Регистрация / Вход
Прислать материал

Магнитный контроль неоднородностей механических свойств листового проката

Сведения об участнике
ФИО
Соколов Роман Александрович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Производственные технологии
Тема
Магнитный контроль неоднородностей механических свойств листового проката
Резюме
Для измерения коэрцитивной силы применяются коэрцитиметры. Измерение коэрцитивной силы, предусматривает выполнение ряда операций: установка измерительного устройства, многократное намагничивание (3—5 раз), измерение коэрцитивной силы или напряженности магнитного поля рассеяния), что требует определенного времени, что в результате влияет на поле измерений делая его прерывистым. При этом не исключается возможность пропуска аномального (дефектного) участка. Поэтому он малоэффективен для диагностирования стальных труб, листов, рельсов таких протяженных объектов, как мосты, трубопроводы.
Ключевые слова
магнитная структуроскопия, коэрцитивная сила, твердость, прочность, запас прочности
Цели и задачи
Цель: Уменьшение металлоемкости изделий из ферромагнитного материала путем неразрушающего контроля с обнаружением слабых мест в изделии.
Задачи: Исследовать связь между твердостью, прочностью и коэрцитивной силой;
Поиск диагностических критериев, позволяющих использовать напряженность магнитного поля для контроля твердости и прочности.
Введение

Связь между прочностью металла и его твердостью достаточно известна, а соотношение между данными параметрами сталей указано в ГОСТ 22761-77. Результаты значений прочности, полученные по этим зависимостям, имеют существенные отличия и иногда значительно отличаются от истинной прочности испытываемого элемента. 

В настоящее время всё большее распространение при обследований зданий и сооружений получают методы неразрушающего контроля (НК). Приборы НК позволяют получить характеристики свойств без забора необходимого материала для изготовления образцов и их испытаний в лабораторных условиях.  Поэтому применение передовых методов НК является экономически целесообразным, снижающим сроки и затраты на проведение обследования.

Методы и материалы

Одним из физических параметров применяемых для неразрушающего контроля прочностных свойств сталей, ресурса их выносливости и определения в них одноосных механических напряжений является коэрцитивная сила [1—4].

Измерение коэрцитивной силы, предусматривает выполнение ряда операций: установка измерительного устройства, многократное намагничивание объекта исследования (3—5 раз, измерение коэрцитивной силы или напряженности магнитного поля рассеяния, что требует определенного времени, и в результате влияет на поле измерений делая его прерывистым. При этом не исключается возможность пропуска аномального (дефектного) участка, или области с высоким уровнем внутренних механических напряжений. Поэтому метод измерения коэрцитивной силы малоэффективен для диагностирования прочностных характеристик стальных труб, листов, рельсов таких протяженных объектов, как мосты, трубопроводы. 

Предлагаемый автоматизированный экспресс метод определения информации о магнитном поле рассеяния связанном с корцитивной силой,  увеличивает скорость определения металлических свойств изделия, сокращает время контроля и выявляет в изделиях "слабые места", увеличивает контролируемые площади.

Описание и обсуждение результатов

В программе Elcut было проведённо моделирование распределения магнитного поля в исследуемом стальном листе создаваемое намагничивающим устройством. Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что деталь и намагничивающее устройство при контакте между собой представляют замкнутый магнитопровод. Из-за этого факта обеспечивается необходимое для контроля величина намагничивания. 

Намагничивающее устройство устанавливается в специальный держатель – «каретку», в котором также имеется устройство определения координаты его положения на стальном листе; феррозонд для регистрации напряженности магнитного поля; устройство для фактического выделения области с низкими характеристиками не подходящих для использования данного изделия; линия связи с ПК. Всё вместе представляет собой блок сбора данных.

Блок сбора информации устанавливается в автоматизированную стойку (в зависимости от ширины контролируемого объекта блок оборудуется различным количеством блоков сбора информации). Автоматизированная стойка прижимает блок сбора информации к объекту контроля. 

 

Такое устройство рекомендуется применять для поточного контроля факторов, снижающих прочность детали (перегрузки, неоднородность структуры материалов и т. д.), которые носят случайный характер и предварительно не могут быть выявлены на всем изделии.

Применяемые в промышленности методы контроля не позволяют  исследовать прочность всего стального листа в целом, что в общем случае ухудшает свойства материала, из которых изготовлено изделие. 

Так как детали и сооружения в целом должны безопасно работать при неблагоприятных условиях и контроль осуществляется на поверхности значительно меньшей площади изделия, то возникает необходимость принять определенные меры предосторожности, которые бы учитывали отклонение прочностных характеристик стального изделия. Это приводит к тому, что для сохранения запаса прочности увеличивают массу изделия. Увеличение массы влечет за собой увеличение себестоимости продукции.

Описанные выше факты позволяют с большей эффективностью и разрешающей способностью осуществлять магнитный неразрушающий контроль ферромагнитных изделий.

Используемые источники
1. Михеев М. Н. , Горкунов Э. С. Магнитные методы структурного анализа неразрушающего контроля.— М.: Наука, 1993.— 250 с.
2. Бида Г. В. , Горкунов Э. С. , Шевнин В. М. Магнитный контроль механических свойств проката.— Екатеринбург: УрО РАН, 2002.— 254 с.
3. Новиков В. Ф. , Бахарев М. С. Магнитная диагностика механических напряжений в ферромагнетиках.— Тюмень: Изд-во “Вектор Бук”, 2001.— 220 с.
4. Новиков В. Ф. , Мацура О. К. , Прилуцкий В. В. , Муратов К. Р. К определению пластически деформированных участков металлоконструкции.— Контроль и диагностика, 2010, № 7, с. 18—21.
5. Новиков В. Ф. , Прилуцкий В. В. , Нерадовский Д. Ф. , Рышков В. А.
Магнитное поле рассеяния локально намагниченной полосы стали вдоль ее оси. Нефть и газ Западной Сибири.— Материалы Всерос. Научно-технической конф.— Тюмень: Изд-во Тюм-ГНГУ, 2007.
Information about the project
Surname Name
Sokolov Roman
Project title
Magnetic control irregularities mechanical properties of sheet metal
Summary of the project
To measure the coercive force applied coercimeters. Measurement of coercive force, provides for perform a series of operations: installation of a measuring device, multiple magnetization (3-5 times), the measurement of the coercive force and the magnetic stray field), which requires a certain time, which affects the result of measurement field making it discontinuous. This does not exclude the possibility of passing the abnormal (defective) portion. Therefore, it is not very effective for the diagnosis of steel pipes, sheets, rails extended objects such as bridges, pipelines.
Keywords
structurescopy magnetic, coercive force, hardness, strength, safety factor