ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Проблемы магнитной записи из "Техника магнитографической дефектоскопии " Одним из основных элементов магнитной дефектоскопии является понятие поля дефекта . Качественное объяснение его состоит в том, что, если ферромагнитное изделие, помещенное в однородное магнитное поле, имеет какие-либо местные нарушения сплошности или неоднородности структуры (дефекты), вблизи этих мест возникает неоднородность магнитного поля, которую в физике называют полюсом, а в дефектоскопнн принято называть полем дефекта. [c.9] Теория поверхностных зарядов основана на замене дефекта эквивалентным диполем и применении законов магнитных изображений ДЛЯ расчета поля возмущения над поверхностью изделия, обусловленного наличием дефекта. [c.10] При решении этой задачи С. В. Вонсовский [3] предполагал, что однородная ферромагнитная среда заполняет все бесконечное пространство, она однородно намагничена и в ней имеется единственный дефект заданной формы, и определил момент эквивалентного диполя для дефектов правильной сферической формы, волосовины и узкой трещины, плоскость которой перпендикулярна к полю намагничивания. [c.10] При тех же условиях Р. И. Янус [4] нашел эквивалентные диполи для цилиндрического дефекта, находящегося в центре намагниченного цилиндра, и для сферического дефекта, находящегося в центре шара. [c.10] Следует отметить, что полученные С. В. Вонсовским и Р. И. Янусом формулы для расчета поля дефекта имеют весьма общий вид и не находят применения для практических расчетов топографии поля дефекта над поверхностью реальных изделий. Однако они позволяют сделать важные выводы относительно разрешающей способности магнитных методов дефектоскопии. Именно из математических выражений, полученных Р. И. Янусом, следует, что поле глубинного дефекта зависит не только от формы последнего, но и от относительной толщины слоя металла вокруг дефекта чем меньше эта толщина, тем сильнее поле дефекта [5]. Значительно позднее аналогичные результаты были получены при рассмотрении дефектного изделия с помощью гидродинамической модели [10]. В последнем случае поправка, определяемая отношением толщины изделия к размеру дефекта, характеризуется разностью средних магнитных проницаемостей исследуемого изделия и дефекта. [c.10] При изучении полей рассеяния от наружных и внутренних дефектов получили развитие некоторые положения теории Р. И. Януса о том, что в магнитостатических условиях поле дефекта создается как поверхностными зарядами на стенках дефекта, так и объемными зарядами, обусловленными магнитной нелинейностью изделия в близлежащих к дефекту участках металла [6, 7, 12, 13]. Кроме того, установлено [12, 14], что на величину поля дефекта существенное влияние оказывают магнитные свойства материала вблизи поверхности изделия. Мягкий (в магнитном отношении) материал в поверхностном слое уменьшает поле подповерхностного дефекта, а жесткий — увеличивает. [c.10] Установлено [5—9], что тангенциальная составляющая напряженности поля дефекта проходит через максимум над дефектом, а нормальная составляющая напряженности поля над дефектом равна нулю и максимальна в точках с координатами, пропорциональными глубине залегания дефекта. При этом А. Б. Сапожни-ковым получено аналитическое выражение, описывающее ширину поля дефекта в непосредственной близости от поверхности изделия. Из выражения следует важный для магнитной дефектоскопии вывод, что абсциссы максимумов нормальной составляющей поля дефекта раздвигаются с ростом глубины залегания дефекта, т. е. элементарная область, на которую действует поле дефекта, пропорциональна глубине залегания дефекта. Однако найденный А. Б. Сапожниковым коэффициент пропорциональности, имеющий большое значение для решения проблемы измерения глубины залегания и точных размеров дефектов, не совпал с расчетными данными, полученными при использовании других методов, в частности методов теории функций комплексного переменного. [c.11] Метод теории аналитических функций при применении к задачам о полях рассеяния вблизи поверхности ферромагнетика, имеющего дефект сплошности, был предложен Н. С. Акуловым и получил развитие в работе Н. Б. Ламбина [9], Сущность его состоит в том, что граничные условия на поверхности ферромагнетика заменяются эквивалентными функциональными уравнениями, верными для всякой области, на которую функции, интерпретирующие магнитное поле, могут быть аналитически продолжены. [c.11] В отличие от дипольного расчета выражения Н. Б. Ламбина, описывающие поле дефекта при рассмотрении его в экваторной плоскости, имеют в знаменателе коэффициент, характеризующий магнитную проницаемость изделия. Это, с одной стороны, облегчает задачу выбора режима намагничивания изделия, а с другой стороны, сужает область применения расчетов только для тех случаев, когда размер дефекта мал по сравнению с глубиной его залегания (глубинные дефекты). [c.11] Как дипольный расчет, так и метод аналитических функций показывают, что максимальная величина тангенциальной составляющей поля дефекта пропорциональна квадрату радиуса дефекта и обратно