Способ неразрушающего контроля изделий



Способ неразрушающего контроля изделий
Способ неразрушающего контроля изделий
Способ неразрушающего контроля изделий
Способ неразрушающего контроля изделий
Способ неразрушающего контроля изделий

 


Владельцы патента RU 2548944:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук (ИМАШ УрО РАН) (RU)

Использование: для неразрушающего контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют сканирование поверхности контролируемого изделия в идентичных условиях в течение его жизненного цикла, считывание, преобразование и обработку информации, полученной при сканировании, визуализацию образа поверхности изделия с последующим сравнением результатов текущего и предыдущего сканирования, при этом предварительно размагниченное изделие намагничивают монотонно возрастающим магнитным полем до величины магнитной индукции, соответствующей максимальному значению магнитной проницаемости материала, затем начинают сканирование, получают в результате визуализации магнитный образ поверхности контролируемого изделия в текущий момент и после сравнения его с ранее полученным магнитным образом поверхности этого же изделия в исходном состоянии судят о наличии в нем зон локализации пластических деформаций, количестве этих зон и их расположении в изделии. Технический результат: обеспечение возможности простым, надежным, имеющим высокую чувствительность способом обнаруживать зоны локализации пластической деформации в контролируемых изделиях, предшествующие появлению в них макродефектов как до приложения к ним деформирующих усилий, так и в процессе деформирования. 5 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния и деформационного преобразования изделий и может быть использовано в различных отраслях науки и техники, в частности для обнаружения зон локализации пластических деформаций, их количества и пространственного положения в изделиях из ферромагнитных материалов.

Известен способ электромагнитного контроля изделий из электропроводящих материалов (Патент РФ №2461819, МПК G01N 27/83, опубл. 20.09.2012). Способ включает пропускание электрического тока через контролируемое изделие, сканирование его поверхности, регистрацию распределения напряженности магнитного поля, создаваемого этим током, по поверхности изделия; создание и визуализация магнитного образа поверхности контролируемого изделия; сравнение полученного магнитного образа с заранее полученным магнитным образом контрольного образца, не содержащего дефекты. По полученным в результате сравнения отклонениям магнитного образа поверхности контролируемого изделия от магнитного образа контрольного образца, представляющим собой магнитные образы выявленных дефектов, судят о количестве и местах расположения дефектов в контролируемом изделии.

Общим для известного и заявляемого способов является сканирование поверхности контролируемого изделия, считывание, преобразование, обработка информации, полученной в процессе сканирования, визуализация результатов контроля.

Однако этот способ предназначен для выявления макродефектов в контролируемых изделиях, например трещин, пор и т.д., но недостаточно чувствителен для выявления участков с повышенной плотностью микродефектов материала изделия, свойственных зонам локализации пластической деформации материалов.

Известен способ отображения зон локализации деформации поверхности (Патент РФ №2403536, МПК G01B 11/16, опубл. 10.11.2010), заключающийся в том, что деформируемую поверхность освещают когерентным светом, оцифровывают и запоминают последовательность ее видеоизображений. Для каждой точки оцифрованного изображения формируется выборка из N отсчетов, содержащая зависимость уровня освещенности от времени, затем для каждой выборки производится вычисление дисперсии и математического ожидания, соотношение которых, в свою очередь, используют для отображения зон локализации деформации поверхности.

Общим для известного и заявляемого решений является формирование и запоминание видеоизображений (визуализация) объекта контроля.

Недостатками известного способа являются: сложность технической реализации, заключающаяся в том, что для визуального отображения поверхности материала, содержащей зоны локализации пластических деформаций, необходима тщательная ее подготовка - очистка от загрязнений, шлифование, полирование, химическое травление и т.п. Таким образом, способ не позволяет отображать зоны локализации на недостаточно хорошо очищенных поверхностях, а также находящихся под защитными покрытиями (окраска, гальванические покрытия и др.).

