Устройство и методика магнитного контроля аттестационных образцов сварщика

Устройство для намагничевания.cdw

Эквивалентная электрическая схема намагничивающего устройства
Зависимость магнитного напряжения в магнитопроводе от
магнитного поток в нем
Зависимость магнитных напряжений в зазоре и в изделии от
магнитного потока в изделии
магнитного поток в изделии
Зависимость суммарного магнитного напряжения в магнитопроводе
от индукции в изделии
Расчет электромагнита
Расчетная схема намагничивающего устройства

курсач по магнитке.doc

Современное состояние производства в передовых странах мира
предполагает наличие эффективных методов неразрушающего контроля. В
настоящее время для обнаружения поверхностных и подповерхностных трещин в
ферромагнитных изделиях (гибы труб опоры и оси вагонов лопатки турбин
кольца подшипников несущие конструкции летательных аппаратов и т.д.) в
основном применяют магнитопорошковый метод. Он хотя и позволяет получить
наглядную картину распределения дефектов однако требует тщательной и
трудоемкой зачистки поверхности изделий. Это приводит к большим затратам
при обнаружении нарушений сплошности металла.
Весьма перспективным методом неразрушающего контроля является
магнитографический имеющий высокую чувствительность по отношению к
наиболее опасным дефектам – трещинам и стянутым непроварам. Однако он имеет
не всегда высокую мобильность и недостаточно широкую область применения
из–за массивности намагничивающих устройств их громоздкости необходимости
зачастую изготовления дополнительных полюсных наконечников к
электромагнитам требования мощных источников питания. Значительным шагом
вперед явился разработанный ранее на кафедре «Физические методы контроля»
Белорусско-Российского университета способ магнитографического контроля
изделий на наличие дефектов в котором для намагничивания применяют
В данной курсовой работе необходимо разработать устройство и методику
магнитного контроля аттестационных образцов сварщика.
Исходными данными являются:
Длина образца– 500 мм;
Ширина образца – 240 мм;
Толщина стенки – 6 мм;
Материал – сталь 10;
Недопустимые дефекты – непровары величиной более 10% от толщины поры
и шлаковые включения – более 20%.
Характеристика объекта контроля
В качестве объекта контроля выступает аттестационный образец сварщика
который представляет собой пластину толщеной 6 мм и размером 600х250 мм.
Данный образец изготовлен из стали 10. Основные виды дефектов которые нас
интересуют будут располагаться в местах сварных соединений и будут
представлять собой поры различные включения непровары трещины дефекты
сплошности. Тип дефектов: протяженные и локальные. Причем локальные
считаются дефектами если они составляют более 10% от толщины образца а
протяженные - более 25%. Данный образец предназначен для аттестации
сварщика. Эксплуатация в лабораторных условиях а следовательно для него не
характерно изменение климатических условий (температуры влажности).
Обоснование выбора метода контроля
При проведении контроля технического состояния сложных систем и
агрегатов одной из актуальных является задача объективного и своевременного
обнаружения дефектов различной природы и организация контроля за развитием
дефектов из-за старения элементов при эксплуатации.
Одним из путей предотвращения нежелательных последствий от эксплуатации
изделий с дефектами является систематическое использование методов
неразрушающего контроля. Дефектом называется каждое отдельное
несоответствие продукции требованиям нормативно-технической документации.
Обычно под дефектом понимают отклонение параметра от требований проектно-
конструкторской документации выявленное средствами неразрушающего
Выбор метода неразрушающего контроля должен учитывать и такие факторы
как условия работы изделия форма и размеры объекта физические свойства
материала условия контроля и наличие подходов к проверяемому объекту
технические условия на изделия содержащие количественные критерии
недопустимости дефектов и зачастую нормирующие применение методов контроля
на конкретном изделии чувствительность методов.
Достоверность результатов определяется чувствительностью методов
неразрушающего контроля выявляемостью и повторяемостью результатов.
Чувствительность метода контроля является важной его характеристикой.
Каждый вида неразрушающего контроля обладает своими особенностями
поэтому необходимо провести анализ всех видов неразрушающего контроля для
качественного решения поставленной задачи.
Проанализируем различные методы неразрушающего контроля с точки зрения
возможности их применения для обнаружения дефектов в образцах. Остановимся
более подробно на анализе акустических вихретоковых радиационных и
магнитных методов контроля.
Акустический вид неразрушающего контроля основан на регистрации
параметров упругих волн возникающих или возбуждаемых в объекте. К основным
преимуществам ультразвуковой дефектоскопии относятся высокая
чувствительность мобильность аппаратуры оперативность в получении
результатов низкая стоимость контроля. Методы широко распространены в
промышленности для выявления дефектов: трещин непроваров шлаковых
включений в сварных швах. Основными недостатками акустических методов
являются высокие требования к чистоте обработки поверхности объекта
контроля трудность создания надежного акустического контакта между
преобразователем и изделием имеющим криволинейную поверхность
неудовлетворительная выявляемость дефектов в поверхностном слое металла.
Последнее особенно важно при контроле тонкостенных изделий так как в этом
случае могут быть пропущены дефекты значительной величины (по отношению к
толщине стенки изделия) которые сильно ослабляют контролируемое сечение
Радиационный вид неразрушающего контроля основан на регистрации и
анализе проникающего излучения после взаимодействия его с контролируемым
объектом. Методы радиационной дефектоскопии могут успешно применятся для
обнаружения несплошностей в ответственных металлоконструкциях. Наиболее
чувствительны они по отношению к объемным дефектам (поры шлаковые
включения). Однако обнаружение узких трещин особенно ориентированных под
углом к лучу просвечивания при этом не гарантируется. Кроме того контроль
радиационными методами имеет высокую стоимость и не всегда высокую
производительность.[2]
Вихретоковый вид неразрушающего контроля основан на анализе
взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с
электромагнитным полем вихревых токов наводимых в контролируемом объекте.
Его применяют только для контроля изделий из электропроводящих материалов.
Вихретоковый вид позволяет выявить поверхностные и подповерхностные трещины
глубиной 01 02 мм и протяженностью более 1мм расположенные на глубине до
мм. На чувствительность значительное влияние оказывает зазор между
преобразователем и поверхностью контролируемого изделия а также взаимное
расположение преобразователя и изделия форма и размеры объекта контроля. С
увеличением зазора чувствительность метода резко падает. Существенно
снижает чувствительность метода к обнаружению дефектов и структурная
неоднородность зоны контроля [3].
Магнитные методы контроля основаны на обнаружении магнитных полей
рассеяния возникающих при наличии различных дефектов сплошности в
намагниченных изделиях из ферромагнитных материалов. Поля рассеяния могут
фиксироваться с помощью различных индикаторов и преобразователей:
магнитного порошка магнитной ленты индукционного преобразователя и т.д.
Магнитопорошковый контроль состоит из следующих операций: подготовки
детали к контролю намагничивания детали нанесения па деталь магнитного
порошка или суспензии осмотра детали разбраковки и размагничивания.
Подготовка детали к контролю заключается в очистке поверхности детали
от отслаивающейся ржавчины грязи а также от смазочных материалов и масел
если контроль проводится с помощью водной суспензии или сухого порошка.
Если поверхность детали темная и черный магнитный порошок на ней плохо
виден то деталь иногда покрывают тонким просвечивающим слоем белой краски
(обычно нитролаком).
Как правило защитные покрытия на деталях небольшой толщины не ухудшают
условий контроля за исключением электроизоляционных покрытий который
мешают пропусканию тока через деталь. В этом случае контроль проводят до
нанесения покрытия или удалив покрытие с части детали или не пропуская ток
через деталь. Если толщина покрытий от 20 до 150 мкм то применяют
специальные режимы контроля.
Значительным недостатком магнитопорошкового метода контроля является
стекание суспензии с поверхности объекта контроля.
При контроле ферромагнитных объектов достаточно широко применяют
магнитографический метод контроля. В этом случае магнитные потоки
рассеяния обусловленные дефектами сплошности металла записываются на
магнитную ленту. Лента выполняет двойную роль: сначала служит индикатором
поля дефекта фиксируя это первичное исходное поле в виде
пространственного распределения остаточной намагниченности рабочего слоя а
затем сама становится источником вторичного отображенного магнитного поля
которое в свою очередь считывается еще одним индикатором. Соответственно
этому магнитографический контроль состоит из двух процессов: записи и
считывания. Для первого процесса необходимы устройства намагничивания (чаще
всего электромагниты) и крепления ленты на изделии для второго –
считывающие устройства (собственно дефектоскопы). Возможно объединение
указанных процессов в едином устройстве.[4]
Магнитографический метод контроля имеет ряд достоинств: высокую
чувствительность (особенно к поверхностным и подповерхностным дефектам)
высокую производительность наличие документа свидетеля о контроле низкие
требования к чистоте контролируемой поверхности [3].
Таким образом анализ неразрушающих методов контроля показал что
наиболее приемлемым для обнаружения дефектов в аттестационных образцах
сварщика является магнитографический метод контроля т.к. он не требует
тщательной и трудоемкой зачистки контролируемой поверхности в отличие от
магнитопорошкового и акустического методов контроля что значительно
снижает время затрачиваемое на контроль. Также еще магнитографический
метод обладает высокой чувствительностью и производительностью.
Анализ литературных источников с целью выбора способа контроля
Способ магнитографического контроля сварных соединений заключается в
том что на поверхности шва укладывают магнитную ленту сварной шов
намагничивают при перемещении вдоль оси сварного шва электромагнита с П-
образным сердечником прямоугольного сечения полосы которого размещены по
одну сторону от сварного шва и считывают информацию о магнитном рельефе по
которой судят о качестве шва отличающийся тем что с целью повышения
чувствительности контроля швов на наличие пор и шлаковых включений при
одностороннем доступе к сварному шву электромагнит устанавливают так что
его продольная ось перпендикулярна оси шва намагничивание начинают и
заканчивают не менее чем за 50 мм от контролируемой зоны.
Способ магнитного контроля стыковых сварных швов заключающийся в том
что намагничивают сварной шов с прилегающей околошовной зоны считывают
топографию магнитного рельефа контролируемого участка и по магнитограмме
определяют наличие дефектов отличающийся тем что с целью повышения
чувствительности и достоверности определения дефектов округлой формы
намагничивание осуществляют вдоль сварного шва а величину намагниченного
поля выбирают в диапазоне 50-90 Асм.
Способ магнитографического контроля сварных швов заключающийся в том
что на поверхности контролируемого шва укладывают магнитную ленту с
помощью П-образного электромагнита намагничивают сварной шов под различными
углами к его продольной оси считывают магнитограмму и по ней определяют
качество шва отличающийся тем что с целью повышения чувствительности при
контроле сварных стыковых соединений с порами и шлаковыми включениями
после укладки ленты на шов на нее или рядом с сварным швом параллельно
основной ленте укладывают отрезок настроечной ленты содержащей одно или
несколько отверстий в ферромагнитном слое а перед считыванием записи с
магнитной ленты помещают настроечную ленту в считывающее устройство
дефектоскопа и поворачивая ее до положения при котором сигнал от границы
отверстия и ленты будет максимальным определяют направление считывания.
Способ магнитографического контроля сварных
Соединений заключающийся в том что на поверхности контролируемого шва
накладывают магнитную ленту намагничивают сварной шов с помощью П-
образного электромагнита считывают магнитограмму в направлениях
параллельных продольной оси шва и определяют качество шва отличающийся
тем что с целью повышения чувствительности и достоверности контроля
сварного шва на наличие дефектов округлой формы на ленте отмечают положение
краев сварного шва с намерением осуществляют под углом 0180? к
Способ магнитографического контроля изделий из ферромагнитных
материалов заключающийся в том что сварные швы намагничивают совместно с
размещенным на его поверхности магнитным носителем имеющим магнитные и
немагнитные участки считывают с носителя магнитограмму в процессе
считывания магнитограммы сравнивают сигналы от границ немагнитного и
магнитного участков носителя с эталонным сигналом и с учетом степени
намагниченности носителя корректируют режим намагничивания отличающийся
тем что с целью повышения чувствительности при контроле сварных швов
границу немагнитного участка магнитного носителя располагают на границе
плоскости симметрии сварных швов.
Способ магнитографического контроля стыковых сварных швов с грубой
поверхностью на наличие дефектов круглой формы и поперечных дефектов
заключающийся в том что намагничивают сварной шов с прилегающей
околошовной зоной вдоль шва считывают топографию магнитного рельефа
контролируемого участка с помощью магнитной ленты намагничивают вместе с
изделием и по магнитограмме определяют наличие дефектов отличающийся тем
что с целью повышения достоверности контроля перед укладкой ленты на
поверхность изделия в околошовной зоне помещают немагнитные прокладки
толщиной 0.3-1.2 мм ленту укладывают на поверхности шва и на немагнитные
Способ магнитного контроля сварного шва заключается в том что
намагничивают сварной шов с прилегающей околошовной зоной считывают
топографию магнитного рельефа контролируемого участка в околошовной зоне и
по магнитограмме определяют наличие дефектов отличающийся тем что о
положении дефекта судят по результату сравнения амплитуд сигналов
считываемых на одинаковых расстояниях от краев от краев сварного шва
считая что расстояние от центра дефекта до краев сварного шва обратно
пропорционально амплитудам сигналов
Способ магнитографического контроля стыковых сварных швов
заключающийся в том что сварной шов намагничивают совместно с размещенным
на его поверхности магнитным носителем путем перемещения П-образного
электромагнита с подмагничивающей системой в виде двух пластин
прямоугольного сечения вдоль шва так чтобы противоположные точки полюса
образующие зазор располагались на границах шва считывают с носителя
магнитограмму по которой судят о наличии дефектов в шве отличающийся тем
что с целью повышения чувствительности при контроле начального и конечного
участков шва намагничивание шва начинают когда край рабочего зазора
подмагничивающей системы находится за пределами начала шва с одной стороны
изделия перемещают рабочий зазор над швом и закрепляют после выхода края
рабочего зазора подмагничивающей системы за пределы конца шва-с другой
что на поверхность контролируемого шва укладывают магнитную ленту
намагничивают сварной шов с помощью П-образного электромагнита и
установленных на заданном расстоянии от поверхности шва дополнительных
пластин рабочие торцы которых расположены симметрично относительно оси
сварного шва считывают магнитограмму и по ней определяют качество шва
отличающийся тем что с целью повышения чувствительности контроля
подмагничивающие пластины устанавливают так чтобы проекция граней их
рабочих торцов располагалась на краях валика усиления шва.
Таким образом анализ литературных источников показал что
целесообразней применять раздельный контроль сварных швов на наличие
локальных и протяженных дефектов. В первом случаи сварные соединения
следует намагнитить вдоль продольной оси считывая запись с ленты вдоль
направления ее поляризации во втором- в поперечном направлении применяя
при неблагоприятных размерах выпуклости шва концентраторы магнитной
Анализ литературных источников с целью разработки или модернизации
оборудования для контроля
Намагничивание контролируемого образца может выполняться двумя
способами: последовательно отдельными участками расположенными по длине
или одновременно по всей длине.
В обоих случаях намагничивающие устройства должны удовлетворять
следующим требованиям:
а) Напряженность приложенного поля должна намагничивать
контролируемую зону до состояния насыщения или даже несколько больше. При
этом уровень намагниченности контролируемого изделия должен находиться на
верхнем пологом участке кривой намагничивания соответствующем режиму
б) В местах перехода магнитного потока от полюсов устройства в
изделие потери его должны быть минимальными.
в) В случае если устройство предназначено для последовательного
намагничивания отдельных участков оно должно легко перемещаться по
поверхности изделия. При одновременном намагничивании всей длины гиба
устройство должно быстро и удобно устанавливаться (закрепляться) на
г) Для удобства в эксплуатации намагничивающее устройство должно
иметь меньший вес и потреблять минимальную мощность.
В практике магнитографического контроля получили применение следующие
типы намагничивающих устройств:
Дисковые магниты ДМ используемые для контроля листовых конструкций
и труб с толщиной стенки до 5—6 мм.
Подвижные намагничивающие устройства ПНУ применяемые при контроле
труб диаметром свыше 150 мм и листовых конструкций толщиной до 16 мм.
Дисковые магниты. Намагничивающее устройство ДМ — дисковый магнит
предназначенное для контроля листовых конструкций состоит из двух дисков и
соединяющего их стержня. На стержне размещена обмотка концы которой
выведены к зажимам изолированным от магнитопровода.
Токоподвод состоит из двух изолированных друг от друга скоб имеющих
втулки соединенные с концами обмотки. Для передвижения и регулировки
направления магнита по шву служит ручка внутри которой пропущены провода
присоединенные через регулирующее устройство (реостат) к источнику питания.
Между дисками поверх защитного кожуха обмотки помещено кольцо из мягкой
резины предназначенное для прижима магнитной ленты к поверхности шва. На
корпусе магнита размещен также выключатель.
Питание дискового магнита производится через регулирующее устройство
состоящее из реостата и амперметра собранных в одном кожухе. С помощью
реостата устанавливается необходимый ток в зависимости от толщины
контролируемого металла.
Под условным термином «растекание» потока понимается уменьшение
индукции в контролируемом изделии непосредственно в месте расположения
намагничивающего устройства и на некотором расстоянии от его поперечной
Недостатком дисковых магнитов является то что они дают значительное
«растекание» потока магнитной индукции из-за линейного контакта между
полюсами намагничивающего устройства и объекта контроля что существенно
ухудшает условия образования и выявления полей дефектов при
магнитографическом контроле. Ухудшение условий намагничивания особенно
четко наблюдается при толщинах контролируемых изделий свыше 5–6 мм и
диаметрах труб менее 300 мм.
Подвижные намагничивающие устройства. B подвижных намагничивающих
устройствах ПНУ применен принцип одновременного создания однородного
магнитного потока на участке значительной протяженности.
Устройство состоит из двух стальных полюсов скрепленных стальными
сердечниками на которых размещаются одна или две катушки. Стальной каркас
с катушками опирается на четыре колеса из немагнитного материала
(дюралюминия). Колеса расположены таким образом что при установке
намагничивающего устройства на контролируемое изделие между колесами и
поверхностью изделия образуется воздушный зазор в 2—3 мм. На одном из
полюсов магнита размещены и клеммы токоподвода и пакетный выключатель.
В дальнейшем эти устройства были модернизированы путем уменьшения
расстояния между парами колес замены двух обмоток одной и внесения
некоторых конструктивных изменений. Благодаря этому модернизированные
устройства давали возможность намагничивать трубы в широком диапазоне
Для удобства эксплуатации величина воздушного зазора должна
обеспечивать свободное перемещение намагничивающего устройства через
усиление шва. Из–за того что воздушный зазор составляет примерно 1..15 мм
возникает достаточно большое магнитное сопротивление и как следствие
достаточно большое рассеивание магнитного потока. Опыты показали что
значительное уменьшение индукции (свыше 5–6%) вследствие «растекания»
потока имеет место при смещении намагничивающего устройства ПНУ от места
расположения дефекта свыше 60—70 мм. Поэтому с учетом небольшого запаса
длина полюсов устройства должна быть не менее 160—200 мм.
При определении сечения магнитопровода длина полюсов намагничивающего
устройства исходя из результатов экспериментов по определению «растекания»
потока принимается равной 150—200 мм высота полюсов выбирается из
конструктивных соображений а длина сердечника равная расстоянию между
полюсами определяется шириной магнитной ленты для магнитографического
контроля (35 мм) и удобным для эксплуатации расстоянием между полюсами
магнита и краями ленты.
Компановка расчет и разработка оборудования для контроля
1 Определение оптимального режима намагничивания
По данным таблицы 1 5 строим кривую намагничивания материала
контролируемого изделия В=f(H).
Рисунок 5.1.1 – Кривая намагничивания стали 10
Построим зависимость (=f(B).
Расчет оптимального режима намагничивания сводится к определению
максимального приращения производной на падающей(правой) ветви кривой
В=f(H) (Рисунок 5.1.1). Простейший способ найти [pic]– заменить табличные
значения функции (=f(B) (Рисунок 5.1.2) соответствующим интерполяционным
многочленом [pic] где a b c d – неизвестные коэффициенты.
Чтобы определить bср и аср можно воспользоваться методом
наименьших квадратов или решить ряд систем уравнений подставляя численные
значения В из кривой:
Вычислив [pic] и [pic] и подставив в (5.1.3) получим значение
Следует отметить что расчетное значение [pic] ниже значения
полученного экспериментально на 10 20% тогда в нашем случае
2 Выбор типа магнитной ленты для магнитографического контроля изделий
Известен оптимальный режим намагничивания ([pic]=162) и кривая
намагничивания материала изделия.
Для получения широкого диапазона характеристики ленты рекомендуют
использовать ленту такого типа чтобы ее рабочая точка А совпадала с
начальной точкой крутого возрастающего участка характеристики ленты
Напряженность поля требуемая для намагничивания ленты до указанной
точки приблизительно равна ее коэрцитивной силе.
Рисунок 5.2.1 – Характеристика магнитной ленты
Поэтому для выбора типа ленты по кривой намагничивания материала
определяют напряженность поля требуемую для получения [pic] (в нашем
случае [pic]=1400 Асм). Так как составляющая вектора напряженности поля
параллельная границе раздела сред имеет по обе стороны границы одинаковые
значения а ферромагнитный слой ленты находится практически у самой
поверхности то на ленту в ее плоскости воздействует поле напряженностью
[pic]. Это поле смещает рабочую точку характеристики ленты. По таблице Г.2
[5] выбираем магнитную ленту И4701–35 с коэрцитивной силой [pic]80(Асм)
Описание устройства для контроля и принцип его действия.
Для магнитографического контроля сварных соединений аттестационных
образцов я применил подвижное намагничивающее устройство позволяющие
намагничивать всю длину стыкового шва или его значительную часть с одного
прохода. Так как контроль производится малогабаритного объекта то для него
целесообразно применить подвижное намагничивающее устройство.
Намагничивающее устройство устанавливают на объекте контроля так чтобы
сварной шов находился между полюсами электромагнита под углом 10 200 .
Карета" намагничивающего устройства содержит П-образный сердечник на
котором намотана обмотка колеса для перемещения по изделию
подмагничивающую систему в виде пластин. Пластины закреплены с возможностью
перемещаться в вертикальном направлении а полюса электромагнита - с
возможностью перемещаться в горизонтальном направлении. Оператор
устанавливает намагничивающее устройство с пластинами подмагничивания
образующие рабочий зазор между собой. Устройство перемещают по
контролируемой поверхности вдоль шва так чтобы направление перемещения и
продольная оси зазора между пластинами составляли заданный угол 10 200
а в процессе перемещенияэлектромагнита вдоль шва ориентируют его так чтобы
противолежащие точки проекции прастин образующий рабочий зазор
распологались на границе шва. После намагничивания проводят считывание
магнитограммы по результатам расшифровки которой определяют качество шва.
Разработка методики контроля
На первоначальном этапе происходит внешний осмотр сварного шва. Шов
осматривается визуально на наличие видимых дефектов: трещин дефектов
нарушения сплошности. До проведения контроля с поверхности стыкового шва
выполненного ручной электродуговой сваркой и околошовных зон шириной не
менее 20 мм с каждой стороны валика усиления должны быть устранены грубые
неровности (чрезмерная чешуйчатость затвердевшие брызги расплавленного
металла и шлака а также наплывы). Кроме того с поверхности контролируемых
сварных швов и около шовных зон должны быть удалены грязь шлак и другие
посторонние наслоения затрудняющие плотное прилегание магнитной ленты и
ухудшающие условия магнитной записи на ней полей дефектов. Перед
проведением магнитографического контроля сварных соединений следует
обеспечить свободный подход ко всей поверхности сварного шва для того
чтобы выполнить его внешний осмотр и не создавать затруднений при контроле.
Затем наложить магнитную ленту на поверхность стыкового шва
противоположную валику усиления повсей длине прижав ее. Перед проведением
магнитографического контроля магнитная лента должна быть подвергнута
размагничиванию с помощью стирающего устройства.
Длина отрезка магнитной ленты накладываемой на контролируемый шов
должна быть не менее чем на 200 мм больше длины сварного стыка образца.
Намагничивание контролируемых сварных соединений выполняют постоянным
током протекающим по обмотке электромагнита и обеспечивающим равномерное
намагничивание всей толщины стыкового шва.
Устройство для намагничивания вручную проводят вдоль контролируемого
шва так чтобы проекция рабочих кромок перекрывала весь шов а
противалежащие точки пластин образующий рабочиз зазор распологались на
границах шва и перемещая их вместе с электромагнитом вдоль шва под углом
0 намагничивают весь шов и при этом исключают появление помех.
После намагничивания контролируемого сварного соединения магнитную
ленту аккуратно снимают с образца и доставляют к месту воспроизведения
полученной магнитограммы с соблюдением мер предосторожности которые
исключают воздействия на нее постоянных магнитных полей.
В качестве магнитного дефектоскопа выступает дефектоскоп типа МДУ-2У.
Дефектоскоп должен быть настроен.
Браковочный уровень на шкале импульсной индикации или на диаграмме
регистратора должен соответствовать минимальной величине недопустимого
дефекта регламентированного нормативно-технической документацией.
Если амплитуда сигнала записанная на магнитной ленте превышает
уровень допустимой амплитуды в данном дефектоскопе то следует говорить о
Так как контроль происходит в помещении то в качестве источника
питания могут применяться стандартные сети помещения.
Разработка метрологического обеспечения средств неразрушающего контроля
Метрологическим обеспечением называют установление и применение научных
и организационных основ технических средств правил и норм необходимых
для достижения единства и требуемой точности измерения.
Для настройки чувствительности дефектоскопов используются испытательные
образцы и контрольная магнитограмма. Испытательные образцы служат для
изготовления контрольных магнитограмм.
Испытательные образцы должны быть изготовлены для каждой толщины
объекта контроля и марки стали листов качество которых подлежит контролю
магнитографическим методом. Если на данном объекте контроля применяются
металлические листы различной поставки но из стали с одинаковыми или
близкими структурами химического состава и магнитными свойствами то
изготавливается один общий испытательный образец для полотнищ из этих
сталей с одинаковой толщиной.
Глубину искусственных дефектов выбирают равной минимальному
браковочному уровню для заданной толщины объекта контроля в соответствии с
требованиями. На поверхности испытательного образца должны быть отмечены
краской расположение и границы участков имеющих дефекты с указанием вида и
величины этих контрольных дефектов. Каждый испытательный образец должен
быть проверен и принят комиссией.
Контрольная магнитограмма служит для настройки чувствительности
дефектоскопов. Контрольные магнитограммы записывают на испытательных
образцах путем намагничивания их теми же устройствами и при тех же режимах
которые применяются для контроля сварных образцов.
Для изготовления контрольной магнитограммы используют магнитную ленту
того же типа что и при неразрушающем контроле изделий. При каждой смене
партии магнитной ленты должна быть изготовлена новая контрольная
магнитограмма из новой партии ленты. На магнитограмме должны быть отмечены
- границы участков с указанием вида и величины дефектов;
- толщины основного металла и испытательного образца;
- режим намагничивания.
Если амплитуда сигнала обусловленного дефектом в контролируемом
изделии превышает браковочный уровень то дефект считают недопустимым.
Настройку чувствительности магнитографического дефектоскопа следует
проводить перед каждым началом работы с ним.
Мероприятия по охране труда
При работе на магнитных дефектоскопах необходимо соблюдать следующие
) Дефектоскоп должен быть надежно заземлен. В цепи заземления
категорически запрещается устанавливать предохранители или выключатели а
также использовать провода заземления в качестве токоведущих для рабочего
) Штепсельное соединение должно быть выполнено с тремя контактами из
которых два соединяют с питающей сетью а один с заземляющим проводом. Если
дефектоскоп присоединяется к питающей сети с помощью штепсельной вилки а
заземление осуществляется третьим проводом с кабельным наконечником то
заземляющий провод должен быть надежно присоединен к клемме заземления.
) Запрещается прикасаться к неизолированным токоведущим частям
находящимся под напряжением независимо от его величины. Перед зажатием
детали в зажимном устройстве дефектоскопа для ее циркулярного
намагничивания необходимо поверхность контакта тщательно очистить от
загрязнений масла керосина и т.д. Необходимо следить за чистотой медных
стержней не допускать применение стержней с забитыми торцами.
) При каждом даже кратковременном перерыве в работе а также при
переходе с одного рабочего места на другое дефектоскоп должен быть
отключен от питающей сети.
) Вблизи дефектоскопа нельзя хранить легковоспламеняющиеся вещества:
бензин ацетон и т.д. Запрещается применять открытый огонь.
) Рядом с дефектоскопами необходимо иметь углекислотноснежные
) Работа на дефектоскопе разрешается только специалистам обученным
магнитному контролю и знающим устройство дефектоскопа и правила работы на
В данной курсовой работе я разработал устройство и методику
магнитного контроля швов аттестационных образцов сварщика. В моем случаи
толщена 6 мм и размер образца 600х250 мм материал сталь10. Недопустимыми
дефектами являлись поры шлаковые включения и непровары. Данный объект
можно было также проконтролировать радиационным и акустическим видами
контроля но магнитографический метод является более дешевым и простым в
плане реализации и также обладает высокой точностью и чувствительностью при
Также в ходе проделанной работы я научился определять оптимальный
режим намагничивания сделал расчет устройства для намагничивания
постоянным полем изделий выбрал нужный для магнитографического контроля
тип ленты и закрепил умение пользоваться технической литературой.
Список использованных источников
Неразрушающий контроль: Практ. Пособие Т2 Под ред. В. В.
Сухорукова. М: Высш. шк. 1991. – 283 с.; ил.
Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: справ. Т.2
под ред. В. В. Клюева. – М. Машиностроение 1986.: ил.
Ермолов И. Н. Методы и средства неразрушающего контроля качества
И. Н. Ермолов Ю. Я. Останин. – М.: Высшая шк. 1988. – 386с.:ил
Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн.3. Электромагнитный контроль
В.Г.Герасимов А.Д.Покровский В.В.Сухоруков. – Мн.: Вышэйшая школа 1992.
Приборы и методы электромагнитного контроля. Методические указания к
курсовой работе для студентов специальности Т 06.01 – “Приборостроение”. –
Могилев 2001. – 28с.
Неразрушающий контроль материалов и изделий: Справочник. Под ред.
Г.С.Самойловича. – М.: Машиностроение 1976. – 456с.:ил.
А.с. 1422125 СССР кл G01 N 2785. Способ магнитографического
контроля В.А. Новиков (СССР).– №461996625–28

