Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение
Представлены новые вихретоковые преобразователи мультидифференциального типа, которые обеспечивают высокую чувствительность, разрешающую способность и селективность при выявлении поверхностных и подповерхностных дефектов разного типа. Представлены результаты исследования сигналов мультидифференциаль...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2006
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98527 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение / В.Н. Учанин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 3. — С. 34-41. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859861417985835008 |
|---|---|
| author | Учанин, В.Н. |
| author_facet | Учанин, В.Н. |
| citation_txt | Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение / В.Н. Учанин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 3. — С. 34-41. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description | Представлены новые вихретоковые преобразователи мультидифференциального типа, которые обеспечивают высокую чувствительность, разрешающую способность и селективность при выявлении поверхностных и подповерхностных дефектов разного типа. Представлены результаты исследования сигналов мультидифференциальных преобразователей и сформулированы их основные преимущества. Представлены примеры применения мультидифференциальных преобразователей для решения новых задач неразрушающего контроля.
New multidifferential type eddy current transducers are presented. Eddy current transducers provide high sensitivity, spatial resolution and selectivity in surface and subsurface different type flaw detection. The results of multidifferential eddy current transducers responses investigations are presented and main advantages are formulated. The examples of multidifferential eddy current probes application for solving of new tasks in nondestructive testing are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:46:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 620.179.14
ВИХРЕТОКОВЫЕ МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
В. Н. УЧАНИН
Представлены новые вихретоковые преобразователи мультидифференциального типа, которые обеспечивают вы-
сокую чувствительность, разрешающую способность и селективность при выявлении поверхностных и подповер-
хностных дефектов разного типа. Представлены результаты исследования сигналов мультидифференциальных пре-
образователей и сформулированы их основные преимущества. Представлены примеры применения мультидиффе-
ренциальных преобразователей для решения новых задач неразрушающего контроля.
New multidifferential type eddy current transducers are presented. Eddy current transducers provide high sensitivity, spatial
resolution and selectivity in surface and subsurface different type flaw detection. The results of multidifferential eddy current
transducers responses investigations are presented and main advantages are formulated. The examples of multidifferential
eddy current probes application for solving of new tasks in nondestructive testing are presented.
Введение. В вихретоковой дефектоскопии широко
используют дифференциальное включение изме-
рительных обмоток вихретоковых преобразовате-
лей (ВТП). Это позволяет эффективно подавлять
влияние мешающих факторов, в частности, изме-
нений зазора между ВТП и контролируемой по-
верхностью, а также уменьшить влияние плавных
изменения удельной электрической проводимости
и толщины контролируемого изделия [1–3]. Ниже
представлены ВТП, которые можно отнести к ВТП
мультидифференциального типа. Такие ВТП ис-
пользуют дифференцирование второго порядка за
счет получения выходного сигнала путем вычи-
тания сигналов двух пар дифференциально вклю-
ченных измерительных обмоток ВТП. В практике
вихретоковой дефектоскопии такие ВТП исполь-
зуются относительно редко, что связано со слож-
ной технологией их изготовления, в частности, с
высокими требованиями к идентичности диффе-
ренциально включенных измерительных обмоток
[4, 5]. В то же время наш многолетний опыт по-
казывает, что на основе применения мультидиф-
ференциальных ВТП можно еще больше снизить
влияние мешающих факторов и, соответственно,
уменьшить отношение сигнал/шум. Особенно эф-
фективно применение мультидифференциальных
ВТП в низкочастотном диапазоне рабочих частот
для выявления скрытых подповерхностных дефек-
тов, что особенно актуально для авиации, энер-
гетики и других отраслей. При этом получить хо-
рошую чувствительность ВТП на низких рабочих
частотах достаточно сложно, так как чувствитель-
ность индуктивных элементов ВТП зависит от ра-
бочей частоты. В большинстве случаев для дос-
тижения хорошей глубины контроля увеличивают
диаметры обмоток и общие размеры ВТП. Однако,
при этом снижается разрешающая способность
ВТП, что значительно ограничивает возможность
выявления локальных дефектов типа пор и корот-
ких трещин. В представленных ниже мультидиф-
ференциальных ВТП хорошая глубина контроля
достигается за счет увеличения расстояния между
обмотками возбуждения и измерительными обмот-
ками, которые для обеспечения высокой разреша-
ющей способности выполнены относительно ма-
лого диаметра.
