Магнитопорошковый и магнитографический методы

Магнитопорошковый метод позволяет обнаруживать поверхностные и под­поверхностные дефекты типа волосовин, трещин (закалочных, усталостных, шлифовочных, сварочных, литейных, штамповочных и т. п.), расслоений, флокенов, заковов, закатов, непроваров стыковых сварных соединений, надрывов и т. п.

Подповерхностные дефекты на глубине примерно до 100 мкм могут быть обнаружены практически при такой же высокой чувствительности, что и повер­хностные дефекты. При большем расстоянии от поверхности до дефекта (2—3 мм) могут быть обнаружены более грубые дефекты, чем при выявлении поверхно­стных нарушений сплошности.

Магнитографическим методом обнаруживают как поверхностные дефекты при примерно равной с магнитопорошковым методом чувствительности, так и глубинные при расстояниях от поверхности до 20—25 мм. Выявляют дефекты типа трещин, непроваров, шлаковых включений, цепочек и скоплений пор, Подрезов, прижогов и т. п.

Эти методы различаются тем, что магнитопорошковый является более уни­версальным и пригоден для контроля деталей практически любых форм и раз­меров, в то время как магнитографический наиболее пригоден для проверки деталей относительно простой формы (цилиндров, труб, листов, брусков и т. п.).

Магнитографические дефектоскопы.

Запись полей дефектов на магнитной ленте воспроизводится с помощью магнитографических дефектоскопов.

Принципиальное устройство магнитографического дефектоскопа рассмотрим на примере универсального прибора МДУ-2У. Его блок-схема показана на рис.3.7

Блок считывания 1 состоит из барабана с двумя магнитными головками (типа магнитофонных). На оси барабана укреплена фотоэлектронная система с обтюраторами, позволяющая осуществлять синхронизацию и селекцию сиг­налов, поступающих в каналы воспроизведения. Съем сигналов с головок осу­ществлен с помощью контактных колец и щеток. В блоке считывания 1 имеются

устройства запуска разверток (кадровой и строчной) для прижима и продольной

подачи ленты при считывании, а также редуктор для привода кадровой развертки.

Сигналы с головок перед подачей в каналы видимой и импульсной индикации усиливаются в блоке предварительного усилителя 2, после чего разделяются по двум каналам. После усиления каналом импульсной индикации 3 сигналы подаются на горизонтально отклоняющие пластины нижней половины электронно­лучевой трубки 9. В этой части трубки индикация дефектов воспроизводится в виде импульсов. Канал видимой индикации 4 служит для преобразования сигналов записи в темные полосы, свидетельствующие о наличии дефектов. Усилитель видимой индикации состоит из двух каскадов; на входе второго из них сигнал записи смешивается с импульсами подсветки, поступающими с усили­теля подсветки 5.

Импульсы подсветки поступают в канал видимой индикации, когда одна из головок проходит по магнитной ленте (считывает).

С выхода канала 4 снимаются модулированные сигналы, поступающие на управляющую сетку верхней половины трубки 9. На экране ее получается видимое (телевизионное) изображение дефекта.

Генератор строчной развертки 6 подает пилообразное напряжение на вер­тикально отклоняющие пластины верхней и нижней половины трубки 9. Генератор кадровой развертки 7 подает пилообразные импульсы на горизонтально отклоняющие пластины верхней половины трубки.

Магнитографический метод нашел наиболее широкое применение в нашей стране для контроля стыковых сварных соединений. За рубежом он применяется для контроля цилиндрических и четырехгранных заготовок на поверхностные дефекты.

На рис.6. показана принципиальная схема автоматического магнитографи­ческого устройства.

Рисунок. 6. Блок-схема дефектоскопа МДУ-2У:

1 — блок считывания; 2 — предварительный усилитель; 3 — усилитель канала им­пульсной индикации; 4 — усилитель канала видиоиндикации; 5 - усилитель импульсов подсветки; 6 — генератор строчной развертки; 7 - генератор кадровой раз­вертки; 8 — блок питания; 9 — электронно-лучевая трубка.

