RU2627122C1

RU2627122C1 - Method and device for determining relaxation coercive force and relaxation magnetization of elongated products from ferromagnetic materials

Info

Publication number: RU2627122C1
Application number: RU2016137251A
Authority: RU
Inventors: Виталий Федорович Новиков; Александр Васильевич Радченко; Валерий Петрович Устинов; Владимир Евгеньевич Чуданов; Камиль Рахимчанович Муратов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Радан"
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2017-08-03

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: method for determining the relaxation coercive force and the relaxation magnetization of elongated products from ferromagnetic materials is achieved by local magnetizing in the form of a strip by moving the magnetizing device, by measuring the initial component of the scattering field, for example, tangential, after magnetization, by using it to determine the magnitude of the inverse (demagnetizing) field as the setting parameter, by demagnetizing by a constant field at the level of the setting parameter at the same time by measuring the value of the internal field and its corresponding magnetization, by scanning the magnetic field strength of the residual magnetization scattering along the length of the controlled product after demagnetization, and by determining the relaxation of the coercive force, as well as the relaxation magnetization in the zero field values of residual magnetization.

EFFECT: expanding the possibilities of non-destructive magnetic control.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение направлено на создание средства непрерывного магнитного неразрушающего контроля (НК) механических и коррозионных свойств стальных металлоконструкций, связанных со структурой ферромагнитного материала. Известен целый ряд методов и средств магнитного неразрушающего контроля (НК) в структуроскопии. Это, прежде всего коэрцитиметрический метод, метод снятия петли гистерезиса, определения релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной намагниченности. По магнитным параметрам косвенным образом определяют твердость, прочность, предел выносливости и другие механические характеристики конструкционных сталей, а также судят об их коррозионной активности в конкретных изделиях и эксплуатационных средах [1, 2]. Особенностью этих методов и средств, реализованных в настоящее время, является их направленность на получение магнитных параметров в ограниченных по размерам лабораторных образцах для создания опорных справочных данных ферромагнитных материалов и конкретных марок сталей. Вектор развития этих методов в основном направлен на повышение точности измерений магнитных параметров стали определенной марки, повторяемость результатов через их статистическую обработку как критерия достоверности и уменьшение трудозатрат (повышению производительности) по их измерению и обработке. Такой подход был бы правомерен, если рассматривать конкретную сталь как идеальную многофазную структурную систему, состоящую только из основного материала сплава, исключив из рассмотрения возможные стабильные и текстурные (нестабильные) структурные неоднородности материала. Безусловно, весь спектр опорных данных магнитных параметров необходим для систематизации сталей по сортам и востребован как производителями стальной продукции, так и материаловедами [3]. В то же время, в наших работах [4, 5] и других авторов [6] показано, что именно стабильные структурные неоднородности ответственны за механические и коррозионные эксплуатационные свойства стальных протяженных конструкций. Поэтому выбор точек (зон) измерения на производстве не должен носить случайный характер и должен быть методологически обоснован. Нетрудно смоделировать ситуацию, когда все точки измерения попали в зону технологического перегрева - зону повышенной концентрации стабильных структурных неоднородностей, что в свою очередь повлечет ошибочную оценку основного материала, несовпадение со справочными данными и сомнительные выводы по механическим и коррозионным характеристикам конструкционной стали.The invention is directed to the creation of a means of continuous magnetic non-destructive testing (ND) of the mechanical and corrosion properties of steel metal structures associated with the structure of a ferromagnetic material. There are a number of known methods and means of magnetic non-destructive testing (ND) in structuroscopy. This is, first of all, the coercimetric method, the method of removing the hysteresis loop, determining the relaxation coercive force and relaxation magnetization. The magnetic parameters indirectly determine the hardness, strength, endurance and other mechanical characteristics of structural steels, as well as judge their corrosion activity in specific products and operating environments [1, 2]. A feature of these methods and tools that are currently implemented is their focus on obtaining magnetic parameters in limited-sized laboratory samples to create reference reference data for ferromagnetic materials and specific steel grades. The development vector of these methods is mainly aimed at increasing the accuracy of measuring magnetic parameters of steel of a certain brand, the repeatability of the results through their statistical processing as a reliability criterion, and reducing labor costs (increasing productivity) in measuring and processing them. Such an approach would be valid if we consider a particular steel as an ideal multiphase structural system consisting only of the main material of the alloy, excluding from consideration possible stable and texture (unstable) structural inhomogeneities of the material. Of course, the entire range of reference data of magnetic parameters is necessary for the systematization of steels according to grades and is in demand both by manufacturers of steel products and material scientists [3]. At the same time, in our works [4, 5] and other authors [6] it was shown that it is stable structural inhomogeneities that are responsible for the mechanical and corrosive performance properties of long steel structures. Therefore, the choice of measurement points (zones) in production should not be random and should be methodologically justified. It is easy to simulate a situation where all measurement points fall into the zone of technological overheating - the zone of increased concentration of stable structural heterogeneities, which in turn will lead to an erroneous assessment of the base material, a mismatch with the reference data and dubious conclusions on the mechanical and corrosion characteristics of structural steel.

Первоначально необходимо выявлять зоны повышенной контрастности магнитных параметров на контролируемом образце и, в зависимости от поставленной задачи, произвести их измерения в основной массе материала, с необходимой точностью любым известным способом.Initially, it is necessary to identify areas of increased contrast of magnetic parameters on the controlled sample and, depending on the task, to measure them in the bulk of the material, with the necessary accuracy in any known manner.

Поэтому контроль предложенными лабораторными методами протяженных объектов трубной, листовой, профильной продукции из магнитных сталей является малоэффективным и неинформативным.Therefore, the control by the proposed laboratory methods of extended objects of pipe, sheet, and profile products from magnetic steels is ineffective and uninformative.

Необходимы разработки эффективных экспресс-методов и средств магнитного НК, позволяющих многократно увеличить объем обследованного материала стальных протяженных металлоконструкций.The development of effective express methods and magnetic NDT tools is required, which will significantly increase the volume of the examined material of long steel structures.

Известны способы [7, 8] определения релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной намагниченности ферромагнетика, в котором релаксационные свойства материала определяют путем фиксации статически размагниченного образца по равенству нулю его внутреннего магнитного поля. Согласно действующим стандартам РФ, измерение релаксационных характеристик в классическом понимании это многократно повторяющийся процесс намагничивания до насыщения, убыль прямого поля, включение и увеличение обратного (размагничивающего) поля, его снятие, определение величины наибольшего поля и соответствующей ему намагниченности, которое позволяет полностью размагнитить образец. Недостатком способа является многократное последовательное повторение комплекса вышеуказанных измерений в точках контроля стального материала и последующая статистическая обработка полученных данных, что в конечном итоге неоправданно увеличивает длительность процесса измерения. Кроме того, невысокая точность измерения внутреннего магнитного поля известных методов является определяющим параметром точности определения релаксационных магнитных характеристик материала.Known methods [7, 8] for determining the relaxation coercive force and relaxation magnetization of a ferromagnet, in which the relaxation properties of a material are determined by fixing a statically demagnetized sample by equal to zero of its internal magnetic field. According to the current standards of the Russian Federation, the measurement of relaxation characteristics in the classical sense is a repeatedly repeated process of magnetization to saturation, a decrease in the direct field, switching on and increasing the reverse (demagnetizing) field, its removal, determining the magnitude of the largest field and the corresponding magnetization, which allows you to completely demagnetize the sample. The disadvantage of this method is the multiple sequential repetition of the complex of the above measurements at the points of control of the steel material and subsequent statistical processing of the obtained data, which ultimately unreasonably increases the duration of the measurement process. In addition, the low accuracy of measuring the internal magnetic field of known methods is a determining parameter for the accuracy of determining the relaxation magnetic characteristics of the material.