Параметры мультидифференциальных ВТП
типа Леотест МДФ. Для решения ряда новых за-
дач неразрушающего контроля в Центре «Леотест-
Медиум» разработан комплект новых мультидиф-
ференциальных ВТП типа Леотест МДФ для кон-
троля на разных рабочих частотах. ВТП отлича-
ются размерами рабочей площадки, что обуслов-
лено размерами используемых ферритовых сер-
дечников. Использование ферритовых сердечни-
ков различного размера, в свою очередь, опреде-
ляет различную глубину контроля и разрешаю-
щую способность. Обеспечение высокой чувстви-
тельности обмоток ВТП в диапазоне рабочих час-
тот определяется выбором оптимального числа
витков обмоток. Материал ферритового сердечни-
ка каждого ВТП выбран с высокой магнитной про-
ницаемостью на конкретных рабочих частотах.
Для обеспечения высокой чувствительности вы-
сокочастотных ВТП выбран материал ферритово-
го сердечника с низкой электропроводностью.
Разработанные ВТП с помощью стандартных
разъемов типа Фишер или Лемо адаптированы для
работы с дефектоскопами типа ELOTEST фирмы
Rohmann и EddyMax фирмы Kontroltechnik GmbH,
приборами Института Ферстера и фирмы Hocking
NDT Ltd, MFEC-4 (Фраунгофер институт нераз-
рушающего контроля, Саарбрюкен), прибором
ОКО-1 (НПФ «Промпрылад», Киев). В табл. 1
представлены низкочастотные и высокочастотные
мультидифференциальные ВТП типа Леотест
МДФ.
© В. Н. Учанин, 2006
34 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2006
Исследование сигналов мультидифференци-
альных ВТП. Представленные выше ВТП были
успешно применены для решения многих слож-
ных (в том числе авиационных) задач неразруша-
ющего контроля. В частности, при их помощи
проводится механизированный контроль колес са-
молетов «БОИНГ» на авиаремонтном заводе граж-
данской авиации и в аэропорту «Борисполь». Ком-
плекс исследований мультидифференциальных
ВТП был проведен в Отто-фон-Герике Магдебур-
гском университете, в Уппсала университете
(Швеция), Фраунгофер институте неразрушающе-
го контроля (Саарбрюкен, Германия), фирме Тест
Машинен Текник (TMT) (Швармштедт, Германия)
[10–12]. Во время этих исследований были опре-
делены основные преимущества разработанных
ВТП, в частности:
1) высокая чувствительность к мелким длин-
ным и коротким трещинам, а также к локальным
дефектам типа поры или питинг;
2) хорошее подавление первичного электро-
магнитного поля;
3) хорошее подавление влияния зазора;
4) высокая разрешающая способность;
5) широкая зона контроля при высокой разре-
шающей способности;
6) большая глубина контроля на низких рабо-
чих частотах (при этом обеспечивается хорошее
соотношение размеров к глубине контроля);
7) высокая чувствительность при контроле че-
рез воздушный зазор или диэлектрический слой.
На рис. 1 представлена типовая трехмерная
презентация сигнала от мультидифференциально-
го ВТП типа Леотест МДФ 1201 от локального
Т а б л и ц а 1. Низкочастотные и высокочастотные мультидиференциальные ВТП
Тип ВТП
Диаметр рабо-
чей площадки,
мм
Диапазон час-
тот, кГц Применение
Леотест
MДФ 0501
5 500,0…6000,0 Выявление поверхностных трещин, пор, локальной коррозии и пр., в том числе в мате-
риалах с низкой электропроводностью (титановые сплавы, углеволоконные компози-
ционные материалы).
Леотест
MДФ 0502
5 20,0…150,0 Выявление поверхностных и приповерхностных трещин, пор, локальной коррозии в
разных материалах.
Автоматический и ручной контроль с зазором относительно поверхности.
Леотест
MДФ 0701
7 1,0…200,0 Выявление поверхностных и подповерхностных трещин, пор, локальной коррозии в
разных материалах.
Автоматический и ручной контроль с зазором относительно поверхности.
Выявление дефектов на глубине до 3 мм в неферромагнитных материалах.
Леотест
MДФ 0901
9 0,4…300,0 Выявление поверхностных и подповерхностных трещин, пор, локальной коррозии в
разных материалах.
Автоматический и ручной контроль с зазором относительно поверхности.
Выявление дефектов на глубине до 5 мм в неферромагнитных материалах.
Леотест
MДФ 1201
12,5 0,1…300,0 Выявление поверхностных и подповерхностных трещин, пор, локальной коррозии в
разных материалах. Автоматический и ручной контроль с зазором относительно по-
верхности.
Выявление дефектов на глубине до 8 мм в неферромагнитных материалах.
Леотест
MДФ 1202
12,5 1,0…1000,0 Выявление поверхностных трещин, пор, локальной коррозии в разных материалах. Ав-
томатический и ручной контроль с зазором относительно поверхности.