Наиболее близким к заявляемому по числу совпадающих признаков является способ неразрушающего контроля изделий (Патент РФ №2184373. МПК G01N 29/04, опубл. 27.06.2002), при реализации которого осуществляют неоднократный контроль изделия, сканируя изделие при идентичных условиях с определенными временными интервалами между сканированиями. Сигналы контроля на браковочном уровне, получаемые при сканировании, регистрируют, анализируют путем сравнения сигналов при текущем и предыдущих сканированиях, по заданным критериям оценивают степень развития (опасности) дефекта. При сканировании сигналы регистрируют также на дополнительных пороговых уровнях, находящихся ниже браковочного порогового уровня. При обнаружении сигналов, превышающих браковочный пороговый уровень, принимают во внимание и сигналы, полученные на данном участке контролируемого изделия при текущем и предыдущих сканированиях на амплитудных уровнях ниже браковочного порогового уровня. По результатам анализа принимают решение о степени опасности обнаруженного дефекта. Количество k дополнительных пороговых уровней регистрации, находящихся ниже браковочного порогового уровня, удовлетворяет условию k>1. Программа отображения результатов контроля позволяет просматривать сигналы на ПЭВМ (визуализировать сигналы). Контроль, помимо ультразвукового метода, может быть осуществлен электромагнитным и др. методами.

Общим для известных и заявляемого способов является неоднократное сканирование поверхности контролируемого изделия в идентичных условиях, в том числе в процессе деформирования, считывание, преобразование и обработка информации, полученной при сканировании, визуализация образа поверхности изделия с последующим сравнением результатов текущего и предыдущего сканирования.

К недостаткам известного способа следует отнести сложность его реализации, обусловленную необходимостью обеспечения соблюдения идентичности условий контроля: по мощности излучаемых колебаний, углу ввода упругих колебаний, обеспечение фиксации координат местоположения преобразователя в моменты записи информации, точная синхронизация сигналов контроля, полученных при разных сканированиях и т.д. Известный способ достаточно эффективен для обнаружения и фиксации нарастания размеров макродефектов (трещин и др.) в изделиях, но не предназначен для обнаружения зон локализации пластических деформаций, как наиболее вероятных мест образования макродефектов в процессе дальнейшей эксплуатации контролируемого изделия.

Задачей предлагаемого изобретения является создание простого в реализации и надежного способа, чувствительного к появлению зон локализации пластической деформации как наиболее вероятных мест образования макродефектов (магистральных трещин и др.) в изделиях из ферромагнитных материалов.

Техническим результатом предлагаемого способа является его простота, надежность и высокая чувствительность, позволяющая обнаруживать зоны локализации пластической деформации в контролируемых изделиях, предшествующие появлению в них макродефектов как до приложения к ним деформирующих усилий, так и в процессе деформирования.

Для решения поставленной задачи в способе неразрушающего контроля изделий, включающем неоднократное в период жизненного цикла сканирование поверхности контролируемого изделия в идентичных условиях в исходном состоянии и при его деформации, считывание, преобразование и обработку информации, полученной при сканировании, визуализацию образа поверхности изделия с последующим сравнением результатов текущего и предыдущего сканирования, предварительно размагниченное изделие намагничивают монотонно возрастающим магнитным полем до величины магнитной индукции, соответствующей максимальному значению магнитной проницаемости материала. Затем начинают сканирование, получают в результате визуализации магнитный образ поверхности контролируемого изделия в текущий момент и после сравнения его с ранее полученным магнитным образом поверхности этого же изделия в исходном состоянии судят о наличии в нем зон локализации пластических деформаций, количестве этих зон и их расположении в изделии.

Заявленный способ неразрушающего контроля изделий поясняется графическими материалами, где на Фиг.1 представлена полученная экспериментально зависимость максимальной магнитной проницаемости стали Ст3 от степени деформации одноосным растяжением; на Фиг.2 - типичная зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от магнитной индукции; на Фиг.3 - магнитный образ поверхности образца стали Ст3 в исходном состоянии (а) и фотография поверхности этого образца в исходном состоянии (б); на Фиг.4 - магнитный образ поверхности одного из образцов стали Ст3 после пластической деформации растяжением с одиночной зоной локализации пластической деформации в виде полосы скольжения (а) и фотография поверхности этого образца после растяжения (б); на Фиг.5 - магнитный образ поверхности другого образца стали Ст3 после пластической деформации растяжением с множественными полосами скольжения (а) и фотография поверхности этого образца после растяжения (б). Стрелками на Фиг.3б, 4б и 5б показаны маршруты сканирования поверхностей образцов.

Способ магнитного неразрушающего контроля изделий основан на зависимости магнитной проницаемости ферромагнитных материалов от степени пластической деформации. Как видно из Фиг.1, максимальная магнитная проницаемость µmax уменьшается с увеличением степени деформации, что связано с увеличением плотности дислокаций и других микродефектов. Пластическая деформация распределяется не однородно по всему объему деформируемого изделия, а локализуется на некоторых его участках. Для этих участков характерна увеличенная плотность микродефектов, которые в дальнейшем могут привести к образованию микро- и макротрещин, а следовательно, к разрушению изделия. Уменьшение величины µmax с повышением плотности микродефектов обусловливает появление максимума на распределении магнитной индукции B по поверхности изделия над зонами локализации пластической деформации, что позволяет обнаруживать эти зоны в изделиях из ферромагнитных материалов в намагниченном состоянии.

В случае, когда изделие не деформировано, величина магнитной проницаемости материала изделия в разных его участках одинакова, и распределение магнитной индукции B, полученного при сканировании поверхности, не содержит экстремумов (см. Фиг.3а).

При сканировании изделий, содержащих зоны локализации пластической деформации, на распределении магнитной индукции B имеются экстремумы, связанные с этими зонами (см. Фиг.4а, 5а).

Пример.

Изучали распределение магнитной индукции B по поверхности разрывных образцов из стали Ст3 в исходном состоянии и после пластической деформации одноосным растяжением. Образцы в исходном состоянии были предварительно размагничены, а затем намагничены монотонно возрастающим магнитным полем до величины магнитной индукции B μ max = 0,57 Т л , соответствующей максимальному значению магнитной проницаемости материала, что было определено по основным кривым намагничивания образцов. При достижении величины магнитной индукции B 0,57 Тл намагничивание прекращают и при этой величине магнитной индукции производят сканирование магнитной индукции на поверхности образцов, последующие считывание, преобразование и обработку информации, полученной при сканировании, и произведена визуализация магнитного образа поверхности изделия в виде графика распределения магнитной индукции по поверхности образца в исходном состоянии (Фиг.3а). График не содержит экстремумов, что свидетельствует об отсутствии зон локализации пластической деформации. Отсутствие зон локализации пластической деформации и каких-либо дефектов на поверхности подтверждается фотографией одного из образцов (Фиг.3б). После проведения сканирования образцы были размагничены.

После деформации образцов одноосным растяжением были вновь проведены операции размагничивания, намагничивания монотонно возрастающим магнитным полем до величины магнитной индукции 0,37 Тл, сканирования магнитной индукции на поверхности, последующего считывания, преобразования и обработки информации, полученной при сканировании, и визуализации магнитного образа поверхности изделия в виде графика распределения магнитной индукции по поверхности образца. На Фиг.4а показан магнитный образ поверхности одного из образцов стали Ст3 после пластической деформации растяжением с одиночной зоной локализации пластической деформации в виде полосы скольжения. Наличие одиночной полосы скольжения в этом образце подтверждается фотографией на Фиг.4б.

Предложенный способ контроля применим и для выявления множественных зон локализации пластической деформации в изделиях. На Фиг.5 показан магнитный образ поверхности еще одного деформированного образца стали Ст3, который содержит три зоны локализации пластической деформации, и его фотография.

Таким образом, предложен простой, эффективный и надежный способ обнаружения в контролируемых изделиях из ферромагнитных материалов зон локализации пластической деформации, предшествующих появлению в них макродефектов как до приложения к ним деформирующих усилий, так и в процессе деформирования, а также определения их мест расположения. Способ может быть использован в различных отраслях промышленности, в частности металлургии, машиностроении, на транспорте.

Способ неразрушающего контроля изделий, включающий неоднократное сканирование поверхности контролируемого изделия в идентичных условиях в течение его жизненного цикла, считывание, преобразование и обработку информации, полученной при сканировании, визуализацию образа поверхности изделия с последующим сравнением результатов текущего и предыдущего сканирования, отличающийся тем, что предварительно размагниченное изделие намагничивают монотонно возрастающим магнитным полем до величины магнитной индукции, соответствующей максимальному значению магнитной проницаемости материала, затем начинают сканирование, получают в результате визуализации магнитный образ поверхности контролируемого изделия в текущий момент и после сравнения его с ранее полученным магнитным образом поверхности этого же изделия в исходном состоянии судят о наличии в нем зон локализации пластических деформаций, количестве этих зон и их расположении в изделии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, представляет собой устройство для измерения магнитных полей и может быть использовано для неразрушающего контроля внутренней структуры ферромагнитных объектов.

