Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации
Рассмотрены основные требования к вихретоковым портативным дефектоскопам для выявления поверхностных дефектов в авиационных конструкциях. Представлено портативный дефектоскоп автогенераторного типа, показаны его основные преимущества при контроле узлов авиационной техники. Рассмотрены методические о...
Saved in:
| Published in: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Date: | 2006 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98556 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации / В.Н. Учанин, В.Я. Дереча // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 4. — С. 20-28. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859580798114463744 |
|---|---|
| author | Учанин, В.Н. Дереча, В.Я. |
| author_facet | Учанин, В.Н. Дереча, В.Я. |
| citation_txt | Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации / В.Н. Учанин, В.Я. Дереча // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 4. — С. 20-28. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description | Рассмотрены основные требования к вихретоковым портативным дефектоскопам для выявления поверхностных дефектов в авиационных конструкциях. Представлено портативный дефектоскоп автогенераторного типа, показаны его основные преимущества при контроле узлов авиационной техники. Рассмотрены методические особенности вихретокового контроля элементов авиационных конструкций и типовые примеры его применения.
Main requirements to portable eddy-current defectoscopes for surface imperfection detection in aviation constructions are examined. A portable defectoscope of autogenic type is presented, and its basic advantages for testing aircraft equipment units are demonstrated. Methodical peculiarities of eddy-current testing of aircraft structural components and standard examples of its application are considered.
|
| first_indexed | 2025-11-27T06:52:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 620.179.14
ВИХРЕTОКОВЫЙ МЕТОД ВЫЯВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ
ДЕФЕКТОВ УЗЛОВ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
В. Н. УЧАНИН, В. Я. ДЕРЕЧА
Рассмотрены основные требования к вихретоковым портативным дефектоскопам для выявления поверхностных
дефектов в авиационных конструкциях. Представлено портативный дефектоскоп автогенераторного типа, пока-
заны его основные преимущества при контроле узлов авиационной техники. Рассмотрены методические особенности
вихретокового контроля элементов авиационных конструкций и типовые примеры его применения.
Main requirements to portable eddy-current defectoscopes for surface imperfection detection in aviation constructions are
examined. A portable defectoscope of autogenic type is presented, and its basic advantages for testing aircraft equipment
units are demonstrated. Methodical peculiarities of eddy-current testing of aircraft structural components and standard
examples of its application are considered.
Широкое применение методов и способов нераз-
рушающего контроля (НК) узлов авиационной тех-
ники является одним из важнейших элементов
обеспечения ее надежной эксплуатации [1–3]. Ос-
новная задача НК относительно авиационной тех-
ники (АТ) состоит в своевременном выявлении де-
фектов, в частности: технологических, возни-
кающих в процессе производства АТ; эксплуата-
ционных (усталостных, коррозионных), возника-
ющих в процессе эксплуатации АТ.
При анализе результатов НК на всех этапах
производства, испытаний или эксплуатации АТ
важно определение причин появления дефектов с
целью разработки способов по обеспечению без-
дефектного производства и безаварийной эксплу-
атации АТ. Таким образом, НК является неотъем-
лемым звеном для обеспечения качества АТ при
ее проектировании, изготовлении, испытаниях,
доводке и эксплуатации.
Опыт эксплуатации авиационной техники по-
казывает, что их надежность базируется на основе
подходов, учитывающих объективное наличие де-
фектов при условии широкого применения мето-
дов НК. К наиболее значимым современным кон-
цепциям, базирующимся на НК, можно отнести
[2, 3]:
концепцию опасного разрушения, согласно ко-
торой признана допустимость образования тре-
щин силовых элементов конструкций до оконча-
ния установленного ресурса при условии выявле-
ния и отбраковки поврежденных узлов и деталей;
концепцию допустимого повреждения, которая
практикуется с 70-х годов прошлого столетия и
не исключает наличия дефектов материала авиа-
ционных узлов в момент выхода их в эксплуата-
цию при условии выявления дефектов методами
НК в докритической стадии развития.
При реализации современных концепций экс-
плуатации АТ доминирующее значение имеет
вихретоковый метод, благодаря многим преиму-
ществам в сравнении с другими методами НК [4–
10]. Это единственный метод, который может
быть эффективно использован для выявления
скрытых дефектов в многослойных авиационных
конструкциях, в частности, в зоне заклепок [9, 10].
Но наиболее традиционным и эффективным яв-
ляется использование вихретокового метода для
выявления поверхностных трещин в зонах концен-
трации напряжений при продлении ресурса при
эксплуатации АТ [4–8].
Основные требования к вихретоковым де-
фектоскопам для контроля авиационной тех-
ники. К вихретоковым дефектоскопам (ВД), при-
меняемым в авиации, предъявляется ряд специ-
фических требований [4, 11–12]. Необходимо
обеспечить высокую чувствительность к коротким
и мелким дефектам типа усталостная трещина; вы-
сокую локальность контроля, необходимую для
контроля деталей с криволинейной поверхностью,
например, в зоне галтельных переходов, в зоне
заклепок или на внутренней стороне отверстий.
Необходимо также обеспечить отстройку от из-
менений зазора между вихретоковым преобразо-
вателем (ВТП) и контролируемой поверхностью,
так как контроль при эксплуатации часто прово-
дится через слой защитного покрытия. Очень важ-
но также снизить влияние края для того, чтобы
выявлять трещины в зоне заклепок и болтовых
соединений. ВД должен обеспечивать работу в по-
левых и аэродромных условиях (например, на
крыле самолета или на стремянке), быть легким,
защищенным от пыли и влаги, иметь автономное
питание, простую индикацию результатов (звуко-
вую и световую), а также обеспечиваться комп-
© В. Н. Учанин, В. Я. Дереча, 2006
20 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006
лектом износостойких ВТП для контро-
ля труднодоступных мест (отверстий,
пазов, резьб и т. п.)