Сканирующ устройство А3.cdw

* Размеры для справок

Сканирующ устройство.cdw

* Размеры для справок

Чертеж.cdw

от индукции в контролируемом сечении
Кривая намагничивания материала изделия
Полученное значение оптимальной индукции:
Увеличенное значение оптимальной индукции на 10%:

Спецификация.cdw

Устройство для контроля
Определение оптимального
режима намагничивания
Расчет электромагнита
для намагничивания изделия
Винт М5х16 ГОСТ17473-80
Винт М5х20ГОСТ17473-80
Винт М5х25 ГОСТ17473-80
Гайка М5 ГОСТ5927-70
Шайба 5 ГОСТ 6958-78

Содержание.doc

Характеристика объекта контроля 5
Обоснование выбора метода контроля 4
Анализ литературных источников с целью выбора способа контроля 9
Анализ литературных источников с целью разработки или
модернизации оборудования для контроля 14
Компановка расчет и разработка оборудования для контроля 18
1 Определение оптимального режима намагничивания 18
2 Выбор типа магнитной ленты для магнитографического
Описание устройства для контроля и принципа его действия 21
Разработка методики контроля 22
Разработка метрологического обеспечения средств контроля 23
Мероприятия по охране труда 24
Список использованных источников 26
Разработка устройства и методики магнитного контроля аттестационных
Пояснительная записка

Сканирующ устройство А2.cdw

* Размеры для справок

ТИТУЛЬНЫЙ.doc

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Физические методы контроля»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по курсу
«Приборы и методы электромагнитного контроля»
Тема работы: Разработка устройства и методики магнитного контроля
аттестационных образцов сварщика
Работу выполнил студент Кряков А.В.
Руководитель работы Новиков В.А.

