СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ТРУБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭТОГО
METHOD OF ELECTROMAGNETIC FAULT DETECTION OF PIPE AND DEVICE THEREFOR

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использовано для дефектоскопии труб.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ электромагнитной дефектоскопии трубы, заключающийся в том, что трубу намагничивают, придают ей вращательно-поступательное движение и производят сканирование электромагнитного поля магниточувствительным датчиком по полученным магнитограммам трубы судят о характеристиках и месте расположения дефектов, (см. патент RU №2247977, опубл. 10.03.2005).
Недостатками его являются недостаточные достоверность и информативность контроля.
Технической задачей предлагаемого способа является повышение достоверности и информативности контроля.
Для этого предлагается способ электромагнитной дефектоскопии трубы, заключающийся в том, что трубу намагничивают, придают ей вращательно-поступательное движение, производят сканирование электромагнитного поля магниточувствительным датчиком и по полученным магнитограммам трубы судят о характеристиках и месте расположения дефектов, при этом трубу намагничивают продольными и поперечным полями одновременно в двух местах трубы так, чтобы результирующий вектор магнитного поля был направлен в одном месте под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости в которой расположена ось трубы, а в другом- под углом 50-60 градусов, при этом в каждом из этих мест над поверхностью трубы располагают магниточувствительный датчик так, что ось его максимальной чувствительности совпал с направлением результирующего вектора магнитного поля, после чего создают эталонную базу магнитограмм различных стандартных дефектов трубы и производят сравнение с результатами полученными на диагностируемой трубе и по наименьшему отклонению, определяемому методом наименьших квадратов судят о дефекте. Отличительной особенность предлагаемого способа является то, что трубу намагничивают продольными и поперечным полями одновременно в двух местах трубы так, чтобы результирующий вектор магнитного поля был направлен в одном месте под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости в которой расположена ось трубы, а в другом- под углом 50-60 градусов, при этом в каждом из этих мест над поверхностью трубы располагают магниточувствительный датчик так, что ось его максимальной чувствительности совпал с направлением результирующего вектора магнитного поля, после чего создают эталонную базу магнитограмм различных стандартных дефектов трубы и производят сравнение с результатами, полученными на диагностируемой трубе и по наименьшему отклонению, определяемому методом наименьших квадратов судят о дефекте.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является
установка для дефектоскопии трубы, содержащая устройство для перемещения трубы, устройство намагничивания трубы и устройство сканирования (см. патент RU №2494249, опубл. 27.09.2013).
Недостатком его является недостаточная точность, достоверность и информативность контроля.
Технической задачей предлагаемого способа является повышение точности, достоверности и информативности контроля
Для этого установка для дефектоскопии трубы, содержит устройство для перемещения трубы, устройство намагничивания трубы и устройство сканирования, причем устройство намагничивания трубы содержит два приспособления, каждое из которых содержит два электромагнита в виде соленоидов охватывающих трубу, два поперечных электромагнита установленных в промежутке между соленоидами и магниточувствительный датчик, причем результирующий вектор магнитного поля одного приспособления направлен под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости, в которой расположена ось трубы, а другого - под углом 50-60 градусов к такой же плоскости, а каждый магниточувствительный датчик, выполнен в виде кассеты с магнитно-резистивными элементами внутри него, при этом магнитно-резистивные элементы расположены на расстоянии 2-7 мм от трубы соединены между собой по мостовой схеме и установлены так, что ось наибольшей чувствительности всего магниточувствительного датчика совпадала с результирующим вектором магнитного поля соответствующего приспособления.
Отличительной особенностью предлагаемого технического устройства является то, что устройство намагничивания трубы содержит два приспособления, каждое из которых содержит два электромагнита в виде соленоидов охватывающих трубу, два поперечных электромагнита установленных в промежутке между соленоидами и магниточувствительный датчик, причем результирующий вектор магнитного поля одного приспособления направлен под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости, в которой расположена ось трубы, а другого - под углом 50-60 градусов к такой же плоскости, а каждый магниточувствительный датчик, выполнен в виде кассеты с магнитно-резистивными элементами внутри него, при этом магнитно-резистивные элементы расположены на расстоянии 2-7 мм от трубы соединены между собой по мостовой схеме и установлены так, что ось наибольшей чувствительности всего магниточувствительного датчика совпадала с результирующим вектором магнитного поля соответствующего приспособления.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема расположения электромагнитов, на фиг. 2 - схема расположения магнитно-резистивных элементов в приспособлении с результирующим вектором магнитного поля, направленным под углом 30-40 градусов, на фиг. 3 - схема расположения магнитно-резистивных элементов в приспособлении с результирующем вектором магнитного поля направленным под углом 50-60 градусов, на фиг. 4 - магнитограмма стандартных дефектов трубы, на фиг. 5, 6, 7 - магнитограммы труб с дефектами.
Установка для дефектоскопии трубы содержит устройство для перемещения трубы, устройство намагничивания трубы и устройство сканирования. Устройство намагничивания трубы содержит два приспособления, каждое из которых содержит два электромагнита в виде соленоидов 1, 2 (3, 4) охватывающих трубу 5, два поперечных электромагнита 6, 7 (8, 9) установленных в промежутке между соленоидами 1 и 2, а также 3, 4 и магниточувствительный датчик 10, (11), причем результирующий вектор магнитного поля одного приспособления направлен под углом α=30-40 градусов относительно вертикальной плоскости, в которой расположена ось трубы, (что позволяет с большей точностью фиксировать дефекты, ориентированные вдоль трубы) а другого - под углом γ=50-60 градусов к такой же плоскости, (что позволяет увеличить точность определения дефектов ориентированных поперек трубы), а каждый магниточувствительный датчик, выполнен в виде кассеты с магнитно-резистивными элементами 12 внутри него. Магнитно-резистивные элементы 12 расположены на расстоянии 2-7 мм от трубы 5, соединены между собой по мостовой схеме и установлены так, что ось наибольшей чувствительности всего магниточувствительного датчика совпадала с результирующим вектором магнитного поля соответствующего приспособления.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
С помощью электромагнитов 1, 2, 3, 4. 6, 7, 8, 9 трубу 5 намагничивают, придают ей вращательно-поступательное движение, производят сканирование электромагнитного поля магниточувствительным датчиками 10, 11 и по полученным магнитограммам трубы судят о характеристиках и месте расположения дефектов. При этом трубу 5 намагничивают продольными и поперечным полями одновременно в двух местах трубы отстоящих друг от друга на расстоянии L не менее 500 мм так, чтобы результирующий вектор магнитного поля был направлен в одном месте под углом α 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости в которой расположена ось трубы, а в другом - под углом γ 50-60 градусов, при этом в каждом из этих мест над поверхностью трубы 5 располагают магниточувствительный датчик 10, 11 так, что ось его максимальной чувствительности совпал с направлением результирующего вектора магнитного поля, после чего создают эталонную базу магнитограмм различных стандартных дефектов трубы и производят сравнение с результатами, полученными на диагностируемой трубе и по наименьшему отклонению, определяемому методом наименьших квадратов судят о дефекте.
Пример
Разворот и установку вектора электромагнитного поля на заданный градус производили путем индивидуального регулирования токов в электромагнитах, создающих продольное и поперечное поля. Количество датчиков определялось их размерами и требуемой шириной полосы детектирования. Магнитно-резистивные элементы были сгруппированы по 4 в мостовую схему. Такое подключение требуется, исходя из электрических свойств магнитно-резистивных элементов.
/Magnetic and electromagnetic methods. A magnetic Scanner Based on Residual Magnetization Used for Testing Ferromagnetic Articles. O.A. Bulychev and A.S. Shleenkov. July 19. 2007 p/113-116./
Насосно-компрессорную трубу (HKT) диаметром 73 мм перемещали со скоростью поступательного движения 0,4 м/с и угловой скоростью 2 об/с, при этом производили намагничивание трубы в электромагнитном поле. Результирующее магнитное поле в зоне работы магниточувствительных датчиков: 1,26 мкТл.
Полученные магнитограммы сравнивали с магнитограммами полученным путем сканирования образцов с заданными стандартными дефектами и при достижении предельных отклонений производили маркировку участков трубы с такими отклонениями с сортировкой по классам годности.
На фиг. 4 представлена магнитограмма стандартных дефектов трубы, (показания магниточувствительный датчиков 10 и 11 объединены в один график). На образце дефекты трубы были последовательно нанесены слева направо через равные промежутки равные 700 мм:
- поперечный пропил (в диаметральной плоскости) на внешней стороне трубы длиной 50 мм, шириной 1 мм и глубиной 1 мм;
- поперечный пропил длиной 50 мм, шириной 1 мм и глубиной 0,8 мм;
- поперечный пропил длиной 50 мм, шириной 1 мм и глубиной 0,7 мм;
- продольный пропил длиной 50 мм, шириной 1 мм и глубиной 1 мм;
- продольный пропил длиной 50 мм, шириной 1 мм и глубиной 0,8 мм;
- продольный пропил длиной 50 мм, шириной 1 мм и глубиной 0,7 мм;
- сквозное отверстие в стенке трубы диаметром 3 мм;
- сквозное отверстие в стенке трубы диаметром 2 мм;
- сквозное отверстие в стенке трубы диаметром 1,6 мм.
На фиг. 5, 6, 7 представлены магнитограммы труб с дефектами. На фиг. 5 дефекты расположены по всей длине трубы и выходят за допустимые пределы отклонений.
На фиг. 6 дефекты расположены участками и также выходят за допустимый предел отклонения. На фиг. 7 дефекты локальные, выходящие за допустимый предел отклонения.