霍尔效应法在非铁磁性小直径无缝管壁厚测量中的应用

2011-07-23段建刚任富华

无损检测 2011年1期

段建刚,任富华,李永,李戈

(沈阳黎明航空发动机公司,沈阳 110043)

发动机用非铁磁性小直径无缝管作为发动机的油气传输系统相当于发动机的毛细血管,管材壁厚不满足要求时就存在泄漏隐患,将直接影响发动机的安全。这种无缝管直径小、壁厚薄(φ3 mm×0.5 mm)、有一定长度,管材在轧制拉拔过程极易产生壁厚不均匀,为此有必要对整根管材壁厚进行无损测量。当前常用的无损测量方法有超声法、电磁感应法、电磁涡流法以及霍尔效应法。超声法由于探头与管材很难做到完全耦合,测量结果基本不准确[1];电磁感应法和电磁涡流法主要用于表面涂镀层厚度的测量[2],不能用于管壁厚的测量;而霍尔效应法可以利用材料壁厚变化所引起的磁场强度变化,用其相应的霍尔效应传感器电势差变化来表征。由此笔者提出应用霍尔效应法,采用Magna-Mike 850霍尔效应测厚仪,并辅以专用夹具对3根φ3 mm×0.5 mm管材指定部位进行壁厚测量,之后将其解剖进行千分尺测量,将两种测量结果分别按照GB/T 3090—2000《不锈钢小直径无缝钢管》标准进行公差比较。

1 专用夹具的制作

为了保证测量过程中实现垂直点接触,针对被测管材与霍尔效应测厚仪探头的特点,制作专用夹具如图1所示。

图1 专用夹具

2 管材测厚标准试件制作

为了减小测量范围过大引起的误差,在测量范围周围选取几个尺寸作为调整仪器测量线性的标准试件,采用经计量测定的壁厚为0.4～0.6 mm的局部解剖非铁磁性管材作为测厚标准试件(图2)。

图2 局部解剖测厚标准试件

3 管材壁厚测量

将探头和测厚标准试件分别插入专用夹具,连接Magna-Mike 8500霍尔效应测厚仪进行测量线性校准,校准完毕后,拔出测厚标准试件,分别插入三根被测管材,并对管材上指定部位进行测量,之后将三根管材解剖并在对应指定部件用千分尺进行测量,测量结果如表1所示。

表1 管材壁厚测量数据 mm

4 测量精度评价

根据 GB/T 3090—2000标准等 4.2节[3],φ3 mm×0.5 mm管材壁厚允许偏差普通级为±0.04 mm,表1中霍尔法测得尺寸偏差在0.015～0.04 mm之间,千分尺测得尺寸偏差在0.014～0.04 mm之间,都在管材壁厚允许偏差范围内,这就证明了霍尔效应法测量精度可以用于非铁磁性小直径无缝管壁厚无损测量。