RESEARCH THE POSSIBILITIES OF MAGNETIC FLAW DETECTION IN TERMS OF DETECTING DEFECTS IN THE SURFACE OF A PIPE BILLET

Research article
DOI:
https://doi.org/10.60797/IRJ.2024.143.178
Issue: № 5 (143) S, 2024
Suggested:
27.02.2024
Accepted:
22.03.2024
Published:
31.05.2024
85
2
XML
PDF

Abstract

Non-destructive instrumental inspection of defects in the surface of the pipe billet is currently absent in most metallurgical plants. Only a visual inspection is carried out. At the same time, this problem is very urgent and has not yet received a practical solution. One of the methods of non–destructive testing is the method of magnetic flaw detection. This method is implemented using anisotropic magnetoresistive sensors. In comparison with other methods, it does not require preliminary preparation of the surface of the pipe billet. A 3D model of a non-destructive testing installation has been developed, this proposed design of the flaw detector can be integrated into the technological line of the enterprise. The article describes a way to solve this problem.

1. Введение

Неразрушающий инструментальный контроль дефектов поверхности трубной заготовки, выпускаемой в соответствии с требованиями ГОСТ 34636-2020

на большинстве металлургических комбинатов в настоящее время отсутствует. Проводится только визуальный контроль. Например, ультразвуковой неразрушающий контроль поверхностными волнами (УЗК)
не получил широкого применения в связи с физическими ограничениями. К недостаткам УЗК можно отнести: затухание поверхностных волн, кроме ослабления в материале объекта оно обуславливается ещё и микронеровностями поверхности, следами грязи, смазки и т.п.
, при обнаружении трещин, они должны быть незаполненными, то есть если трещина имеет выход наружу, то в результате заполнения смазкой или водой она не может быть обнаружена. В документах
,
приведена классификация дефектов для выявления. В то же время эта проблема является очень актуальной и до сих пор не получила практического решения
. В статье рассмотрен способ решения задачи.

Полный цикл исследований предусматривает, разработку, изготовление, поставку промышленного образца помехозащищенного дефектоскопического комплекса (далее установки) для автоматизированного неразрушающего контроля (НК)трубных заготовок, выпускаемых АО «ЕВРАЗ НТМК»,в технологическом потоке их производства, а также интеграцию дефектоскопического комплекса в существующую линию после дробеметной установ­ки и его комплексное внедрение.

Поставленная цель может быть достигнута за счет применения, разработанных и синтезированных в ИФМ УрО РАН новых однокристальных тонкопленочных матричных преобразователей на основе анизотропных магниторезистивных датчиков типа АМРД с повышенной чувствительностью к поверхностным дефектам. Для практической реализации данной программы потребовалось провести ряд экспериментальных исследований, результаты которых и приводятся в данной статье.

2. Образцы для исследований

Образцы трубной заготовки для исследований представляют собой цилиндры диаметром 120 мм, длиной 600мм, весом 65кг. На рисунке 1 показаны фотографии образцов с естественными дефектами. Предварительно визуальным и вихретоковым методами были обнаружены, обозначены маркером и пронумерованы возможные дефекты.
Внешний вид образцов

Рисунок 1 - Внешний вид образцов

3. Установка для исследований (описание)

Создан макет установки и выполнены исследования по изучению выявляемости поверхностных дефектов. По эскизам чертежей макета была создана трехмерная модель (рисунок2) предполагаемой рабочей установки.
Трехмерная модель макета магнитного дефектоскопа

Рисунок 2 - Трехмерная модель макета магнитного дефектоскопа

4. Методика исследования эксперимента и технологии

Измерительная часть установки состоит из двух соленоидов, соединенных по схеме Гельмгольца, кассеты с магниторезистивными датчиками разработки ИФМ УрО РАН
, блока коммутации датчиков, многоканального предварительного дифференциального усилителя, многоканального АЦП и устройства сбора и отображения результатов на ПК типа промышленной станции с монитором. Для автоматического синхронного чтения данных с АЦП, использован линейный двигатель перемещения кассеты вдоль оси образца. Вращательное движение образца производилось вручную. На рисунке 3 показана функциональная блок схема измерительной системы.
Функциональная блок схема измерительной системы

Рисунок 3 - Функциональная блок схема измерительной системы

5. Экспериментальные результаты и обсуждение

Результаты исследований представлены в виде дефектограмм конкретных дефектов и их фотографий. Замеров геометрических размеров дефектов и металлографических исследований не проводилось. Эксперименты по выявлению поверхностных дефектов на трубных заготовках проводились на нескольких образцах.

