое смещает магнитную ленту со скольжением по поверхности объекта на расстояние (2,8 ± 0,2) мм.
Условия определены применительно к считывающему устройству дефектос- копа МДУ-2У [28].
5.8. Дефектометрия
Зависит ли поле рассеяния дефекта от ширины несплошности?
На рис. 5.44 показан график зависимости тангенциальной составляющей поля дефекта от напряженности приложенного поля.
H
хd
∆ < 0,02 мм
H
∆ > 0, 2 мм
40
÷60 A/см
Рис. 5.44. Зависимость тангенциальной составляющей поля дефекта от его раскрытия
∆
Из рисунка видно, что если раскрытие
∆ дефекта больше 0,2 мм, то
xd
Н
=
f (
0
Н ) – прямо пропорциональная зависимость, а при ∆ < 0,02 мм – кривая по виду напоминает основную кривую намагничивания. При
Н > 40...60 А/см
xd
Н
не зависит от напряженности намагничивающего поля.
Таким образом, чтобы выяснить, какое раскрытие имеет дефект, достаточно объект проконтролировать дважды при различных значениях напряженности поля (
Н > 60 А/см) и сравнить результаты. Если результаты одинаковые, то дефект имеет раскрытие менее 0,02 мм. Если же результаты измерений отличаются, то раскрытие дефекта будет больше 0,2 мм [29].
Позволяет ли магнитографический метод контроля определить
величину дефекта с учетом глубины его залегания?
Магнитографический метод контроля при одностороннем подходе к сварному шву позволяет определить величину выявляемого дефекта вне зависимости от глубины его залегания при применении дефектоскопов с частотным анализатором воспроизводимых сигналов, если толщина стенки
227

объекта не превышает 8 мм. При большей толщине задачу можно решить, используя для записи две магнитные ленты, находящиеся по разные стороны объекта или с одной, но на разном удалении от поверхности объекта [7].
Рассмотрим способ определения глубины расположения дефекта при наличии доступа к наружной и внутренней поверхностям пластины (рис. 5.45).
Рис. 5.45. К определению глубины залегания дефекта:
S – толщина стенки объекта,
1 2
S l l
= +
Тангенциальная составляющая поля дефекта у поверхности 1–1 определяется из выражения
2 1
0 2
1
d x
r
H
CH
l
=
, а у поверхности 2–2 – из
2 2
0 2
2
d x
r
H
CH
l
=
, где
С – коэффициент, зависящий от выбора единиц измерения;
0
H – напря- женность внешнего поля, действующего в зоне дефекта;
r – радиус дефекта.
Решая систему уравнений, получим
1 1
2 1
d x
d x
S
l
H
H
=
+
Как видно из последнего выражения, для определения глубины залегания дефекта нужно измерить тангенциальные составляющие поля дефекта с обеих
228

сторон пластины, т. е. определить разность тангенциальных составляющих суперпозиции полей и внешнего поля в зоне дефекта [7].
Что собой представляет испытательный образец для магнито-
графического контроля сварных соединений?
Испытательный образец представляет собой часть контролируемого изделия, сварной шов которого выполнен по той же технологии, что и швы объекта, подлежащего контролю. Некоторые участки шва содержат внутренние дефекты (непровар или цепочку пор) преимущественно в корне шва протяженностью не менее 40 мм и величиной, соответствующей минимальному браковочному уровню. Допускаются искусственные дефекты в виде фрезеро- ванных канавок, засверливаний и т. д. Если в объекте контроля имеется подварка корня шва, то обратная выпуклость в соединении при выполнении дефектов должна быть удалена [30].