Известен способ [9] определения релаксационной коэрцитивной силы H_rc расчетным путем, заключающийся в измерении в замкнутой магнитной цепи таких магнитных параметров как коэрцитивная сила H_c, остаточная намагниченность M_r, намагниченность насыщения M_s и использовании вышеназванных параметров для расчета H_rc по предложенной автором формуле. Недостатком способа является низкая точность ввиду широкого разнообразия форм петель гистерезиса не позволяющего одной формулой предусмотреть вариации зависимостей M(H) и связанные с этим отклонения от расчетного значения.The known method [9] for determining the relaxation coercive force H _{rc by} calculation, which consists in measuring in a closed magnetic circuit such magnetic parameters as the coercive force H _c , the residual magnetization M _r , the saturation magnetization M _s and using the above parameters to calculate H _rc according to the author formula. The disadvantage of this method is the low accuracy due to the wide variety of forms of hysteresis loops that do not allow one formula to provide for variations in the dependences M (H) and the associated deviations from the calculated value.

Известен аналогичный способ по определению релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной намагниченности ферромагнитного материала [BY 17701 C1, МПК G01R 33/14] патент [10], в котором материал намагничивают до насыщения, измеряют величину M_s, затем размагничивают по нисходящей ветви петли магнитного гистерезиса, определяют величину остаточной намагниченности M_r, коэрцитивную силу H_c, уменьшают до нуля внешнее поле и измеряют после этого остаточную намагниченность M_rʺ, косвенно по формуле с использованием величин M_s, M_r, H_c, M_rʺ оценивают в нулевом приближении величину релаксационной коэрцитивной силы H_rc0. Повторяют процедуру измерения, доводя величину размагничивающего поля до H_rc1, уменьшают его до нуля, и если остаточная намагниченность не равна нулю, процедуру измерений продолжают, добиваясь методом последовательных приближений ее нулевого значения в пределах погрешности измерения. Величину поля, при наложении которого это происходит, принимают за величину релаксационной коэрцитивной силы H_rc. Недостатком метода является трудоемкость процедуры измерений H_rc и длительность процесса измерений, заложенная в самом методе последовательных приближений проведения измерений в произвольно выбранных точках образца. В методологии способа не заложен выбор информационно значимых точек (зон) замера магнитных свойств материала: принадлежат они основной массе материала в соответствии с контролируемой маркой стали или находятся в зоне стабильной, фазово-кристаллической, структурной неоднородности конструкционного материала, вызванных технологическими особенностями его изготовления. Способ не предусматривает промышленный НК протяженных стальных металлоконструкций и в большей степени предназначен для лабораторных испытаний.A similar method is known for determining the relaxation coercive force and the relaxation magnetization of a ferromagnetic material [BY 17701 C1, IPC G01R 33/14] patent [10], in which the material is magnetized to saturation, the value of M _{s is} measured, then demagnetized along the descending branch of the magnetic hysteresis loop, determine the magnitude of the residual magnetization M _r, the coercive force H _c, is reduced to zero external field and thereafter measured remanence M _r ", indirectly by the formula using the values _{_{_{M s, M r, H c}}} , M r" estimate in well evom approximation, the relaxation value of the coercive force H _rc0. The measurement procedure is repeated, bringing the magnitude of the demagnetizing field to H _rc1 , it is reduced to zero, and if the residual magnetization is not zero, the measurement procedure is continued, achieving the method of successive approximations of its zero value within the measurement error. The magnitude of the field, upon application of which this occurs, is taken as the value of the relaxation coercive force H _rc . The disadvantage of this method is the complexity of the measurement procedure H _rc and the duration of the measurement process, incorporated in the method of successive approximations of measurements at randomly selected points of the sample. The methodology of the method does not include the choice of informationally significant points (zones) for measuring the magnetic properties of the material: they belong to the bulk of the material in accordance with the controlled steel grade or are in the zone of stable, phase-crystalline, structural heterogeneity of the structural material, caused by the technological features of its manufacture. The method does not include industrial NK extended steel structures and is more intended for laboratory tests.

Известен способ и устройство для контроля зон избыточной коррозионной активности стальных металлоконструкций [RU 2570704 C1, МПК 7 G01N 17/00], патент [11], принятый за прототип. В основе способа заложена корреляционная связь между полем рассеяния H_τ остаточной намагниченности ферромагнитных материалов и структурно чувствительной коэрцитивной силой H_c, по изменению которой, наравне с механическими свойствами стали, контролируется коррозионная активность в местах концентрации стабильных структурных неоднородностей. Это позволяет отказаться от трудоемкого прерывистого поля измерений H_c. Локальное полюсное намагничивание в виде полосы путем перемещения постоянных магнитов с чередующимися полюсами позволяет реализовать непрерывный контроль структурных неоднородностей, а одновременное размагничивание полосы слабым переменным магнитным полем, ориентированном в одном направлении с полем намагничивания, снять нестабильные намагниченности и, тем самым, увеличить контрастность магнитограмм сканирования протяженных участков металлоконструкций. Все это по совокупности позволяет исключить возможность пропустить аномальный (дефектный) участок и расширить возможности НК. Недостатком является ограниченность способа только контролем тангенциальной составляющей H_τ без получения данных о важных информативных релаксационных характеристиках на всем протяжении контролируемого участка конструкции.A known method and device for monitoring zones of excessive corrosion activity of steel metal structures [RU 2570704 C1, IPC 7 G01N 17/00], patent [11], adopted as a prototype. The method is based on a correlation between the scattering field H _{τ of the} remanent magnetization of ferromagnetic materials and the structurally sensitive coercive force H _c , by changing which, along with the mechanical properties of steel, corrosion activity is monitored at the places of concentration of stable structural inhomogeneities. This eliminates the laborious discontinuous measurement field H _c . Local pole magnetization in the form of a strip by moving permanent magnets with alternating poles allows continuous monitoring of structural inhomogeneities, and simultaneous demagnetization of the strip by a weak alternating magnetic field oriented in the same direction with the magnetization field, to remove unstable magnetizations and, thereby, increase the contrast of long scan magnetograms sections of metal structures. All of this taken together allows us to exclude the possibility of skipping the abnormal (defective) area and expand the capabilities of the tax code. The disadvantage is the limited method only by controlling the tangential component H _τ without obtaining data on important informative relaxation characteristics throughout the controlled section of the structure.

Задачей, на решение которой направлены заявляемый способ и устройство, является создание механизма и технологии по непрерывному определению релаксационной коэрцитивной силы H_rc и релаксационной намагниченности M_r в качестве опорных параметров магнитной структуроскопии ферромагнитных материалов одновременно со сканированием тангенциальной H_τ и нормальной составляющей H_n поля рассеивания на всем протяжении участка металлоконструкции из конкретной марки стали.The task to be solved by the claimed method and device is to create a mechanism and technology for the continuous determination of the relaxation coercive force H _rc and relaxation magnetization M _r as reference parameters of the magnetic structureroscopy of ferromagnetic materials simultaneously with scanning the tangential H _τ and normal component H _{n of} the scattering field throughout the metal section of a particular steel grade.

Техническим результатом предлагаемого решения является расширение возможностей неразрушающего магнитного контроля, путем непрерывного измерения основных магнитных параметров, как основной массы ферромагнитного материала, так и зон повышенной концентрации стабильных структурных неоднородностей в нем на всем протяжении контролируемых участков стальных изделий.The technical result of the proposed solution is to expand the capabilities of non-destructive magnetic control by continuously measuring the basic magnetic parameters of both the bulk of the ferromagnetic material and areas of increased concentration of stable structural inhomogeneities in it throughout the controlled sections of steel products.