курсач по магнитке V1.1.doc

Современное состояние производства в передовых странах мира
предполагает наличие эффективных методов неразрушающего контроля. В
настоящее время для обнаружения поверхностных и подповерхностных трещин в
ферромагнитных изделиях (гибы труб опоры и оси вагонов лопатки турбин
кольца подшипников несущие конструкции летательных аппаратов и т.д.) в
основном применяют магнитопорошковый метод. Он хотя и позволяет получить
наглядную картину распределения дефектов однако требует тщательной и
трудоемкой зачистки поверхности изделий. Это приводит к большим затратам
при обнаружении нарушений сплошности металла.
Весьма перспективным методом неразрушающего контроля является
магнитографический имеющий высокую чувствительность по отношению к
наиболее опасным дефектам – трещинам и стянутым непроварам. Однако он имеет
не всегда высокую мобильность и недостаточно широкую область применения
из–за массивности намагничивающих устройств их громоздкости необходимости
зачастую изготовления дополнительных полюсных наконечников к
электромагнитам требования мощных источников питания. Значительным шагом
вперед явился разработанный ранее на кафедре «Физические методы контроля»
Белорусско-Российского университета способ магнитографического контроля
изделий на наличие дефектов в котором для намагничивания применяют
В данной курсовой работе необходимо разработать устройство и методику
магнитного контроля аттестационных образцов сварщика.
Исходными данными являются:
Длина образца– 500 мм;
Ширина образца – 240 мм;
Толщина стенки – 6 мм;
Материал – сталь 10;
Недопустимые дефекты – непровары величиной более 10% от толщины поры
и шлаковые включения – более 20%.
Характеристика объекта контроля
В качестве объекта контроля выступает аттестационный образец сварщика
который представляет собой пластину толщеной 6 мм и размером 600х250 мм.
Данный образец изготовлен из стали 10. Основные виды дефектов которые нас
интересуют будут располагаться в местах сварных соединений и будут
представлять собой поры различные включения непровары трещины дефекты
сплошности. Тип дефектов: протяженные и локальные. Причем локальные
считаются дефектами если они составляют более 10% от толщины образца а
протяженные - более 25%. Данный образец предназначен для аттестации
сварщика. Эксплуатация в лабораторных условиях а следовательно для него не
характерно изменение климатических условий (температуры влажности).
Обоснование выбора метода контроля
При проведении контроля технического состояния сложных систем и
агрегатов одной из актуальных является задача объективного и своевременного
обнаружения дефектов различной природы и организация контроля за развитием
дефектов из-за старения элементов при эксплуатации.
Одним из путей предотвращения нежелательных последствий от эксплуатации
изделий с дефектами является систематическое использование методов
неразрушающего контроля. Дефектом называется каждое отдельное
несоответствие продукции требованиям нормативно-технической документации.
Обычно под дефектом понимают отклонение параметра от требований проектно-
конструкторской документации выявленное средствами неразрушающего
Выбор метода неразрушающего контроля должен учитывать и такие факторы
как условия работы изделия форма и размеры объекта физические свойства
материала условия контроля и наличие подходов к проверяемому объекту
технические условия на изделия содержащие количественные критерии
недопустимости дефектов и зачастую нормирующие применение методов контроля
на конкретном изделии чувствительность методов.
Достоверность результатов определяется чувствительностью методов
неразрушающего контроля выявляемостью и повторяемостью результатов.
Чувствительность метода контроля является важной его характеристикой.
Каждый вида неразрушающего контроля обладает своими особенностями
поэтому необходимо провести анализ всех видов неразрушающего контроля для
качественного решения поставленной задачи.
Проанализируем различные методы неразрушающего контроля с точки зрения
возможности их применения для обнаружения дефектов в образцах. Остановимся
более подробно на анализе акустических вихретоковых радиационных и
магнитных методов контроля.
Акустический вид неразрушающего контроля основан на регистрации
параметров упругих волн возникающих или возбуждаемых в объекте. К основным
преимуществам ультразвуковой дефектоскопии относятся высокая
чувствительность мобильность аппаратуры оперативность в получении
результатов низкая стоимость контроля. Методы широко распространены в
промышленности для выявления дефектов: трещин непроваров шлаковых
включений в сварных швах. Основными недостатками акустических методов
являются высокие требования к чистоте обработки поверхности объекта
контроля трудность создания надежного акустического контакта между
преобразователем и изделием имеющим криволинейную поверхность
неудовлетворительная выявляемость дефектов в поверхностном слое металла.
Последнее особенно важно при контроле тонкостенных изделий так как в этом
случае могут быть пропущены дефекты значительной величины (по отношению к
толщине стенки изделия) которые сильно ослабляют контролируемое сечение
Радиационный вид неразрушающего контроля основан на регистрации и
анализе проникающего излучения после взаимодействия его с контролируемым
объектом. Методы радиационной дефектоскопии могут успешно применятся для
обнаружения несплошностей в ответственных металлоконструкциях. Наиболее
чувствительны они по отношению к объемным дефектам (поры шлаковые
включения). Однако обнаружение узких трещин особенно ориентированных под
углом к лучу просвечивания при этом не гарантируется. Кроме того контроль
радиационными методами имеет высокую стоимость и не всегда высокую
производительность.[2]
Вихретоковый вид неразрушающего контроля основан на анализе
взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с
электромагнитным полем вихревых токов наводимых в контролируемом объекте.
Его применяют только для контроля изделий из электропроводящих материалов.
Вихретоковый вид позволяет выявить поверхностные и подповерхностные трещины
глубиной 01 02 мм и протяженностью более 1мм расположенные на глубине до
мм. На чувствительность значительное влияние оказывает зазор между
преобразователем и поверхностью контролируемого изделия а также взаимное
расположение преобразователя и изделия форма и размеры объекта контроля. С
увеличением зазора чувствительность метода резко падает. Существенно
снижает чувствительность метода к обнаружению дефектов и структурная
неоднородность зоны контроля [3].
Магнитные методы контроля основаны на обнаружении магнитных полей
рассеяния возникающих при наличии различных дефектов сплошности в
намагниченных изделиях из ферромагнитных материалов. Поля рассеяния могут
фиксироваться с помощью различных индикаторов и преобразователей:
магнитного порошка магнитной ленты индукционного преобразователя и т.д.
Магнитопорошковый контроль состоит из следующих операций: подготовки
детали к контролю намагничивания детали нанесения па деталь магнитного
порошка или суспензии осмотра детали разбраковки и размагничивания.
Подготовка детали к контролю заключается в очистке поверхности детали
от отслаивающейся ржавчины грязи а также от смазочных материалов и масел
если контроль проводится с помощью водной суспензии или сухого порошка.
Если поверхность детали темная и черный магнитный порошок на ней плохо
виден то деталь иногда покрывают тонким просвечивающим слоем белой краски
(обычно нитролаком).
Как правило защитные покрытия на деталях небольшой толщины не ухудшают
условий контроля за исключением электроизоляционных покрытий который
мешают пропусканию тока через деталь. В этом случае контроль проводят до
нанесения покрытия или удалив покрытие с части детали или не пропуская ток
через деталь. Если толщина покрытий от 20 до 150 мкм то применяют
специальные режимы контроля.
Значительным недостатком магнитопорошкового метода контроля является
стекание суспензии с поверхности объекта контроля.
При контроле ферромагнитных объектов достаточно широко применяют
магнитографический метод контроля. В этом случае магнитные потоки
рассеяния обусловленные дефектами сплошности металла записываются на
магнитную ленту. Лента выполняет двойную роль: сначала служит индикатором
поля дефекта фиксируя это первичное исходное поле в виде
пространственного распределения остаточной намагниченности рабочего слоя а
затем сама становится источником вторичного отображенного магнитного поля
которое в свою очередь считывается еще одним индикатором. Соответственно
этому магнитографический контроль состоит из двух процессов: записи и
считывания. Для первого процесса необходимы устройства намагничивания (чаще
всего электромагниты) и крепления ленты на изделии для второго –
считывающие устройства (собственно дефектоскопы). Возможно объединение
указанных процессов в едином устройстве.[4]
Магнитографический метод контроля имеет ряд достоинств: высокую
чувствительность (особенно к поверхностным и подповерхностным дефектам)
высокую производительность наличие документа свидетеля о контроле низкие
требования к чистоте контролируемой поверхности [3].
Вывод: Анализ неразрушающих методов контроля показал что наиболее
приемлемым для обнаружения дефектов в аттестационных образцах сварщика
является магнитографический метод контроля т.к. он не требует тщательной и
трудоемкой зачистки контролируемой поверхности в отличие от
магнитопорошкового и акустического методов контроля что значительно
снижает время затрачиваемое на контроль. Также еще магнитографический
метод обладает высокой чувствительностью и производительностью.
Анализ литературных источников с целью выбора способа контроля
Под предельной чувствительностью метода контроля понимают наименьшие
размеры эталонной модели дефекта уверенно обнаруживаемого при заданной
настройке аппаратуры. Реальная чувствительность характеризует наименьшие
размеры реального дефекта обнаруживаемого в контролируемом объекте.