В авиационной промышленности
широко используются переносные ста-
тические ВД автогенераторного типа [4,
5]. Общее для этих приборов — это
включение обмотки ВТП параметричес-
кого типа в качестве элемента колеба-
тельного контура автогенератора. Такой
ВТП — простейший из возможных ва-
риантов исполнения ВТП, так как имеет одну об-
мотку. Это дает возможность изготовить его не-
больших размеров, что обеспечивает высокую ло-
кальность контроля, а также возможность конт-
роля зоны отверстий и галтельных переходов. В
СНГ приборы такого класса появились еще в се-
редине 50-х годов. Необходимость была вызвана
освоением производства тяжелых самолетов и
мощных авиационных двигателей. Наиболее ус-
пешно применялись автогенераторные ВД типа
ПРОБА-5, ВДЦ и ТВД-А [4, 5]. Сейчас они уже
сняты с производства, но до настоящего времени
используются на многих авиапредприятиях при
проведении регламентных работ для продолжения
ресурса авиационной техники, хотя уже и не удов-
летворяют современным требованиям и морально
устарели. Для их замены в Центре «Леотест-Ме-
диум» при Физико-механическом институте НАН
Украины по техническим заданиям АНТК «АН-
ТОНОВ» разработаны несколько модификаций
ВД типа ЛЕОТЕСТ (ВД 3.01, ВД 3.02, ВД 3.03,
ВД 4.01, ВД 4.02, ВД 4.03) [11,12]. За счет при-
менения современной элементной базы сущест-
венно снижено энергопотребление и габариты ВД,
что особенно важно при работе в аэродромных
условиях. ВД аттестуются и поверяются органами
Госпотребстандарта Украины.
Вихретоковые дефектоскопы типа ЛЕО-
ТЕСТ ВД. Преимуществом применения автоге-
нераторной схемы включения ВТП есть возмож-
ность использования наиболее простых ВТП па-
раметрического типа (рис. 1), которые состоят из
одной обмотки, размещенной на ферритовом сер-
дечнике (на рис. 1 не показано). Комплексное соп-
ротивление обмотки ВТП при этом определяется
не только его собственными параметрами, но и
интенсивностью возбуждаемых вихревых токов.
При наличии дефектов происходит перераспреде-
ление вихревых токов, что приводит к изменениям
комплексного сопротивления обмотки ВТП, кото-
рое в свою очередь обусловливает изменение ре-
жима работы генератора, в контур которого вклю-
чен ВТП, регистрируемое схемой индикации де-
фектоскопа.
Реализованный в дефектоскопах типа ЛЕО-
ТЕСТ метод предусматривает полное разделение
сигнала от дефекта и зазора на основе применения
двухконтурных автогенераторов, а также высокую
чувствительность к изменениям комплексного
сопротивления ВТП на основе использования ре-
жима прерывистой генерации автогенератора [4,
11, 12]. Разработано несколько модификаций при-
бора с одинаковыми метрологическими характе-
ристиками, но с различными массой, габаритами
и сервисными особенностями. Дефектоскопы ком-
плектуют ВТП «карандашного» типа, специаль-
ными ВТП для контроля резьбовых соединений,
контроля кромок лопаток и труднодоступных
мест, в частности, для выявления дефектов на
внутренних поверхностях отверстий, в том числе
после удаления заклепок в условиях ремонта АТ.
Разработаны также экранированные ВТП, с по-
мощью которых можно обеспечить контроль зоны
заклепочных и болтовых соединений. Рабочие
частоты контроля от 3 до 5 МГц в зависимости от
удельной электропроводности материала объекта
контроля (ОК). Приборы позволяют выявлять де-
фекты через слой лакокрасочного покрытия толщи-
ной 0,5…0,8 мм. С помощью специальной методики
можно обеспечить отстройку от влияния края из-
делия и обеспечить контроль краевых зон, напри-
мер, в зоне заклепок. Внешний вид дефектоскопа
ЛЕОТЕСТ ВД 3.01- 3.03 с «карандашным» и Г-об-
разным ВТП представлен на рис. 2.
Разделение влияния трещины и зазора основа-
но на особенностях годографа внесенного импе-
Рис. 1. Схемы принципа действия автогенераторных вихретоковых дефек-
тоскопов: а — образец с дефектом; б — образец без дефекта
Рис. 2. Внешний вид дефектоскопов ЛЕОТЕСТ ВД 3.01- 3.03
с «карандашным» (подключен к прибору) и Г-образным (сле-
ва) датчиками
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006 21
данса ВТП на высоких частотах в так называемой
заэкстремальной области. Известно, что на невы-
соких частотах (т. е. в доэкстремальной области)
линии зазора и дефекта близки по направлению
[4, 11, 12]. Если обеспечить выбор рабочей точки
годографа по экстремуму, то увеличение зазора
уменьшает составляющие внесенного импеданса,
а дефект типа трещина дает обратный эффект и
увеличивает реальную составляющую импеданса.
Таким образом, дефект ухудшает добротность ра-
бочего контура автогенератора, а увеличение зазора
наоборот улучшает добротность контура. В нашем
случае для материалов с разной электропровод-
ностью при применении ВТП с обмоткой диаметром
1,2 мм (диаметр ферритового сердечника) такой эф-
фект достигается выбором рабочей частоты в диа-
пазоне 3…5 МГц. Такой диаметр ВТП позволяет
обеспечить высокую чувствительность к коротким
трещинам длиной 1…2 мм, что требуется при кон-
троле авиационных конструкций.
Функциональная схема ВД (рис. 3) состоит из
ВТ0П 1 в виде выносной катушки индуктивности,
которая включена в контур автогенератора 3. Ав-
тогенератор 3 подключен к стабилизированному
источнику питания 2 через источник тока 4, ко-
торый управляется при помощи цепи обратной свя-
зи, состоящей из предварительного усилителя 5 и
формирователя 6. Напряжение с предварительного
усилителя 5 через инвертор 7 подается на стрелоч-
ный прибор 9 (дефектоскопы ЛЕОТЕСТ ВД 3.01-ВД
3.03), а через усилитель звуковой частоты 8 на зву-
ковой индикатор 10 (наушники). Для большей эф-
фективности индикации выявленного дефекта в схе-
му введен светодиодный индикатор 11.
Автогенератор выполнен по двухконтурной
схеме с емкостной обратной связью. Такие авто-
генераторы более гибкие в выборе необходимого
режима, который задается выбором расстраивания
рабочего и опорного контуров и коэффициента
связи между ними (задается емкостью связи).
Важное отличие двухконтурных автогенераторов
от одноконтурных — это зависимость коэффици-
ента обратной связи от частоты. Это качество
двухконтурных генераторов используется для
уменьшения влияния зазора. Автогенератор рабо-
тает в режиме прерывистой генерации, который
достигается, если постоянная времени цепи автос-
мещения генератора намного больше постоянной
времени рабочего колебательного контура [4].
При этом переходные процессы в контуре проте-
кают быстрее, и генератор генерирует пачки им-
пульсов, частота прохождения которых зависит от
отношения постоянных времени. Поскольку пос-
тоянная времени рабочего контура будет зависеть
от внесенного сопротивления, то о дефектах мож-
но судить по изменению частоты прохождения
импульсов. Частоту прохождения импульсов ус-
танавливают в звуковом диапазоне, что позволяет
контролировать состояние автогенератора с по-
мощью головных телефонов. По характерным зву-
ковым сигналам можно не только регистрировать
наличие дефектов, но и контролировать правиль-
ность установки ВТП на контролируемое изделие,
в частности, величину зазора и перекосы.
Технические характеристики дефектоскопов
1. Порог чувствительности: выявление на об-
разце из алюминиевого сплава искусственного по-
верхностного дефекта типа трещина длиной 2 мм,
раскрытием 0,1 мм и глубиной 0,2 мм (ВД 3.01,
ВД 4.01, ВД 3.03, ВД 4.03); выявление на образце
из титановых сплавов и аустенитных сталей ис-
кусственного поверхностного дефекта длиной
2 мм, раскрытием 0,1 мм и глубиной 0,5 мм (ВД
3.02, ВД 4.02, ВД 3.03, ВД 4.03); выявление на
образце из ферромагнитных сталей искусственно-
го поверхностного дефекта длиной 2 мм, раскры-
тием 0,1 мм и глубиной 0,5 мм (ВД 3.03 и ВД 4.03).
2. Питание: от автономной вмонтированной
аккумуляторной батареи напряжением 9 В; от це-
пи переменного тока напряжением 220 В, часто-
той 50 Гц с помощью выносного блока, который
одновременно служит зарядным устройством.
3. Сигнализация о наличии дефекта: осущест-
вляется звуковым и светодиодным индикаторами;
приборы типа ВД 3.01 — ВД 3.03 имеют допол-
нительно стрелочную индикацию.
4. Потребляемая мощность, ВА: не более 0,03.
5. Габаритные размеры: 60 160 1405 мм
(ВД 3.01 — ВД 3.03); 35 90 110 мм (ВД 4.01 —
4.03).
6. Масса: не более 0,5 кг (ВД 4.01 — 4.03) и
не более 1,0 кг (ВД 3.01 — 3.03).
Дефектоскопы типа ЛЕОТЕСТ применяются
для контроля авиационных конструкций в эксплу-
атации, в частности, проведения работ по прод-
лению продолжения ресурса самолетов АН-12,
АН-24, АН-26, АН-30. Приборы применяются для
контроля обшивки фюзеляжа и крыла, силовых па-
нелей крыла и центроплана, барабанов колес, ло-
паток и дисков двигателей, воздушных винтов и
т. п. (рис. 4). При этом была подтверждена их вы-
сокая чувствительность и возможность реали-
зации на их базе типовых методик ВТ контроля
узлов авиатехники. Это позволило ввести мето-
дики по применению этих дефектоскопов в рег-
ламент по техническому обслуживанию самоле-
тов АНТК «АНТОНОВ» [11, 12].
Рис. 3. Функциональная схема автогенераторного дефектос-
копа
22 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006
Дефектоскопы применяют также для НК в про-
цессе создания новой авиационной техники на эта-
пе летных, ресурсных статических и усталостных
испытаний опытных образцов. Важно, что в от-
личии от других приборов, дефектоскопы типа
ЛЕОТЕСТ ВД эффективны для выявления дефек-
тов на узлах из титановых сплавов. Это дает воз-
можность планировать введение вихретокового
контроля титановых деталей, в частности, деталей
шасси (кронштейны, рычаги, траверсы и т. п.) са-
молетов АН-72.