в плоскости симметрии шва, который тесно коррелирует с чувствительностью магнитографического метода контроля, в пределах от 3,2 до 64 мм. По этой причине, чтобы учесть влияние размеров выпуклости на чувствительность метода контроля, почти на каждый шов нужно иметь свой испытательный образец и изготовить эталонную магнитную ленту, что снижает произ- водительность и экономичность контроля.
Существует ли контрольный образец, который позволял бы учесть все
многообразие размеров выпуклости сварного шва при магнитографическом
контроле?
В [10] разработан контрольный образец, представляющий собой две пластины, выполненные из материала контролируемого изделия и соединенные швом с монотонно изменяющейся величиной радиуса кривизны выпуклости шва. Контрольный образец содержит планки 1 и 2, соединенные сварным швом 3, и дефект в корне шва, соответствующий минимальному браковочному уровню (рис. 5.46).
Рис. 5.46. Общий вид контрольного образца [10]
Радиус
R кривизны выпуклости шва в плоскости симметрии изменяется монотонно (
2 8
b
R
c
=
, где
b – ширина шва, с – высота выпуклости).
Покажем, что для одинаковых дефектов, расположенных на одинаковой глубине в сварных соединениях контролируемого изделия и контрольного образца, можно создать условия, при которых топографии тангенциальных составляющих результирующих полей на поверхностях швов контрольного образца и контролируемого изделия будут тождественны.
Пусть в плоскостях симметрии швов объекта контроля и контрольного образца на глубине
у
ρ
=
h + c от поверхностей швов находятся одинаковые
230

дефекты в форме цилиндра радиусом
r
, ориентированные вдоль продольной оси шва (рис. 5.47).
Рис. 5.47. Сварное соединение с цилиндрическим дефектом радиусом
r
Рассмотрим слагаемые суперпозиции тангенциальных составляющих напряженностей магнитных полей
p
H
τ
, записываемых на магнитную ленту, находящуюся на поверхности шва, при поперечном намагничивании сварных швов.
τ
τ0
τ
τ
(
)
p
d
H
H
H
H
⊂⊃
=
+
+
,
(5.1) где
τ0
H – тангенциальная составляющая напряженности внешнего поля;
τ
H
⊂⊃
– тангенциальная составляющая напряженности поля выпуклости шва;
d
H
τ
– тангенциальная составляющая напряженности поля рассеяния дефекта на поверхности сварного соединения.
Запишем математическое выражение (5.2) для последнего слагаемого уравнения (5.1) [10].
2 2
2 3
0 2
2 2
3 2
2 3
2 2
2 2
2 0
0 0
2 2
2 2
2 2
0 0
2
(
)
(
1)(
) (
1)(
)( /
)
2 2
2
,
2
ш
d
у
у
у
у
r H
H
r
x
x
x
R
x
R
R
x
x
R
x
R
τ
µ µ − µ
= ±
×
µ + µ + µ − µ − µ − µ
ρ








− + ρ −
+
ρ −












×






+ ρ −
+








(5.2)
231

где
0
R – радиус кривизны выпуклости шва в плоскости его симметрии.
Верхний знак берут при 0 ≤
х ≤
2
b
, нижний – при
2
b
≤
х < 0, где b – ширина,
с – высота выпуклости шва.
Определим условия тождественности выражений (5.2) для дефектов сварных швов контрольного образца и контролируемого изделия. Они будут тождественны, если равны
0
ш
H , действующие в зоне дефектов (см. рис. 5.47), радиусы кривизны выпуклостей швов в плоскостях их симметрии
0
R =
2 8
b
c
Остальные условия легко выполняются. Так, равенство магнитных прони- цаемостей материалов швов, дефектов и окружающих сред, глубин расположения дефектов
у
ρ
следует из принятого допущения. Известно также, что
0
ш
H будут одинаковыми, если равны напряженности полей на поверхностях швов в плоскостях их симметрии (т. е. будут равны два первых слагаемых уравнения (5.1)).
τ 0(0 0)
τ
(0 0)
τ 0(0 0)
τ
(0 0)
[
]
[
]
изд
обр
H
H
H
H
−
⊂⊃ −
−
⊂⊃ −
+
=
+
(5.3)
Последнее обеспечивается экспериментальным подбором напряженности внешнего поля. При этом должны быть одинаковыми тангенциальные составляющие напряженностей магнитных полей в плоскостях симметрии бездефектных швов контролируемого изделия и контрольного образца на поверхностях соединений в месте, где радиус выпуклости шва контроль- ного образца равен радиусу выпуклости шва контролируемого изде- лия (
шва конт обр
шва конт изд
R
R
=
).
Так как сварные швы, имеющие одинаковые радиусы кривизны выпуклостей швов в плоскостях их симметрии, могут иметь разную ширину, то тождественность топографий тангенциальных составляющих результирующих полей на поверхностях швов будет только в плоскостях их симметрии и в пределах их окрестностей –2...3 ≤
х ≤ +2...3 мм (рис. 5.48). Это достаточно хороший результат, т. к. около 90 % дефектов в стыковых сварных соединениях находятся в плоскостях симметрии швов.
Таким образом, для получения контрольной магнитограммы используют два образца с монотонно изменяющимися радиусами кривизны валиков швов: один без дефектов, второй с дефектом, соответствующим минимальному браковочному уровню, в корне шва. Сначала на бездефектном образце с помощью ленточного локального магнитоносителя подбирают режим намагни- чивания (в том месте, где радиус кривизны выпуклости шва контрольного образца равен радиусу кривизны выпуклости шва контролируемого изделия).
232

При этом режиме и с использованием рабочих намагничивающих устройств контролируют объект, а также контрольный образец, получая контрольную магнитограмму. Если амплитуда сигнала, обусловленного дефектом в объекте контроля, превышает браковочный уровень сигнала, полученного для сечения контрольного образца, где
шва конт обр
шва конт изд
R
R
=
, то дефект считают недо- пустимым [10].
Рис. 5.48. Топография тангенциальной составляющей результирующего поля на поверхностях швов контролируемого объекта и контрольного образца, имеющих одинаковые радиусы кривизны, но различную ширину выпуклости шва
Каковы основные тенденции разработки контрольных образцов для
магнитной дефектоскопии стыковых сварных соединений?
Основные тенденции разработки контрольных образцов для дефектоскопии сварных соединений заключаются в учете влияния на чувствительность контроля параметров наружной и обратной выпуклостей швов, расстояния от плоскости симметрии шва до дефекта, параметров дефектов – шири- ны и глубины.
Поясним изложенное. При намагничивании объекта поперек шва в процессе магнитографического контроля сварной шов в поперечном направлении намагничен неравномерно, сильнее – по мере удаления от плоскости симметрии шва. Это приводит к смещению рабочей точки характеристики магнитной ленты и может привести к изменению амплитуды сигнала, обусловленного протяженным дефектом одинаковой глубины. Для имитации непроваров, расположенных на различном расстоянии от плоскости симметрии шва, сварной шов выполняют таким образом, что с одной стороны контрольного образца стык пластин совпадает с плоскостью симметрии шва, а с противоположной – расположен у края шва (рис. 5.49) [43]. Таким образом, контрольный образец состоит из двух пластин 1, 2, соединенных швом 3, плоскость симметрии которого смещена относительно стыка пластин 4 (см. рис. 5.49). Сварной шов выполнен таким образом, что с одной стороны стык пластин совпадает с плоскостью симметрии шва, а с другой расположен у края сварного шва на
p
H
τ
233

расстоянии
2
b
от плоскости симметрии, где
b – ширина сварного шва.
Протяженный дефект, соответствующий минимальному браковочному уровню, расположен с обратной стороны шва в месте стыка пластин 4.
Если проплавления кромок свариваемых деталей не произошло, то в стыковом сварном соединении отсутствует обратный валик шва. Это учитывается в изображении [44], в котором обратные валики шва выполнены прерывисто, а канавка, имитирующая дефект, профрезерована между ними.
Рис. 5.49. Схематичное изображение контрольного образца [43]: 1, 2 – свариваемые пластины; 3 – сварной шов; 4 – стык пластин;
b – ширина шва
Таким образом, контрольный образец представляет собой две пластины 1, соединенные сварным швом 2, имеющим ширину наружного
1
b и обратного
2
b
валиков (рис. 5.50). Обратный валик шва 3 выполнен прерывистым, с закругленными концевыми участками, между которыми имеется прорезь 4, имитирующая непровар, соответствующий минимальному браковочному уровню (рис. 5.51).
Рис. 5.50. Вид спереди контрольного образца [44]: 1 – свариваемые пластины;
2 – сварной шов
234