Выявление дефектов в ферромагнитных материалах через зазор или слой защитного
покрытия толщиной до 7…10 мм.
Леотест
MДФ 1501
15 0,05…200,0 Выявление поверхностных и подповерхностных трещин, пор, локальной коррозии в
разных материалах. Автоматический и ручной контроль с зазором относительно по-
верхности.
Выявление дефектов на глубине до 12 мм в неферромагнитных материалах.
Леотест
MДФ 1502
15 1,0…800,0 Выявление поверхностных трещин, пор, локальной коррозии в разных материалах при
автоматическом и ручном контроле с зазором относительно поверхности. Сочетание
высокой разрешающей способности с большой шириной зоны контроля. Выявление
дефектов в ферромагнитных материалах через зазор или слой защитного покрытия
толщиной до 10…12 мм.
Леотест
MДФ 1701
17 0,05…200,0 Выявление поверхностных и подповерхностных трещин, пор, локальной коррозии в
разных материалах. Автоматический и ручной контроль с зазором относительно по-
верхности.
Выявление дефектов на глубине до 15 мм в неферромагнитных материалах.
Леотест
MДФ 3301
33 0,05…200,0 Выявление поверхностных и подповерхностных трещин, пор, локальной коррозии в
разных материалах. Автоматический и ручной контроль с зазором относительно по-
верхности.
Выявление дефектов на глубине до 20 мм в неферромагнитных материалах.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2006 35
дефекта, имитированного сверлением диаметром
1мм [1]. Соответствующие двухмерные дефектог-
раммы от локального дефекта имеют вид четы-
рехлепесткового изображения, каждый из лепес-
тков которого отвечает зоне чувствительности со-
ответствующей измерительной обмотки ВТП. Не-
обходимо отметить, что благодаря несимметрич-
ному (относительно оси ВТП) распределению сиг-
нала он будет сильно зависеть от направления ска-
нирования и ориентации ВТП. В тоже время бла-
годаря двойному дифференцированию сигнал му-
льтидифференциального ВТП от дефекта, длина
которого больше размеров ВТП, близок по форме
к сигналу, характерному для абсолютного ВТП.
Важным свойством мультидифференциальных
ВТП является широкая зона контроля, так как та-
кие ВТП по сути являются многоэлементными и
захватывают при сканировании достаточно широ-
кую зону контроля. При этом реализуется дости-
жение двух противоречивых и тяжело совмести-
мых требований: высокая разрешающая способ-
ность и соответственно высокая чувствительность
к локальным дефектам сочетается с большой ши-
риной зоны, которая контролируется при одной
траектории сканирования, что позволяет повысить
производительность контроля. В практике это поз-
воляет также уменьшить число каналов при пос-
троении многоканальных систем вихретокового
контроля и, соответственно, их стоимость [11, 12,
15].
Во время исследования мультидифференциа-
льных ВТП проводили сравнение их с известными
низкочастотными ВТП типа MDK 33 фирмы Roh-
mann (Германия) на образцах с дефектами в виде
подповерхностных пор разного диаметра и глу-
бины залегания из меди при помощи универсаль-
ного вихретокового дефектоскопа ELOTEST PL.E
и системы двухмерной визуализации на основе
двухкоординатного сканирующего устройства [10].
Разрешающая способность и локальность контроля
оценивалась по диаметру зон чувствительности на
двухмерной дефектограмме. Ставилась задача не
только выявлять дефекты типа поры, но и обеспе-
чить возможность измерять их параметры. Резуль-
таты сравнения приведены в табл. 2.
Таким образом, ВТП типа Леотест МДФ 1201
позволяет обеспечить выявление всех локальных
дефектов диаметром 0,8 мм и более на глубине
4 мм при соотношении сигнал/шум больше 6 дБ.
Стандартный ВТП такой дефект выявляет только
на глубине 3 мм, на глубине 4 мм выявляет только
дефект 1,5 мм. Кроме того, ВТП типа Леотест
МДФ 1201 имеет значительно меньшие размеры,
что особенно важно при контроле авиационных
конструкций, и лучшую разрешающую
способность.
