霍爾效應法在非鐵磁性小直徑無縫管壁厚測量中的應用

段建剛,任富華,李 永,李 戈

(沈陽黎明航空發動機公司,沈陽 110043)

發動機用非鐵磁性小直徑無縫管作為發動機的油氣傳輸系統相當于發動機的毛細血管,管材壁厚不滿足要求時就存在泄漏隱患,將直接影響發動機的安全。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生壁厚不均勻,為此有必要對整根管材壁厚進行無損測量。當前常用的無損測量方法有超聲法、電磁感應法、電磁渦流法以及霍爾效應法。超聲法由于探頭與管材很難做到完全耦合,測量結果基本不準確[1];電磁感應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;而霍爾效應法可以利用材料壁厚變化所引起的磁場強度變化,用其相應的霍爾效應傳感器電勢差變化來表征。由此筆者提出應用霍爾效應法,采用Magna-Mike 850霍爾效應測厚儀,并輔以專用夾具對3根φ3 mm×0.5 mm管材指定部位進行壁厚測量,之后將其解剖進行千分尺測量,將兩種測量結果分別按照GB/T 3090—2000《不銹鋼小直徑無縫鋼管》標準進行公差比較。

1 專用夾具的制作

為了保證測量過程中實現垂直點接觸,針對被測管材與霍爾效應測厚儀探頭的特點,制作專用夾具如圖1所示。

圖1 專用夾具

2 管材測厚標準試件制作

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整儀器測量線性的標準試件,采用經計量測定的壁厚為0.4～0.6 mm的局部解剖非鐵磁性管材作為測厚標準試件(圖2)。

圖2 局部解剖測厚標準試件

3 管材壁厚測量

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

表1 管材壁厚測量數據 mm

4 測量精度評價

根據 GB/T 3090—2000標準等 4.2節[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,這就證明了霍爾效應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生壁厚不均勻的現象,通過比較現有無損測厚方法,提出了用霍爾效應法測量此類管材壁厚的方法。試驗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數據處理軟件便可對大批量非鐵磁性小直徑無縫管壁厚進行無損測量,有很好的應用前景。

[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：機械工業出版社,2002.