На рисунке 4 показана фотография дефекта тип: поперечная трещина и при продольном перемещении кассеты с датчиком на рисунке 5 виден отчетливый отклик от дефекта.
Фотография дефекта тип: поперечная трещина

Рисунок 4 - Фотография дефекта тип: поперечная трещина

Дефектограмма дефекта № 1

Рисунок 5 - Дефектограмма дефекта № 1

Примечание: при условиях: размагничивание, ток соленоидов 7А, перемещение продольное, датчик дифференциальный тип Нn зазор пластин датчика 4мм

На рисунке 6 показана фотография дефектов тип: продольные подрезы, их отчетливо видно вдоль оси образца. Данный тип дефекта выявляется при вращении образца относительно кассеты с датчиком. На рисунке 7 показан отклик от дефекта.
Фотография дефектов № 2,3тип: продольные подрезы

Рисунок 6 - Фотография дефектов № 2,3тип: продольные подрезы

Дефектограмма дефекта № 2

Рисунок 7 - Дефектограмма дефекта № 2

Примечание: при условиях: ток соленоида 7А вращение (ручное) датчик тип Нn зазор пластин датчика 10 мм

На рисунке 8 показана фотография дефекта тип: закат. Данный тип дефекта имеет острые кромки в разных направлениях относительно оси образца и отчетливо выявляется при вращении образца относительно кассеты с датчиком. На рисунке 9 показан отклик от дефекта.
Фотография дефекта № 5 тип: закат

Рисунок 8 - Фотография дефекта № 5 тип: закат

Дефектограмма дефекта № 5

Рисунок 9 - Дефектограмма дефекта № 5

Примечание: при условиях: размагничивание, ток соленоида 7А, вращение (ручное) датчик дифференциальный тип Нn зазор пластин датчика 4 мм

На рисунке 10 показана фотография дефектов тип: риска. Эти оба дефекта имеют одинаковый тип, но кромки расположены по-разному относительно оси образца. Поэтому на рисунке 11 показан отклик от дефекта при вращении образца, а на рисунке 12показан отклик от дефекта при продольном перемещении.
Фотография дефектов № 7,8 тип: риска

Рисунок 10 - Фотография дефектов № 7,8 тип: риска

Дефектограмма дефекта № 7

Рисунок 11 - Дефектограмма дефекта № 7

Примечание: при условиях: размагничивание, ток соленоида 7А, вращение (ручное) датчик дифференциальный тип Нn зазор пластин датчика 4мм

Дефектограмма дефекта № 8

Рисунок 12 - Дефектограмма дефекта № 8

Примечание: при условиях: размагничивание, ток соленоида 7А, перемещение продольное датчик дифференциальный тип Нn зазор пластин датчика 4мм

6. Заключение

В статье приведены результаты экспериментальных исследований, проведенных на образцах трубной заготовки, с целью изучения возможности обнаружения поверхностных дефектов магнитным методом НК

. В работе были решены следующие задачи:

1. На основе анизотропных магниторезистивных датчиков типа АМРД

разработана автоматизированная установка, позволяющая считывать топографию магнитных полей рассеяния от дефектов поверхности трубной заготовки. В ее состав входит«роботизированная»система, обеспечивающая плавное перемещение матричных преобразователей вдоль образующей цилиндрического образца с естественными дефектами.

2. В процессе исследований на разработанном оборудовании были выполнены работы по изучению выявляемости естественных поверхностных дефектов, имеющихся на образцах, представленных АО «ЕВРАЗ НТМК». 

3. Достигнуты положительные результаты решения проблемы надежного выявления дефектов поверхности трубной заготовки, выпускаемой в соответствии с требованиями ГОСТ 34636-2020

.

4. При обработке сигнала с использованием алгоритма, изложенного в работе

удалось обеспечить выявление всех видов поверхностных дефектов, недопустимых по НТД с соотношением сигнал/шум не менее 3.

5. Выполнено моделирование экспериментального образца макета установки для магнитной дефектоскопии трубной заготовки при вращательно-поступательном ее перемещении в зоне контроля.

Следует отметить также новизну и повторяемость результатов измерений, которые доказывают возможность применения магнитного метода НК для магнитной дефектоскопии трубных заготовок в технологической линии АО «ЕВРАЗ НТМК».

Article metrics

Views:85
Downloads:2
Views
Total:
Views:85