Антонов А А ВИХРЕТОКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ Вихретоковая дефектоскопия

Антонов А. А. ВИХРЕТОКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ

Вихретоковая дефектоскопия В основе неразрушающего контроля методом вихревых токов лежит регистрация изменений электромагнитного поля токов, наводимых возбуждающей обмоткой вихретокового преобразователя в электропроводящем объекте контроля. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его геометрических размеров, электромагнитных параметров, а также взаимного расположения ВТП и объекта контроля. Методами вихревых токов обнаруживаются только поверхностные и подповерхностные (на глубине 1 -2 мм) дефекты.

Вихревые токи или токи Фуко — вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного потока.

Физический смысл вихретоковой дефектоскопии Датчики вихретокового контроля изготовляются в виде катушки из медной проволоки. Форма катушки может быть различной в зависимости от применения. а - переменный ток заданной частоты, протекающий через катушку, генерирует вокруг нее магнитное поле; б - если катушка помещается вблизи электропроводящего материала, то в нем возбуждается вихревой ток; в - если дефект в проводящем материале нарушает циркуляцию вихревого тока, то индуктивная связь в датчике меняется, и наличие дефекта распознается по изменению импеданса.

Физика вихретокового контроля

Проникновение вихревых токов

Чем выше частота тока тем меньше проникновение вихревых токов

Выбор частоты в зависимости от шероховатости

Схема формирования вихревых токов при наличии дефекта Дефекты, лежащие в плоскости, параллельной поверхности изделия, не изменяют траектории вихревых токов, но влияют на их распространение по глубине. Вихревые токи вдоль трещины идут в противоположных направлениях, образуя дополнительное магнитное поле дефекта, которое и обуславливает приращение сигнала датчика. Нормальная составляющая поля максимальна над трещиной. Тангенциальная составляющая поля дефекта имеет по одному максимуму противоположного направления с каждой стороны трещины.

Вихретоковая дефектоскопия Преимущества электромагнитного контроля: - возможность проведения без контакта преобразователя и объекта, взаимодействие которых происходит обычно на расстояниях небольших, но достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметра до нескольких миллиметров); можно получать хорошие результаты при высоких скоростях движения объектов контроля; - на сигналы практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения, загрязненность поверхности объекта контроля непроводящими веществами; - простота конструкции преобразователя. В большинстве случаев катушки помещают в предохранительный корпус и заливают компаундом, в результате чего они приобретают устойчивость к механическим и атмосферным воздействиям и могут работать в агрессивных средах в широком интервале температур и давлений.

На сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения, загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами.

Область применения: Вихретоковый метод Выявление и оценка размеров и вида дефекта Измерение толщины слоя гальванических, лакокрасочных, теплоизоляционных покрытий и пленок Определение толщины стенок труб, пустотелых деталей, тонколистовых изделий при одностороннем доступе к ним Контроль и измерение физикохимических свойств и марок материалов

Виды вихретоковых преобразователей Накладные ВТП обычно представляют собой одну или несколько катушек, к торцам которых подводится поверхность объекта. Катушки таких преобразователей могут быть круглыми коаксиальными (а), прямоугольными (б), прямоугольными крестообразными (в) с взаимно перпендикулярными осями (г) и др. Накладными ВТП контролируют в основном объекты с плоскими поверхностями и объекты сложной формы. Эти преобразователи применяют также, когда требуется обеспечить локальность и высокую чувствительность контроля.

Виды вихретоковых преобразователей Проходные ВТП делят на наружные, внутренние, погружные. Отличительная особенность проходных ВТП в том, что в процессе контроля они проходят либо снаружи объекта, охватывая его (наружные, а – в) либо внутри объекта (внутренние, г, д) либо погружаются в жидкий объект (погружные, е, ж). Обычно проходные ВТП имеют однородное магнитное поле в зоне контроля, в результате чего радиальные смещения однородного объекта контроля не влияют на выходной сигнал преобразователя. 1 -объект контроля; 2 -возбуждающая обмотка; 3 -измерительная обмотка

Виды вихретоковых преобразователей Комбинированные преобразователи представляют собой комбинацию накладных и проходных ВТП. На рисунке а показаны некоторые разновидности комбинированных ВТП. К ним относятся также ВТП в виде линейнопротяженных витков или рамок, которые можно условно назвать линейными (б). а) с проходной возбуждающей и накладной измерительными обмотками; б) линейные

Основные схемы полезадающих систем электромагнитного контроля Электромагнитные методы подразделяют в основном по полезадающим системам, которые могут быть проходными, если катушка с током охватывает деталь или вставляется в нее (рисунок а, б), и накладными, когда катушку с током устанавливают на деталь торцом (рисунок в).