В основу способа заложены следующие физические принципы. На фиг. 5 показаны обратные участки петли гистерезиса (спинки петель) для трех отличающихся по магнитным свойствам (коэрцитивной силе H_c) образцов вырезанных из неоднородного листа стали. У первого образца H_c1 соответствует минимальному значению коэрцитивной силы в листе (магнитно-мягкий участок), другого образца значение H_c2 близко к справочному значению основной массы материала для данной марки стали, у третьего максимальное значение H_c3 (магнитно-твердый участок). При наложении заранее определенного обратного поля размагничивания, например, соответствующего среднему значению релаксационной коэрцитивной силы H_rc, взятому из справочных данных для конкретной марки контролируемой стали, происходит или неполное размагничивание магнитно-твердых участков, или перемагничивание магнитно-мягких, или полное размагничивание. В этом случае действующее размагничивающее поле равняется H_rc. Контролируя величины магнитной индукции и внутреннего поля изделия по значениям магнитной индукции в зазоре размагничивающего магнита датчиками Холла и остаточных составляющих поля рассеяния с помощью феррозондовых датчиков магнитометров, можно получить необходимое и достаточное число магнитных параметров для реализации способа по определению релаксационной коэрцитивной силы H_rc для участков, на которых реализуется полное размагничивание, и, по формуле

определить величину соответствующей данному участку релаксационной намагниченности M_r, а также оценить третью составляющую опорной триады магнитной структуроскопии - релаксационную магнитная восприимчивость как χ_r=M_r/H_rc The method is based on the following physical principles. In FIG. Figure 5 shows the reverse sections of the hysteresis loop (back of the loops) for three samples cut from an inhomogeneous steel sheet that differ in magnetic properties (coercive force H _c ). In the first sample, H _c1 corresponds to the minimum value of the coercive force in the sheet (soft magnetic region), in the other sample, the value of H _{c2 is} close to the reference value of the bulk of the material for this steel grade, in the third, the maximum value of H _c3 (magnetic hard region). When a predetermined reverse demagnetization field is applied, for example, corresponding to the average value of the relaxation coercive force H _rc , taken from the reference data for a particular grade of controlled steel, either incomplete demagnetization of magnetically hard sections, or magnetization demagnetization of soft-soft, or complete demagnetization. In this case, the effective demagnetizing field is equal to H _rc . By controlling the magnitude of the magnetic induction and the internal field of the product by the values of magnetic induction in the gap of a demagnetizing magnet by Hall sensors and residual components of the scattering field using flux-gate sensors of magnetometers, it is possible to obtain the necessary and sufficient number of magnetic parameters to implement the method for determining the relaxation coercive force H _rc for sections, on which full demagnetization is realized, and, according to the formula

to determine the magnitude of the relaxation magnetization M _r corresponding to this region, and also to evaluate the third component of the supporting triad of magnetic structuretroscopy - the relaxation magnetic susceptibility as χ _r = M _r / H _rc

Указанный технический результат по объекту - способ, достигается тем, что в известном способе, заключающемся в локальном намагничивании протяженных деталей металлоконструкций в виде полосы определенной ширины до величины технического насыщения, с вектором намагниченности лежащем внутри плоскости контролируемой детали и ориентированной поперек оси полосы, путем перемещения кассеты постоянных магнитов с чередующимися полюсами непосредственно в плотном контакте с поверхностью детали, размагничивании полосы слабым соосным переменным магнитным полем, измерении составляющих магнитного поля рассеяния остаточной намагниченности феррозондовыми датчиками и по форме магнитограммы сканирования детали, в зависимости от характера изменения градиента напряженности поля рассеяния, выявлении в основной массе ферромагнитного материала сплава участков (зон) концентрации структурных неоднородностей, особенностями является то, что, по мере движения кассеты намагничивания с непрерывным контролем точек сканирования детали, измеряют тангенциальную составляющую поля рассеяния первоначально намагниченной полосы H_τ, пропорциональную коэрцитивной силе H_c, и по известной зависимости [5] определяют установочный параметр поля размагничивания на уровне (1,1÷1,15) H_c; размагничивают постоянным магнитным полем ориентированном поперек оси полосы на уровне установочного параметра и одновременно измеряют скользящим по контролируемой поверхности феррозондовым датчиком, расположенным между полюсами постоянного магнита, текущую i-величину напряженности внутреннего поля H_вн. ⁱ, а двумя датчиками Холла, встроенными в эти полюса, текущую величину нормальной составляющей магнитной индукции B_n ⁱ под полюсами, определяемую в первом приближении с учетом фактора зазора Δ_i, близкую к магнитной индукции материала B_i в текущей контролируемой точке, как B_i=kB_n ⁱ, где k=(1,08÷1.13) при Δ_i=0.3÷0.5 мм; измеряют двумя феррозондовыми датчиками текущие значения нормальной составляющей остаточного поля рассеяния и по результатам измерений строят магнитограмму распределения остаточного поля рассеяния H_р по длине полосы, представляющую собой перемагниченные и недомагниченные участки контролируемого изделия с отрицательной, положительной и нулевой остаточной намагниченностью соответствующие магнитно-мягким участкам основной массы сплава и магнитно-твердым - зонам концентрации стабильных образований, а в точках с нулевой остаточной намагниченностью, значение размагничивающего поля соответствует релаксационной коэрцитивной силе H_rc и намагниченность, рассчитанная по магнитной индукции с учетом размагничивающего фактора зазора, равняется релаксационной намагниченности M_r.The specified technical result for the object - the method is achieved by the fact that in the known method, which consists in the local magnetization of extended metal parts in the form of a strip of a certain width to a value of technical saturation, with a magnetization vector lying inside the plane of the controlled part and oriented across the axis of the strip by moving the cartridge permanent magnets with alternating poles directly in close contact with the surface of the part, demagnetization of the strip by weak coaxial variables a magnetic field, measuring the components of the magnetic field of the scattering of residual magnetization by flux-gate sensors and the shape of the magnetogram of scanning the part, depending on the nature of the change in the gradient of the intensity of the scattering field, identifying in the bulk of the ferromagnetic material of the alloy sections (zones) of concentration of structural inhomogeneities, the features are that, as the magnetization cassette moves with continuous monitoring of the scan points of the part, the tangential component of the scattering field is measured initially magnetized strip H _τ proportional to the coercive force H _c , and using the known dependence [5] determine the installation parameter of the demagnetization field at the level of (1.1 ÷ 1.15) H _c ; demagnetize with a constant magnetic field oriented across the axis of the strip at the level of the installation parameter and simultaneously measure the current i-value of the internal field strength H _ext. sliding along the controlled surface of the flux-gate sensor located between the poles of the permanent magnet ⁱ , and with two Hall sensors built into these poles, the current value of the normal component of the magnetic induction B _n ⁱ under the poles, determined as a first approximation taking into account the clearance factor Δ _i , close to the magnetic induction of the material B _i at the current controlled point, as B _i = kB _n ⁱ , where k = (1,08 ÷ 1.13) at Δ _i = 0.3 ÷ 0.5 mm; measure the current values of the normal component of the residual scattering field with two flux-gate sensors and, based on the measurement results, construct a magnetogram of the distribution of the residual scattering field H _p along the length of the strip, which is remagnetized and unmagnetized portions of the controlled product with negative, positive, and zero remanence corresponding to soft magnetic parts of the main mass alloy and hard magnetic - zones of concentration of stable formations, and at points with zero residual amagnichennostyu value corresponds to the demagnetizing field relaxation coercivity H _rc and magnetization calculated by magnetic induction with the demagnetizing factor of the gap equals the relaxation of the magnetization M _r.

Способ для определения релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной намагниченности протяженных изделий из ферромагнитных материалов достигается локальным намагничиванием в виде полосы путем движения намагничивающего устройства, измерением первоначальной составляющей поля рассеяния, например, тангенциальной, после намагничивания, использование его для определения величины обратного (размагничивающего) поля в качестве установочного параметра, размагничиванием постоянным полем на уровне установочного параметра с одновременным измерением величины внутреннего поля и соответствующей ему намагниченности, сканированием напряженности магнитного поля рассеяния остаточной намагниченности по длине контролируемого изделия после размагничивания и определением релаксационной коэрцитивной силы, а также релаксационной намагниченности в местах нулевого значения остаточной намагниченности.A method for determining the relaxation coercive force and the relaxation magnetization of extended products made of ferromagnetic materials is achieved by local magnetization in the form of a strip by moving the magnetizing device, by measuring the initial component of the scattering field, for example, tangential, after magnetization, using it to determine the magnitude of the inverse (demagnetizing) field as setting parameter, demagnetization by a constant field at the setting parameter level at the same time nym measuring the magnitude of the internal field and its associated magnetization, the magnetic field intensity scanning scattering remanent magnetization along the length of the controlled object after the demagnetization and determining the coercive force relaxation and the relaxation of the magnetization field in zero remanent magnetization.

Способ позволяет одновременно контролировать необходимое и достаточное количество магнитных параметров по величине и точности по мере их сканирования по длине изделия для определения в местах сканирования релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной намагниченности - информативно значимых характеристик материала при магнитном НК.The method allows you to simultaneously control the necessary and sufficient number of magnetic parameters in magnitude and accuracy as they are scanned along the length of the product to determine the relaxation coercive force and relaxation magnetization at the places of scanning — informatively significant material characteristics with magnetic NC.