Использование: для обнаружения дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что наружный сканирующий дефектоскоп содержит сегментированную стальную раму, опорные колеса, ходовые колеса, ходовой привод, дизель-электрический генератор, магнитную поисковую систему продольного намагничивания, магнитную поисковую систему поперечного намагничивания, колесный одометр, устройство сбора датчиковой информации, бортовую электронную аппаратуру, переносный компьютер, радиоканал обмена информацией между бортовой электронной аппаратурой и переносным компьютером, при этом в него введены первая и вторая группы ходовых электродвигателей, группа вихретоковых преобразователей неразрушающего контроля, узел изменения намагниченности стенки трубы, корзина на маятниковом подвесе в соответствующем звене сегментированной рамы, вращающаяся электрическая контактная система, первая и вторая упругие сцепки, а также другие конструкционные элементы.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ определения поврежденности участков подземного трубопровода и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих трубопроводы.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода и может применяться для диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов.

Прибор контроля трубопровода включает в себя два полюсных магнита, ориентированных под наклонным углом относительно центральной продольной оси корпуса прибора. Матрица наборов сенсорных катушек расположена между противоположными краями двух полюсных магнитов и ориентирована перпендикулярно центральной продольной оси.

Использование: для дефектоскопии технологических трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов состоит из: подвижного модуля, бортовой электронной аппаратуры, бортового компьютера; датчиков дефектов; одометров; троса; наземной лебедки с барабаном для троса; бортового источника электропитания; наземного компьютера; при этом в него ведены: первый и второй направляющие конусы, несколько опорно-ходовых манжет, несколько групп ходовых пружинных узлов (ХПУ), несколько групп прижимных пружинных узлов (ППУ), несколько групп ультразвуковых датчиков системы неразрушающего контроля (УДСНК), несколько групп толкателей, несколько ультразвуковых эхолокаторов, несколько контроллеров управления прижимными пружинными узлами, несколько контроллеров управления ходовыми пружинными узлами, первый радиомодем, второй радиомодем, несколько контроллеров управления ультразвуковыми датчиками системы неразрушающего контроля (КУУДСНК).

Использование: для диагностики устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС). Сущность изобретения заключается в том, что контроль производят методом магнитной памяти металла (МПМ) и вихретоковым методом (ВТМ), о непригодности элементов судят при обнаружении дефектов в элементе одним из методов, при этом дефектом при контроле методом МПМ является наличие локальных зон с измененной структурой материала, имеющих высокие механические напряжения, градиент напряженности собственных магнитных полей рассеяния которых не превышает эталонное значение 5*104 А/м2 на разрушаемых элементах цилиндрической формы, а на элементах плоской формы - 13*104 А/м2, а дефектом при контроле ВТМ является наличие микротрещин в разрушаемом элементе с раскрытием более 0,05 мм.

Изобретение относится к горно-обогатительной промышленности и используется для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде. Устройство состоит из катушек возбуждения, генератора переменного тока, который создает переменное магнитное поле возбуждения, приемной катушки, расположенной параллельно передающим посредине, сумматора, ЦАП сигнала компенсации х.х.