На рис. 2 приведены примеры сиг-
налов, полученных с помощью ВТП ти-
па Леотест МДФ 1201 и дефектоскопа
ELOTEST B1 (фирма Rohmann) на ра-
бочей частоте 2 кГц [10]. Другие наст-
ройки прибора приведены на рис. 2. Тре-
щиноподобные подповерхностные де-
фекты смоделированы с помощью стан-
дартного образца из алюминиевого
сплава фирмы ATG (Прага, Чехия), с
разных сторон которого были заложены
дефекты с глубиной залегания Hз = 3 и
Т а б л и ц а 2. Сравнительные данные двух типов ВТП
Тип ВТП Форма и размер рабо-
чей площадки, мм
Чувствительность Разрешающая
способность
(локальность), ммостаточная глубина при выяв-
лении поры ∅ 0,8 мм
поры, выявляемые
на глубине 4 мм, мм
Леотест МДФ 1201 Окружность ∅ 12 Под пластиной толщиной 4 мм ∅ 0,8 ≈ 3
MDK 33 Квадрат 25 25 Под пластиною толщиной 3 мм ∅ 1,5 ≈ 5,5
Рис. 1. Распределение сигнала мультидифференциального
ВТП от локального дефекта
Рис. 2. Сигналы от подповерхностных дефектов в алюминиевой пластине
с глубиной залегания 3 и 1 мм, а также от изменений зазора
36 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2006
1 мм. Для выявления дефектов с разной глубиной
залегания было применено различное усиление.
На этих рисунках сигнал от подповерхностных де-
фектов сравнивался с сигналом от полного (подъ-
ем ВТП на высоту более 100 мм) сигнала от зазора
между ВТП и контролируемой поверхностью. На
приведенных дефектограммах четко виден сигнал
от подповерхностных дефектов и незначительный
сигнал от изменения зазора (для Hз = 1 мм и со-
ответствующего усиления этот сигнал почти не-
заметен). Поворотом комплексной плоскости сиг-
нал от изменений зазора был ориентирован в го-
ризонтальном направлении в соответствии со
стандартной методикой. При этом соотношение
сигнала от дефекта к сигналу от изменений зазора
(lift-off на рис. 2) даже для Hз = 3 мм больше 6 дБ.
Кроме того, они отличаются по фазе (направле-
нию годографа сигнала в комплексной плоскости),
что дает дополнительные возможности
для их разделения.
Подобные результаты были получе-
ны с помощью ВТП типа Леотест МДФ
1201 при подключении к управляемому
компьютером дефектоскопу типа
MFEC1-4 (Фраунгофер институт НК,
Саарбрюкен) [10]. На рис. 3 показан эк-
ран компьютера с комплексной плос-
костью сигналов ВТП. Сигналы получе-
ны с помощью образца из аустенитной
стали толщиной 6 мм на рабочей частоте
8,8 кГц. На дефектограмме сверху до-
низу против часовой стрелки приведены
сигналы от двух поверхностных тонких
прорезей (первая — 4 мм глубиной и со-
ответственно с глубиной залегания де-
фекта 2 мм и вторая — прорезь глуби-
ной 2 мм и глубиной залегания 4 мм)
и сигнала от полного изменения зазора
(отрегулировано поворотом комплекс-
ной плоскости в горизонтальном нап-
равлении).
В практике неразрушающего контро-
ля существуют задачи, где применению
вихретоковых методов нет альтернати-
вы. В частности, большой проблемой яв-
ляется задача обнаружения дефектов,
скрытых под слоем защитного диэлек-
трического покрытия. В этом случае
ультразвуковой метод непригоден из-за
затухания сигналов в материале защит-
ного покрытия. Капиллярный и рентге-
новский методы тоже не применяются
из-за ограниченного доступа к контро-
лируемой поверхности. Нами показано,
что вихретоковый метод может иметь
высокую чувствительность к дефектам
при контроле через слой диэлектричес-
кого покрытия толщиной до 10 мм [11].
На рис. 4 приведены сигналы, полученные с по-
мощью ВТП типа Леотест МДФ 1202, при конт-
роле образца из ферромагнитного материала
(сталь 45) с поверхностной трещиной глубиной
0,5 мм через диэлектрическую пластину толщиной
7 мм. Параметры усиления — предварительный
усилитель 32 дБ, усиление по X и Y каналам —
56 дБ. Дефектограммы получены на рабочей час-
тоте 100 кГц с помощью компьютерной системы
вихретокового контроля на основе платы EddyMax
(фирма ТМТ, Германия). На рис. 4, а приведены
сигналы в комплексной плоскости, а на рис. 4, б
— компонента Y (вверху) и компонента X сигнала
во временной развертке.
Приведенные результаты показали, что вихре-
токовый метод имеет достаточно высокую чувс-
твительность к дефектам типа трещина при кон-
троле через слой покрытия толщиной 7 мм. В этом
Рис. 3. Сигналы от подповерхностных дефектов в пластине из аустенитной
стали с глубиной залегания 2 и 4 мм, а также от изменения зазора
Рис. 4. Сигналы ВТП от дефекта типа трещина при контроле через слой
покрытия толщиной 7 мм
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2006 37
примере применялся малогабаритный мультидиф-
ференциальный ВТП, который обеспечивает об-
наружение не только трещин, но и локальных де-
фектов типа язвенная коррозия или поры. При
применении мультидифференциальных ВТП
большего диаметра (например, типа Леотест МДФ
1501 или МДФ 1701) существует возможность
контроля через более толстые слои или зазоры.
Но разрешающая способность и локальность кон-
троля при этом снижаются.
Применение мультидифференциальных
ВТП. Рассмотрим примеры применения мульти-
дифференциальных ВТП в практике неразруша-
ющего контроля.
Описанные выше исследования показали пер-
спективу использования мультидифференциаль-
ных ВТП для выявления дефектов под обшивкой
в многослойных конструкциях и дефектов под
слоем герметика. Это дало возможность с успехом
применять их для обнаружения дефектов в не-
разъемных узлах авиационных конструкций без их
демонтажа. Соответствующие методики были раз-
работаны ранее на основе применения дефектос-
копов типа ПОЛЕТ [6–8]. Но этот опыт актуален
и сейчас, тем более, что для реализации соответ-
ствующих методик можно применять современ-
ные универсальные дефектоскопы [16].
Оригинальная методика была предложена для
обнаружения дефектов под ремонтной накладкой
на средней части крыла самолета ТУ-154. Осо-
бенность состоит в том, что возможные дефекты
надо было обнаруживать на дне закругленной вы-
борки глубиной 1 мм, которая образовалась после
удаления поверхностного дефекта с целью умень-
шения концентрации напряжений. Для усиления
ослабленного узла на соответствующую зону нак-
леивали по специальной технологии ремонтную
накладку толщиной 2 мм. Эксплуатация ослаб-
ленной конструкции допускалась только при ус-
ловии периодического контроля с целью обнару-
жения возможных дефектов на дне выборки через
каждые 300 посадок самолета. Сложность задачи
состояла не только в необходимости обнаружения
дефектов на глубине 2 мм, но и в необходимости
селективно выявлять трещины на дне выборки, ко-
торая сама по себе также является дефектом. Про-
веденные исследования показали возможность
раздельного выявления дефектов на дне выборки
с отстройкой от влияния самой выборки. В этом
случае возможны два варианта методик: разделе-
ние сигналов по амплитудному признаку (для чего
необходимо знать амплитуду сигнала от выборки
известных размеров) и амплитудно-фазовый спо-
соб, базирующийся на различии глубин залегания
выборки и трещины, которая может образоваться
на дне выборки. При использовании амплитудно-
фазового метода удается полностью заглушить
влияние выборки. Для настройки дефектоскопа
необходимо подготовить два контрольных образ-
ца, которые имитируют ситуацию (рис. 5). Один
образец имитирует бездефектную (только с вы-
боркой) обшивку 3 с накладкой 1 (рис. 5, а), вто-
рой — обшивку со сквозным дефектом типа тре-
щина 4 на дне выборки (рис. 5, б).
Длительное время вихретоковый метод счита-
ли неперспективным для дефектоскопии ферро-
магнитных материалов, что можно объяснить вли-
янием неоднородности магнитной проницаемости
большинства конструкционных сталей. Однако в
настоящее время вихретоковый метод все шире
применяется для контроля ферромагнитных мате-
риалов. Показано, что влияние неоднородности
материала можно заглушить даже для сильно не-
однородных ферромагнитных материалов, в час-
тности, в зоне сварных соединений. Это можно
обеспечить, например, на основе применения нес-
кольких рабочих частот или подмагничиванием
зоны контроля постоянным магнитным полем. Хо-
рошие результаты дает также применение муль-
тидифференциальных ВТП [7]. В частности, ре-
шена задача контроля штоков амортизаторов шас-
си самолета ТУ-154, изготовленных из стали
ЭИ643 и покрытых слоем хрома. Внешний вид
штоков и характер расположения типовых дефек-
тов показаны на рис. 6.
Обычно контроль штоков при эксплуатации
авиационной техники проводится магнитопорош-
ковым методом с помощью дефектоскопа ПМД-
70. Недостаток этого метода — высокая трудо-
Рис. 5. Контрольные образцы для настройки дефектоскопов
при выявлении дефектов на дне выборки под ремонтной нак-
ладкой: а — образец без дефекта для отстройки от влияния
выборки; б — образец с дефектом для проверки чувствитель-
ности дефектоскопа
Рис. 6. Шток амортизаторов и характер расположения дефек-
тов: 1 — одиночные трещины; 2 — скопление трещин; 3 —
траектория сканирования
38 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2006
емкость, обусловленная необходимостью намаг-
ничивания и размагничивания штоков, а также
применения магнитных суспензий. Более того, для
проведения контроля необходимо участие не
менее двух операторов. При применении вихре-
токового метода выявляются прижоговые трещи-
ны длиной более 2 мм и глубиной более 0,4 мм
под слоем хрома толщиной 100 мм, которые об-
разовались в процессе эксплуатации штоков из-за
высоких контактных нагрузок и местного нагрева
материала. Контроль проводится на частоте 3 кГц
амплитудным или амплитудно-фазовым методом.