Считается что дефект обнаруживается уверенно если отношение амплитуд
сигнал-шум не менее 2. При магнитографическом контроле рекомендуют объект
контроля намагничивать в поперечном направлении т. к. вектор напряженности
внешнего поля будет ориентирован перпендикулярно направлению
распространения дефектов и их выявляемость поэтому будет наилучшей. [5]
На магнитную ленту в процессе магнитографического контроля стыковых
сварных соединений (при поперечном намагничивании) записывается в основном
суперпозиция магнитных полей следующих видов:
- тангенциальные составляющие внешнего намагничивающего поля Н((;
Для уверенного обнаружения дефектов создающих поля рассеяния
совпадающие с краем валика шва в [6] предложено дополнительно проводить
контроль при режиме 0 2 Нс ( Н(п ( 04 Нс где Нс - коэрцитивная сила
ленты. При этом помехи обусловленные валиком шва не создают магнитного
контраста записи на ленте т.к. в этом случае магнитная лента работает на
участке обратимого намагничивания ее характеристики.
В [7] на ленту перед укладкой на изделие воздействуют полем заданной
напряженности направление которого совпадает с рабочим а величина равна
сумме внешнего поля и поля рассеяния от наибольшего допустимого дефекта. В
предлагаемом способе контроля поляризованную ленту вначале намагничивают
полем заданной напряженности (при этом ее перемагничивание происходит по
кривой OCD (рисунок 3.1) а затем совместно с изделием - полем рабочей
напряженности Нр (перемагничивание по кривой ОAD). На ленту воздействует
также поле помех Нп подмагничивая отдельные ее участки до точки С и поля
дефектов подмагничивая ее до точки Е. После прекращения действия
намагничивающего поля участки ленты не подвергавшиеся действию полей помех
и полей дефектов приобретают остаточную намагниченность соответствующую
точке D (перемагничивание происходит по пунктирной линии AD); такую же
намагниченность приобретают участки ленты в местах действия полей помех Нп
(перемагничивание по кривой CD). Контраст записи полей помех равен нулю.
Контраст записи на участках ленты подвергшихся действию полей дефектов
равен (Мd. Таким образом отношение амплитуд сигнал-шум стремится к
бесконечности (приборные шумы не учитываются).
Для повышения чувствительности контроля изделий когда амплитуда
полезного сигнала незначительно превышает амплитуду сигнала от наибольшего
допустимого дефекта а фон помех меньше сигналов от наибольшего допустимого
дефекта в [8] предложен следующий способ магнитографического контроля.
Перед оценкой качества изделия на магнитограмме ленту намагничивают по
участкам с равными по амплитуде помехами дополнительным полем направление
которого совпадает с направлением поля рабочей напряженности а величина
меньше суммы поля рабочей напряженности и поля от наибольшего допустимого
дефекта. При осуществлении этого способа поляризованная магнитная лента
прижатая к изделию под действием поля рабочей напряженности Нр
перемагничивается по сплошной кривой OCD. При этом участки ленты на
которые воздействуют также поля помех Нп меньше поля наибольшего
допустимого дефекта Нпd перемагничиваются по сплошной кривой OCEF а
участки на которые действуют поля недопустимых дефектов Нd - по кривой
OCEJGH1. Затем на ленту снятую с объекта контроля воздействуют
дополнительным полем напряженности Нд равным сумме поля рабочей
напряженности и помех меньших поля наибольшего допустимого дефекта Нпd.
При этом участки ленты находившиеся только под действием поля рабочей
напряженности перемагничиваются по кривой DPCEF а участки ленты
находившиеся под действием полей помех Нп по кривой FREF. Таким образом
контраст магнитной записи поля дефекта определяется отрезком H1F (большим
чем в предыдущем случае). При традиционном же способе магнитографического
контроля с использованием поляризованной магнитной ленты объект контроля
вместе с лентой намагничивают полем рабочей напряженности Нр (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Пояснение способа магнитографического контроля
В этом случае вся лента перемагничивается по кривой OCD а ее
участки находившиеся под действием полей дефектов Нd - по кривой OGH1. Те
участки на которые воздействовало внешнее поле и поля-помехи
перемагничиваются по кривой OEF. Тогда контраст записи на ленте полей
дефектов будет определяться отрезком DH1 а полей-помех - DF. Отношение
амплитуд сигнал-шум будет равно DH1DF.
Повышение чувствительности метода обусловлено увеличением индукции в
контролируемых сечениях шва вследствие более высокой напряженности поля в
зоне контроля создаваемого концентраторами магнитной индукции.
Указанный способ однако не обеспечивает требуемой чувствительности
контроля реальных сварных швов вследствие недостаточно высокой
напряженности намагничивающего поля обладает низкой достоверностью
контроля т. к. шов в поперечном направлении намагничен неравномерно
(сильнее у краев) неудобен в реализации из-за затруднительного подхода к
валику контролируемого шва.
Указанные недостатки во многом устраняются а чувствительность
контроля сварных швов значительно повышается если концентраторы магнитной
индукции расположить на высоте С+Δ от поверхности контролируемого изделия
на расстоянии друг от друга равном ширине шва где С - высота валика шва
≤Δ≤4 мм [9 10]. При этом вследствие того что на валик шва воздействует
неоднородное дополнительное подмагничивающее поле (у середины сильнее чем
у краев) шов в поперечном направлении оказывается намагниченным более
равномерно. Это приводит к повышению достоверности метода.
С уменьшением расстояния между концентраторами магнитной индукции
создаваемая ими напряженность поля вначале возрастает достигая
максимального значения при l=4 5 мм а затем убывает. При описанном выше
способе магнитографического контроля максимальное значение напряженности
намагничивающего поля ограничивается шириной шва: если расстояние между
рабочими гранями концентраторов магнитной индукции будет меньше чем ширина
шва то на сигналограмме будут наблюдаться помехи величина которых может
превосходить сигналы от недопустимых дефектов. Рекомендуется расстояние
между рабочими гранями концентраторов магнитной индукции в НУ установить 6
- 8 мм а при контроле судить только о качестве участка шва находящегося в
плоскости симметрии валика и его окрестностях (± 2 мм) т. к. по
статистическим данным около 90 % дефектов сплошности располагаются в
плоскости симметрии шва. О качестве остального шва можно судить и по
результатам традиционного способа магнитографического контроля: шов у краев
намагничен обычно достаточно для уверенного обнаружения дефектов.
Концентраторы магнитной индукции рекомендуют расположить на расстоянии 4 ÷
мм друг от друга и перемещать вместе с НУ вдоль шва ориентируя ось
симметрии подмагничивающей системы под углом не более 10° к продольной оси
шва. При этом магнитная лента располагается с противоположной стороны шва.
В этом случае могут обнаруживаться непровары величиной 5 % и более от
толщины основного металла.
Описанные выше способы магнитографического контроля предназначены для
обнаружения протяженных дефектов в шве (трещин. непроваров подрезов
цепочек пор). Чувствительность метода при этом максимальна т. к. вектор
напряженности намагничивающего поля перпендикулярен направлению
распространения дефекта. Локальные дефекты (одиночные поры шлаковые
включения) не имеют такой преимущественной ориентации: в плоскости изделия
они имеют округлую форму. Чувствительность контроля реальных сварных швов
на наличие таких дефектов составляет 80 ÷ 100 % от толщины основного
повысить чувствительность контроля швов на наличие пор и шлаковых
включений можно если шов намагнитить под углом к его продольной оси [11].
При этом вследствие снижения размагничивающего фактора сварной шов
окажется намагниченным значительно сильнее. Максимальная амплитуда сигнала
обусловленного дефектом будет иметь место если ленту считывать вдоль
линии намагничивания (направление поляризации ленты).
Идеальные условия для обнаружения одиночных пор и шлаковых включений
будут созданы если шов вместе с прижатой к его поверхности лентой
намагничивать вдоль продольной оси [12]. При этом приблизительно в 4÷5 раз
повышается чувствительность контроля отсутствуют помехи обусловленные
валиком шва в 20 ÷ 25 раз снижается потребляемая мощность получается
сигналограмма удобная для расшифровки и дальнейшей обработки.
Традиционный метод магнитографического контроля характеризуется также
низкой разрешающей способностью: цепочку локальных дефектов трудно
отличить от непровара переменной величины. Для повышения разрешающей
способности метода в [12] предложено контролируемый объект намагничивать
вдоль направления распространения цепочки пор (во многих случаях ориентация
дефектов известна) а считывание записи с ленты осуществлять вдоль линии
намагничивания. При этом разрешающая способность метода возрастает в 10÷40
раз удается различить две находящиеся под краской или заполненные шлаком
поры наружной поверхности даже в том случае если они перекрываются.
Повышение разрешающей способности метода в этом случае можно
объяснить следующим. При режимах обеспечивающих высокую чувствительность
метода поля локальных дефектов оказываются вытянутыми в направлении
перпендикулярном вектору напряженности поля. Линии равных значений
тангенциальной составляющей полей пор и шлаковых включений имеют вид
эллипсов большие оси которых ортогональны направлению намагничивания. При
намагничивании вдоль цепочки пор поля дефектов перекрываются при меньшем
расстоянии между дефектами чем при намагничивании в поперечном
Вывод: Анализ литературных источников позволил выявить основные
закономерности формирования полей наружных дефектов под влиянием
постоянного внешнего поля. Он также показал что способ магнитографического
контроля основанный на намагничивании объекта через уложенный на его
поверхность магнитоноситель является весьма перспективным однако
исследован недостаточно полно.