Она отличается тем, что запись полей дефектов осуществляется на непрерывную магнитную ленту, выполненную в форме зам­кнутой петли. Запись производится при соприкосновении ленты с изделием (в данном случае цилиндрическим), приводимым в поступательно-вращательное движение. Затем движущаяся лента проходит около считывающих головок, сигнал которых может обрабатываться обычным способом (видимая или импульс­ная индикация) или записываться на бумажную ленту. Для обозначения места дефекта можно применять различные дефектоотметчики, срабатывающие по регулируемому максимальному сигналу. После узла считывания непрерывная магнитная лента проходит мимо стирающей головки, размагничивается и снова готова к записи магнитных полей дефектов.

Ниже приведен неполный перечень отечественных и зарубежных магнито­графических установок с их краткими характеристиками.

МД-9 — дефектоскоп с импульсной индикацией, позволяющий обнаруживать 10%-иые внутренние дефекты. Получил широкое распространение для контроля стыковых сварных соединений на строительстве газопроводов.

МД-11 — дефектоскоп с видимым изображением магнитограммы сварного ппва. При считывании на экране трубки получается изображение в виде двух темных полос, соответствующих краям сварного шва, и дефекта между ними.

МДУ-2У — дефектоскоп универсальный с одновременной двойной (видимой и импульсной) индикацией, что повышает надежность обнаружения дефектов.

Принципиальная схема записи дефектов на бесконечную магнитную ленту приавтоматизированном магнитографическом контроле: приведена на рис.7.

Рисунок 7. Принципиальная схема записи дефектов на бесконечную магнитную ленту приавтоматизированном магнитографическом контроле:

1 — петля магнитной ленты; 2 — электромагниты; 3 — натяжной ролик; 4 - ро­лики направляющие; 5 — механизм протяжки ленты; б — считывающая головка; 7 — стирающая головка.

Имеются блок автоматизированной протяжки ленты при считывании и устрой­ство для исключения воспроизведения краев ленты.

МГК-1 — дефектоскоп универсальный с двойной индикацией. В отличие от МДУ-2У здесь в обоих видах индикации воспроизводятся сигналы от краев ленты, что в некоторых случаях затрудняет опознавание дефектов.

МД-10ИМ — дефектоскоп универсальный, базовый с двойной индикацией и исключением сигналов от краев ленты. Выполнен на полупроводниковых элементах. Отличается повышенным отношением сигнал/шум. Имеется калибро­вочный узел, что позволяет исключить необходимость эталонных дефектов или эталонных магнитных лент для установки чувствительности прибора.

Настройка магнитографических дефектоскопов осуществляется по эталон­ным магнитным лентам. Эталонные ленты намагничивают на специальных контрольных стыках, сваренных по принятой на данном предприятии техноло­гии, из сталей, применяемых на нем. [7; 8]

Радиоволновой метод неразрущающего контроля

Радиоволновой НК – вид НК, основанный на регистрации изменений параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с контролируемым объектом.

На практике наибольшее распространение получили сверхвысокочастотные методы (СВЧ), которые имеют диапазон длин волн от 1 до 100 мм.

Взаимодействие радиоволн может носить характер взаимодействия только падающей волны (поглощение, отражение, преломление) или взаимодействие падающей и отраженной волн (интерференционные процессы).

Использование радиоволн перспективно по 2м причинам:

1) расширение области применения для диэлектрических, полупроводниковых и композитных материалов;

2) возможность использования особенностей СВЧ-радиоволн:

• диапазон СВЧ-волн позволяет получить большой интервал мощностей генерируемых волн, что позволяет контролировать как очень тонкие, так и очень мощные объекты;

• СВЧ-волны получаются в виде когерентных гармонических электромагнитных колебаний, что позволяет обеспечить высокую чувствительность и точность контроля;

• с помощью СВЧ-волн можно осуществлять бесконтактный контроль;

• СВЧ-волны могут быть остро сфокусированы, что обеспечивает локальность контроля;

• информация о контролируемом объекте содержится в большом числе параметров СВЧ-сигнала;

• СВЧ-волны обеспечивают малую инерционность контроля, что позволяет контролировать быстропротекающие процессы;

• аппаратура выполняется достаточно компактной и удобной в эксплуатации.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ РАДИОВОЛНОВОГО НК

Ι. По первичному информационному параметру различают следующие методы данного вида контроля:

1) амплитудный;

2) фазовый;

3) амплитудно-фазовый;

4) частотно-фазовый;

5) поляризационный;

6) геометрический;

7) временной.

Амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый, частотно-фазовый и поляризационный методы основаны на регистрации одного или двух параметров волн.

Геометрический метод основан на регистрации пространственного положения максимальной интенсивности радиоволнового пучка, прошедшего через объект или отраженного от его противоположной поверхности.

Временной метод основан на регистрации времени прохождения волны через объект.

ΙΙ. В зависимости от источника излучения методы разделяют на:

• активные;

• пассивные.

ΙΙΙ. По расположению датчиков относительно объектов контроля различают 3 основных варианта:

1. одностороннее расположение;

2. двухстороннее расположение;

3. под прямым углом оптических осей друг к другу.

СРЕДСТВА ДЕФЕКТОСКОПИИ

С помощью радиоволновой дефектоскопии обнаруживаются следующие виды дефектов:

• нарушения сплошности (трещины, расслоения, непроклеи, воздушные включения);

• инородные включения (металлические и диэлектрические с отличными от основного материала диэлектрическими свойствами);

• структурные неоднородности (изменение плотности или пористости).

Неоднородность любого типа дефекта вызывает деформацию поля волн, прошедших через материал или отраженных от него.

Структурные дефекты обнаруживают, используя явления рассеивания, дифракции и интерференции.

Чувствительность дефектоскопа определяется длиной волны (чем меньше длина волны, тем меньший дефект он обнаруживает).

Методы и средства дефектоскопии при контроле на отражение

На рис.8 представлены схемы типичных амплитудно-фазовых дефектоскопов (лист 3).

Рисунок 8. Структурные схемы амплитудно-фазовых приборов, работающих на «отражение».

а - одноантенный вариант; б – двухантенный вариант; 1 – блок питания;

2 – источник энергии СВЧ; 3 – развязывающий элемент; 4 – узел разделения излучаемого и принимаемого сигналов (двойной волноводный тройник, направленный осветитель, щелевой мост и т.п.); 5 – излучающая (приемная) антенна; 6 – детектор; 7 – индикаторный прибор; 8 – объект контроля.

Схема дефектоскопа на рис.8а использует двойной волноводный тройник в качестве СВЧ-моста. Генератор СВЧ и детекторную секцию можно применять местами без ущерба работоспособности схемы. Если симметричные плечи тройника имеют одинаковую нагрузку, то отраженные СВЧ-волны не проходят в выходное плечо тройника, мост согласован, а сигнал на выходе детекторной секции равен 0. Баланс моста, как правило, устанавливают изменением положений перестраиваемых элементов опорного плеча при постоянных значениях рабочего зазора и толщины объекта на эталонном изделии или на бездефектном его участке. Обычно тройник выполняют с высоким уровнем развязки плеч Е и Н, что и определяет высокую чувствительность дефектоскопа, построенного по данному принципу.

На рис.8б приведен упрощенный вариант схемы амплитудно-фазового дефектоскопа с двумя антеннами, расположенными рядом, одна из которых передающая, другая – приемная. Опорным сигналом здесь служит сигнал связи между антеннами, который может регулироваться путем изменения их относительного положения.

Из-за воздействия большого фонового сигнала, являющего следствием отражения волн от бездефектного участка изделия, чувствительность схемы к дефектам ниже, чем в схемах а, б (рис.8). Этот сигнал можно уменьшить поворотом приемной антенны вокруг её оптической оси на 90˚. Схема в этом случае будет максимально чувствительна только к таким неоднородностям и дефектам, при отражении от которых происходит максимальный (до 90˚) поворот плоскости поляризации волн. [7; 8]