Кроме того, дефектоскопы применяют для кон-
троля элементов авиационных двигателей ЗКМБ
«ПРОГРЕСС» им. акад. Ивченко, ОАО «МОТОР-
СИЧ», для контроля авиационных узлов самоле-
тов и вертолетов разного типа в условиях авиа-
ремонтных заводов.
Вихретоковые дефектоскопы типа ЛЕОТЕСТ
применяют не только для решения авиационных
задач. Они применяются для выявления трещин
в лопатках из аустенитных сталей газоперекачи-
вающих агрегатов и тепловых электростанций, в
зоне сварных швов ферромагнитных сталей, для
контроля валов нефтеперекачивающих насосов в
соответствии с отраслевым стандартом [13], при
контроле деталей агрегатов компрессорных стан-
ций [14] и др.
Особенности применения автогенераторных
дефектоскопов для контроля авиационной тех-
ники. Общие особенности применения статичес-
ких дефектоскопов для контроля авиационных
конструкций регламентируются производствен-
ной инструкцией ВИАМ (Всесоюзный институт
авиационных материалов, сейчас Всероссийский
институт авиационных материалов, Москва) [8].
Контролю подлежат детали, изготовленные из
сплавов на основе алюминия, значения удельной
электропроводности которых находятся в диапа-
зоне от 10 до 37 МСм/м. Поверхность контроли-
руемого изделия в зоне контроля должна быть
очищена от грязи, масла и лакокрасочного пок-
рытия, если его толщина превышает 200 мкм. Ше-
роховатость поверхности не должна превышать
12,5 мкм. Радиус кривизны в зоне контроля дол-
жен быть не менее 6 мм. С поверхности в зонах
контроля должны быть удалены поверхностные
дефекты (раковины, риски, вмятины, забоины,
коррозионные повреждения).
Вихретоковый контроль выполняется:
в соответствии с техническими требованиями
чертежа детали;
в соответствии с другими документами (листок
запроса, служебная записка и т. п.), когда подоз-
ревают дефект или для подтверждения дефектов,
выявленных другими методами;
в соответствии с «Регламентом технического
обслуживания самолетов»;
в соответствии с картами неразрушающего
контроля (КНК), включенными в перечень работ
по исследованию технического состояния самоле-
тов;
в соответствии с КНК, включенными в пере-
чень работ при выполнении ремонтов и доработок
самолетов.
Технологический процесс контроля включает
следующие операции: подготовку ОК к контролю;
выделение на поверхности ОК зон контроля;
выбор типа ВТП и схем сканирования для каж-
дой из зон контроля;
проверку работоспособности дефектоскопа и
ВТП;
настройку дефектоскопа;
контроль ОК по зонам;
расшифровка результатов контроля;
оформление результатов контроля.
Подготовка ОК к контролю состоит в проверке
соответствия ОК требованиям, изложенным выше
и сопроводительной документации.
На поверхности ОК выделяют отдельные зоны
контроля: торцы ребер жесткости, лапок, полок;
радиусные (галтельные) переходы; днища прото-
чек, колодцев, пазов; стенки колодцев, пазов;
стенки сквозных и глухих отверстий; краевые зо-
ны; участки с одинаковой кривизной; участки,
прилегающие к ферромагнитным элементам;
участки сопряжения материалов с разной элект-
ропроводностью; участки с разной толщиной ла-
кокрасочного покрытия.
В зависимости от геометрических характерис-
тик зон контроля и доступа к ним происходит вы-
бор типов ВТП, конструкция которых рассчитана
на применение их для контроля соответствующих
зон. Проверка работоспособности дефектоскопа
проводится в соответствии с руководством по эк-
сплуатации дефектоскопа и включает следующие
операции:
контроль целостности электрической цепи
ВТП;
контроль соответствия питания дефектоскопа
номинальному напряжению;
Рис. 4. Контроль обшивки фюзеляжа в зоне откидной рампы
самолета АН-12 с помощью дефектоскопа ЛЕОТЕСТ ВД.3.01
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006 23
настройка дефектоскопа на бездефектном учас-
тке стандартного образца;
перемещение ВТП в зону искусственного де-
фекта;
контроль срабатывания всех систем сигнали-
зации дефектоскопа при прохождении ВТП над
искусственным дефектом;
контроль возвращения всех систем сигнали-
зации в начальное состояние при перемещении
ВТП на бездефектный участок.
Проверка работоспособности в указанной пос-
ледовательности выполняется со всеми ВТП, ко-
торые будут применены при контроле, а в случае
любой неисправности дефектоскоп к работе не до-
пускается. Настройку дефектоскопа необходимо
проводить перед контролем каждой зоны ОК; при
переходе к контролю деталей, которые изготов-
лены из материала с другой удельной электричес-
кой проводимостью, при смене типа ВТП. Наст-
ройку дефектоскопа следует проводить, установив
ВТП на ОК по нормали к поверхности зоны кон-
троля с усилием, приблизительно равным массе
преобразователя. Наклон оси катушки индуктив-
ности ВТП дефектоскопа относительно нормали
к поверхности допускается не более ±10°. После
осуществления настройки дефектоскопа на безде-
фектном участке проводят проверку, выполняя пе-
ремещение ВТП в границах зоны контроля по про-
извольному треугольнику со сторонами в несколь-
ко миллиметров. Если показания индикатора име-
ли незначительные плавные отклонения, то нас-
тройка была проведена на бездефектном участке.
