способ магнитной дефектоскопии изделий в напряженном состоянии

Формула изобретения

Способ магнитной дефектоскопии изделий в напряженном состоянии, обеспечивающий обнаружение в процессе эксплуатации зон возникновения и роста местных напряжений, опасных развитием усталостных процессов и разрушением в изделиях из ферромагнитного материала, находящихся под действием нагрузки и намагниченных с образованием полюсов симметричного магнитного поля на оси симметрии профилей сечений по всей длине объектов наблюдения, отличающийся тем, что об изменениях значений местных напряжений в зонах сечений судят по изменению величины магнитной индукции в попарно симметричных точках сечений на границах изделий, с возможностью определения характера напряженного состояния в зонах сечения по разности значений магнитной индукции в этих точках, а также с возможностью выявления предпосылок к разрушению изделия из-за превышения допускаемых напряжений или нарастания усталостных процессов сравнением рабочих значений магнитной индукции с данными по эталонным образцам.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области магнитной дефектоскопии в промышленности и на транспорте, в частности, может быть использовано при дефектоскопии в процессе эксплуатации изделий, находящихся под нагрузкой, изготовленных из однородного ферромагнитного материала и имеющих симметричную форму профилей сечений, например рельсов, металлических профилей, осей, трубопроводов, т.д.

Известен способ магнитной дефектоскопии [1], заключающийся в определении дефектов, вызванных неоднородностью материала или нарушением формы профиля, возникших при изготовлении изделия или при его эксплуатации, при этом о дефекте изделия судят по величине и месторасположению магнитных аномалий, регистрируемых при отклонении линии нуля напряженности магнитного поля от плоскости, положение которой нормируется по эталонному образцу. Под понятием «неоднородность» при этом подразумевается наличие разрывов (пустот, раковин) в сплошности структуры однородного по химическому составу и физическим свойствам (ферромагнетик) изделия. К «неоднородностям» такого рода могут быть отнесены зоны сечений в изделии, в которых в процессе эксплуатации возникают напряжения сжатия, растяжения, сдвига, являющиеся предпосылкой разрушения изделия при превышении допускаемых значений этих напряжений или вследствие усталости материала. Известный способ [1] регистрирует факт состоявшегося разрушения, не предлагая средств для предупреждения развития процесса роста местных напряжений в изделии и накоплении местной усталости материала.

Техническое решение, позволяющее устранить этот недостаток, разработано с учетом известных сведений о взаимозависимости напряженного состояния и сопутствующих его появлению изменениях магнитных свойств объекта наблюдения: возникновении в нем магнитных аномалий в зонах присутствия местных механических напряжений. В частности, эта взаимозависимость проявляется в эффекте Виллари [2], согласно которому появление или изменение местных напряжений в локальных зонах сечений намагниченных изделий из ферромагнитного материала изменяет величину намагниченности материала в этих зонах.

Предлагаемый способ решает задачу обнаружения в процессе эксплуатации зон возникновения и роста местных напряжений (растяжения, сжатия, сдвига), опасных разрушением, в том числе от накопления усталости материала, в сечениях ферромагнитных изделий, находящихся под действием постоянной или переменной нагрузки.

Согласно предлагаемому изобретению для изделий из ферромагнитного материала, намагниченных с образованием полюсов магнитного поля симметричного относительно геометрии профиля на оси симметрии профилей сечений по всей длине объекта наблюдения, эта задача решается тем, что об изменениях значений местных напряжений в зонах сечений судят по изменению величины магнитной индукции в попарно симметричных точках сечений на границах объекта. При этом по сравниваемым значениям индукции в указанных точках судят о наличии и характере напряженного состояния в зонах сечения; сравнение этих значений с данными по эталонным образцам дает возможность судить об опасности превышения допускаемых напряжений и о нарастании усталостных процессов в материале объекта наблюдения. Информация о проявлениях напряженного состояния изделий может накапливаться для создания базы данных, служащей для прогнозирования развития усталостных процессов в материале изделия в ходе эксплуатации.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом: намагничивание исследуемого объекта (с помощью постоянных магнитов или путем пропускания тока по объекту), с целью получения симметричного магнитного поля относительно геометрии профиля, осуществляется с образованием магнитных полюсов на выбранной оси симметрии профиля сечения объекта. Разрешающей способностью магнитометра, привлекаемого к измерениям величины магнитной индукции, определяется потребная степень намагничивания или остаточная напряженность магнитного поля. Длина участка намагничивания исследуемого объекта выбирается таким образом, чтобы в зоне работы датчика магнитометра было получено однородное магнитное поле, отвечающее чувствительности средств измерения. Измеряются значения магнитной индукции в выбранных для исследования попарно симметричных точках профиля сечения на границах объекта наблюдения и передаются на устройство сравнения или обрабатываются вручную.

Технический результат реализации предлагаемого способа заключается в возможности обеспечения оперативного выявления и оценки местных напряжений в материале конструкций, с помощью стационарных и мобильных технических средств. При этом опасные значения напряжений, возникающих в процессе эксплуатации, могут быть определены непосредственно в момент их проявления.

Источники информации

1. Степанов А.П., Степанов М.А., Милованов А.И. и др. Способ магнитной дефектоскопии. Решение о выдаче патента на изобретение. Заявка № 2008143039/28(055985).

2. Физическая энциклопедия, http://allphvsics.ru.