8.8. Магнитографический контроль ферромагнитных объектов

Согласно ГОСТ 25225-82, контролю магнитографическим методом подлежат объекты с толщиной стенки до 25 мм (при одностороннем подходе). Минимальная глубина обнаруживаемых дефектов составляет 2…5% от толщины при отсутствии выпуклости шва. При наличии валика шва в его корне могут быть обнаружены протяжные дефекты сплошности глубиной 8-10% и локальные 15-18%. Если в дефектоскопе отсутствует частотный анализатор сигналов, то глубина залегания дефекта не определяется. При этом ориентируются на дефект внутренней поверхности по отношению к магнитоносителю, поскольку вследствие наибольшей удаленности от ленты его выявляемость наихудшая. Если же дефект находится на меньшей глубине, то амплитуда сигнала, обусловленная им, будет больше и при контроле происходит перебраковка изделия.

8.9. Анализ суперпозиции полей, записываемых на магнитную ленту в процессе мгк стыковых сварных соединений

При намагничивании шва в поперечном направлении в процессе МГК стыковых сварных соединений на магнитную ленту в основном записывается суперпозиция магнитных полей следующих видов:тангенциальная составляющая внешнего (намагничивающего) поля, поля валика шва и поля дефекта:

.

Полями, обусловленными термическими и структурными неоднородностями, неоднородностями химического состава и поверхностными неровностями при контроле сварных соединений, выполненных автоматической сваркой под слоем флюса, в объектах из низкоуглеродистых и низколегированных сталей можно пренебречь.

Проанализируем каждое из указанных полей отдельно, а затем их суперпозицию в зависимости от размеров выпуклости шва и координат расположения дефектов.

8.10. Поле выпуклости шва

Расчет поля валика шва выполним для случая полубесконечного тела, чтобы исключить влияние внутренней поверхности изделия на величину поля валика.

Постановка задачи.

На поверхности полубесконечной плиты выполнен сварной шов. Высота выпуклости шва С, ширина В. Магнитные проницаемости материалов плиты и шва одинаковы. Объект, окруженный воздухом, намагничивается однородным постоянным магнитным полем, направленным перпендикулярно плоскости симметрии шва. Необходимо произвести расчет поля валика шва на поверхности сварного соединения.

Рис. Выбор системы координат при расчете поля выпуклости шва

Примем допущения, что поверхность выпуклости шва в плоскости перпендикулярной продольной оси шва хорошо описывается параболой. Введем прямоугольную систему координат Х, У,Z, как показано нарисунке.

Рис. Аппроксимация поверхности выпуклости шва

Высоту С усиления шва разделим на равных частей плоскостями параллельными поверхности плиты.

При достаточно большом nповерхность усиления шва с достаточно большой точностью можно аппроксимировать некоторой ломанной поверхностью АВСДЕ .... На ней криволинейные участки поверхности шва, заключенные между соседними параллельными горизонтальными плоскостями заменены плоскостями параллельными и перпендикулярными поверхности плиты.

Если внешнее поле направлено параллельно поверхности плиты, то на всех плоскостях ломаной поверхности перпендикулярных , возникнут «магнитные заряды». На плоскостях, параллельных поверхности плиты магнитные заряды от внешнего магнитного поля не возникают, так как поле направлено параллельно этим граням. «Магнитные заряды» здесь возникают только от вторичного поля заряженных граней и настолько малы, что их действием можно пренебречь. Если суммировать напряженности магнитных полей, обусловленных «магнитными зарядами» всех граней, то можно определить напряженность магнитного поля, обусловленного выпуклостью шва, в произвольной точке пространства, в том числе у поверхности сварного соединения. Суммирование легче производить попарно от «магнитных зарядов», расположенных на двух гранях между соседними параллельными плоскостями. В этом случае можно воспользоваться известными формулами Зацепина- Щербинина для расчета поля ленточного диполя, а при достаточно большомn–линейного диполя.

Тангенциальная составляющая поля валика шва может быть определена из выражения:

, где

- линейная плотность магнитных зарядов.

Расчетный характер изменения тангенциальной составляющей поля валика шва на поверхности сварного соединения показан на рисунке:

Рис. Изменение тангенциальной составляющей поля выпуклости шва на поверхности сварного соединения:

С₁, С_2,С₃– высота выпуклости шва.

Из рисунка видно, что тангенциальная составляющая поля валика шва на всей поверхности шва, за исключением участков у его краев, направлена навстречу внешнему полю, имеет вид U-образной кривой, ветви которой направлены вверх, а минимум расположен в плоскости симметрии шва. На некотором расстоянии от краев шва Нвалика шва меняет знак, а затем, по мере удаления от краев, убывает, асимптотически приближаясь к оси Х.

В местах перехода от края шва к основному металлу в реальных сварных соединениях имеется сопряжение по некоторому радиусу r. В этих местах принятая расчетная схема не соответствует действительности. Поэтому на приведенных выше графиках точки кривых, соответствующих, исключены из рассмотрения.

Экспериментальную проверку полученных результатов производили с помощью ленточных локальных магнитоносителей, проградуированных в однородном магнитном поле соленоида. Тангенциальную составляющую поля валика шва определяли как разность тангенциальной составляющей результирующего поля на поверхности сварного соединения и тангенциальной составляющей внешнего поля на поверхности неферромагнитного образца - копира. Образец-копир изготавливали следующим образом. Вначале на поверхность плиты наносили раствор гипса, а после получения формы ее заполняли пластилином, который охлаждали до +3 °С. Полученный слепок использовали как образец – копир. Получено хорошее качественное совпадение результатов расчета и эксперимента.

= -

Рис. Характер изменения тангенциальных составляющих поля выпуклости шва, результирующего поля и внешнего поля на поверхности сварного соединения