Перед контролем радиусного (галтельного) пере-
хода (РП), настройку необходимо проводить, ус-
тановив ВТП на расстоянии 1,0…1,5 мм от оси
перехода. Для проверки правильности настройки
необходимо установить ВТП в месте, симметрич-
ном ранее выбранному. Если показания индика-
тора имели незначительные плавные отклонения,
то настройка была проведена на бездефектном
участке. Перед контролем стенки отверстия такую
проверку проводят путем вращения ВТП вокруг
своей оси на 20…30° в обе стороны относительно
начальной ориентации. Если показания индикато-
ра не изменились, то настройка была проведена
на бездефектном участке. В дальнейшем контроль
осуществляется путем перемещения (сканирова-
ния) ВТП по всей зоне контроля в соответствии
с избранной схемой сканирования. При прове-
дении контроля ось катушки ВТП должна быть
перпендикулярна поверхности зоны контроля в
каждой точке траектории сканирования, а усилие
прижима ВТП равно его массе. Скорость переме-
щения ВТП при вихретоковом контроле не должна
превышать 50 мм/с. При контроле участков плос-
ких поверхностей ОК сканирование осуществля-
ется путем зигзагообразного перемещения ВТП в
двух взаимно перпендикулярных направлениях с
шагом 2 мм (см. рис. 5, а). В случае контроля ра-
диусных переходов — зигзагообразного переме-
щения ВТП в направлении, перпендикулярном
оси перехода (см. рис. 5, б).
При проведении вихретокового контроля кра-
евых зон (край детали, отверстий, пазов, колодцев;
места сопряжения с другими деталями, изготов-
ленными из немагнитных материалов — заклепка,
стык обшивок и др.) перемещение ВТП осущес-
твляется вдоль края (линии соединения) на рас-
стоянии 2 мм от него до оси катушки ВТП. Ниже
приведены схемы сканирования при контроле кра-
евой зоны отверстий (рис. 6), зоны стыка обшивок
(рис. 7) и зоны заклепок (рис. 8). Контроль зоны
вокруг отверстий, заклепок, болтов выполняется
Рис. 5. Схемы сканирования: а — участков плоских поверх-
ностей; б — радиусных переходов (РП): 1 — объект контроля;
2 — ВСП
Рис. 6. Схема сканирования краевой зоны отверстий: 1 —
объект контроля; 2 — ВТП
Рис. 7. Схема сканирования стыка обшивок: 1 — объект кон-
троля; 2 — ВТП
24 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006
путем перемещения ВТП вокруг таких элементов
по замкнутой траектории (рис. 6, 8).
В случае сопряжения зоны контроля ОК с де-
талями, изготовленными из ферромагнитных ма-
териалов (болты, втулки, обоймы подшипников,
накладки и др.), расстояние от линии сопряжения
до оси катушки ВТП должно составлять 4 мм
(рис. 9).
Контроль стенок отверстий следует проводить
специальными внутренними ВТП, диаметр рабо-
чей части которых должен быть практически рав-
ным диаметру контролируемого отверстия. Мини-
мальная высота стенки контролируемого отверс-
тия (толщина ОК в зоне отверстия) должна быть
не меньше 4 мм.
Контроль стенки цилиндрического отверстия
после операции настройки следует проводить в
следующей последовательности:
повернуть ВТП вокруг его оси по часовой
стрелке на угол 380…400°;
переместить ВТП по высоте (глубине) контро-
лируемого отверстия на шаг сканирования;
повернуть ВТП вокруг его оси против часовой
стрелке на угол 380…400°;
переместить ВТП на шаг сканирования, пос-
ледовательно повторяя перечисленные операции.
Шаг сканирования должен быть равным 2 мм.
Наличие дефектов определяется по показаниям
индикатора и систем сигнализации дефектоскопа.
Если при сканировании произошло срабатывание
систем сигнализации дефектоскопа, то необходи-
мо проверить настройку и, при необходимости,
откорректировать ее, а затем переместить ВТП над
предполагаемым дефектом в направлении, пер-
пендикулярном границе области срабатывания
систем сигнализации. Если все системы сигнали-
зации дефектоскопа стабильно срабатывают при
каждом перемещении ВТП над предполагаемым
дефектом, обнаруженный дефект необходимо
классифицировать. Когда при перемещении ВТП
вдоль и зигзагообразно поперек направления раз-
вития выявленного дефекта точки поверхности, в
которых срабатывает система сигнализации, соз-
дают некоторую линию, то такой дефект класси-
фицируют как трещину. При перемещении ВТП
над трещиной скачкоподобно изменяются пока-
зания стрелочного индикатора с дальнейшим воз-
вратом к исходным значениям, а в системе сиг-
нализации дефектоскопа проходит короткий им-
пульс, который приводит к кратковременному ее
срабатыванию. При перемещении ВТП вдоль тре-
щины наблюдается длительное срабатывание сис-
тем сигнализации, а отклонение показаний инди-
катора может плавно меняться.
Когда в контролируемой зоне существуют
участки локального изменения удельной электри-
ческой проводимости материала, вызванной кор-
розионным поражением, нарушением сплошности
или толщины плакированного слоя, локальным
перегревом материала или наличием пористости,
также происходит срабатывание систем сигнали-
зации и изменение показаний индикатора дефек-
тоскопа в границах зоны дефекта. Плавное изме-
нение показаний индикатора и тона звуковой сиг-
нализации без срабатывания систем сигнализации
дефектоскопа не является признаком дефекта и
может свидетельствовать о наличии зон структур-
ной или магнитной неоднородности, изменения
толщины стенок, конфигурации детали, толщины
покрытия и т. п. Характер дефекта и причины его
возникновения при необходимости могут опреде-
ляться другими методами исследования материа-
лов (металлография, фрактография и др.).
После выявления и классификации дефекта не-
обходимо определить его геометрические размеры
(длину трещины, границы локального изменения
электропроводности). Для этого устанавливают
ВТП в положение, при котором системы сигна-
лизации дефектоскопа начинают стабильно сра-
батывать, и, перемещая его зигзагообразно попе-
рек и вдоль дефекта, фиксируют граничные по-
ложения ВТП, при которых системы сигнализации
перестают срабатывать. Для более точного опре-
деления границ дефекта, выявленного под слоем
покрытия, его необходимо удалить, а настройку
и контроль проводить на участке без покрытия.
Методика вихретокового контроля в зоне от-
верстий (заклепок и болтов) с определением дли-
ны трещин представлена схематично на рис. 10.
Методика определения условной длины и ко-
ординаты размещения трещины реализуется в сле-
дующем порядке (рис. 10):
1) устанавливают ВТП в зоне контроля на рас-
стоянии 2,5 ± 0,5 мм от края отверстия, кромки из-
Рис. 8. Схема сканирования зоны заклепки: 1 — объект кон-
троля; 2 — ВТП; 3 — заклепка
Рис. 9. Схема сканирования зоны стального болта: 1 — объект
контроля; 2 — ВТП; 3 — стальной болт; 4 — стальная шайба
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006 25
делия или головки заклепки, изготовленных из
алюминиевых сплавов, и на расстоянии 4 ± 0,5 мм
от стальных изделий (кромок, головок болтов,
шайб, гаек);
2) перемещают ВТП по круговым (полукруго-
вым) маршрутам зоны контроля (расстояние меж-
ду линиями круговых маршрутов не более 2,5 ±
± 0,5 мм);
3) отмечают на круговых (полукруговых) ли-
ниях маршрута перемещения ВТП точки сраба-
тывания сигнализации дефектоскопа;
4) проводят через выявленные две точки тре-
щины прямую линию (эта линия и будет началь-
ным направлением размещения трещины);
5) от второй точки, выявленной на круговом
маршруте, переходят на зигзагообразный маршрут
и перемещают ВТП в направлении продолжения
начальной линии трещины; при этом отмечают на
пути перемещения ВТП новые точки срабатыва-
ния дефектоскопа в зоне контроля; повторяют
проход ВТП зигзагообразного маршрута со сдви-
гом A (рис. 10) не более 1,5 мм; при допустимом
шаге выступов зигзагообразного маршрута 3 ±
± 0,5 мм ширина маршрута B должна быть 25 ±
± 15 мм в зависимости от формы контролируемой
поверхности;
6) перемещения ВТП по зигзагообразному мар-
шруту продолжают до тех пор, пока не прекра-
тится срабатывание сигнализации дефектоскопа
на маршруте перемещения ВТП;
7) соединяют с помощью мела или карандаша
начальную линию трещины со всеми последую-
щими точками срабатывания сигнализации нали-
чия трещины; полученная таким образом линия
будет определять место расположения выявлен-
ной трещины в зоне контроля;
8) замеряют с помощью линейки условную
длину трещины между начальной и конечной точ-
ками трещины;
9) составляют эскиз трещины, указывают ее
длину и координаты размещения на элементе кон-
струкции. При этом базой координатного отсчета
принимали лонжерон, нервюру, шпангоут, стрин-
гер и др. элементы и узлы конструкции.
Результаты контроля оформляют в установлен-
ном на предприятии порядке свидетельством, за-
писью в технологический паспорт детали и жур-
нал учета работ. В свидетельстве и журнале учета
работ указывают: наименование объекта контро-
ля; марку материала объекта контроля; название
технологической документации, в соответствии с
которой проводился контроль; результаты конт-
роля (выявленные дефекты, их размещение и т.
п., при необходимости — эскиз); дату проведения
контроля и фамилию работника, который его про-
водил.
Характерные примеры авиационных узлов,
подлежащих контролю вихретоковым мето-
дом. Приведем примеры узлов авиационных кон-
струкций, контролируемых высокочастотными
статическими вихретоковыми дефектоскопами на
наличие поверхностных трещин с использованием
представленных выше методических рекоменда-
ций. Показаны места расположения типовых де-
фектов, выявляемых вихретоковым методом. По-
добные эскизы типовых узлов и возможные де-
фекты определяются в перечне мест концентрации
напряжений в элементах конструкций самолета,
который утверждается генеральным конструкто-
ром. Подобные перечни определяют места, тре-
бующие повышенного внимания при проведении
контроля на этапе капитальных ремонтов
(рис. 11). Места наиболее вероятного размещения
дефектов показаны стрелками.
Рис. 10. Схема определения направления и длины трещины:
1 — головка болта; 2 — неконтролируемая зона; 3 — круго-
вые маршруты перемещения датчика; 4 — зигзагообразные
маршруты перемещения датчика; 5 — точки срабатывания
сигнализации дефектоскопа; Lус — условная длина трещины
Рис. 11. Типовое расположение
дефектов, выявляемых в узле
стыковки стрингеров (а) и в
кронштейне подвески головной
шасси ноги (б)
26 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006
Ниже представлено характерное расположение
дефектов (показано стрелками), которые выявля-
ются вихретоковым методом в головке стрингера
на нижней панели средней части крыла (СЧК)
(рис. 12) и в стыковочных фитингах поясов лон-
жеронов (рис. 13).