Вихретоковый преобразователь

Дефектоскопия. Выявляются дефекты типа несплошностей, выходящие на поверхность или залегающие на небольшой глубине: трещины, расслоения, закаты, плены, раковины, неметаллические включения и т. д. Контролируемые объекты: электропроводящие листы, прутки, трубы, проволока, железнодорожные рельсы.

Вихретоковый дефектоскоп ВД-70

Вихретоковый дефектоскоп ВД-30

Преобразователи для ВД-70

Комплект стандартных образцов КСООП-70 для вихретокового контроля

Вихретоковая дифектоскопия

Факторы, оказывающие влияние на чувствительность метода Зазор между датчиком и поверхностью изделия (зазор не более 2 мм) Взаимное расположение датчика и поверхности изделия Форма и размеры преобразователя Структурная неоднородность

Толщиномеры Один из основных параметров толщиномера погрешность измерения, которая зависит от: шероховатости поверхности, изменений электромагнитных параметров и близости края объекта, вариации зазора между ВТП и объектом, перекосов ВТП при установке его на контролируемую поверхность В толщиномерах обычно используют только накладные ВТП, позволяющие оценивать локальную толщину объекта. Для калибровки толщиномеров применяют контрольные образцы.

Вихретоковый толщиномер покрытий ВТ-201

Структуроскопия –определение физико-механических параметров и структурного состояния объекта. контроль однородности химического состава; контроль структуры металлов и сплавов; определение механических напряжений; определение состояния поверхностных слоев после механической обработки (шлифование, наклеп); обнаруживает остаточные механические напряжения.

Структуроскопы: Структуроскоп вихретоковый ВС 2010 Предназначен для: - сортировки изделий и проката, изготовленных из различных ферромагнитных сталей; - для обеспечения контроля качества термообработки продукции металлургического и машиностроительного производства.

Металлоискатели: Вихретоковый металлоискатель. Предназначен: для поиска скрытых металлических предметов в одежде и на теле человека, в багаже, корреспонденции, строительных конструкциях, грунте и пр. Прибор используется службами таможенного контроля и досмотра, специальными подразделениями МВД и ФСБ

Контроль днищ и стенок резервуара Принцип действия системы основан на использовании низкочастотного поля вихревых токов, что позволяет преодолеть ограничения, присущие традиционным вихретоковым дефектоскопам при контроле объектов с высокой магнитной проницаемостью. Для объектов из углеродистой стали используется низкая частота, при этом в объекте формируется однородное магнитное поле, что позволяет одновременно выявлять дефекты как на внешней, так и на внутренней поверхности. С помощью 32 датчиков можно получить 3 -х мерное изображение собранных данных и по нему определить форму и глубину дефекта. Преимущества системы: Сплошной высокопроизводительный контроль Отсутствие постоянных магнитов, прибор легкий, не собирает на себе частицы магнитного мусора и не оставляет намагниченности Минимальные требования по подготовке днища Контроль через покрытие толщиной 6 мм или зазор Детектирование утонения стенок на 5% и более Выявление за один проход дефектов, расположенных как на наружной, так и на внутренней стороне днища Определение местоположения дефекта относительно поверхности объекта (по соотношению амплитуды и фазы) Производительность: резервуар объемом 10 тыс. м 3 может быть проконтролирован за 10 часов Отображение данных в режиме реального времени Конструкция сканера обеспечивает высокую маневренность и отсутствие «мертвых зон» при сканировании Используется ± 12 В постоянного тока для работы внутри резервуара Светодиоды с перестраиваемым порогом для обеспечения сигнализации о наличии дефекта Размеры системы позволяют доставлять ее в резервуар через люк диаметром 0, 5 м в собранном состоянии Модульное исполнение системы позволяет беспрепятственно перевозить её любым видом транспорта

Порядок проведения контроля толщины днища резервуара 1. Настраивается чувствительность системы на калибровочном образце, содержащем утонения различной глубины. 2. Проводится сканирование поверхности днища резервуара 3. При сканировании на экране ноутбука в режиме реального времени формируется изображение, на котором с помощью цветной кодировки отображаются дефекты. При обнаружении дефекта фиксируется его положение на листе и номер листа. 4. Глубина дефекта может быть определена с использованием программного обеспечения системы, позволяющего определять процент утонения стенки по фазе сигнала после предварительной калибровки. При необходимости значение остаточной толщины уточняется с помощью ультразвукового толщиномера.

Преимущества: Электрическая природа сигнала и быстродействие позволяет легко автоматизировать контроль Отсутствие необходимости электрического и даже механического контакта преобразователя с контролируемым объектом Возможность контроля слоев металла небольшой толщины, а также быстро движущихся изделий Нет возможности проводить контроль в близи источника магнитных волн Неточность определения толщин шероховатых поверхностей Контроль только электропроводящих материалов Значительная скорость и простота контроля Недостатки:

Спасибо за внимание!