Изобретение относится к исследованию или анализу веществ с помощью электромагнитных полей. Способ согласно изобретению заключается в то, что генерируют тестирующий сигнал, который взаимодействует с идентифицируемым водным раствором, результат взаимодействия сравнивают с эталоном и по результатам сравнения идентифицируют водный раствор.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может использоваться для оценки уровня остаточных и динамических внутренних упругих напряжений конструкций ферромагнитных материалов, в том числе и для контроля механических напряжений магистральных трубопроводов.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой прибор контроля трубопровода и способ контроля с применением данного прибора. Прибор содержит узел намагничивания, включающий по меньшей мере два спиральных полюсных магнита, разнесенных на равные расстояния по всей длине прибора, каждый из которых закручен по спирали вокруг корпуса прибора менее чем на пол-оборота для создания наклонного относительно продольной оси прибора и трубы магнитного поля, которое покрывает внутреннюю поверхность стенки трубы на 360°. Группа датчиков магнитного потока, имеющая винтовую форму, располагается вокруг корпуса прибора между соседними парами полюсных магнитов и равноудалена от них. Техническим результатом является возможность обнаружения осевых, круговых и объемных аномалий за один проход без принудительного вращения узла намагничивания. 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ и устройство для обнаружения дефектов на поверхности ферромагнитных материалов и изделий. При реализации способа намагничивают объект контроля одно- или двухполярными импульсами магнитного поля, при этом дополнительно осуществляют акустическую задержку электрических сигналов, обусловленных взаимодействием магнитных импульсов с дефектом, причем минимальное значение этой задержки τмин≥То, где То - эффективная длительность импульса магнитного поля, приложенного к исследуемой области объекта контроля, и регистрируют электрические сигналы, обусловленные полями рассеяния дефектов. В качестве части звукопровода линии задержки используют сам объект контроля. В устройстве приемный элемент размещен на расстоянии R за пределами зоны взаимодействия источника импульсного магнитного поля с дефектом, минимальное значение которого Rmin=То×С, где То - длительность магнитного импульса, C - скорость ультразвуковой волны, возбужденной источником магнитного поля в объекте контроля при взаимодействии импульса магнитного поля с дефектом. При этом регистрирующее устройство настроено на частоту, как правило, вдвое превышающую основную частоту спектра импульса магнитного поля, подводимого к объекту контроля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство для обнаружения дефектов малых линейных размеров. Устройство представляет собой программно-аппаратный комплекс, включающий в себя вихретоковый преобразователь, персональный компьютер со звуковой картой и программным обеспечением: виртуальным генератором, блоками обработки сигнала и управления, управления перемещением датчика, - а также USB/LPT-интерфейс, шаговый двигатель. Сигнал передается от виртуального генератора через цифро-аналоговый преобразователь на возбуждающую и компенсационную обмотки ВТП и вызывает появление локального электромагнитного поля, которое при взаимодействии с измеряемым объектом изменяется и затем измененный сигнал фиксируется на измерительной обмотке ВТП. Измерительная обмотка соединена встречно с компенсационной обмоткой. Преобразователь подключается к различным интерфейсам: аудиокарте в составе персонального компьютера, по беспроводному каналу к мобильному телефону и передает измеряемые данные в разработанное программное обеспечение, где они отображаются на индикаторе. Устройство позволяет обнаружить дефекты малых линейных размеров, а также дефекты, залегающие внутри объекта контроля. 6 ил., 2 пр.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ мониторинга технического состояния стальных подземных газонефтепроводов. При реализации способа обследуемый трубопровод намагничивают с помощью источника постоянного магнитного поля, размещенного внутри трубопровода, до величины остаточной намагниченности 0,1-0,8 поля насыщения. Измерения трех взаимно перпендикулярных компонент индукции магнитного поля по меньшей мере в одной точке по образующей внутри трубопровода производятся сразу после операции намагничивания, а затем с периодичностью от 1 до 4 раз в год с помощью феррозондовых или магниторезистивных датчиков магнитного поля. По сопоставлению полученных результатов делают вывод о развитии коррозионных нарушений и напряженных состояний, прогнозируют техническое состояние трубопровода в заданный момент времени и его срок службы. Техническим результатом является выявление дефектов и напряженных состояний трубопровода, позволяющее определять слабые места трубопровода и предотвращать его разрушение. 8 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью магнитных средств, в частности фиксации изменений величины магнитного потока при изменении номинального сечения или структуры металла с ферромагнитными свойствами. Способ магнитного контроля сварных стыков рельсов заключается в том, что на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют изменения магнитного поля в рельсе датчиком, скользящим по поверхности рельса, обнаруживают зоны сварных стыков, сохраняют их координаты в диагностической карте участка рельсового пути, при этом дополнительно фиксируют и сохраняют формы сигналов от зон сварных стыков, сравнивают их с соответствующими сигналами предыдущих измерений и на основании этих сравнений принимают решение об обнаружении и развитии дефектов в сварных стыках рельсов. Технический результат - повышение достоверности обнаружения и производительности контроля сварных стыков рельсов. 5 ил.

Использование: для оценки геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа. Сущность изобретения заключается в том, что оценку геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа выполняют с помощью универсальной нейросетевой модели, реализующей способ, заключающийся в распространении сигналов ошибки от выходов нейронной сети к ее входам, в направлении, обратном прямому распространению сигналов в обычном режиме работы. Обучение нейросети происходит, используя стандартный алгоритм обратного распространения ошибки. Технический результат: обеспечение возможности оценки длины, ширины и глубины дефекта типа «потеря металла» по данным магнитного внутритрубного дефектоскопа с помощью универсальной нейросетевой модели, подходящей для дефектоскопов с различными диаметрами и магнитными системами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх