Файл: Руководство по разработке технологической карты по магнитопорошковому контролю, приведены тесты для подготовки к сдаче экзаменов по магнитному контролю.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис. 5.51. Вид А контрольного образца [44]: 3 – обратный валик шва; 4 – канавка, имитирующая дефект
5.9. Условные обозначения дефектов
Какие условные обозначения дефектов используют при магнито-
графической дефектоскопии?
При оформлении результатов контроля в лабораторном журнале и на бланке заключения следует использовать следующие
условные обозначения дефектов,
применяемые в радиографической дефектоскопии:
– трещина вдоль шва –
в
Т
;
– трещина поперек шва –
п
Т
;
– трещина разветвленная –
р
Т
;
– непровар в корне –
к
Н
;
– непровар между валиками –
в
Н
;
– непровар по разделке –
р
Н
;
– отдельная пора –
П;
– цепочка пор –
ЦП;
– скопление пор –
СП;
– отдельное шлаковое включение –
Ш;
– цепочка шлаковых включений –
ЦВ;
– скопление шлаковых включений –
СШ.
Как составляют заключение о выявленных дефектах при
магнитографической дефектоскопии ферромагнитных объектов?
Дефектоскопист должен руководствоваться требованиями ГОСТ 25225–82:
– при обнаружении в шве трещин фиксируется только их длина;
235
– при обнаружении непроваров, шлаковых включений и пор фикси- руется их относительная величина, например, «больше 10 %» или «меньше 10 %», кроме того: а) для непроваров фиксируется их суммарная протяженность с указанием протяженности отдельных непроваров; б) для одиночных пор и шлаковых включений фиксируется их количество на определенной длине шва (длина шва указывается в нормативной документации на контроль); в) для цепочек пор и шлаковых включений фиксируется их общая протяженность.
Примеры.
1. Если при магнитографическом контроле обнаружены трещины суммарной длиной 40 мм (на участке протяженностью
L = 500 мм, установленной технической документацией на контроль), то в заключении должна быть сделана запись:
Т
∑
40.
2. На участке сварного шва длиной
L = 500 мм обнаружено пять пор, из которых три величиной более 10 % и две менее 10 % от толщины.
Запись в заключении: 5
П (3П > 10 %, 2П < 10 %).
3. Обнаружено две цепочки пор: одна – длиной
l = 15 мм, величиной более 10 %; вторая длиной
l = 20 мм, величиной менее 10 % (протяженность шва
L = 500 мм).
Запись в заключении:
ЦП15 > 10 %, ЦП20 < 10 %.
4. Обнаружено три непровара. Два из них имеют величину более 10 % и длину
1
l
= 40 мм и
2
l
= 80 мм, а один – величину менее 10 % и дли- ну
3
l
= 50 мм (
L = 500 мм).
Запись в заключении:
Н
∑
170 (
Н 40 > 10 %, Н 80 > 10 %, Н 50 < 10 %).
5. На участке сварного шва протяженностью 500 мм обнаружено пять одиночных пор, из которых три величиной более 10 % и две менее 10 %.
Выявлено также две цепочки пор: одна – длиной
l = 15 мм, величиной более 10 %, вторая – длиной
l = 20 мм, величиной менее 10 %. На указанном участке еще обнаружено три непровара (два из них имеют величину более 10 % и длину
1
l
= 40 мм и
2
l
= 80 мм, а один – величину менее 10 % и длину
3
l
= 50 мм).
Запись в заключении: 5
П (3П > 10 %, 2П < 10 %); ЦП 15 > 10 %,
ЦП 20 < 10 %;
Н
∑
170 (
Н 40 > 10 %, Н 80 > 10 %, Н 50 < 10 %) [6].
236
5.10. Достоинства и недостатки метода
Назовите преимущества и недостатки магнитографической
дефектоскопии.
К достоинствам магнитографического метода контроля следует отнести:
– высокую чувствительность к наиболее опасным дефектам – трещинам и стянутым непроварам (особенно поверхностным и подповерхностным);
– высокую производительность, экономичность;
– малую подверженность влиянию мешающих факторов (локальных напряжений, структурной неоднородности металла и т. д.);
– возможность контроля изделий сложной формы;
– возможность отличить по виду сигнала опасный поверхностный дефект
(трещину, несплавление) от неопасного (риски, углубления от поверхностных неровностей), если намагничивание объекта производят перемещаемым постоянным магнитом через ленту;
– безопасность для обслуживающего персонала;
– достаточную простоту для настройки и обслуживания приборов, а также для освоения операторами-дефектоскопистами.
Недостатками магнитографического метода контроля являются:
– ограниченность применения (как по материалам, так и по диапазону контролируемых толщин);
– меньшая чувствительность к компактным дефектам (одиночным порам, шлаковым включениям);
– необходимость изготовления оборудования для намагничивания объектов, т. к. приборы не комплектуются намагничивающими устройствами;
– массивность намагничивающих устройств, кроме устройств на основе постоянных магнитов, которые применяют для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов;
– сильная зависимость чувствительности метода от параметров выпуклости шва;
– чувствительность к грубым поверхностным неровностям.
5.
11. Расчет оптимального режима намагничивания
при магнитографическом контроле ферромагнитных изделий
Произведите расчет оптимального режима намагничивания при
магнитографическом контроле ферромагнитных изделий.
Расчет выполним по методике, изложенной в [7]. По данным табл. Б.1 строим кривую намагничивания материала контролируемого изделия
B = f (H)
(рис. 5.52). Используя данные этой кривой, строим график зависимос-
237
ти
r
µ =
0
В
Н
µ
=
f (B) (рис. 5.53). Расчет оптимального режима сводится к отысканию максимального приращения производной на падающей (правой) ветви данной кривой. Максимальное приращение производной
r
d
dB
µ
находится в месте перегиба кривой функции
r
µ (
В) на ее ниспадающей ветви
(в этой точке
2 2
r
d
dB
µ
= 0).
Простейший способ найти
2 2
r
d
dB
µ
– заменить табличные значения функции
r
µ =
f(В) соответствующим интерполяционным многочленом:
3 2
,
r
аВ
bB
cB d
µ =
+
+
+
где
,
,
,
a b c d
– неизвестные коэффициенты.
B
H
Рис. 5.52. Кривая намагничивания материала изделия
2 3
2
;
r
d
aB
bB C
dB
µ
=
+
+
2 2
6 2
0;
r
d
aB
b
dB
µ
=
+
=
(5.4)
3
cр
опт
cр
b
B
a
= −
Чтобы определить значения
cр
a и
cр
b , можно воспользоваться методом наименьших квадратов или решить ряд систем уравнений, подставляя значения
В и µ
r
ниспадающей ветви кривой
r
µ =
f(В) (см. рис. 5.53):
238
r
µ =
0
В
Н
µ
=
f (B) (рис. 5.53). Расчет оптимального режима сводится к отысканию максимального приращения производной на падающей (правой) ветви данной кривой. Максимальное приращение производной
r
d
dB
µ
находится в месте перегиба кривой функции
r
µ (
В) на ее ниспадающей ветви
(в этой точке
2 2
r
d
dB
µ
= 0).
Простейший способ найти
2 2
r
d
dB
µ
– заменить табличные значения функции
r
µ =
f(В) соответствующим интерполяционным многочленом:
3 2
,
r
аВ
bB
cB d
µ =
+
+
+
где
,
,
,
a b c d
– неизвестные коэффициенты.
B
H
Рис. 5.52. Кривая намагничивания материала изделия
2 3
2
;
r
d
aB
bB C
dB
µ
=
+
+
2 2
6 2
0;
r
d
aB
b
dB
µ
=
+
=
(5.4)
3
cр
опт
cр
b
B
a
= −
Чтобы определить значения
cр
a и
cр
b , можно воспользоваться методом наименьших квадратов или решить ряд систем уравнений, подставляя значения
В и µ
r
ниспадающей ветви кривой
r
µ =
f(В) (см. рис. 5.53):
238
3 2
1 1
1 1
3 2
2 2
2 2
3 2
3 3
3 3
3 2
4 4
4 4
μ
;
μ
;
μ
;
μ
r
r
r
r
aB
bB
cB
d
aB
bB
cB
d
aB
bB
cB
d
aB
bB
cB
d
=
+
+
+
=
+
+
+
=
+
+
+
=
+
+
+
(5.5)
Вычислив
cр
a
и
cр
b и подставив их в выражение (5.4), полу- чим значение
опт
В .
На рис. 5.53 изображены графики зависимостей
r
µ ,
r
d
dB
µ
,
2 2
r
d
dB
µ
от индукции в контролируемом сечении.
Рис. 5.53. Графики зависимостей
r
µ
,
r
d
dB
µ
,
2 2
r
d
dB
µ
от индукции в контролируемом сечении
Возможен и графический путь определения
опт
В , который состоит в следующем.
По приближенным формулам определяют
r
d
dB
µ
и
2 2
r
d
dB
µ
, используя значе- ние
r
µ
нисходящей ветви кривой
r
µ (
В) для точек
i
В
±
h/2 и
i
В ± h, где
h – шаг изменения магнитной индукции.
;
2
μ
2
μ
μ
h
h
B
h
B
dB
d
i
r
i
r
r
−
−
+
≈
(5.6)
(
)
( )
(
)
μ
μ
2
μ
μ
2 2
h
h
B
B
h
B
dB
d
i
r
i
r
i
r
r
−
+
−
+
≈
(5.7)
239
Оптимальному режиму намагничивания соответствует точка пересечения графика функции
2 2
r
d
dB
µ
с осью абсцисс и минимум функции
r
d
dB
µ
(см. рис. 5.53).
1 ... 22 23 24 25 26 27 28 29 ... 35
Совпадают ли результаты расчета оптимальной индукции в
контролируемых сечениях изделия с результатами, получаемыми
экспериментально?
Следует отметить, что расчетное значение
опт
В ниже значения, полу- ченного экспериментально, на 10...20 %. Это нужно учитывать в оконча- тельном результате.
5.12. Расчет намагничивающих устройств
Что такое магнитное напряжение и как его определяют?
Аналогично электрическому напряжению для электрических полей при расчете магнитного поля используют понятие магнитного напряжения
(обозначается
т
U ). Если напряженность магнитного поля одинакова во всех точках данной силовой линии, то магнитное напряжение между двумя точками этой магнитной линии равно произведению напряженности магнитного поля на отрезок длины магнитной линии:
т
U = Hl. Это может быть, например, протяженность участка между двумя точками одной из кольцевых магнитных силовых линий прямолинейного проводника с током или силовой линии однородного магнитного поля.
При определении магнитного напряжения между двумя точками однородного поля, находящимися на расстоянии
l друг от друга, но расположенными на разных магнитных линиях,
т
U = Hl, где Hl – проекция вектора напряженности магнитного поля на отрезок
l.
В общем случае, когда в различных точках пути
l напряженность магнитного поля неодинаковая,
т
U
= l
H dl
∫
В отличие от электростатического поля величина
U
m
зависит от выбранного пути между начальной и конечной точками.
Как определить магнитное напряжение на участке магнитной цепи
длиной l и сечением S?
Магнитное напряжение на любом участке магнитной цепи
т
U = Hl=
0 0
μ μ
μ μ
m
r
r
B
Ф l
l
ФR
S
=
=
,
240
где
m
R
– магнитное сопротивление участка магнитной цепи,
0
μ μ
m
r
l
R
S
=
Эта зависимость для расчета магнитной цепи может применяться только при условии, что магнитная проницаемость зависит от напряженности магнитного поля.
Что такое магнитодвижущая сила?
Иногда в расчетах приходится определять магнитное напряжение по произвольно проведенному в магнитном поле замкнутому контуру. Магнитное напряжение, вычисленное по замкнутому контуру, называется намагни- чивающей, или магнитодвижущей, силой
F. То есть l
F
H dl
=
∫
Магнитодвижущая сила характеризует намагничивающее действие электрического тока и измеряется в ампер-витках. Например, для случая намагничивания образца в виде тороида (или кольцеобразного образца) с равно- мерно нанесенной на его поверхность намагничивающей обмоткой имеем
0
,
μ μ
cр
m
r
l
F Iw Ф
ФR
S
=
=
=
где
m
R
– магнитное сопротивление среды,
0
μ μ
cр
m
r
l
R
S
=
Эта формула является математическим выражением основного закона магнитной цепи.
Какие основные законы используют при расчете магнитных цепей?
При расчетах магнитных цепей обычно используют первый закон Кирхгофа для магнитной цепи, который вытекает из свойств непрерывности магнитного потока и магнитных силовых линий: алгебраическая сумма магнитных потоков в точке разветвления равна нулю, т. е.
0.
i
Ф =
∑
Из закона полного тока можно сформулировать второй закон Кирхгофа для магнитной цепи: алгебраическая сумма магнитных напряжений на отдель- ных участках цепи равна алгебраической сумме намагничивающих сил:
(
) .
m
i
i
U
F
Iw
=
=
∑
∑
∑
Приведите методику расчета электромагнита устройства для
намагничивания постоянным полем изделий в процессе магнитного
контроля.
Расчет выполнен по методике, изложенной в [7]. Схема намагничивающего устройства изображена на рис. 5.54, а эквивалентная расчетная – на рис. 5.55.
241
m
R
– магнитное сопротивление участка магнитной цепи,
0
μ μ
m
r
l
R
S
=
Эта зависимость для расчета магнитной цепи может применяться только при условии, что магнитная проницаемость зависит от напряженности магнитного поля.
Что такое магнитодвижущая сила?
Иногда в расчетах приходится определять магнитное напряжение по произвольно проведенному в магнитном поле замкнутому контуру. Магнитное напряжение, вычисленное по замкнутому контуру, называется намагни- чивающей, или магнитодвижущей, силой
F. То есть l
F
H dl
=
∫
Магнитодвижущая сила характеризует намагничивающее действие электрического тока и измеряется в ампер-витках. Например, для случая намагничивания образца в виде тороида (или кольцеобразного образца) с равно- мерно нанесенной на его поверхность намагничивающей обмоткой имеем
0
,
μ μ
cр
m
r
l
F Iw Ф
ФR
S
=
=
=
где
m
R
– магнитное сопротивление среды,
0
μ μ
cр
m
r
l
R
S
=
Эта формула является математическим выражением основного закона магнитной цепи.
Какие основные законы используют при расчете магнитных цепей?
При расчетах магнитных цепей обычно используют первый закон Кирхгофа для магнитной цепи, который вытекает из свойств непрерывности магнитного потока и магнитных силовых линий: алгебраическая сумма магнитных потоков в точке разветвления равна нулю, т. е.
0.
i
Ф =
∑
Из закона полного тока можно сформулировать второй закон Кирхгофа для магнитной цепи: алгебраическая сумма магнитных напряжений на отдель- ных участках цепи равна алгебраической сумме намагничивающих сил:
(
) .
m
i
i
U
F
Iw
=
=
∑
∑
∑
Приведите методику расчета электромагнита устройства для
намагничивания постоянным полем изделий в процессе магнитного
контроля.
Расчет выполнен по методике, изложенной в [7]. Схема намагничивающего устройства изображена на рис. 5.54, а эквивалентная расчетная – на рис. 5.55.
241
Цель расчета – определить величину намагничивающей силы
IW устройства для создания в изделии необходимой индукции. С учетом технических, технологических и экономических требований для магнитных приспособлений могут быть рекомендованы стали Ст 3, 10, 20 и сталь Армко. Толщина полюсов намагничивающего устройства должна быть в 2–3 раза больше толщины стенки намагничиваемого изделия [6, 7]. Если же толщина стенки изделия 1...2 мм, то толщина полюсов – 10...20 мм.
Остальные размеры намагничивающего устройства выбирают конструк- тивно, исходя из существующих разработок. Например, расстояние
L между полюсами электромагнита – не менее 70 мм, высота
h – не менее 100 мм. Расчет выполняют, принимая допущение, что растекание магнитного потока в изделии отсутствует, т. е. размеры проекции устройства на изделие и изделия равны.
Из закона Кирхгофа следует, что
i i
IW
H l
=
∑
, где
i i
H l
– падение магнитного напряжения на участке магнитной цепи
i
l .
Рассматриваем сумму падений магнитных напряжений в изделии
и
U , в зазорах
y
U , в магнитопроводе
n
U :
А
А – А
L
d
h
b
C
δ/2
А
Рис.
5.54.
Расчетная схема электромагнита намагничивающего устройства
Рис. 5.55. Эквивалентная электрическая схема электромагнита намагничивающего устройства
242
(
)
;
;
и
и и
и
и
и и
и
U
H l
H L b d
Ф
B S
S
bc
=
=
+ +
=
=
(5.8)
Строим кривую намагничивания материала изделия (см. рис. 5.52).
Используя выражения (5.8), по шести-восьми значениям
и
H и
и
B , взятым с кривой намагничивания, строим график зависимости
и
U = f (
и
Ф ), а затем график зависимости
y
U = f (
и
Ф ) в той же системе координат (рис. 5.56).
Рис. 5.56. Графики зависимостей магнитных напряжений в зазоре
y
U
и в изделии
и
U
от магнитного потока в изделии
и
Ф
0 0
и
y
п
Ф
U
H
S
=
δ =
δ
µ
, (5.9) где
0
H – напряженность поля в зазоре; δ – толщина суммарного зазора.
Таким образом, для построения прямой достаточно рассмотреть одно значение
и
Ф .
Затем строится график зависимости магнитного напряжения в магнито- проводе от магнитного потока в нем
n
U = f (
и
Ф ) (рис. 5.57).
U
U
п
Ф
и
0
Рис. 5.57. Зависимость магнитного напряжения в магнитопроводе от магнитного потока в нем
U
и
U
y
U
и
Ф
U
n
U
n
Ф
243
