МНОГОСЛОЙНЫЕ СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ТРУБЫ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕЖСЛОЙНЫХ ЗАЗОРОВ В СТЕНКЕ МНОГОСЛОЙНОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что ме­тоды контроля межслойных зазоров многослойных сосудов высокого давления нуждаются в дальнейшем развитии и совершенствовании. Существующие рентгеновский и ультразвуковой методы не могут быть применены из-за многослойности стенки изделия, а также односто­роннего доступа к контролируемой поверхности. Из других методов неразрушающего контроля особого внимания заслуживает магнит­ный, который при условии обеспечения проникновения переменного магнитного поля через верхний слой может дать информацию о ве­личине зазора между верхним и нижележащим слоями.

На этой основе ИркутскНИИхиммаш в 1964 г. начал разработку необходимой аппаратуры. В результате теоретических и эксперимен­тальных исследований был создан преобразователь для измерения межслойных зазоров между ферромагнитными листами [1]. Принцип измеренияг заложенный в преобразователе, основан на измерении изменения градиента тангенциальной составляющей постоянного магнитного поля с помощью феррозондов-градиентометров. Однако нестабильность феррозондов, намагничивание их большим постоян­ным полем не обеспечили достаточной точности результатов измере­ния межслойных зазоров. Известно, что при электромагнитном мето­де измерения существенное влияние оказывает поверхностный эффект. Сущность его заключается в том, что глубина проникновения элект­ромагнитных полей и вихревых токов в металл зависит от частоты намагничивающего поля. При сравнительно низкой частоте электро­магнитное иоле и вихревые токи проникают глубже, при более высо­ких частотах их действие ограничивается тонким поверхностным сло­ем металла, под которым уже не обнаруживается их влияние. Так, при частоте 50 Гц глубина проникновения вихревых токов в железо с магнитной проницаемостью р, = 200 составляет 1,6 мм [21. Следо­вательно, для проникновения электромагнитного поля на толщину листа 6 мм необходима низкая частота намагничивающего поля, что приводит к громоздкости измерительной аппаратуры. Поэтому ра­боты по выбору метода измерения зазоров между ферромагнитными листами толщиной до 6 мм проводились с учетом влияния поверхност­ного эффекта и в направлении увеличения проникновения перемен­ного магнитного поля вглубь металла.

Нами был разработан накладной преобразователь, принцип из­мерения которого заключается в том, что кольцо верхнего слоя мно­гослойной конструкции с помощью постоянного магнитного поля доводится до насыщения. При этом магнитная проницаемость кольца верхнего слоя становится близкой к проницаемости воздуха. Пере­менное магнитное поле, создаваемое электромагнитом, минуя кольцо верхнего слоя, проникает вглубь верхней пластины. Сигнал с измери­тельной обмотки используется в качестве источника информации о межслойном зазоре.

Преобразователь (рис. 1) содержит электромагнит постоянного тока 2 и Ш-образный магнитопровод 1 Центральный полюс 3 электро­магнита представляет собой цилиндрический сердечник,?на котором закреплена намагничивающая обмотка 4. Сердечник охвачен коа - ксиально расположенным полюсом 5 и выполнен с отверстием в. На среднем стержне Ш-образных магнитопроводов 7, 8 закреплены воз­буждающая 9 и измерительная 10 обмотки Средний стержень 8 Ш-об - разного магнитопровода установлен в отверстии 6 центрального по­люса электромагнита 3. Расстояние между полюсами электромагни­тов 3 и 5 составляет 1,2—2 толщины верхнего слоя многослойной стенки контролируемого изделия 11, что необходимо для создания кольца 12 с малой магнитной проницаемостью по всей толщине верх­него слоя и выявления зазора между слоями.

Работает преобразователь следующим образом. По намагничиваю­щей обмотке 4 электромагнита 2 пропускают постоянный ток, кели - чина которого выбрана из условия намагничивания сердечника 3 и кольца 12 изделия до насыщения. Возбуждающая обмотка 9 создает в изделии переменный магнитный поток, который, благодаря наличию в верхнем слое изделия кольца 12 с малой магнитной проницаемостью^

отклоняется вглубь изделия. Преодолевая зазор между смежными слоями многослойного изделия, поток наводит в измерительной обмотке 10 ЭДС, которая поступает в измерительный блок, при этом ЭДС измерительной обмотки пропорциональна величине зазора ме­жду слоями.

Блок-схема прибора для измерения зазоров между слоями много­слойных сосудов и труб представлена на рис. 2. Она состоит из ге­нератора переменного тока с усилителем мощности, частота генерации 40 Гц, регулируемого источника постоянного тока до 4 А, преобра­зователя схемы сравнения и стрелочного индикатора Для создания принципиальной схемы прибора использованы современные полупро­водниковые изделия. Генератор переменного тока и усилитель мощ­
ности выполнены по обычной резистор­но-емкостной схеме. С помощью схемы сравнения производится градуировка прибора с установкой нуля и чувстви­тельности. Опорное напряжение для установки нуля снимается с генератора переменного тока. На рис. 3 представ­лен градуировочный график прибора для измерения зазоров между слоями многослойных сосудов и труб. Как вид­но, зависимость показаний прибора от зазора между слоями близка к линей­ной. В результате исследований по от­работке режимов питания и градиуров - ке прибора с различными преобразо­вателями определена погрешность из­мерений, которая на диапазонах от 0 до 1,0 мм равна ±0,1 мм; а от 1,0 до 2,0 мм равна ± 0,25 мм.

Прибор состоит из выносного преобразователяі имеющего размеры 120x110x75 мм, измерительного блока — 240 X 170x125 мм. Мас­са прибора 10 кг. Питание прибора от сети напряжением 36 В или 220 В 50 Гц, причем предусматривается автоматическое переключение на напряжение сети 36 или 220 В. Прибор снабжен комплектом пре­образователей, рабочая поверхность которых выполнена по радиусу для различных диаметров многослойных сосудов и труб. Так, для многослойного сосуда диаметром 620—670 мм используется один пре­образователь с радиусом рабочей поверхности равным 345 мм.

Практическое использование прибора при измерениях на много­слойных сосудах высокого давления показало хорошую работоспособ­ность и достаточную точность измерений.