Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем
Представлено накладний вихрострумовий перетворювач подвійного диференціювання високої роздільної здатності діаметром 3 мм для дефектоскопії тонкостінних оболонок. Показано високу чутливість до поверхневих і підповерхневих дефектів по всій товщині об’єкта контролю. Показано можливість селективного ви...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115931 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем / В.М. Учанін // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 3. — С. 15-17. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-115931 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1159312025-02-23T20:06:21Z Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем Selective detection of defects in thin-walled items from austenitic steels by put-on eddy current transducer Учанін, В.М. Научно-технический раздел Представлено накладний вихрострумовий перетворювач подвійного диференціювання високої роздільної здатності діаметром 3 мм для дефектоскопії тонкостінних оболонок. Показано високу чутливість до поверхневих і підповерхневих дефектів по всій товщині об’єкта контролю. Показано можливість селективного виявлення дефектів заданої глибини залягання, а також можливість заглушувати сигнал від змін зазору. Завдяки малим розмірам, високій роздільній здатності і чутливості до дефектів з різною глибиною залягання запропонований вихрострумовий перетворювач може бути використаний у складі обертальних зондів для контролю труб теплообмінників, а також для побудови багатоелементних систем контролю. Surface double differential type eddy current probe characterized with high spatial resolution and small size (3 mm) is presented. High sensitivity to surface and subsurface defects in inspected object is shown. The possibility for selective detection of defect with known depth of bedding and possibility to suppress lift-off signal also is shown. Due small size and high performance characteristics, such as spatial resolution and sensitivity to defects with different depth of bedding, proposed eddy current probe can applied for inspection of heat exchanger tubes in rotational mode and for array inspection system creation. 2015 Article Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем / В.М. Учанін // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 3. — С. 15-17. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 0235-3474 DOI: doi.org/10.15407/tdnk2015.03.03 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115931 620.179.14 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел |
| spellingShingle |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел Учанін, В.М. Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description |
Представлено накладний вихрострумовий перетворювач подвійного диференціювання високої роздільної здатності діаметром 3 мм для дефектоскопії тонкостінних оболонок. Показано високу чутливість до поверхневих і підповерхневих дефектів по всій товщині об’єкта контролю. Показано можливість селективного виявлення дефектів заданої глибини залягання, а також можливість заглушувати сигнал від змін зазору. Завдяки малим розмірам, високій роздільній здатності і чутливості до дефектів з різною глибиною залягання запропонований вихрострумовий перетворювач може бути використаний у складі обертальних зондів для контролю труб теплообмінників, а також для побудови багатоелементних систем контролю. |
| format |
Article |
| author |
Учанін, В.М. |
| author_facet |
Учанін, В.М. |
| author_sort |
Учанін, В.М. |
| title |
Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем |
| title_short |
Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем |
| title_full |
Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем |
| title_fullStr |
Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем |
| title_full_unstemmed |
Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем |
| title_sort |
селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2015 |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115931 |
| citation_txt |
Селективне виявлення дефектів у тонкостінних виробах із аустенітних сталей накладним вихрострумовим перетворювачем / В.М. Учанін // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2015. — № 3. — С. 15-17. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| series |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| work_keys_str_mv |
AT učanínvm selektivneviâvlennâdefektívutonkostínnihvirobahízaustenítnihstalejnakladnimvihrostrumovimperetvorûvačem AT učanínvm selectivedetectionofdefectsinthinwalleditemsfromausteniticsteelsbyputoneddycurrenttransducer |
| first_indexed |
2025-11-24T21:27:55Z |
| last_indexed |
2025-11-24T21:27:55Z |
| _version_ |
1849708695194173440 |
| fulltext |
15ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015
УДК 620.179.14
сЕлЕКТИВНЕ ВИяВлЕННя ДЕфЕКТІВ У ТОНКОсТІННИХ
ВИРОбАХ ІЗ АУсТЕНІТНИХ сТАлЕй НАКлАДНИм
ВИХРОсТРУмОВИм ПЕРЕТВОРЮВАЧЕм
в. М. УЧанІн
фмІ ім. г.В. Карпенка НАНУ. 79060, м. львів, вул. Наукова, 5. E-mail: vuchanin@gmail.com
Представлено накладний вихрострумовий перетворювач подвійного диференціювання високої роздільної здатності
діаметром 3 мм для дефектоскопії тонкостінних оболонок. Показано високу чутливість до поверхневих і підповерхневих
дефектів по всій товщині об’єкта контролю. Показано можливість селективного виявлення дефектів заданої глибини
залягання, а також можливість заглушувати сигнал від змін зазору. Завдяки малим розмірам, високій роздільній здат-
ності і чутливості до дефектів з різною глибиною залягання запропонований вихрострумовий перетворювач може бути
використаний у складі обертальних зондів для контролю труб теплообмінників, а також для побудови багатоелементних
систем контролю. бібліогр. 9, рис. 4.
К л ю ч о в і с л о в а : накладний вихрострумовий перетворювач подвійного диференціювання, селективний контроль,
трубки теплообмінників
На практиці часто виникає проблема виявлення
поверхневих і підповерхневих дефектів в тон-
костінних виробах, які зароджуються і розви-
ваються з різних поверхонь об’єкта контролю.
При цьому необхідно проводити ідентифікацію
дефектів, зокрема визначати їх глибину або гли-
бину залягання для внутрішніх дефектів з ме-
тою визначення залишкової товщини, необхід-
ної для оцінки роботоздатності конструкцій з
позицій механіки руйнування. Для вирішення
цієї задачі найперспективнішим є вихростру-
мовий метод із застосуванням відносно низь-
ких робочих частот, який дозволяє забезпечити
високу чутливість і роздільну здатність. Подіб-
на задача виникає, зокрема, під час контролю
труб теплообмінників із аустенітних сталей з
метою виявлення експлуатаційних дефектів
різного типу [1]. Для такого контролю широко
використовується вихрострумовий метод, який
забезпечує можливість визначення товщини ви-
робів і має високу чутливість до дефектів різно-
го походження [2–4]. Зазвичай вихрострумовий
контроль (ВК) трубок теплообмінників в умовах
експлуатації проводять внутрішніми зондами
через відсутність доступу до зовнішньої по-
верхні трубок. Для ВК трубок використовують
різні варіанти вихрострумового методу, які мож-
на умовно поділити на три основні групи, що
побудовані на використанні: прохідного вихро-
струмового перетворювача (ВсП) з коаксіаль-
ним розташуванням обмоток [4, 5]; накладного
ВсП, що обертається за спіральною траєкторі-
єю з внутрішньої сторони трубки; внутрішніх
багатоелементних накладних ВсП. Кожний з
цих варіантів має свої недоліки і переваги, які
проаналізовано в роботі [4]. Зазначимо тільки,
що контроль за допомогою внутрішніх накладних
ВсП має переваги по чутливості до дефектів різ-
ного напрямку і просторовій роздільній здатності.
Накладні ВсП для виявлення дефектів зсе-
редини труб теплообмінників парогенераторів
типу ПгВ-1000, які використані в реакторах типу
ВВЕР-1000, повинні забезпечувати чутливість до
поверхневих і підповерхневих дефектів в трубках
товщиною 1,5 мм і мати мінімально можливі габа-
рити для розміщення всередині труб із внутріш-
нім діаметром 13 мм.
метою цієї роботи є дослідження нового мініа-
тюрного накладного ВсП високої роздільної здатно-
сті, на основі якого можуть бути створені технології
контролю тонкостінних оболонок, зокрема труб те-
плообмінників із аустенітних сталей.
Методика експерименту. Для вибору пер-
спективного ВсП і проведення дослідження виго-
товили шаруватий зразок із аустенітної сталі за-
гальною товщиною 1,5 мм у вигляді набору п`яти
пластин товщиною 0,3 мм кожна (рис. 1). Дефект
типу тріщина імітували стиком двох пластин, що
дозволило створювати тріщину глибиною 0,3 мм.
Для дослідження впливу місцеположення дефек-
ту, зокрема глибини його залягання, на сигнал
ВсП пластину з дефектом розміщували у різних
шарах зразка. Пластини затискали по всьому пе-
риметру у спеціальному пристрої з метою усунен-
ня можливих зазорів між пластинами. При цьому
забезпечували доступ до поверхні зразка в цен-
тральній зоні для встановлення і переміщення
ВсП через зону дефекту.
Вибір типу ВсП і оптимальної робочої часто-
ти проводили на зразку, що імітував найскладні-© В. м. Учанін, 2015
16 ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015
ший випадок виявлення дефекту з максимальною
глибиною залягання 1,2 мм. Досліджували сигна-
ли мініатюрних ВсП різного типу, зокрема, абсо-
лютного екранованого ВсП з рознесеними обмот-
ками, ВсП подвійного диференціювання і ВсП з
ортогональними обмоткою збудження і вимірю-
вальною обмоткою [6, 7]. Найкращу чутливість до
вказаного вище дефекту показав мініатюрний ва-
ріант ВсП подвійного диференціювання [7], який
має достатньо високу чутливість і роздільну здат-
ність в поєднанні з малими габаритами.