Амплитудно-фазовый метод применяется для от-
стройки от помех, обусловленных неоднород-
ностью магнитных свойств материала. Производ-
ственные испытания подтвердили более высокую
эффективность вихретокового контроля, трудоем-
кость которого в 8…10 раз меньше трудоемкости
контроля магнитным методом [7].
Предложенные Центром «Леотест-Медиум»
технологии и ВТП применены фирмой Test Mas-
chinen Technik GmbH (Германия) для создания
двух вариантов многоканальных механизирован-
ных установок на базе дефектоскопа EddyMax для
выявления дефектов в зоне сварных швов через
слой защитного покрытия (один вариант для кон-
троля угловых сварных швов, второй — для свар-
ных швов, выполненных внахлест). В каждой ус-
тановке используются по восемь ВТП типа Лео-
тест МДФ 1202, сигналы от которых обрабаты-
ваются при помощи независимых измерительных
каналов. На рис. 7 показан внешний вид блока
ВТП и сканера для контроля угловых сварных
швов. На рисунке видно восемь ВТП типа Леотест
1202, развернутых под разным углом (крайние
ВТП развернуты на 90°) для контроля всего се-
чения шва и околошовной зоны.
Еще один интересный пример применения низ-
кочастотного мультидифференциального ВТП ка-
сается задачи выявления дефектов на внешней и
внутренней сторонах труб, изготовленных из нер-
жавеющей стали 40Х25H20. Диаметр труб —
102,0 мм, толщина стенки — 15,0 мм. Специфика
задачи состоит в большой структурной неодно-
родности материала труб, из-за чего возникает
большое затухание и рассеивание ультразвуковых
колебаний. Поэтому применение ультразвукового
метода для обнаружения дефектов неэффективно.
Проведенные исследования показали возмож-
ность решения задачи вихретоковым методом на
базе применения ВТП типа Леотест МДФ 3301
(см. табл. 1), который обеспечивал выявление
внутренних дефектов глубиной, равной 30 % тол-
щины на обратной стороне пластин из нержаве-
ющей стали толщиной 15 мм. При этом за счет
интегрирующих свойств самого ВТП (который
фактически реализует пространственную филь-
трацию [15]) обеспечивается меньший уровень
структурных шумов на образцах реальных труб
из стали марки 40Х25H20 в сравнении с другими
ВТП. Исследования проводили на образцах фраг-
ментов трубы с искусственными дефектами, вы-
полненными тонкой фрезой толщиной 0,8 мм. На
рис. 8 показаны сигналы ВТП в комплексной плос-
кости при сканировании внешнего продольного
дефекта глубиной 21 % и внутреннего попереч-
ного дефекта глубиной 53 % на разных рабочих
частотах.
Представленный ВТП типа Леотест МДФ 3301
применяли для решения поставленной задачи в
составе, разработанной НПФ «Промпрылад»
(г. Киев), специализированной автоматизирован-
ной системы вихретокового
контроля типа КРАБ [15]. Сис-
тема КРАБ обеспечивает четы-
рехканальный двухчастотный
автоматизированный контроль
труб и состоит из сканирующего
устройства, индустриального
компьютера, четырех идентич-
ных вихретоковых плат и платы
управления сканером. Каждая
плата обрабатывает сигналы от
одного ВТП на двух рабочих
частотах 1,5 и 5 кГц. Это необ-
Рис. 7. Внешний вид восьмиканального сканера для контроля
угловых сварных швов
Рис. 8. Сигналы от внешних (1) (21 % толщины) и внутренних (2) дефектов (51 %
толщины) на рабочих частотах 1,5 (а) и 3,0 кГц (б)
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2006 39
ходимо для обеспечения возможности идентифи-
цировать дефекты на внешние и внутренние. Сис-
тема обеспечивает оценку глубины выявленного
дефекта в процентах от толщины стенки трубы
независимо от его расположения. Внешний вид
сканирующего устройства с ВТП типа Леотест
МДФ 3301, установленного на трубе, показан на
рис. 9.