На рис. 14 показано: а — характерное распо-
ложение дефектов наружной обшивки фонаря пи-
лота около углов вырезов окон кабины самолета
Ту-154 (стрелкой показано направление полета са-
молета); б — увеличенный вид извне фюзеляжа на
типовой трещине в окантовке фонаря и обшивке
по стрингеру; в — увеличенный вид типовых тре-
щин в окантовке фонаря, выявляемых извне фю-
зеляжа; г — вид по стрелке А (рис. 14, в) на
трещины в торцевой части окантовки, выявляемые
при открытой форточке фонаря изнутри кабины
пилота. На представленных рисунках штриховыми
кривыми со стрелками выделены и заштрихованы
зоны контроля.
Выводы
Вихретоковый контроль имеет исключительно
большое значение при внедрения современных
концепций безопасной эксплуатации авиационных
конструкций.
Рассмотрены основные требования к вихрето-
ковым портативным дефектоскопам для выявле-
ния поверхностных дефектов в авиационных кон-
струкциях.
Представлено портативный дефектоскоп авто-
генераторного типа, показаны его основные пре-
имущества при контроле узлов авиационной тех-
ники.
Рассмотрены методические особенности вихре-
токового контроля элементов авиационных конс-
трукций и типовые примеры его применения.
1. Schmidt H.-J., Schmidt-Brandecker B., Tober G. Design of
modern aircraft structure and the role of NDI // Insight. —
2000. — 42, № 3. — P. 141–147.
2. Ball D. L. The Role of Nondestructive Testing in Aircraft
Damage Tolerance // Materials Evaluation. — 2003. — № 7.
— P. 814–818.
3. Лопаткин В. И. Новые формы реализации прогрессив-
ных концепций обеспечения надежности авиаконструк-
ций // Пробл. безопасности полетов. — 1988. — № 9. —
С. 15–42.
4. Дорофеев А. Л., Казаманов Ю. Г. Электромагнитная де-
фектоскопия. — М.: Машиностроение, 1980. — 232 с.
5. Неразрушающий контроль металлов и изделий: Справ. /
П. И. Беда, Б. И. Выборнов, Ю. А. Глазков и др. // Под
ред. Г. С. Самойловича. — М.: Машиностроение, 1976.
— 456 с.
6. Беда П. И., Сапунов В. М. Опыт вихретокового контроля
крепежных отверстий в конструкциях авиационной тех-
ники // Дефектоскопия. — 2000. — № 4. — С. 3–9.
7. Nondestructive Testing Handbook. Vol.4: Electromagnetic
Testing (Eddy current, flux leakage and Microwave Nondes-
tructive Testing). Second edition. Edited by R.C. McMaster
and P. McIntire. — USA: American Society for NDT, 1986.
— 677 p.
8. Производственная инструкция ПИ 1.2.174–81 «Выявле-
ние поверхностных дефектов в металлических материа-
лах с помощью электромагнитных высокочастотных ста-
тических дефектоскопов». Утверждено ВИАМ и
ГосНИИЭРАТГА 15.05.81 / Минавиапром СССР. — М:
ОНТИ ВИАМ, 1981. — 39 с.
Рис. 12. Типовое расположение дефектов, выявляемых в го-
ловке стрингера на нижней панели СЧК
Рис. 13. Типовое расположение дефектов в стыковочных по-
ясах лонжеронов
Рис. 14. Схема типового размещения трещин наружной окан-
товки обшивки фонаря пилота около углов вырезов окон ка-
бины, выявляемых вихретоковым методом
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006 27
9. Учанин В. Н. Вихретоковый метод обнаружения скры-
тых дефектов усталостного и коррозионного происхож-
дения. — Киев: О-во «Знання» УССР, 1988. — 20 с.
10. 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.
11. Учанин В. Н., Черленевский В. В. Вихретоковый дефек-
тоскоп для обнаружения поверхностных трещин //
Фізичні методи та засоби контролю середовищ, ма-
теріалів та виробів: Зб. наук. праць. — Львів: Фіз.-мех.
ін-т ім. Г. В. Карпенка НАНУ. — 1999. — С. 108–110.
12. Учанин В. Н., Дереча В. Я. Вихретоковые статические де-
фектоскопы для обнаружения поверхностных дефектов в
узлах авиационной техники // Мат. 4-ї Нац. наук.-техн.
конф. і виставки «Неруйнівний контроль та технічна
діагностика» (НКТД-2003). — Київ, 2003. — С. 358–361.
13. ГСТУ В.2.3-0001201.02–2000. Експлуатація, технічне об-
слуговування і ремонт обладнання і споруд нафтопере-
качувальних станцій. — Ч. 2. Дефектоскопія валів наф-
топерекачувальних насосів // В. А. Корнійчук, Б. І.
Стоян, В. І. Дуля, С. О. Смолка, В. М. Учанін. — Київ:
Держнафтогазпром України. — 54 с.
14. Берник З. А., Учанін В. М. Комплексна дефектоскопія де-
талей газоперекачуючих агрегатів довготривалої експлу-
атації // Методи і прилади контролю якості. — 2005. —
№ 13. — С. 13–18.
Физ.-мех. ин-т им. Г. В. Карпенко НАНУ,
Центр «Леотест-Медиум», Львов,
АНТК «АНТОНОВ», Киев
Поступила в редакцию
21.02.06
НОВОСТИ ИЗ ИНТЕРНЕТА
ЗАО «НТНК» Новые технологии. Неразрушающий контроль.
Серия двухпроводных датчиков РТХ600 с выходным сигналом 4...20 мА применяется для работы в сложных
эксплуатационных условиях на производстве, в исследовательских лабораториях, в составе испытательных
стендов. Серия включает в себя все достоинства предыдущих аналогов и имеет более высокие характерис-
тики стабильности и точности измерений, а также гибкую конструкцию для обеспечения совместимости
со стандартным производственным оборудованием. Компанией Druck была специально разработана кремни-
евая технология изготовления миниатюрных кремниевых мембранных чувствительных элементов с улуч-
шенными рабочими характеристиками. Чувствительный элемент установлен на изолирующей стеклянной
подложке, которая соединена с металлическим основанием. Это обеспечивает исключительную защиту от
воздействия перепадов температур и от механических повреждений.
Чувствительный элемент защищен разделительной мeмбрaнoй, изготовленной из сплава Hastelloy. Кор-
пус датчика и входной штуцер изготовлены из нержавеющей стали 316 (материалы соответствуют стан-
дарту NACE и совместимы с окисляющими газами). Уменьшенный внутренний объем и улучшенный дизайн
данной серии датчиков давления обеспечивает наибольшую стабильность измерений и работу датчика при
различных температурах.
Встроенная электроника обеспечивает работу в широком диапазоне питающих напряжений, регулирова-
ние усилительных каскадов для установки требуемого значения нуля и верхнего предела измерения, смену
полярности н защиту от электромагнитного излучения. Высокая степень защиты от неблагоприятных
электрических воздействий в сочетании с поверхностным монтажом и объединения всех электрических ком-
понент в одном корпусе обеспечивает целостность датчика при воздействии ударов и вибраций наряду с
воздействием окружающей среды по стандартам IP50-IP68 в зависимости от выбранного типа электричес-
кого соединителя. Для полного соответствия рабочим условиям эксплуатации датчики калибруются по ко-
нечным значениям реальной характеристики с учетом нелинейности, вариации и воспроизводимости. Тем-
пературные диапазоны определены в границах, при которых выходной сигнал соответствует сигналу при
комнатной температуре.
Каждый датчик давления калибруется по давлению температуры и в виде базового модуля хранится на
складе. Непосредственно перед отправкой базовый модуль калибруется на необходимый диапазон давления
и монтируется с соответствующим электрическим соединением. При необходимости установки промежу-
точных диапазонов базовый модуль выбирается таким образом, чтобы он соответствовал требуемым ди-
апазонам температур после непосредственной настройки его на заданный диапазон давления.
Датчики оснащаются входным штуцером с внутренней резьбой G1/4. Предлагается также большой выбор
переходых адаптеров, изготовленных из нержавеющей стали, которые устанавливаются на датчик со спе-
циальной прокладкой (по требованию).
Съемные электрические соединители и переходники позволяют пользователю легко изменить конфигу-
рацию датчика или просто заменить, например, когда необходимо расположить датчик другим образом или
заменить на другой диапазон измерения (датчики, используемые для измерения давления в трубопроводах и
в погруженном состоянии не имеют съемных соединителей.
http://www.www.ntnk.ru
28 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2006
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98556 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3474 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T06:52:05Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Учанин, В.Н. Дереча, В.Я. 2016-04-16T10:29:54Z 2016-04-16T10:29:54Z 2006 Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации / В.Н. Учанин, В.Я. Дереча // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 4. — С. 20-28. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0235-3474 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98556 620.179.14 Рассмотрены основные требования к вихретоковым портативным дефектоскопам для выявления поверхностных дефектов в авиационных конструкциях. Представлено портативный дефектоскоп автогенераторного типа, показаны его основные преимущества при контроле узлов авиационной техники. Рассмотрены методические особенности вихретокового контроля элементов авиационных конструкций и типовые примеры его применения. Main requirements to portable eddy-current defectoscopes for surface imperfection detection in aviation constructions are examined. A portable defectoscope of autogenic type is presented, and its basic advantages for testing aircraft equipment units are demonstrated. Methodical peculiarities of eddy-current testing of aircraft structural components and standard examples of its application are considered. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Неразрушающий контроль Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации Eddy current method of revealing surface defects of aircraft components under the operating conditions Article published earlier |
| spellingShingle | Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации Учанин, В.Н. Дереча, В.Я. Неразрушающий контроль |
| title | Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации |
| title_alt | Eddy current method of revealing surface defects of aircraft components under the operating conditions |
| title_full | Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации |
| title_fullStr | Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации |
| title_full_unstemmed | Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации |
| title_short | Вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации |
| title_sort | вихретоковый метод выявления поверхностных дефектов узлов авиационной техники в условиях эксплуатации |
| topic | Неразрушающий контроль |
| topic_facet | Неразрушающий контроль |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98556 |
| work_keys_str_mv | AT učaninvn vihretokovyimetodvyâvleniâpoverhnostnyhdefektovuzlovaviacionnoitehnikivusloviâhékspluatacii AT derečavâ vihretokovyimetodvyâvleniâpoverhnostnyhdefektovuzlovaviacionnoitehnikivusloviâhékspluatacii AT učaninvn eddycurrentmethodofrevealingsurfacedefectsofaircraftcomponentsundertheoperatingconditions AT derečavâ eddycurrentmethodofrevealingsurfacedefectsofaircraftcomponentsundertheoperatingconditions |