Публикации • 2002 год • Метрологическое обеспечение средств измерений, применяемых в магнитном неразрушающем контроле.
А. М. Шанаурин, Г. И Кравченко, А. З. Векслер, Б. В. Гусев
А. М. Шанаурин, Г. И Кравченко, А. З. Векслер, Б. В. Гусев
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В МАГНИТНОМ НЕРАЗРУШАЮЩЕМ КОНТРОЛЕ.
Описана выпускаемая промышленностью аппаратура для поверки дефектоскопов, полемеров и градиентометров.
Использование средств измерений в неразрушающем контроле (НК), в том числе и магнитном НК, способствует повышению его достоверности [1].
Среди средств измерений, применяемых в магнитном НК, наибольшее распространение получили три — пороговые дефектоскопы, снабженные размерной шкалой порога [2], полемеры (измерители напряженности магнитного поля) и градиентометры (измерители градиента напряженности магнитного поля).
Дефектоскопы. Авторам известны пороговые дефектоскопы с размерной шкалой порога только с феррозондовыми преобразователями (ФП). Эти дефектоскопы применяются для обнаружения дефектов в сварных конструкциях, а также в деталях и узлах с большой шероховатостью (например, в деталях, выполненных литьем в землю).Полемеры. Применяются для оценки степени намагничивания объекта контроля. Как правило, измеряют на его поверхности тангенциальную составляющую магнитного поля.
Рис. 1. Стенд 'Градиент':
1-поверяемый прибор; 2 - источник питания компенсирующий обмотки меры градиента; 3 - мера градиента напряженности магнитного поля; 4 - преобразователь поверяемого прибора; 5 - измеритель напряженности магнитного поля; 6 - амперметр; 7 - источник питания основных обмоток меры градиента; 8 - платформа.
Рис. 2. Стенд 'Зона' :
1 - платформа; 2 - электомагнит для отраслевых стандартных образцов (ОСО); 3 - ОСО; 4 - держатель преобразователя поверяемого прибора; 5 - преобразователь поверяемого прибора; 6 - поверяемый прибор; 7 - источник питания электромагнита; 8 - индикатор перемещений; 9 - координатное устройство.
Большая часть магнитных пороговых дефектоскопов относится к градиентометрическим. При контроле они сравнивают с порогом градиент напряженности магнитного поля. В связи с этим обслуживающие эти дефектоскопы СОП конструируют так, что информация о пороге дефектоскопа заложена в максимальном значении градиента над дефектом СОП. Градиентометры используются для того, чтобы периодически измерять это значение и выяснять, годится ли СОП для настройки дефектоскопа.
Средства поверки дефектоскопов. Для поверки дефектоскопов с размерной шкалой порога, выпускаются стенды «ГРАДИЕНТ» (рис.1) и «ЗОНА» (рис.2).
Рис. 3. Мера М-101.
В состав стенда «ГРАДИЕНТ» входит мера градиента напряженности магнитного поля М-101 (рис.3).
Мера закреплена в защитном корпусе, который может поворачиваться в двух взаимно перпендикулярных осях. Поворачивая корпус в осях и пропуская определенный ток по компенсирующей катушке, можно до минимума уменьшить ошибку воспроизведения градиента, обусловленную полем земли. Характеристики меры М-101. представлены в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование характеристики | Значение |
| Постоянная меры, 1/м2 | от 3×104 до 4×104 |
| Погрешность определения постоянной, %, не более | 3 |
| Диапазон воспроизводимых значений градиента напряженности магнитного поля, А/м2 | 0–200 000 |
| Рабочее пространство меры | Прямоугольный параллелепипед с размерами 4×7×2 мм и центром, совпадающим с геометрическим центром меры |
Рис. 4. Схема поверки градиентометров с помощью стенда 'ГРАДИЕНТ'
Погрешность шкалы порога дефектоскопа на стенде «ГРАДИЕНТ» оценивается, по схеме, показанной на рис. 4.
С помощью стенда «ЗОНА» измеряется размер зоны чувствительности дефектоскопа на дефектах, размеры которых соответствуют одному из условных уровней чувствительности метода НК по ГОСТ 21104. Указанные дефекты нанесены на пластины отраслевых стандартных образцов (ОСО). Зона чувствительности измеряется с помощью координатного устройства и индикатора перемещений.
В настоящее время с помощью стендов «ГРАДИЕНТ» и «ЗОНА» поверяются дефектоскоп-градиентометр феррозондовый ДФ-201.1 и магнитоизмерительные феррозондовые комбинированные приборы Ф-205.03, Ф-205.30А, Ф-205.38. Характеристики указанных приборов (как дефектоскопов с размерной шкалой порога) содержатся в таблице 2.
Таблица 2
| Диапазон шкалы порога, кА/м2 | Погрешность шкалы, %, не более | Условный уровень чувствительности по ГОСТ 21104 | Зона чувствительности по ГОСТ 21104, мм, не менее |
| 1—100 | 12 | Б | 0.5 |
| Д | 0,5 |
Средства поверки градиентометров. Для поверки градиентометров используется стенд «ГРАДИЕНТ». При поверке оценивается погрешность измерения градиента. Перечень градиентометров, которые в настоящее время поверяются с помощью стенда, и их краткие характеристики помещены в таблицу 3.