пропорциональна квадрату глубины его залегания (под глубиной понимается расстояние от поверхности изделия до центра полости дефекта). Однако большинство экспериментальных исследований [5, 7, 14—17] указывает не на квадратичную, а на прямую пропорциональную зависимость между величиной поля дефекта и глубиной его залегания. [c.11] Таким образом, теория указывает на существование определенных зависимостей между параметрами поля дефекта (амплитудой и шириной возмущения) и характеристиками данного дефекта (размером дефекта и глубиной залегания). Однако строго совпадающих опытных данных, описывающих эти зависимости, пока нет. Значение проведения таких исследований для условий магнитографической дефектоскопии повышается потому, что здесь можно получить новые эффекты за счет влияния размагничивающего поля, действующего на локальном участке ленты, намагничиваемом полем дефекта, на формирование магнитного отпечатка, характеризующего исследуемый дефект. [c.12] Еремин изучил характер воздействия поля дефекта на датчик в виде магнитного порошка и показал, что в присутствии поля дефекта ферромагнитная частица порошка поляризуется и испытывает со стороны поля пондеромоторное воздействие, которое ориентирует частицы в направлении увеличения магнитной индукции. [c.12] ПО кромке [21]. Поэтому магнитопорошковый способ можно применять для тех сварных соединений, у которых снято усиление сварного шва [21, 22]. [c.13] Дальнейшее развитие методов магнитопорошковой дефектоскопии заключается в теоретических и экспериментальных исследованиях оптимальных режимов намагничивания различных марок сталей и создании универсальных и специализированных дефектоскопов [20, 23 и др.]. [c.13] Таким образом, если не учитывать общей проблемы магнитной дефектоскопии, заключающейся в определении истинного размера н глубины залегания дефекта по параметрам поля дефекта, измеряемым на одной из поверхностей образца, существенных трудностей в применении магнитопорошковых методов для обнаружения поля дефекта в области сварных соединений со снятым усилением сварного шва не наблюдается. [c.13] Первые положительные результаты дефектоскопии сварных соединений с валиком усиления сварного шва получены в 1935 г. при применении магнитодинамического способа дефектоскопии [24]. Изделие намагничивалось приставным электромагнитом переменного тока. Индикаторная катушка, перемещаемая по поверхности изделия, реагировала на поле дефекта появлением индукционного тока. Таким дефектоскопом, по мнению К. К. Хренова и С. Т. Назарова, можно обнаружить дефекты на глубине до 20 мм, однако определить их характер и величину не представляется возможным. Кроме того, выявляются только те дефекты, размеры которых превышают высоту усиления сварного шва. Существенное усовершенствование магнитодинамических способов обнаружения поля дефекта заключается в применении феррозондовых дефектоскопов, имеющих более чувствительный датчик [25, 26]. Однако эти дефектоскопы так же, как и магнитопорошковые, в настоящее время рекомендуются для обнаружения дефектов в изделиях с гладкой поверхностью или сварных соединениях без усиления шва. [c.13] Благоприятные условия для развития магнитных методов анализа качества сварных соединений, имеющих усиление сварного шва, появились после того, как в СССР был предложен магнитографический способ дефектоскопии (X. С. Маховер, Ю. В. Усенко. Авт. свид. 102537.— Бюл. изобр., 1956, 2). Принципиальное отличие этого способа от порошковой дефектоскопии заключается в том, что в магнитной ленте, являющейся первичным датчиком поля дефекта, равномерно распределенные частички магнитного порошка приобретают определенную намагниченность, соответствующую величине магнитной индукции на данном участке исследуемого изделия, т. е. осуществляется запись поля дефекта на магнитной ленте. Таким образом, основное преимущество магнитографического способа — возможность длительно хранить информацию и количественно оценить поля дефектов, регистрируемых вблизи изделия, имеющего сложную форму поверхности. [c.13] Прямое же сканирование такой поверхности каким-либо другим магнитным датчиком осуществить трудно. [c.14] Практическое применение магнитной записи поля дефекта на ленту начинается с 1954 г. [27, 28]. [c.14] Для магнитной записи поля дефекта первоначально применяли намагничивающее устройство (НУ) типа соленоид , обеспечивающее перпендикулярное намагничивание. Создаваемый устройством магнитный поток пронизывает контролируемый шов перпендикулярно к плоскости изделия [28]. Однако было обнаружено, что на ленте фиксируется большое количество ложных сигналов, обусловленных чешуйчатостью и неравномерностями, имеющимися на поверхности сварного соединения, особенно выполненного ручной сваркой. Это затрудняло обнаружение имеющихся дефектов, поэтому в 1961 г. разрабатывается новое НУ типа дисковый магнит [29]. Дисковые магниты создают продольное (по отношению к контролируемой зоне сварного шва) магнитное поле, которое способствует лучшему выявлению дефектов, преимущественно располагающихся вдоль оси сварного соединения. [c.14] Вернуться к основной статье