Анализ литературных источников с целью разработки или модернизации
оборудования для контроля
Намагничивание контролируемого образца может выполняться двумя
способами: последовательно отдельными участками расположенными по длине
или одновременно по всей длине.
В обоих случаях намагничивающие устройства должны удовлетворять
следующим требованиям:
а) Напряженность приложенного поля должна намагничивать
контролируемую зону до состояния насыщения или даже несколько больше. При
этом уровень намагниченности контролируемого изделия должен находиться на
верхнем пологом участке кривой намагничивания соответствующем режиму
б) В местах перехода магнитного потока от полюсов устройства в
изделие потери его должны быть минимальными.
в) В случае если устройство предназначено для последовательного
намагничивания отдельных участков оно должно легко перемещаться по
поверхности изделия. При одновременном намагничивании всей длины гиба
устройство должно быстро и удобно устанавливаться (закрепляться) на
г) Для удобства в эксплуатации намагничивающее устройство должно
иметь меньший вес и потреблять минимальную мощность.
В практике магнитографического контроля получили применение следующие
типы намагничивающих устройств:
Дисковые магниты ДМ используемые для контроля листовых конструкций
и труб с толщиной стенки до 5—6 мм.
Подвижные намагничивающие устройства ПНУ применяемые при контроле
труб диаметром свыше 150 мм и листовых конструкций толщиной до 16 мм.
Дисковые магниты. Намагничивающее устройство ДМ — дисковый магнит
предназначенное для контроля листовых конструкций состоит из двух дисков и
соединяющего их стержня. На стержне размещена обмотка концы которой
выведены к зажимам изолированным от магнитопровода.
Токоподвод состоит из двух изолированных друг от друга скоб имеющих
втулки соединенные с концами обмотки. Для передвижения и регулировки
направления магнита по шву служит ручка внутри которой пропущены провода
присоединенные через регулирующее устройство (реостат) к источнику питания.
Между дисками поверх защитного кожуха обмотки помещено кольцо из мягкой
резины предназначенное для прижима магнитной ленты к поверхности шва. На
корпусе магнита размещен также выключатель.
Питание дискового магнита производится через регулирующее устройство
состоящее из реостата и амперметра собранных в одном кожухе. С помощью
реостата устанавливается необходимый ток в зависимости от толщины
контролируемого металла.
Под условным термином «растекание» потока понимается уменьшение
индукции в контролируемом изделии непосредственно в месте расположения
намагничивающего устройства и на некотором расстоянии от его поперечной
Недостатком дисковых магнитов является то что они дают значительное
«растекание» потока магнитной индукции из-за линейного контакта между
полюсами намагничивающего устройства и объекта контроля что существенно
ухудшает условия образования и выявления полей дефектов при
магнитографическом контроле. Ухудшение условий намагничивания особенно
четко наблюдается при толщинах контролируемых изделий свыше 5–6 мм и
диаметрах труб менее 300 мм.
Подвижные намагничивающие устройства. B подвижных намагничивающих
устройствах ПНУ применен принцип одновременного создания однородного
магнитного потока на участке значительной протяженности.
Устройство состоит из двух стальных полюсов скрепленных стальными
сердечниками на которых размещаются одна или две катушки. Стальной каркас
с катушками опирается на четыре колеса из немагнитного материала
(дюралюминия). Колеса расположены таким образом что при установке
намагничивающего устройства на контролируемое изделие между колесами и
поверхностью изделия образуется воздушный зазор в 2—3 мм. На одном из
полюсов магнита размещены и клеммы токоподвода и пакетный выключатель.
В дальнейшем эти устройства были модернизированы путем уменьшения
расстояния между парами колес замены двух обмоток одной и внесения
некоторых конструктивных изменений. Благодаря этому модернизированные
устройства давали возможность намагничивать трубы в широком диапазоне
Для удобства эксплуатации величина воздушного зазора должна
обеспечивать свободное перемещение намагничивающего устройства через
усиление шва. Из–за того что воздушный зазор составляет примерно 1..15 мм
возникает достаточно большое магнитное сопротивление и как следствие
достаточно большое рассеивание магнитного потока. Опыты показали что
значительное уменьшение индукции (свыше 5–6%) вследствие «растекания»
потока имеет место при смещении намагничивающего устройства ПНУ от места
расположения дефекта свыше 60—70 мм. Поэтому с учетом небольшого запаса
длина полюсов устройства должна быть не менее 160—200 мм.
При определении сечения магнитопровода длина полюсов намагничивающего
устройства исходя из результатов экспериментов по определению «растекания»
потока принимается равной 150—200 мм высота полюсов выбирается из
конструктивных соображений а длина сердечника равная расстоянию между
полюсами определяется шириной магнитной ленты для магнитографического
контроля (35 мм) и удобным для эксплуатации расстоянием между полюсами
магнита и краями ленты.
Поле дефекта с увеличением глубины залегания дефекта претерпевает не
только количественные но и качественные изменения. Начиная с некоторой
глубины залегания дефекта Нd из колоколообразной трансформируется в
дугообразную максимум которой смещается к краям валика шва . Это
обусловливает появление в шве областей качественно разной выявляемости
если дефект расположен в области III то максимумы делокализованного
поля дефекта совпадают с краями валика шва и на сигналограмме будет
наблюдаться лишь изменение амплитуд помех обусловленных валиком шва. Эта
особенность использована в для разработки способа намагничивания при
контроле односторонних сварных соединений. Сущность способа состоит в
следующем (рис. 2): на поверхность контролируемого образца с обратной
стороны шва укладывают пластину прямоугольного сечения а затем две
пластины со скосом кромки стык которых расположен в плоскости симметрии
шва. Толщину пластины прямоугольного сечения выбирают такой чтобы стык
пластин со скосом кромки находился в области III (или II). В этом случае
“ложный” сигнал от стыка на сигналограмме либо будет отсутствовать либо
такие сигналы не будут превышать фон помех. Итак стык пластин со скосом
кромки создает дополнительное поле которое подмагничивает шов однако сам
стык как дефект не обнаруживается. Дефекты же сплошности сварного
соединения располагаются ближе к поверхности сильно намагниченного шва
(области Ia или Iб) а потому будут создавать значительные поля рассеяния и
могут быть уверенно обнаружены.
Описанный способ позволяет значительно повысить чувствительность
контроля сварных соединений однако имеет существенный недостаток:
необходим подход к обратной стороне шва. Кроме того способ
магнитографического контроля целесообразно использовать при отсутствии
обратного валика шва.
Если нет подхода к обратной стороне шва то для повышения
чувствительности метода можно использовать подмагничивающую систему в виде
подковообразного магнита (рис. 3.3) либо в виде двух пластин прямоугольного
сечения рабочие поверхности которых расположены на одинаковых расстояниях
от зоны перехода шва к основному металлу
(рис. 3.4). Расстояние l между концентраторами магнитной индукции выбирают
из условия возникновения максимально допустимых помех на сигналограмме.
Рисунок 3.3 - Намагничивающее Рисунок 3.4 - Устройство для осуществ-
устройство ления способа
Компановка расчет и разработка оборудования для контроля
1 Определение оптимального режима намагничивания
По данным таблицы 1 [14] строим кривую намагничивания материала
контролируемого изделия В=f(H).
Рисунок 5.1.1 – Кривая намагничивания стали 10
Построим зависимость (=f(B).
Расчет оптимального режима намагничивания сводится к определению
максимального приращения производной на падающей(правой) ветви кривой
В=f(H) (Рисунок 5.1.1). Простейший способ найти [pic]– заменить табличные
значения функции (=f(B) (Рисунок 5.1.2) соответствующим интерполяционным
многочленом [pic] где a b c d – неизвестные коэффициенты.
Чтобы определить bср и аср можно воспользоваться методом
наименьших квадратов или решить ряд систем уравнений подставляя численные
значения В из кривой:
Вычислив [pic] и [pic] и подставив в (5.1.3) получим значение
Следует отметить что расчетное значение [pic] ниже значения
полученного экспериментально на 10 20% тогда в нашем случае
2 Выбор типа магнитной ленты для магнитографического контроля изделий
Известен оптимальный режим намагничивания ([pic]=162) и кривая
намагничивания материала изделия.
Для получения широкого диапазона характеристики ленты рекомендуют
использовать ленту такого типа чтобы ее рабочая точка А совпадала с
начальной точкой крутого возрастающего участка характеристики ленты
Напряженность поля требуемая для намагничивания ленты до указанной
точки приблизительно равна ее коэрцитивной силе.
Рисунок 5.2.1 – Характеристика магнитной ленты
Поэтому для выбора типа ленты по кривой намагничивания материала
определяют напряженность поля требуемую для получения [pic] (в нашем
случае [pic]=1400 Асм). Так как составляющая вектора напряженности поля
параллельная границе раздела сред имеет по обе стороны границы одинаковые
значения а ферромагнитный слой ленты находится практически у самой
поверхности то на ленту в ее плоскости воздействует поле напряженностью
[pic]. Это поле смещает рабочую точку характеристики ленты. По таблице Г.2
[14] выбираем магнитную ленту И4701–35 с коэрцитивной силой [pic]80(Асм)
Вывод: Проведя расчет оптимального метода намагничивания получили
значение магнитной индукции ВОПТ=1615 Тл. Источником информации о объекте
контроля является магнитная лента И4701 – 35 с коэрцитивной силой HC = 80
Описание устройства для контроля и принцип его действия.
Для магнитографического контроля сварных соединений аттестационных
образцов я применил подвижное намагничивающее устройство позволяющие