Під час створення мініатюрного ВсП для всіх
обмоток використані феритові осердя діаметром
0,75 мм з початковою магнітною проникністю мате-
ріалу осердя 2300. Збуджувальна і вимірювальна об-
мотки намотані проводом діаметром 0,06 мм у два
шари (20 і 15 витків – збуджувальна обмотка, 25 і
23 витки – вимірювальна обмотка). Діаметр ВсП
складає 2,8…3,0 мм, що дозволяє за необхідно-
сті монтувати його на роторі обертальних зондів.
сигнали ВсП досліджували за допомогою вихро-
струмової плати EDDYMAX німецької
фірми «ТЕсТ мАШИНЕН ТЕКНІК»
(Швармштедт, Німеччина).
Для вибору оптимальної робочої час-
тоти сигнали ВсП досліджували на різ-
них робочих частотах у діапазоні від 50 до
500 кгц на дефекті з максимальною гли-
биною залягання 1,2 мм. Із побудованої
залежності амплітуди сигналу від робо-
чої частоти (рис. 2) видно, що найкращу
чутливість ВсП має на робочій часто-
ті 200 кгц, яку використовували під час
досліджень.
Результати і їх обговорення. На рис. 3
представлені сигнали накладного ВсП
від дефекту (позначено Д) з максимальною глиби-
ною залягання 1,2 мм. При цьому подано сигнали в
комплексній площині (рис. 3, а), а також вертикаль-
ну (рис. 3, б) і горизонтальну (рис. 3, в) складові сиг-
налу при скануванні через зону дефекту. Одночасно
на дефектограмах представлено сигнали (позначе-
но З) від збільшення зазору між ВсП і контрольо-
ваною поверхнею. Видно, що ВсП на вибраній ро-
бочій частоті 200 кгц забезпечує виявлення дефекту
типу тріщини на зворотній стороні (глибина заля-
гання 1,2 мм) пластини із аустенітної сталі товщи-
ною 1,5 мм. При цьому сигнал від дефекту має ха-
рактерний для ВсП подвійного диференціювання
«квазіабсолютний» вигляд. Відомо, що для дефекту
локального типу ВсП подвійного диференціюван-
ня має чотири окремі зони чутливості [7]. Для до-
сліджуваного ВсП ці зони чутливості є достатньо
локальними (біля 0,5 мм), оскільки усі вони загалом
не виходять за межі зони діаметром 2,0 мм, що ви-
значає його високу роздільну здатність. сигнал від
дефекту має властивий для цих ВсП «гострий» ха-
рактер, що вказує на можливість виділення його на
фоні «повільних» завад, пов’язаних з неоднорідні-
стю питомої електропровідності і геометрії об’єкта
контролю. сигнал від зазору отримали шляхом знач-
ного (більш ніж на 50 мм) віддалення ВсП від контр-
ольованої поверхні. Тим не менше, сигнал від зазору є
меншим від сигналу від дефекту, що має максимальну
Рис. 2. Амплітудно-частотна залежність сигналу від дефекту
Рис. 3. сигнали від дефекту (Д) з глибиною залягання hз = 1,2 мм і сигна-
ли від зазору (З) у комплексній площині (а) і з часовою розгорткою верти-
кальної (б) і горизонтальної (в) складових
Рис. 1. Шаруватий зразок для дослідження накладних ВсП
для дефектоскопії тонкостінних конструкцій: 1 – дефект; 2
– ВсП
17ТЕХНИЧЕСКАя ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2015
глибину залягання (1,2 мм). До того ж напрямки го-
дографів від дефекту (Д) і впливу зазору (З) відріз-
няються на кут, близький до 60°, що дає можливість
розділення сигналів від дефектів і сигналів від зміни
зазору під час сканування на основі фазової селекції.
На рис. 4 представлено годографи сигналів
від дефектів з різною глибиною залягання в діа-
пазоні від hз = 0,9 мм до hз = 0 (поверхневий де-
фект). При цьому чутливість апаратури на рис. 3
(hз = 1,2 мм) і рис. 4 а (hз = 0,9 мм) однакова.
При подальшому зменшенні глибини залягання
(рис. 4, б–г) чутливість кожного разу зменшува-
лась на 6 дб, що відображується у поступовому
зменшенні сигналу від зазору (З). Із годографів на
рис. 4 видно, що фазовий кут сигналу від дефек-
ту залежить від глибини залягання дефекту, що
дозволяє, зокрема, ідентифікувати дефекти, що
утворюються на різних поверхнях. годографи від
поверхневих дефектів мають бути орієнтовані по-
дібно до сигналів на рис. 4, г. При цьому годогра-
фи сигналу від поверхневого дефекту і сигналу
від змін зазору є протилежними за напрямком.
висновки
Представлено новий мініатюрний накладний ВсП
подвійного диференціювання високої роздільної
здатності діаметром 3 мм для дефектоскопії тон-
костінних оболонок.
Визначено оптимальну робочу часто-
ту запропонованого ВсП під час дефек-
тоскопії тонкостінних (товщиною 1,5
мм) виробів із аустенітних сталей.
Проведено дослідження запропонова-
ного ВсП, які показали високу чутливість
до поверхневих і підповерхневих дефектів
по всій товщині об’єкта контролю.
Показано можливість селективного
виявлення дефектів заданої глибини за-
лягання, а також можливість відстроюва-
тись від впливу змін зазору.
На основі визначення фази сигналу
від дефекту (або напрямку годографу в
комплексній площині) може бути реалі-
зована ідентифікація дефектів за глиби-
ною їх залягання, що дозволяє визначати
залишкову товщину об’єкта контролю в
дефектних зонах.
Завдяки малим розмірам, високій роз-
дільній здатності і чутливості до дефек-
тів різної глибини залягання запропонова-
ний ВсП може бути використаний зокрема в складі
обертальних зондів для контролю труб теплообмін-
ників [8]. Також такі ВсП можуть бути використані
для побудови багатоелементних систем контролю [7].
1. Митрофанов А. С., Неклюдов І. М., Ожигов Л. С. Екс-
плуатаційні дефекти в теплообмінних трубах парогене-
раторів Ас // фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2008. – № 4.
– с. 109–113.
2. IAEA-TECDOC-981. Assessment and management of
ageing of major nuclear power plant components important
to safety: Steam generators. – Vienna: Intern. atomic energy
agency, 1997. – 173 p.
3. IAEA–EBP–WWER–11. Methodology for qualification of in-
service inspection systems for WWER nuclear power plants.
– Vienna: Intern. atomic energy agency, 1998. – 21 p.
4. Uchanin V., Najda V. The development of eddy current
technique for WWER steam generators inspection // Steam
Generators Systems: Operational Reliability and Efficiency
/ Edi. by V. Uchanin. – Rijeka, Croatia: INTECH. – 2011. –
P. 145–164.
5. Учанін В. М. Аналіз сигналів внутрішнього коаксіально-
го вихрострумового перетворювача для дефектоскопії
труб парогенераторів // фіз.-хім. механіка матеріалів. –
2009. – № 3. – с. 112–116.
6. Учанин В. Н. Вихретоковые накладные преобразователи:
расширенная классификация, сравнительный анализ и
характерные примеры реализации // Техн. диагностика
и неразруш. контроль (Обзор). – 2010. – № 4. – с. 24–29.
7. Учанін В.м. Накладні вихрострумові перетворювачі под-
війного диференціювання. – львів: сПОлОм, 2013. –208 с.
8. Пат. 100441 України, мПК G01N27/90. Внутрішній
обертальний зонд для контролю труб / В.м. Учанін,
г.О. Шаповалов. – № а 2011 03297; Заявл. 21.03.2011;
Опубл. 25.12.2012, бюл. № 24.
Surface double differential type eddy current probe characterized with high spatial resolution and small size (3 mm) is presented.
High sensitivity to surface and subsurface defects in inspected object is shown. The possibility for selective detection of defect
with known depth of bedding and possibility to suppress lift-off signal also is shown. Due small size and high performance
characteristics, such as spatial resolution and sensitivity to defects with different depth of bedding, proposed eddy current probe
can applied for inspection of heat exchanger tubes in rotational mode and for array inspection system creation.
K e y w o r d s : double differential type eddy current probe, selective inspection, heat exchanger tubes
Надійшла до редакції
18.07.2015
Рис. 4. сигнали від дефектів із глибиною залягання hз = 0,9 мм (а); 0,6 (б);
0,3 (в) і 0 (г)
|