Указанный технический результат по объекту - устройство достигается тем, что в устройстве для контроля избыточной коррозионной активности стали, содержащем средство передвижения по поверхности контролируемого изделия в виде тележки, в верхней части которой расположены приборный блок и блок управления с лазерной указкой и устройством дистанционного контроля, блок размагничивания, состоящий из генератора низкочастотного переменного тока, а в нижней - блок намагничивания, представляющий собой одну пару или несколько пар свободно вращающихся магнитных колес с чередующимися противоположно направленными магнитными полюсами, П-образный электромагнит переменного поля блока размагничивания, блок измерения составляющих поля рассеяния с двумя феррозондовыми датчиками скользящими по поверхности и приборным колесом-счетчиком координат точек сканирования, защищенные экранами из магнитно-мягкого материала, особенностью является то, что блок размагничивания состоит из регулируемого источника постоянного тока и П-образного электромагнита постоянного поля с противоположно направленным вектором напряженности поля вектору намагничивания (магнитной колесной пары блока намагничивания) с полюсами, расположенными над поверхностью контролируемой детали конструкции с минимально возможным зазором (0,3÷0,5)мм, при этом в каждом из полюсов встроен датчик Холла, а между полюсами помещен подпружиненный скользящий по поверхности по мере движения тележки феррозондовый датчик для контроля тангенциальной составляющей внутреннего магнитного поля в точке сканирования и за магнитом размагничивания дополнительно установлен подпружиненный скользящий по поверхности феррозондовый датчик контроля нормальной составляющей остаточного поля рассеяния в точках размагничивания, защищенный с двух сторон экранами из магнитно-мягкого материала.The specified technical result for the object - the device is achieved by the fact that in the device for monitoring excess corrosion activity of steel, containing a vehicle on the surface of the controlled product in the form of a trolley, in the upper part of which there is an instrument unit and a control unit with a laser pointer and a remote control device, demagnetization, consisting of a low-frequency alternating current generator, and in the bottom - a magnetization unit, which is one pair or several pairs rotate freely magnetic wheels with alternating oppositely directed magnetic poles, a U-shaped electromagnet of an alternating field of the demagnetization unit, a unit for measuring components of the scattering field with two flux-gate sensors sliding on the surface and an instrument wheel-counter for the coordinates of the scanning points, protected by screens of soft magnetic material, is a feature that the demagnetization unit consists of an adjustable constant current source and a U-shaped constant field electromagnet with opposite a directional vector of the field strength to the magnetization vector (magnetic wheel pair of the magnetization block) with poles located above the surface of the structural member with the smallest possible clearance (0.3 ÷ 0.5) mm, with a Hall sensor integrated in each pole, and between the poles a spring-loaded flux-gate sensor is placed moving along the surface as the trolley moves to monitor the tangential component of the internal magnetic field at the scanning point and behind the demagnetization magnet ene spring loaded slider on the surface fluxgate sensor controls the normal component of the residual stray field at points demagnetization protected on both sides shields of magnetically soft material.

Изобретение поясняется иллюстрационными материалами: на фиг. 1 представлена блок-схема устройства, общий вид сбоку и вид снизу; фиг. 2 представлена конструкция блока намагничивания с одной или несколькими парами магнитных колес; фиг. 3 представлен регулируемый электромагнит постоянного поля со встроенными в полюса датчиками Холла и феррозондовым датчиком, расположенным между полюсами; на фиг. 4 приведены результаты сканирования магнитных полей в образце из листового проката стали марки 25ХСНД длиной 600 мм и толщиной 6 мм от воздействия намагничивающего и размагничивающего полей; фиг. 5 - иллюстрация физической модели способа для определения релаксационной коэрцитивной силы с учетом влияния неоднородности структуры ферромагнитного материала по длине изделия. Показаны обратные участки петли гистерезиса для трех отличающихся по магнитным свойствам участков материала с H_c1, H_(c2) и H_(c3) - минимальным, средним и максимальным значениями коэрцитивной силы соответственно, M_1-3 - намагниченность материала для соответствующих участков, M_r - релаксационная намагниченность, H_rc - релаксационная коэрцитивная сила.The invention is illustrated by illustrative materials: in FIG. 1 shows a block diagram of a device, a general side view and a bottom view; FIG. 2 shows the design of a magnetization unit with one or more pairs of magnetic wheels; FIG. 3 shows an adjustable constant field electromagnet with Hall sensors integrated in the poles and a flux-gate sensor located between the poles; in FIG. Figure 4 shows the results of scanning magnetic fields in a sample of sheet steel of 25KHSND steel with a length of 600 mm and a thickness of 6 mm from the effects of magnetizing and demagnetizing fields; FIG. 5 is an illustration of a physical model of a method for determining relaxation coercive force, taking into account the influence of heterogeneity of the structure of a ferromagnetic material along the length of the product. The reverse sections of the hysteresis loop are shown for three material sections differing in magnetic properties with H _c1 , H _(c2) and H _{(c3) —the} minimum, average, and maximum values of the coercive force, respectively, M _1-3 — material magnetization for the corresponding sections, M _r is the relaxation magnetization, H _rc is the relaxation coercive force.

Устройство для определения релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной намагниченности протяженных изделий из ферромагнитных материалов, фиг. 1, содержит средство передвижения 1, например, типа тележка (стрелкой показано направление движения); блок намагничивания с одной или несколькими парами магнитных колес 2; три магнитных экрана 3; блок размагничивания, состоящий из регулируемого источника постоянного тока 11 с электромагнитом регулируемого постоянного поля размагничивания 5; блок измерения, состоящий из феррозондового магнитометра 10 с датчиками контроля 4, 7, 8, магнитометр-тесламетр 12 с датчиками Холла 6 для измерения магнитной индукции между полюсами магнита размагничивания 5 и поверхностью контролируемого изделия 14; приборный блок и блок управления с лазерной указкой и устройством дистанционного контроля (на фиг. 1 не показаны) с колесом-счетчиком координаты сканирования 9; планшетный компьютер ПК 13.A device for determining relaxation coercive force and relaxation magnetization of extended products from ferromagnetic materials, FIG. 1, contains a vehicle 1, for example, a type of trolley (the arrow shows the direction of movement); a magnetization unit with one or more pairs of magnetic wheels 2; three magnetic screens 3; demagnetization unit, consisting of an adjustable DC source 11 with an electromagnet of an adjustable constant demagnetization field 5; a measuring unit, consisting of a flux-gate magnetometer 10 with control sensors 4, 7, 8, a teslameter magnetometer 12 with Hall sensors 6 for measuring magnetic induction between the poles of the demagnetization magnet 5 and the surface of the controlled product 14; the instrument unit and the control unit with a laser pointer and a remote control device (not shown in FIG. 1) with a counter-wheel scan coordinates 9; tablet pc 13.

Средство передвижения 1 представляет собой раму из немагнитного материала с парой магнитных колес, которые, в свою очередь, являются блоком намагничивания 2. Контроль направления движения по поверхности контролируемого изделия 14 и координат точек сканирования, обеспечены блоком управления с лазерной указкой и устройством дистанционного контроля, которые расположены в верхней части средства передвижения 1 (на фиг. 1 они не показаны), а также колесом-счетчиком положения 9 устройства передвижения 1, расположенных в нижней части тележки.The vehicle 1 is a frame of non-magnetic material with a pair of magnetic wheels, which, in turn, are a magnetization unit 2. Control of the direction of movement on the surface of the monitored product 14 and the coordinates of the scan points are provided by a control unit with a laser pointer and a remote control device, which located in the upper part of the vehicle 1 (not shown in FIG. 1), as well as a wheel-counter of position 9 of the vehicle 1 located in the lower part of the trolley.

Блок измерения, состоит из магнитометра типа ИКН-2ФП 10 и магнитометра-тесламетра типа МФ-1 12, расположенных в верхней части тележки и датчиков контроля магнитного поля 4, 6, 7, 8, расположенных в нижней части средства передвижения 1. Феррозондовые датчики 4 и 7 предназначены для измерения тангенциальной, а датчик 8 нормальной, составляющих магнитного поля рассеяния и связанны с феррозондовым магнитометром, посредством длинного гибкого кабеля. Датчики 4, 7, 8 расположены на подпружиненных консолях и во время движения тележки непосредственно скользят в плотном контакте по контролируемой поверхности изделия 14. Два датчика Холла 6, соединенные посредством гибкого кабеля с магнитометром-тесламетром 12, предназначенным для измерения магнитной индукции изделия, встроены в магнитопровод в местах полюсов П-образного магнита 5 блока размагничивания 11, и во время движения тележки 1 скользят над поверхностью 14 на высоте Δ_i=0.3÷0.5 мм. Для исключения влияния магнитного поля блоков намагничивания и размагничивания на точность измерения, все феррозондовые датчики окружены экранами 3 из магнитно-мягкого материала, например, пермаллоя, и все крепежные винты изделия устройства выполнены из немагнитного материала. Для защиты ферродатчиков 4, 7, 8 от истирания во время скольжения по поверхности 14 они защищены экраном из твердого немагнитного материала, например, фольгой из титана.The measurement unit consists of a magnetometer type IKN-2FP 10 and a magnetometer-teslameter type MF-1 12 located in the upper part of the cart and magnetic field sensors 4, 6, 7, 8 located in the lower part of the vehicle 1. Flux-probe sensors 4 and 7 are designed to measure tangential, and the sensor 8 is normal, the components of the scattering magnetic field and are connected with a flux-gate magnetometer, through a long flexible cable. Sensors 4, 7, 8 are located on spring-loaded consoles and during the movement of the trolley directly slide in tight contact along the controlled surface of the product 14. Two Hall sensors 6, connected via a flexible cable to the magnetometer-teslameter 12, designed to measure the magnetic induction of the product, are built into the magnetic circuit at the poles of the U-shaped magnet 5 of the demagnetization unit 11, and during the movement of the trolley 1 slide above the surface 14 at a height Δ _i = 0.3 ÷ 0.5 mm. In order to exclude the influence of the magnetic field of magnetization and demagnetization units on the measurement accuracy, all fluxgate sensors are surrounded by screens 3 of soft magnetic material, for example, permalloy, and all the mounting screws of the device are made of non-magnetic material. To protect the ferro sensors 4, 7, 8 from abrasion during sliding on the surface 14, they are protected by a screen of solid non-magnetic material, for example, titanium foil.

Блок намагничивания 2 представляет пару свободно вращающихся магнитных колес. Для достижения технического насыщения намагничивания количество пар магнитных колес может быть увеличено до трех. При этом магниты попарно подобраны таким образом, чтобы противоположные полюса постоянных магнитов чередовались, а последняя пара блока намагничивания 2 и полюсов П-образного магнита 5 блока размагничивания имели взаимно противоположные направления магнитных моментов (на фиг. 1 показаны стрелками). На фиг. 2 показано усовершенствованное, по сравнению с прототипом, намагничивающее устройство блока намагничивания 2, которое представляет собой постоянный магнит в форме цилиндра переменного диаметра 15, изготовленного из магнитно-мягкого материала, например железа, с остаточной намагниченностью, ориентированной вдоль его оси. С торцов по оси цилиндра крепятся постоянные магниты, например, самарий кобальтовые (SmCO₅), в виде вложенных шайб 16 в защитные бандажи колес от механических повреждений, которые составляют колесную пару одного постоянного магнита. Для оптимального намагничивания толщина колес близка к толщине ферромагнитного материала контролируемого изделия 14.The magnetization unit 2 represents a pair of freely rotating magnetic wheels. To achieve technical saturation of magnetization, the number of pairs of magnetic wheels can be increased to three. In this case, the magnets are selected in pairs so that the opposite poles of the permanent magnets alternate, and the last pair of the magnetization unit 2 and the poles of the U-shaped magnet 5 of the demagnetization unit have mutually opposite directions of magnetic moments (shown in Fig. 1 by arrows). In FIG. 2 shows an improved, compared with the prototype, magnetization device of the magnetization unit 2, which is a permanent magnet in the form of a cylinder of variable diameter 15, made of soft magnetic material, such as iron, with a residual magnetization oriented along its axis. Permanent magnets, for example, cobalt samarium (SmCO ₅ ), are attached from the ends along the axis of the cylinder, in the form of embedded washers 16 in the wheel guard from mechanical damage that make up the wheelset of one permanent magnet. For optimal magnetization, the thickness of the wheels is close to the thickness of the ferromagnetic material of the controlled product 14.

Размагничивающее устройство блока размагничивания 5 с регулируемым постоянным магнитным полем и связанными с ним датчиками блока измерения 6, 7 показано на фиг. 3 (вид спереди). Устройство представляет собой электромагнит с П-образной формой магнитопровода 5, например, из электротехнической стали или пермаллоя, в верхней части которого вставлен, например, путем сверления магнитопровода, постоянный самарий-кобальтовый (SmCO₅) магнит 16 цилиндрической формы с вектором момента намагниченности, направленном по диаметру цилиндра поперек его оси (на фиг. 3 показано стрелкой). Для обеспечения плавности регулировки поля путем вращения магнита 16, последний помещен в тонкостенный цилиндр из немагнитного материала с небольшим коэффициентом трения, например, фторопласта (на фиг. 3 не показан). Непосредственно на полюсах П-образного магнита закреплены датчики измерения магнитной индукции B_n ⁱ, датчики Холла 6. Между полюсами, на средней линии полосы намагничивания, помещен феррозондовый датчик 7 измерения внутреннего магнитного поля H_вн контролируемого изделия. Размагничивающее устройство закреплено на раме в нижней части средства передвижения 1 так, что полюса магнита 5 и соответственно датчики Холла 6 скользят над поверхностью 14 на фиксированной высоте Δ_i=0.3÷0.5 мм, а подпружиненный ферродатчик 7 скользит непосредственно в плотном контакте с поверхностью 14.The demagnetizing device of the demagnetization unit 5 with an adjustable constant magnetic field and associated sensors of the measuring unit 6, 7 is shown in FIG. 3 (front view). The device is an electromagnet with a U-shaped magnetic circuit 5, for example, of electrical steel or permalloy, in the upper part of which is inserted, for example, by drilling a magnetic circuit, a permanent samarium-cobalt (SmCO ₅ ) cylindrical magnet 16 with a magnetization vector directed the diameter of the cylinder across its axis (shown in Fig. 3 by an arrow). To ensure smooth adjustment of the field by rotating the magnet 16, the latter is placed in a thin-walled cylinder of non-magnetic material with a small coefficient of friction, for example, fluoroplastic (not shown in Fig. 3). Directly at the poles of the U-shaped magnet are mounted magnetic induction measuring sensors B _n ⁱ , Hall 6 sensors. Between the poles, on the middle line of the magnetization strip, a flux-gate sensor 7 for measuring the internal magnetic field H _{int of the} monitored product is placed. The demagnetizing device is mounted on the frame at the bottom of the vehicle 1 so that the poles of the magnet 5 and, accordingly, the Hall sensors 6 slide above the surface 14 at a fixed height Δ _i = 0.3 ÷ 0.5 mm, and the spring-loaded ferrosensor 7 slides directly in tight contact with the surface 14.

Для осуществления заявляемого способа проводят намагничивание в виде полосы, которое осуществляют путем качения пары магнитных колес блока намагничивания 2 средства передвижения 1 или дополнительно двумя-тремя парами с целью создания максимально возможного поля намагничивания вплоть до технического магнитного насыщения. Магнитное поле постоянных магнитов устройства намагничивания блока 2 направлено перпендикулярно направлению движения тележки 1 (на фиг. 1 указано стрелкой), а области локальной намагниченности имеют вид полос заданной ширины. Расстояние между парными магнитными колесами 15 устройства намагничивания блока 2 (фиг. 2) подобрано таким образом, что ширина локальной намагниченной полосы была на порядок выше размеров датчиков контроля 4, 6, 7, 8, а толщина магнитных колес была соизмерима с толщиной контролируемого изделия, например, листа или полки профильного проката. На первом этапе, для определения установочного параметра поля размагничивания блока размагничивания 5, одновременно, в процессе перемещения средства передвижения 1, производят запись магнитограммы тангенциальной составляющей поля рассеяния H_τ посредством датчика 4 магнитометра и колеса-счетчика расстояния 9. Данные сканирования поля рассеяния по длине полосы регистрируют запоминающим устройством на базе магнитометра ИКН-2ФП для последующей передачи их на ПК 13. По полученным значениям магнитограммы сканирования поля рассеяния H_τ прямо пропорциональной H_c и известным справочным данным H_c для данной марки стали контролируемого изделия определяют средний установочный параметр напряженности магнитного поля размагничивания на уровне (1,1÷1,15) H_c. Установочный параметр выставляют путем регулирования постоянного тока источника питания 11 электромагнита 5 или плавной регулировочной подстройкой путем поворота магнита 16 (фиг. 3). Следующим этапом одновременно с намагничиванием полосы блоком 2 идет процесс размагничивания блоком 5 с напряженностью магнитного поля на уровне установочного параметра, также ориентированным перпендикулярно направлению движения средства передвижения 1. При этом вектор магнитного поля размагничивания имеет противоположное направление с вектором блока намагничивания или магнитной пары кассеты из нескольких магнитных колес, ближайшей к размагничивающему магниту. В процессе перемещения средства передвижения 1 производят запись магнитограмм поля рассеяния посредством колеса-счетчика расстояния 9, феррозондовых датчиков 4, 7, 8 одного магнитометра ИКН-2ФП и посредством датчиков Холла магнитную индукцию внутреннего поля другого магнитометра МФ-1. Данные сканирования поля рассеяния и магнитной индукции по длине полосы регистрируют запоминающим устройством на базе соответствующих магнитометров для последующей передачи их на ПК. Результат от воздействия намагничивающего и размагничивающего поля определяется по полученным магнитограммам, например, кривые 1, 3 на фиг. 4. Для участков магнитограмм, на которых реализуется полное размагничивание определяется величина релаксационной коэрцитивной силе H_rc и релаксационной намагниченности M_r, рассчитанная по магнитной индукции (кривая 2 на фиг. 4) с учетом размагничивающего фактора зазора по формуле B_i=kB_n ⁱ, где k=(1,08÷1.13) при Δ_i=0.3÷0.5 мм.To implement the proposed method, magnetization is carried out in the form of a strip, which is carried out by rolling a pair of magnetic wheels of the magnetization block 2 of the vehicle 1 or two or three more pairs in order to create the maximum possible magnetization field up to technical magnetic saturation. The magnetic field of the permanent magnets of the magnetization device of block 2 is directed perpendicular to the direction of movement of the trolley 1 (indicated by an arrow in Fig. 1), and the local magnetization regions have the form of stripes of a given width. The distance between the pair of magnetic wheels 15 of the magnetization device of block 2 (Fig. 2) is selected in such a way that the width of the local magnetized strip was an order of magnitude higher than the dimensions of the control sensors 4, 6, 7, 8, and the thickness of the magnetic wheels was comparable with the thickness of the product being monitored, for example, a sheet or shelf of profiled steel. At the first stage, in order to determine the setting parameter of the demagnetization field of the demagnetization unit 5, at the same time, in the process of moving the vehicle 1, the magnetogram of the tangential component of the scattering field H _τ is recorded using the magnetometer sensor 4 and the distance counter wheel 9. Scanning data of the scattering field along the strip length register memory based on the TSC-2FM magnetometer for subsequent transmission to the PC 13. The obtained values magnetogram scanning stray fields H _τ straight proportional to H _c and H _c-known reference data for this grade of steel products controlled define average parameter adjusting magnetic field intensity at the demagnetization (1,1 ÷ 1,15) H _c. The setting parameter is set by regulating the direct current of the power source 11 of the electromagnet 5 or by smooth adjustment by turning the magnet 16 (Fig. 3). The next step, simultaneously with the magnetization of the strip by block 2, is the process of demagnetization by block 5 with the magnetic field strength at the level of the setting parameter, also oriented perpendicular to the direction of movement of vehicle 1. In this case, the vector of the magnetic field of demagnetization has the opposite direction with the vector of the magnetization block or the magnetic pair of the cartridge of several magnetic wheels closest to the demagnetizing magnet. In the process of moving the vehicle 1, magnetograms of the scattering field are recorded by means of a distance meter wheel 9, fluxgate sensors 4, 7, 8 of one IKN-2FP magnetometer and, by means of Hall sensors, the magnetic induction of the internal field of another MF-1 magnetometer. Scanning data of the scattering field and magnetic induction along the length of the strip are recorded by a storage device based on the corresponding magnetometers for subsequent transmission to a PC. The result of the action of a magnetizing and demagnetizing field is determined by the obtained magnetograms, for example, curves 1, 3 in FIG. 4. For sections of magnetograms in which complete demagnetization is realized, the value of the relaxation coercive force H _rc and the relaxation magnetization M _r calculated by magnetic induction (curve 2 in Fig. 4) taking into account the demagnetizing factor of the gap according to the formula B _i = kB _n ⁱ , is determined where k = (1,08 ÷ 1.13) with Δ _i = 0.3 ÷ 0.5 mm.

Обработка полученных магнитных данных в точках сканирования материала проводится путем введения в соответствие взаимосвязанных координат точек магнитограмм сканирования, относительного расположения датчиков блока измерения на единой платформе устройства и скорости равномерного движения тележки. По совокупности вышеперечисленных факторов это дает постоянную поправку в взаимосвязанных координатах точек магнитограмм сканирования выраженную как L (мм), как показано на фиг. 4.The processing of the obtained magnetic data at the scanning points of the material is carried out by introducing the interconnected coordinates of the points of the scanning magnetograms, the relative location of the sensors of the measurement unit on a single device platform and the speed of the uniform movement of the cart. Based on the totality of the above factors, this gives a constant correction in the interconnected coordinates of the points of the scanning magnetograms expressed as L (mm), as shown in FIG. four.

В качестве практического примера применения заявляемого способа и устройства на фиг. 4 приведены результаты сканирования магнитных параметров материала от воздействия намагничивающего и размагничивающего полей на образце из стального листового проката марки 25ХСНД, длиной 600 мм и толщиной 6 мм в ручном режиме измерения состоящим в следующем. Сначала образец намагнитили в виде полосы до технического насыщения и ферродатчиком 4 сняли магнитограмму тангенциальной составляющей поля рассеяния, определив, тем самым, первоначальный рельеф неоднородности структуры материала образца, который оказался достаточно однородным, «сглаженным». При этом магнитное поле размагничивания было полностью снято. Исходя из полученного «сглаженного» рельефа магнитной неоднородности материала, для выполнения условия, чем больше коэрцитивная сила, тем больше размагничивающее поле, установочный параметр поля размагничивания выставлялся на уровне 1,1 H_c, где H_c=550 А/м была измерена коэрцитиметром КРМЦ, так как не был известен режим термообработки для контролируемой марки стали. Установочный параметр был выставлен путем поворота цилиндрического постоянного магнита 16 и регулирования постоянного тока источника питания электромагнита 5, фиг. 3. Затем образец повторно намагничивали в пределах первоначальной полосы, размагничивали на уровне установочного параметра и одновременно ферродатчиком 7 измеряли магнитограммы текущих значений напряженности внутреннего поля размагничивания H_вн ⁱ, а двумя датчиками Холла 6 магнитометром-тесламетром МФ-1, расположенными на над поверхностью образца на высоте в среднем 0,3÷0,5 мм, измеряли текущие значения магнитной индукции B_n ⁱ под полюсами постоянного магнита размагничивания. Так как нормальная составляющая магнитной индукции не терпит разрыва при переходе от одной среды к другой (воздух-сталь), то величина индукции материала под полюсами B_n ⁱ близка в первом приближении к величине магнитной индукции непосредственно материала стали B_i, как B_i=kB_n ⁱ, где k=(1,08÷1.13) при Δ_i=(0.3÷0.5) мм. По текущей величине B_i определялась намагниченность в точках сканирования по формуле M_i=B_i/μ₀-H_τ ⁱ, где H_вн ⁱ - текущее значение напряженности внутреннего поля; μ₀=4π10^-7 Вб/м - магнитная постоянная. Параллельно с размагничиванием, для выявления недомагниченных - перемагниченных участков, ферродатчиками 8 магнитометра ИКН-2ФП измерялись остаточные значения магнитного поля рассеяния Н_р размагниченного материала по всей длине образца. По построенной магнитограмме 3 определялись координаты точек с нулевой остаточной намагниченностью, в которых определялись релаксационная коэрцитивная сила H_rc и рассчитывалась по формуле

релаксационная намагниченность M_r, что составляло конечную цель технического результата от применения способа с использованием заявляемого устройства. Кривая 1 характеризует изменение H_вн ⁱ величины внутреннего поля в стали в результате действия электромагнита размагничивающего поля 5; кривая 2 характеризует изменение величины рассчитанной намагниченности M_i, а кривая 3 магнитное поле рассеяния размагниченного материала. Распределение поля, снимаемого установочным ферродатчиком 4, не показаны. Поправка соответствия координат магнитограмм точек сканирования L, расстояние между ферродатчиками 7 и 8 устройства, фиг. 1, составляет 95 мм; в нулевых точках перемагничивания стрелками показаны соответствующие значения H_rc (фиг. 1) M_r (фиг. 2), которые, например, составляют в т. А 481 А/м и 1,09 10⁵ А/м; в т. В 469 А/м и 1,07 10⁵ А/м соответственно. Если исключить значения магнитных параметров по краю кромки листового проката, где разбросы составляют до 100% из-за технологических структурных неоднородностей материала, связанных с кромлением проката и его термическим режимом обработки, то на кривой 3 фиг. 4 можно выделить 10÷11 точек (зон) перехода через нулевую ординату остаточного поля рассеяния Н_р размагниченного материала. Приведенная магнитограмма 3 иллюстрируют влияние структурных неоднородностей материала по длине образца стального проката, при этом разброс параметров остаточного поля рассеяния Н_р в нулевых точках и, соответственно, искомая релаксационная коэрцитивная сила H_rc варьируются в пределах 10÷20% от справочных значений которыми руководствуются материаловеды.As a practical example of the application of the proposed method and device in FIG. Figure 4 shows the results of scanning the magnetic parameters of the material from the effects of magnetizing and demagnetizing fields on a sample of steel sheet metal grade 25KHSND, 600 mm long and 6 mm thick in the manual measurement mode, consisting of the following. First, the sample was magnetized in the form of a strip to technical saturation, and the magnetogram 4 removed the magnetogram of the tangential component of the scattering field, thereby determining the initial relief of the heterogeneity of the structure of the sample material, which turned out to be quite homogeneous, “smoothed”. In this case, the demagnetization magnetic field was completely removed. Based on the obtained “smoothed” relief of the magnetic inhomogeneity of the material, to satisfy the condition, the greater the coercive force, the greater the demagnetizing field, the setting parameter of the demagnetization field was set at 1.1 H _c , where H _c = 550 A / m was measured by a KRMC coercimeter since the heat treatment mode for the controlled steel grade was not known. The setting parameter was set by turning the cylindrical permanent magnet 16 and regulating the direct current of the power supply of the electromagnet 5, FIG. 3. The sample was then re-magnetized within the original band, demagnetizing level settings and simultaneously ferrodatchikom 7 magnetogram measured current values of internal tensions demagnetization field H _ext ^i, and two Hall sensors 6 magnetometer teslametrom-MLF-1 located on the surface of the sample to an average height of 0.3 ÷ 0.5 mm, measured the current values of the magnetic induction B _n ⁱ under the poles of a permanent demagnetization magnet. Since the normal component of magnetic induction does not suffer a break when moving from one medium to another (air-steel), the magnitude of the induction of the material under the poles B _n ⁱ is close to the first approximation to the magnitude of the magnetic induction of the steel material B _i directly, as B _i = kB _n ⁱ , where k = (1,08 ÷ 1.13) with Δ _i = (0.3 ÷ 0.5) mm. The magnetization at the scanning points was determined from the current value of B _i according to the formula M _i = B _i / μ ₀ -H _τ ⁱ , where H _int ⁱ is the current value of the internal field strength; μ ₀ = 4π10 ^-7 VB / m is the magnetic constant. In parallel with demagnetization, in order to detect unmagnetized - remagnetized areas, the residual values of the scattering magnetic field Н _{p of} demagnetized material along the entire length of the sample were measured by ferro sensors 8 of the IKN-2FP magnetometer. Using the constructed magnetogram 3, the coordinates of points with zero residual magnetization were determined, at which the relaxation coercive force H _{rc was} determined and calculated by the formula

relaxation magnetization M _r , which was the ultimate goal of the technical result from the application of the method using the inventive device. Curve 1 represents the change in H ⁱ _corolla magnitude of the internal field in the steel as a result of the demagnetizing field of the electromagnet 5; curve 2 characterizes the change in the magnitude of the calculated magnetization M _i , and curve 3 is the scattering magnetic field of the demagnetized material. The distribution of the field recorded by the installation ferro sensor 4 is not shown. Correction of the correspondence of the coordinates of the magnetograms of the scanning points L, the distance between the

ferro sensors

7 and 8 of the device, FIG. 1 is 95 mm; at the zero points of magnetization reversal, the arrows show the corresponding values of H _rc (Fig. 1) M _r (Fig. 2), which, for example, are in t. A 481 A / m and 1.09 10 ⁵ A / m; in t. In 469 A / m and 1.07 10 ⁵ A / m, respectively. If we exclude the values of the magnetic parameters along the edge of the sheet metal, where the scatter is up to 100% due to technological structural inhomogeneities of the material associated with the steel plate and its thermal treatment, then on curve 3 of FIG. 4, 10 ÷ 11 points (zones) of transition through the zero ordinate of the residual scattering field H _{p of} demagnetized material can be distinguished. The above magnetogram 3 illustrates the effect of structural inhomogeneities of the material along the length of the rolled steel sample, while the scatter of the parameters of the residual scattering field H _p at zero points and, accordingly, the desired relaxation coercive force H _rc vary within 10 ÷ 20% of the reference values used by material scientists.

Дискретно-непрерывное магнитное сканирование контролируемых изделий из ферромагнитных материалов дает большой массив информации, до 50 точек измерения на базе в 50 мм. Заявляемая конструкция устройства и разработанная оригинальная программа ЭВМ для ПК позволили автоматизировать процессы как обработки первично измеряемой информации и автоматической настройки установочного параметра уровня размагничивания по схеме сравнения получаемых данных в режиме реального времени с ферродатчиков 4 и 8 в качестве обратной корректирующей связи поля размагничивания путем регулирования тока катушки электромагнита постоянного магнитного поля, так и точности привязки получаемых данных к координатной сетке сканирования контролируемого изделия, что по совокупности позволяет достичь высокой точности и достоверности результатов контроля заявляемым способом.Discrete-continuous magnetic scanning of controlled products from ferromagnetic materials gives a large array of information, up to 50 measurement points on a base of 50 mm. The inventive design of the device and the developed original computer program for a PC made it possible to automate processes such as processing primary measured information and automatically adjusting the demagnetization level parameter setting by comparing real-time data received from ferro sensors 4 and 8 as a corrective feedback of the demagnetization field by adjusting the coil current an electromagnet of a constant magnetic field, and the accuracy of the binding of the received data to the coordinate grid of the scanner test controlled product, which together allows you to achieve high accuracy and reliability of the control results of the claimed method.

В рамках неразрушающего магнитного контроля протяженных изделий способ позволяет оперативно и с высокой достоверностью определять информационно значимые параметры ферромагнитного материала - коэрцитивную силу, релаксационную коэрцитивную силу и релаксационную намагниченность в зависимости от изменений структуры конкретной марки стали по всей длине протяженных металлоконструкций (деталей металлопроката, труб, резервуаров и др.).Within the framework of non-destructive magnetic control of extended products, the method allows you to quickly and with high reliability determine informationally significant parameters of a ferromagnetic material - coercive force, relaxation coercive force and relaxation magnetization depending on changes in the structure of a particular steel grade along the entire length of the extended metal structures (metal parts, pipes, tanks and etc.).

Конструктивное исполнение устройства на единой подвижной платформе позволяет одновременно проводить последовательно-параллельные измерения магнитных характеристик в дискретно-непрерывном режиме сканирования материала с получением большого массива информационных данных магнитной структуроскопии, тем самым увеличить производительность труда, точность и достоверность контролируемых параметров, расширить возможности магнитного НК.The design of the device on a single mobile platform allows simultaneous parallel-parallel measurements of magnetic characteristics in a discrete-continuous scanning mode of the material with the receipt of a large array of magnetic structuralroscopy information data, thereby increasing labor productivity, accuracy and reliability of the controlled parameters, and expanding the capabilities of magnetic ND.

Список использованной литературыList of references

1. Щербинин В.Е., Горкунов Э.С. Магнитный контроль качества металлов. Екатеринбург. 1996 г., 262 с.1. Scherbinin V.E., Gorkunov E.S. Magnetic quality control of metals. Yekaterinburg. 1996, 262 p.

2. Новиков В.Ф., Муратов К.Р., Рышков В.А., Бахарев М.С. Определение мест повышенной коррозионной разрушаемости металлов в стальных конструкциях. Известия Вузов: Нефть и газ №4, 2009.2. Novikov V.F., Muratov K.R., Ryshkov V.A., Bakharev M.S. Determination of places of increased corrosion destructibility of metals in steel structures. University News: Oil and Gas No. 4, 2009.

3. Бида Г.В., Ничипурук А.П. Магнитные свойства термообработанных сталей. Отв. редактор В.Е Щербинин. Екатеринбург: УрО РАН, 2005, 218 с.3. Bida G.V., Nichipuruk A.P. Magnetic properties of heat-treated steels. Repl. Editor V.E Scherbinin. Yekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2005, 218 p.

4. Новиков В.Ф., Рышков В.А., Муратов К.Р. О визуальном методе обнаружения коррозионных пар. Новые технологии - нефтегазовому региону: материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Под ред. Е.А. Григорьян. Тюмень: ТюмГНГУ, 2010, с. 70-724. Novikov V.F., Ryshkov V.A., Muratov K.R. About the visual method for detecting corrosive pairs. New technologies for the oil and gas region: materials of the All-Russian scientific and practical conference of students, graduate students and young scientists. Ed. E.A. Grigoryan. Tyumen: Tsogu, 2010, p. 70-72

5. Новиков В.Ф Прилуцкий В.В. Свойства остаточной намагниченности в виде полосы и возможности ее использования для неразрушающего контроля. Дефектоскопия, 2014, №7, с. 24-30.5. Novikov V.F. Prilutsky V.V. The properties of the residual magnetization in the form of a strip and the possibility of its use for non-destructive testing. Defectoscopy, 2014, No. 7, p. 24-30.

6. Коллакот З.Р. Диагностика повреждений, Москва, Мир, 1989, 346 с.6. Kollakot Z.R. Diagnosis of damage, Moscow, Mir, 1989, 346 p.

7. Царькова Т,П. Автореферат дис. канд. тех. Наук, Екатеринбург, 1995, 102 с.7. Tsarkova T, P. Abstract dis. Cand. those. Nauk, Ekaterinburg, 1995, 102 pp.

8. Чернышова Е.Т., Чечурина Е.Н., Чернышова Н.Г., Студенцов Н.В. Магнитные измерения. Москва, Стандарт, 1969, 248 с.8. Chernyshova E.T., Chechurina E.N., Chernyshova N.G., Studentsov N.V. Magnetic measurements. Moscow, Standard, 1969, 248 p.

9. Патент BY 16474 C1 2012.10.30. Сандомирский С.Г. Способ определения релаксационной коэрцитивной силы ферромагнитного материала.9. Patent BY 16474 C1 2012.10.30. Sandomierz S.G. A method for determining the relaxation coercive force of a ferromagnetic material.

10. Патент BY 17701 С1 2013.12.30. Матюк В.Ф., Осипов А.А., Короткевич З.М. Способ определения релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной намагниченности ферромагнитного материала.10. Patent BY 17701 C1 2013.12.30. Matyuk V.F., Osipov A.A., Korotkevich Z.M. A method for determining relaxation coercive force and relaxation magnetization of a ferromagnetic material.

11. Патент RU 2570704 C1 2015.11.16. Евко В.П., Новиков В.Ф., Радченко А.В., Устинов В.П. Способ и устройство для контроля избыточной коррозии стали.11. Patent RU 2570704 C1 2015.11.16. Evko V.P., Novikov V.F., Radchenko A.V., Ustinov V.P. Method and device for controlling excessive corrosion of steel.

Claims

1. A method for determining the relaxation coercive force and relaxation magnetization of extended products made of ferromagnetic materials, which consists in localizing magnetization to saturation of extended parts of metal structures in the form of a strip of a certain width, with a magnetization vector lying inside the plane of the controlled part and oriented across the axis of the strip by moving the cartridge permanent magnets with alternating poles directly in close contact with the surface of the part, demagnetization of the polo weak coaxial alternating magnetic field, measuring the components of the magnetic field of the scattering of the residual magnetization by fluxgate sensors and the shape of the magnetogram by scanning the product, depending on the nature of the change in the gradient of the intensity of the scattering field, the allocation of areas with the bulk of the ferromagnetic material of the alloy and concentration zones of structural inhomogeneities, characterized in what

as the magnetization cassette moves with continuous monitoring of the scan points of the product, the initial tangential component of the scattering field of the magnetized strip H _{τ is} measured, which is proportional to the coercive force H _s , and the setting parameter of the demagnetization field is determined at the level of (1.1 ÷ 1.15) N _s

demagnetize with a constant magnetic field oriented across the strip at the level of the setting parameter (1.1 ÷ 1.15) N _s and at the same time measure the current magnitude of the internal field strength H _τ ⁱ , and two with a flux-gate sensor located between the poles of the permanent magnet Hall sensors built into these poles, the current value of the normal component of the magnetic induction B _n ⁱ under the poles, to a first approximation, taking into account the gap factor Δ _i , close to the magnetic induction of the material B _i into the leak control point, as B _i = kB _n ⁱ , where k = (1,08 ÷ 1.13) at Δ _i = 0.3 ÷ 0.5 mm;

remove the demagnetizing constant field and measure with two flux-gate sensors the current values of the normal H _n and tangential H _τ components of the residual scattering field;

According to the measurement results, a magnetogram of the distribution of the residual scattering field along the length of the strip is constructed, which is the magnetized and unmagnetized sections of the controlled part with negative, positive and zero residual magnetization corresponding to the soft magnetic parts of the bulk of the alloy and hard magnetic to the concentration zones of stable formations, and in points with zero remanence field value equals relaxation coercivity H _rc and magnetization calculated by ma netic induction demagnetizing factor given clearance equals the relaxation of the magnetization M _r.

2. Block mobile device for determining the relaxation coercive force and relaxation magnetization of extended products made of ferromagnetic materials, containing a magnetization unit in the form of magnetic wheels of a vehicle with alternating oppositely directed magnetic moments, which are one or three pairs of freely rotating wheels, in the axis of which there is a constant a magnet, a control unit with a device for remote monitoring of the coordinates of the scanning points, a demagnetization unit, consisting of and AC alternator and a U-shaped alternating field electromagnet located in the lower part of the vehicle at a fixed height above the surface of the controlled product, a measuring unit consisting of a magnetometer and flux-probe sensors for monitoring the components of the residual magnetization dispersion field located in the lower part of the vehicle and sliding in close contact with the controlled surface during movement, characterized in that the source used is demagnetization a direct current IR with an adjustable U-shaped constant field electromagnet with an oppositely directed magnetic moment to the direction of magnetization of the pair of magnetic wheels of the magnetization block closest to it; the measurement unit contains additional fluxgate sensors for monitoring the tangential component of the scattering field, sliding in tight contact with the product’s surface to be monitored as it moves, one of which is located between the magnetization unit and the demagnetization unit, the second between the poles of the permanent magnet of the demagnetization unit, and the third sensor, for monitoring the normal component, located behind the demagnetization unit, and additionally contains one or two sensors for monitoring the magnetic induction of the internal field Helium, Hall sensors mounted on the poles of the permanent magnet of the demagnetization unit and sliding at a fixed height of 0.3 ÷ 0.5 mm directly above the surface of the controlled product.