Сканирующее устройство обеспечивает однов-
ременное перемещение четырех ВТП, каждый из
которых контролирует свой сектор трубы по тра-
ектории типа меандр. После контроля участка тру-
бы все ВТП перемещаются на следующий учас-
ток. Конструкция сканера позволяет фиксировать
его на цилиндрической поверхности не с торца,
а с боковой поверхности, что дает возможность
обеспечить автоматический контроль смонтиро-
ванных деталей во время ремонтов.
Пример применения высокочастотного ВТП
типа Леотест МДФ 0501 в составе компьютери-
зованного дефектоскопа типа MFEC1-4 предос-
тавлен Фраунгофер институтом неразрушающего
контроля (Саарбрюкен). На базе этих преобразо-
вателей разрабатывалась технология выявления
внутренних и внешних дефектов трубок из спе-
циальной низкопроводящей керамики (удельная
электропроводность менее 0,1 МСм/м). Внешний
диаметр трубок 21 мм при толщине стенки 2,2 мм.
Дополнительными источниками возможных по-
мех при контроле этих трубок были также слабая
намагниченность материала трубок и их неболь-
шая овальность.
На рис. 10 показаны результаты контроля об-
разца трубок с внутренним искусственным дефек-
том глубиной 1,5 мм (остаточная толщина 0,7 мм)
и внешним дефектом глубиной 0,5 мм. Контроль
проводили в динамическом режиме путем враще-
ния ВТП вокруг трубы на рабочей частоте 4 МГц.
Искусственные дефекты типа трещины выполнены
в виде пропилов длиной более 15 мм и шириной
0,5 мм. При изготовлении образца трубки разре-
зали на две половины, которые после нанесения
дефектов склеивали. Таким образом образовались
технологические сквозные дефекты, сигналы от
которых также видны на дефектограмме (TD на
рис. 10).
Выводы
Мультидифференциальные вихретоковые преоб-
разователи типа Леотест МДФ позволяют решать
принципиально новые задачи неразрушающего
контроля за счет высокой чувствительности к де-
фектам разного типа, хорошего соотношения сиг-
нал/шум в условиях воздействия мешающих фак-
торов, высокой разрешающей способности и боль-
шой глубины контроля (для низкочастотных ВТП).
1. Дорофеев А. Л., Казаманов Ю. Г. Электромагнитная де-
фектоскопия. — М.: Машиностроение, 1980. — 232 с.
2. Libby H. L. Introduction to Electromagnetic Nondestructive
Test Methods. —New-York etc: Wiley-Interscience, 1971.
— 365 p.
3. Mook G., Bauke H., Uchanin V. Wirbelstromprufung mit
hohen Eindringtiefen — Theorie und Praxis. Abstracts of the
DACH (DGZfP, ЦGfZP, SGZP) Jahrestagung Innsbruck,
Mai 29–31, 2000 (см также сайт: www.ndt.net. Интернет
журнал NDTnet. 2000, august. — 5, № 8).
4. Пат. № 2541772 (Франція). G 01 N 27/90. Procede et dis-
positif pour l’examen non destructif de junctions rivetees ou
analogues au mouyen d’une sonde a courants de Foucault /
J.-L. Arnaud, M. Floret (Франція). — № 8303043; заявл.
24.02.1984. — Опубл. 31.08.84. — 22 с.
5. А.с. 1767409 СССР. МКИ G 01 N 27/90. Вихретоковый
преобразователь / В. Н. Учанин, Ю. С. Грабский (СССР).
— № 4869272/28; заявл. 19.07.90. — Опубл. 07.10.92,
Бюл. № 37. — 3 с.
6. Учанин В. Н. Вихретоковый метод обнаружения скры-
тых дефектов усталостного и коррозионного происхож-
дения. — Киев: Об-во «Знання» УССР, 1988. — 20 с.
7. Учанин В. Н., Цирг В. Н. Опыт применения низкочастот-
ных вихретоковых дефектоскопов для выявления скры-
тых дефектов усталостного и коррозионного происхож-
дения // Техн. диагностика и неразруш. контроль. —
1989. — № 4. — С. 71–75.
8. Учанин В. Н., Цирг В. Н. Обнаружение скрытых корро-
зионных повреждений авиационных конструкций вихре-
Рис. 9. Сканирующее устройство с ВТП типа Леотест МДФ
3301 системы КРАБ для автоматизированного вихретокового
контроля цилиндрических объектов
Рис. 10. Сигналы от внутренних ID, внешних OD и техноло-
гических дефектов TD в низкопроводящей керамике на рабо-
чей частоте 4 МГц
40 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2006
токовым методом // Физ.-хим. механика материалов. —
1990. — № 4. — С. 103–104.
9. Uchanin V. New type multidifferencial eddy current probes
for surface and subsurface flaw detection // Zeszyty proble-
mowe Badania nieniszczace. Warszawa. — 2001. — № 6.
— С. 201–204 (см. также сайт: www.usndt.com.ua).
10. Uchanin V., Mook G., Stepinski T. The investigation of deep
penetrating high resolution EC probes for subsurface flaw
detection and sizing, 8-th Europ.Conf. for NDT, Barcelona.
2002 (див. також сайт: www.ndt.net. Интернет журнал
NDTnet. — 2003, February, — 8. — № 2).
11. Учанин В. Н. Применение вихретокового метода для об-
наружения дефектов в ферромагнитных материалах че-
рез слой защитного покрытия // Мат. Одиннадцатой еже-
годной международной конференции «Современные
методы и средства неразрушающего контроля и техни-
ческой диагностики». — Ялта. — 2003. — С. 180–182.
12. Учанін В. М., Яшан А. В., Беккер Р., Диске М. Мож-
ливість підвищення продуктивності вихрострумової де-
фектоскопії при застосуванні мультидиференційних пе-
ретворювачів // Мат. 4-ї Національної науково-технічної
конференції «Неруйнівний контроль та технічна діагнос-
тика» (НКТД-2003). — Київ. — 2003. — С. 121–124.
13. Uchanin V. The investigation of low frequency eddy current
probes with super high penetration (THP04). Abstracts of
16-th world conference on non-destructive Testing, Montre-
al. — 2004, August 30–September 3. — P. 145.
14. Учанин В. Н. Развитие вихретоковых методов обнаруже-
ния подповерхностных дефектов // Праці 3-ї Наук.-техн.
конф. «Приладобудування 2004: стан і перспективи». —
Київ: ПБФ НТТУ «КПІ». — 2004. — С. 190–191.
15. Луценко Г. Г., Учанин В. Н., Гогуля В. Н. Автоматизиро-
ванная многоканальная вихретоковая система для выяв-
ления и идентификации дефектов глубокозалегающих и
поверхностных труб из неферромагнитных сталей /
Фізичні методи та засоби контролю середовищ, ма-
теріалів та виробів (серія). — Вип. 10: Електромагнітні
та акустичні методи неруйнівного контролю матеріалів
та виробів: Зб. наук. праць. — Львів: Фіз.-мех. інститут
ім. Г. В. Карпенка НАН України. — 2005. — С. 108–111.
16. Гогуля В. Н., Учанин В. Н. Создание универсального вих-
ретокового дефектоскопа ОКО-01 и его применение для
контроля элементов авиационных конструкций и про-
дуктопроводов // Тр. Первой всерос. науч.-техн. конф.
«Неразрушающий контроль и техническая диагностика
при производстве и эксплуатации авиационной и косми-
ческой техники» (выпущено на компактном диске). —
Санкт-Петербург, 5–7 октября 2005 г.
Физ.- мех. ин-т им. Г. В. Карпенко НАН Украины,
Центр «Леотест-Медиум»,
Львов
Поступила в редакцию
26.12.2005
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2006 41
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98527 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3474 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:46:05Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Учанин, В.Н. 2016-04-16T08:08:10Z 2016-04-16T08:08:10Z 2006 Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение / В.Н. Учанин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 3. — С. 34-41. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0235-3474 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98527 620.179.14 Представлены новые вихретоковые преобразователи мультидифференциального типа, которые обеспечивают высокую чувствительность, разрешающую способность и селективность при выявлении поверхностных и подповерхностных дефектов разного типа. Представлены результаты исследования сигналов мультидифференциальных преобразователей и сформулированы их основные преимущества. Представлены примеры применения мультидифференциальных преобразователей для решения новых задач неразрушающего контроля. New multidifferential type eddy current transducers are presented. Eddy current transducers provide high sensitivity, spatial resolution and selectivity in surface and subsurface different type flaw detection. The results of multidifferential eddy current transducers responses investigations are presented and main advantages are formulated. The examples of multidifferential eddy current probes application for solving of new tasks in nondestructive testing are presented. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Неразрушающий контроль Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение Eddy current multidifferential transducers and their application Article published earlier |
| spellingShingle | Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение Учанин, В.Н. Неразрушающий контроль |
| title | Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение |
| title_alt | Eddy current multidifferential transducers and their application |
| title_full | Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение |
| title_fullStr | Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение |
| title_full_unstemmed | Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение |
| title_short | Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение |
| title_sort | вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение |
| topic | Неразрушающий контроль |
| topic_facet | Неразрушающий контроль |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98527 |
| work_keys_str_mv | AT učaninvn vihretokovyemulʹtidifferencialʹnyepreobrazovateliiihprimenenie AT učaninvn eddycurrentmultidifferentialtransducersandtheirapplication |