научная статья по теме ИССЛЕДОВАНИЕ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ПОЛЯ В СОЛЕНОИДЕ ПРИ МАГНИТОПОРОШКОВОМ КОНТРОЛЕ Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства

Текст научной статьи на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ПОЛЯ В СОЛЕНОИДЕ ПРИ МАГНИТОПОРОШКОВОМ КОНТРОЛЕ»

УДК 620.179.14

ИССЛЕДОВАНИЕ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ПОЛЯ В СОЛЕНОИДЕ ПРИ МАГНИТОПОРОШКОВОМ КОНТРОЛЕ

Т.А. Ворона, А.Д. Покровский

Требования к направлению и топографии намагничивающего поля различны в российских и европейских документах. Проведено исследование топографии магнитного поля в соленоиде и показана возможность выявления трещин различной конфигурации. Приведено распределение нормальной и тангенциальной составляющих напряженности магнитного поля.

Ключевые слова: соленоид, топография магнитного поля, составляющие напряженности магнитного поля.

Цель работы — исследование влияния топографии намагничивающего поля при магнитопорошковой дефектоскопии, в частности, при использовании соленоида. Требования к условиям продольного намагничивания заданы несколько по-разному в ГОСТ 21 105—87 [1] и БЫ 1290 [2]. Первый из них требует, чтобы отношение нормальной составляющей напряженности магнитного поля Нп к тангенциальной Н{ на контролируемом участке поверхности объекта было не более 3. В этом случае отклонение вектора напряженности от поверхности объекта контроля не должно превышать примерно 72°. В другом же стандарте диаграммой, показанной на рис. 1, задают области оптимальной и пониженной чувствительности. Здесь указывают направление оптимальной чувствительности и далее область уменьшающейся чувствительности в пределах от 0 до 60°. Следовательно, требования ГОСТ 21 105—87 несколько слабее. В этой работе исследуют выполнение требований этих двух стандартов при намагничивании в соленоиде модульного дефектоскопа МД-М.

©

О

Рис. 1. Области оптимальной и пониженной чувствительности согласно ЕЫ 1290.

Вначале была исследована топография магнитного поля внутри соленоида этого дефектоскопа. Измерения проводили вблизи оси соленоида и вбли-

Татьяна Александровна Ворона, магистр ФГОУ "НИУ "МЭИ". Тел. +79163531865. E-mail: silvervoise@yandex.ru

Александр Дмитриевич Покровский, доктор техн. наук, профессор ФГОУ "НИУ "МЭИ". Тел. +79161065285, (495) 362-77-47. E-mail: pokrovskiy@mail.com

зи витков внутри соленоида. Результаты приведены на рис. 2. Линиями 1 и 2 показано распределение тангенциальной И, то есть направленной вдоль оси соленоида, и нормальной И направленной ортогонально к оси соленоида, компонент напряженности поля. Эти значения получены измерениями вблизи оси соленоида. Аналогичные зависимости И{ и Ип вблизи витков соленоида показаны соответственно линиями 3 и 4.

Н, А/см 400

300

200

100

0

20 40 60 80 х, мм

Рис. 2. Распределение тангенциальной и нормальной составляющих напряженности поля в соленоиде модульного дефектоскопа МД-М.

Видно, что требования двух рассматриваемых стандартов к соотношению ИJИt выполняются внутри всего соленоида. Эти результаты дают только предварительное представление о возможности контроля согласно упомянутым стандартам, поскольку показывают топографию магнитного поля в отсутствие контролируемой детали. В то же время требования стандартов относятся именно к поверхности контролируемого изделия. Поэтому для оценки соотношений на реальной детали была исследована связь нормальной и тангенциальной составляющих напряженности магнитного поля на образце из стали 40ХН2МА (рис. 3). Видно, что требования двух стандартов к соотношению ИJИt внутри соленоида выполняются с большим запасом.

Рис. 3. Соотношение нормальной Ип и тангенциальной ^составляющих напряженности

в соленопиде дефектоскопа МД-М.

Исследование намагничивающего поля в соленоиде.

15

В качестве примера остановимся на особенности контроля некоторых деталей в соленоиде. Проверка сделана на детали типа шайба. Из-за ее симметричности силовые линии 1, проходящие по краям детали, могут совпадать с направлением трещин (рис. 4).

Здесь трещина 2 ортогональна направлению вектора напряженности магнитного поля и должна выявляться с максимальной чувствительностью согласно, например [3]. В то же время трещина 3 почти параллельна вектору напряженности и ее выявление будет затруднено. Эту особенность следует учитывать при проведении контроля либо использовать другие способы намагничивания (циркулярное намагничивание или поворот детали на 90°).

Рис. 5. Пример выявленной трещины.

В качестве примера на рис. 5 показана трещина, не характерная для выявления при продольном намагничивании. Выявление трещин, ориентированных в направлении намагничивающего поля, можно объяснить тем, что берега трещин имеют изрезанный характер и угол, под которым находится та или иная часть трещины, составляет 10° и более с направлением намагничивающего магнитного поля. Эксперимент показал: способ продольного намагничивания позволяет выявлять кроме поперечных дефектов также и трещины, ориентированные под углом более 5° к направлению намагничивающего поля. Это подтверждает обоснованность расширения диапазона

вариаций соотношения нормальной и тангенциальной составляющих в стандарте [1].

Изменение соотношения между тангенциальной и нормальной составляющими может оказаться полезным при одновременном воздействии на ферромагнитный объект постоянным и переменным магнитными полями. Как показано в [4], за счет перераспределения постоянного магнитного поля магнитная проницаемость металла над дефектом уменьшается, что приводит к появлению магнитных пятен, считываемых вихретоковым преобразователем. Это позволяет повысить чувствительность к подповерхностным дефектам.

Национальный исследовательский Поступила в редакцию

университет "Московский 11 декабря 2013 г.

энергетический институт"

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 21105—87. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод.

2. European Standard EN1290 Non-destructive Examination of Welds — Magnetic Particle Examination of Welds.

3. Шелихов Г. С. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов: практическое пособие. Под ред. В.Н. Лозовского.— М.: НТЦ "Эксперт", 1995.— 224 с.

4. Shkatov P. Combining eddy-current and magnetic methods for the defectoscopy of ferromagnetic materials.— Nondestructive Testing and Evaluation, First article, 2012, p. 1—11.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком