霍爾效應(yīng)法在非鐵磁性小直徑無縫管壁厚測量中的應(yīng)用

段建剛,任富華,李 永,李 戈

(沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)公司,沈陽 110043)

發(fā)動機(jī)用非鐵磁性小直徑無縫管作為發(fā)動機(jī)的油氣傳輸系統(tǒng)相當(dāng)于發(fā)動機(jī)的毛細(xì)血管,管材壁厚不滿足要求時就存在泄漏隱患,將直接影響發(fā)動機(jī)的安全。這種無縫管直徑小、壁厚薄(φ3 mm×0.5 mm)、有一定長度,管材在軋制拉拔過程極易產(chǎn)生壁厚不均勻,為此有必要對整根管材壁厚進(jìn)行無損測量。當(dāng)前常用的無損測量方法有超聲法、電磁感應(yīng)法、電磁渦流法以及霍爾效應(yīng)法。超聲法由于探頭與管材很難做到完全耦合,測量結(jié)果基本不準(zhǔn)確[1];電磁感應(yīng)法和電磁渦流法主要用于表面涂鍍層厚度的測量[2],不能用于管壁厚的測量;而霍爾效應(yīng)法可以利用材料壁厚變化所引起的磁場強(qiáng)度變化,用其相應(yīng)的霍爾效應(yīng)傳感器電勢差變化來表征。由此筆者提出應(yīng)用霍爾效應(yīng)法,采用Magna-Mike 850霍爾效應(yīng)測厚儀,并輔以專用夾具對3根φ3 mm×0.5 mm管材指定部位進(jìn)行壁厚測量,之后將其解剖進(jìn)行千分尺測量,將兩種測量結(jié)果分別按照GB/T 3090—2000《不銹鋼小直徑無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行公差比較。

1 專用夾具的制作

為了保證測量過程中實(shí)現(xiàn)垂直點(diǎn)接觸,針對被測管材與霍爾效應(yīng)測厚儀探頭的特點(diǎn),制作專用夾具如圖1所示。

圖1 專用夾具

2 管材測厚標(biāo)準(zhǔn)試件制作

為了減小測量范圍過大引起的誤差,在測量范圍周圍選取幾個尺寸作為調(diào)整儀器測量線性的標(biāo)準(zhǔn)試件,采用經(jīng)計(jì)量測定的壁厚為0.4～0.6 mm的局部解剖非鐵磁性管材作為測厚標(biāo)準(zhǔn)試件(圖2)。

圖2 局部解剖測厚標(biāo)準(zhǔn)試件

3 管材壁厚測量

將探頭和測厚標(biāo)準(zhǔn)試件分別插入專用夾具,連接Magna-Mike 8500霍爾效應(yīng)測厚儀進(jìn)行測量線性校準(zhǔn),校準(zhǔn)完畢后,拔出測厚標(biāo)準(zhǔn)試件,分別插入三根被測管材,并對管材上指定部位進(jìn)行測量,之后將三根管材解剖并在對應(yīng)指定部件用千分尺進(jìn)行測量,測量結(jié)果如表1所示。

表1 管材壁厚測量數(shù)據(jù) mm

4 測量精度評價(jià)

根據(jù) GB/T 3090—2000標(biāo)準(zhǔn)等 4.2節(jié)[3],φ3 mm×0.5 mm管材壁厚允許偏差普通級為±0.04 mm,表1中霍爾法測得尺寸偏差在0.015～0.04 mm之間,千分尺測得尺寸偏差在0.014～0.04 mm之間,都在管材壁厚允許偏差范圍內(nèi),這就證明了霍爾效應(yīng)法測量精度可以用于非鐵磁性小直徑無縫管壁厚無損測量。

5 結(jié)語

針對油氣傳輸用非鐵磁性小直徑無縫管制作過程中易產(chǎn)生壁厚不均勻的現(xiàn)象,通過比較現(xiàn)有無損測厚方法,提出了用霍爾效應(yīng)法測量此類管材壁厚的方法。試驗(yàn)證明此法測量精度可以滿足此類管材壁厚測量要求,而且通過制作傳動裝置和相應(yīng)數(shù)據(jù)處理軟件便可對大批量非鐵磁性小直徑無縫管壁厚進(jìn)行無損測量,有很好的應(yīng)用前景。

[1]李新.淺談超聲波測厚[J].無損檢測,1995,17(9)：258-259.

[2]李家偉,陳積懋.無損檢測手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.