намагничивать всю длину стыкового шва или его значительную часть с одного
прохода. Так как контроль производится малогабаритного объекта то для него
целесообразно применить подвижное намагничивающее устройство.
Намагничивающее устройство устанавливают на объекте контроля так чтобы
сварной шов находился между полюсами электромагнита под углом 10 200 .
Намагничивающего устройства содержит П-образный сердечник на котором
намотана обмотка колеса для перемещения по изделию подмагничивающую
систему в виде пластин. Пластины закреплены с возможностью перемещаться в
вертикальном направлении а полюса электромагнита - с возможностью
перемещаться в горизонтальном направлении. Оператор устанавливает
намагничивающее устройство с пластинами подмагничивания образующие рабочий
зазор между собой. Устройство перемещают по контролируемой поверхности
вдоль шва так чтобы направление перемещения и продольная оси зазора между
пластинами составляли заданный угол 10 200 а в процессе перемещения
электромагнита вдоль шва ориентируют его так чтобы противолежащие точки
проекции пластин образующий рабочий зазор располагались на границе шва.
После намагничивания проводят считывание магнитограммы по результатам
расшифровки которой определяют качество шва.
Разработка методики контроля
Произвести внешний осмотр образца очистить его от грязи брызг и
т.д. и отметить места недопустимых наружных дефектов.
Подготовить к контролю магнитную ленту (уложить под образец по всей
длине шва) предварительно размагнитив.
Образец уложить на стол. Валик шва должен находиться сверху.
Установить устройство для продольного намагничивания образца на
образец и намагнитить контролируемый шов предварительно отметив
участки контроля на ленте (привязка ленты).
Извлечь магнитную ленту из под образца и считать запись на
дефектоскопе. Дефектоскоп предварительно настроить по эталонной
Если амплитуда сигнала от дефекта превышает браковочный уровень то
дефект считать недопустимым. Отметить места соответствующие
недопустимым дефектам на ленте и перенести указанные отметки на
поверхность соответствующего контролируемого образца по предварительно
сделанной привязке ленты.
Разработка метрологического обеспечения средств неразрушающего контроля
Метрологическим обеспечением называют установление и применение научных
и организационных основ технических средств правил и норм необходимых
для достижения единства и требуемой точности измерения.
Для настройки чувствительности дефектоскопов используются испытательные
образцы и контрольная магнитограмма. Испытательные образцы служат для
изготовления контрольных магнитограмм.
Испытательные образцы должны быть изготовлены для каждой толщины
объекта контроля и марки стали листов качество которых подлежит контролю
магнитографическим методом. Если на данном объекте контроля применяются
металлические листы различной поставки но из стали с одинаковыми или
близкими структурами химического состава и магнитными свойствами то
изготавливается один общий испытательный образец для полотнищ из этих
сталей с одинаковой толщиной.
Глубину искусственных дефектов выбирают равной минимальному
браковочному уровню для заданной толщины объекта контроля в соответствии с
требованиями. На поверхности испытательного образца должны быть отмечены
краской расположение и границы участков имеющих дефекты с указанием вида и
величины этих контрольных дефектов. Каждый испытательный образец должен
быть проверен и принят комиссией.
Контрольная магнитограмма служит для настройки чувствительности
дефектоскопов. Контрольные магнитограммы записывают на испытательных
образцах путем намагничивания их теми же устройствами и при тех же режимах
которые применяются для контроля сварных образцов.
Для изготовления контрольной магнитограммы используют магнитную ленту
того же типа что и при неразрушающем контроле изделий. При каждой смене
партии магнитной ленты должна быть изготовлена новая контрольная
магнитограмма из новой партии ленты. На магнитограмме должны быть отмечены
- границы участков с указанием вида и величины дефектов;
- толщины основного металла и испытательного образца;
- режим намагничивания.
Если амплитуда сигнала обусловленного дефектом в контролируемом
изделии превышает браковочный уровень то дефект считают недопустимым.
Настройку чувствительности магнитографического дефектоскопа следует
проводить перед каждым началом работы с ним.
Мероприятия по охране труда
При работе на магнитных дефектоскопах необходимо соблюдать следующие
) Дефектоскоп должен быть надежно заземлен. В цепи заземления
категорически запрещается устанавливать предохранители или выключатели а
также использовать провода заземления в качестве токоведущих для рабочего
) Штепсельное соединение должно быть выполнено с тремя контактами из
которых два соединяют с питающей сетью а один с заземляющим проводом. Если
дефектоскоп присоединяется к питающей сети с помощью штепсельной вилки а
заземление осуществляется третьим проводом с кабельным наконечником то
заземляющий провод должен быть надежно присоединен к клемме заземления.
) Запрещается прикасаться к неизолированным токоведущим частям
находящимся под напряжением независимо от его величины. Перед зажатием
детали в зажимном устройстве дефектоскопа для ее циркулярного
намагничивания необходимо поверхность контакта тщательно очистить от
загрязнений масла керосина и т.д. Необходимо следить за чистотой медных
стержней не допускать применение стержней с забитыми торцами.
) При каждом даже кратковременном перерыве в работе а также при
переходе с одного рабочего места на другое дефектоскоп должен быть
отключен от питающей сети.
) Вблизи дефектоскопа нельзя хранить легковоспламеняющиеся вещества:
бензин ацетон и т.д. Запрещается применять открытый огонь.
) Рядом с дефектоскопами необходимо иметь углекислотноснежные
) Работа на дефектоскопе разрешается только специалистам обученным
магнитному контролю и знающим устройство дефектоскопа и правила работы на
Наиболее приемлемым методом контроля аттестационных образцов сварщика
является магнитографический так как он обладает высокой чувствительностью
производительностью позволяет судить о размерах обнаруженных дефектов
позволяет отстроиться от ложных сигналов обусловленных поверхностными
неровностями и структурными неоднородностями стали и позволяет многократно
использовать магнитные ленты.
Анализ литературных источников показал что целесообразно производить
раздельный контроль сварных швов на наличие протяженных и локальных
дефектов. В первом случае сварной шов необходимо намагничивать в поперечном
направлении используя при неблагоприятных размерах выпуклости шва
концентраторы магнитной индукции во втором случае – в продольном
направлении считывая запись с ленты вдоль направления ее остаточной
Проведя расчет оптимального метода намагничивания получили значение
магнитной индукции ВОПТ=1615 Тл. Источником информации о объекте контроля
является магнитная лента И4701 – 35 с коэрцитивной силой HC = 80 Асм =
Разработанное устройство для магнитографического метода контроля на
наличие протяженных дефектов содержащее электромагнит постоянного тока
установленный на ферромагнитных роликах ручки для перемещения
электромагнита вдоль контролируемого образца. Устройство позволяет
намагничивать сварное соединение в продольном направлении в процессе
перемещения вдоль шва.
Разработанное устройство и методика позволяет обнаружить в сварных
швах недопустимые дефекты – непровары величиной более 10% от толщины поры
Список использованных источников
Неразрушающий контроль: Практ. Пособие Т2 Под ред. В. В.
Сухорукова. М: Высш. шк. 1991. – 283 с.; ил.
Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: справ. Т.2
под ред. В. В. Клюева. – М. Машиностроение 1986.: ил.
Ермолов И. Н. Методы и средства неразрушающего контроля качества
И. Н. Ермолов Ю. Я. Останин. – М.: Высшая шк. 1988. – 386с.:ил
Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн.3. Электромагнитный контроль
В.Г.Герасимов А.Д.Покровский В.В.Сухоруков. – Мн.: Вышэйшая школа 1992.
Фалькевич А.С. Магнитографический контроль сварных соединений А.С.
Фалькевич М.Х. Хусанов.– М.: Машиностроение 1966.
А.с. 1506346 СССР МКИ5 G01 N 2785. Способ магнитографического
контроля стыковых сварных соединений В.А. Новиков (СССР).–
№423026925–28; Заявлено 27.01.87; Опубл. 07.09.89 Бюл.№ 33.– 6 с.: ил.
А.с. 1534380 СССР МКИ5 G01 N 2785. Способ магнитографического
контроля изделий из ферромагнитных материалов В.А. Новиков Л.В.
Кублицкая Т.М. Киселева (СССР).– №441423425–28; Заявлено 25.04.88; Опубл.
01.90 Бюл.№1.– 6 с.: ил.
А.с. 1633349 СССР МКИ5 G01 N 2785. Способ магнитографического
контроля В.А. Новиков (СССР).– №461751128; Заявлено 08.12.88; Опубл.
03.91 Бюл.№9.– 6 с.: ил.
А.с. 1422125 СССР МКИ4 G01 N 2785. Способ магнитографического
контроля сварных швов В.А. Новиков (СССР).– №418420025–28; Заявлено
01.87; Опубл. 07.09.88 Бюл.№33.–6 с.: ил.
А.с. 1672344 СССР МКИ5 G01 N 2785. Способ магнитографического
контроля сварных швов В.А. Новиков М.В. Федченко (СССР).– №448964728;
Заявлено 03.10.88; Опубл. 23.08.91 Бюл. №31.– 6 с.: ил.
А.с. 1767408 СССР МКИ5 G01 N 2785. Способ магнитографического
контроля сварных соединений В.А. Новиков В.А. Романов
(СССР).–№482948228; Заявлено 28.05.90; Опубл. 07.10.92; Бюл. №37.– 6 с.:
А.с. 1677601 СССР МКИ5 G01 N 2785. Способ магнитографического
контроля В.А. Новиков (СССР).–№ 4630527; Заявлено 02.01.89; Опубл.
09.91 Бюл.№34.– 8 с.: ил.
Приборы и методы электромагнитного контроля. Лабораторная работа
№6. Исследование эффективности различных способов магнитографического
контроля сварных соединений. Методические указания. - Могилев: МГТУ 2001.-
Приборы и методы электромагнитного контроля. Методические указания
к курсовой работе для студентов специальности Т 06.01 – “Приборостроение”.
– Могилев 2001. – 28с.
Неразрушающий контроль материалов и изделий: Справочник. Под ред.
Г.С.Самойловича. – М.: Машиностроение 1976. – 456с.:ил.