Таблица 3
| Наименование | Выполняемая функция | Характеристики | |
| Пределы измерения | Класс точности | ||
| ДФ-201.1 | Градиентометр | (1 –– 200) кА/м2 | 10/0,01 |
| Ф-205.03 | (1 –– 150) кА/м2; | 10/0,01 | |
| Ф-205.30А | (1 –– 150) кА/м2 | 10/0,01 | |
| Ф-205.38 | (1 –– 150) кА/м2; | 10/0,01 | |
| ГФ-105 | (1 –– 180) кА/м2 | 5/0,1 | |
Средства поверки полемеров. Поверка полемеров, предназначенных для измерений статических полей, производится с помощью стенда «ПОЛЕ» (рис. 5). В состав стенда входят меры напряженности магнитного поля М-103 (рис.6) и М-113 (рис.7), которые близки по конструкции к катушкам Гельмгольца. Меры закреплены на платформах, позволяющих поворачивать их в двух плоскостях (для компенсации поля Земли). Характеристики мер М-103, М-113 содержатся в таблице 4.
Рис. 6. Мера М-103.
Рис. 7. Мера М-113.
Таблица 4
| Наименование характеристики | Значение | |
| М-103 | М-113 | |
| Постоянная меры, 1/м | от 6,1×103 до 6,5×103 | от 3,4×103 до 6,6×103 |
| Погрешность определения постоянной меры | 3,0 | 1,5 |
| Диапазон воспроизводимых значений поля, А/м | 0—4 000 | 0—25 000 |
| Рабочее пространство | куб со стороной 10 мм и центром, совпадающим с геометрическим центром меры | |
| Неоднородность поля, %, не более | 1,5 | 0,2 |
Разработаны и изготовлены образцы мер в двойном пермаллоевом экране, позволяющие воспроизводить поля с минимальной напряженностью 0,1 А/м. Схема поверки полемеров с помощью стенда «ПОЛЕ» показана на рис. 8.
Рис. 8. Схема поверки дефектоскопа с помощью стенда 'Поле'
Перечень полемеров, которые в настоящее время поверяются с помощью стенда «ПОЛЕ», и их краткие характеристики помещены в таблицу 5.
Таблица 5
| Наименование | Выполняемая функция | Характеристики | |
| Диапазон измерения поля, А/м | Класс точности | ||
| МФ-107А | Полемер | 40—1800 | 10/1 |
| МФ-109 | 40—19000 | 5/0,05 | |
| Ф-205.03 | 30—3000 | 10/0,05 | |
| Ф-205.30А | 30—3000 | 10/0,05 | |
| Ф-205.38 | 30—20000 | 10/0,05 | |
Поверка полемеров, предназначенных для измерений переменных полей, производится по схеме, показанной на рис. 9.
Рис. 9. Схема поверки полемеров с помощью стенда 'ПЕРЕМЕННОЕ ПОЛЕ'.
В состав стенда «ПЕРЕМЕННОЕ ПОЛЕ» входят звуковой генератор, усилитель мощности и мера напряженности переменного магнитного поля М-303 (рис. 10). Мера воспроизводит поле в диапазоне 0—18000 А/м на частотах от 0 до 1000 Гц. Погрешность коэффициента преобразования меньше 1%. Неоднородность поля в рабочем объеме не превышает 0,5%.
Мера М-303
Для согласования сопротивления меры с усилителем мощности на частотах более 100 Гц предусмотрено подключение внешней емкости. На частотах от 300 до 700 Гц согласование можно производить с помощью собственного набора емкостей (согласующего устройства).
С помощью стенда «ПЕРЕМЕННОЕ ПОЛЕ» в настоящее время поверяется прибор Ф-205-38, который выступает в роли измерителя переменного магнитного поля. Характеристики прибора: диапазон частот (5 – 800) Гц, диапазон измерений напряженности переменного поля (30 – 20000) А/м, класс точности 10/0,01.
Меры М-103, М-113, М-303, М-101 являются переносными устройствами, которые могут использоваться для поверок в полевых условиях.
Меры М-103, М-113, М-303, М-101 как средства измерений зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений (№ 19329-00,
№ 17808-98, № 17806-98, № 19330-00) сертификат RU.Е.34.005.A (№ 7615, № 5574, № 5572, № 7616).
Литература:
1. Шанаурин А.М., , Щербинин В.Е., Кравченко Г.И. Массовое внедрение средств неразрушающего контроля. — Дефектоскопия, 2002, №4, с. 74—77
2. Шанаурин А.М., Кравченко Г.И. Достоверность феррозондового контроля. — Дефектоскопия, 2000, № 11, с.58—63
© ООО Микроакустика. При использовании материалов ссылка на эту станицу обязательна.