Способ вихретоковой дефектоскопии

 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности для контроля электропроводящих изделий протяженной формы, например капиллярных труб. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет уменьшения влияния скорости перемещения изделия, достигается благодаря тому, что при способе вихретоковой дефектоскопии, основанном на возбуждении в продольно перемещающемся изделии продольного электромагнитного поля, получения напряжения, вызванного разностью полей вихревых токов от двух близлежащих участков изделий и зафиксированного с помощью двух катушек измерительного канала, плоскости расположения витков которых перпендикулярны направлению возбуждающего электромагнитного поля, дополнительно создают второй аналогичный измерительный канал, в котором с помощью двух катушек фиксируют напряжение, вызванное разностью полей вихревых токов от двух близлежащих участков изделия, один из которых расположен посредине между анализируемыми первым каналом участками, осуществляют коммутацию полученных напряжений, сравнивая которые, получают сигнал, используемый для оценки дефектности изделия, при этом частоту коммутации определяют из соотношения F > 2 V/H, где F - частота коммутации каналов, V - скорость перемещения контролируемого изделия, м/с; H - базовое расстояние между катушками одного из каналов, м. 1 ил.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности для контроля электропроводящих изделий протяженной формы, например капиллярных труб.

Известен способ вихретоковой дефектоскопии электропроводящих изделий протяженной формы, основанный на возбуждении в изделии продольного электромагнитного поля и сравнении амплитудно-фазовых параметров напряжений, вызванных полем вихревых токов от двух соседних участков изделия в плоскостях, перпендикулярных продольной оси изделия [1].

Этот способ обладает низкой точностью контроля, так как при его использовании наряду с крупными дефектами типа нарушения сплошности будут выявляться и различные мешающие параметры контролируемого изделия, такие как изменение наружного диаметра, изменение электропроводности материала изделия, которые не являются браковочными признаками.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ вихретоковой дефектоскопии, заключающийся в том, что в продольно перемещающемся со скоростью V цилиндрическом изделии возбуждают продольное электромагнитное поле, размещают на базовом расстоянии Н у поверхности изделия вдоль направления перемещения две измерительные катушки индуктивности, плоскости витков которых перпендикулярны направлению возбуждающего элетромагнитного поля, получают разностное напряжение катушек индуктивности и используют его при определении наличия дефектов в изделии [2].

Недостатком этого способа является зависимость выявляемости дефектов от величины скорости перемещения контролируемого изделия. Только при перемещении изделия с большой скоростью возможна модуляционная обработка сигнала, позволяющая надежно выявлять дефекты изделия.

Однако в ряде случаев при вихретоковом контроле нельзя увеличить скорость перемещения контролируемого изделия через преобразователь из-за низкой продольной устойчивости этого изделия. К таким изделиям относятся, например, капиллярные трубы диаметром менее 2 мм и длиной более 1 м.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет уменьшения влияния скорости перемещения изделия.

Это достигается тем, что в способе вихретоковой дефектоскопии, заключающемся в том, что в продольно перемещающемся со скоростью V цилиндрическом изделии возбуждают продольное электромагнитное поле, размещают на базовом расстоянии Н у поверхности изделия вдоль направления перемещения две измерительные катушки индуктивности, плоскости витков которых перпендикулярны направлению возбуждающего электромагнитного поля, получают разностное напряжение катушек индуктивности и используют его при определении наличия дефектов в изделии, две дополнительные измерительные катушки индуктивности, идентичные первым, размещают на базовом расстоянии Н у поверхности изделия так, что одна из дополнительных катушек расположена посередине между основными измерительными катушками, получают разностное напряжение дополнительных катушек, коммутируют разностные напряжения с частотой F, выбранной из соотношения F>2 V/H, сравнивают полученные в результате коммутации импульсные напряжения и по результату сравнения определяют наличие дефектов.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит генератор 1 для питания полесоздающей катушки проходного преобразователя 2, на каркасе которого намотаны еще четыре измерительные катушки, которые через одну соединены между собой последовательно встречно и образуют пары катушек двух измерительных каналов. Высокочастотное напряжение с первой пары катушек усиливается селективными усилителем 3, детектируется детектором 4 и выпрямленное напряжение первого измерительного канала поступает на первый информационный вход коммутатора 5, а высокочастотное напряжение со второй пары катушек, одна из которых расположена посредине между катушками первого канала, усиливается селективным усилителем 6, детектируется детектором 7 и выпрямленное напряжение второго измерительного канала поступает на второй информационный вход коммутатора 5. Импульсы высокочастотного генератора 1 через делитель частоты 8 поступают на управляющий вход коммутатора 5, выходные импульсы которого усиливаются селективным усилителем 9, к выходу которого подключен пороговый блок 10.

Способ вихретоковой дефектоскопии осуществляется следующим образом.

С помощью импульсного высокочастотного генератора 1 и полесоздающей катушки проходного преобразователя 2 создают однородное продольное поле в зоне контроля изделия. Дифференциально включенные две пары измерительных катушек преобразователя 2 сравнивают поля вихревых токов, каждая от двух близлежащих участков контролируемого изделия, и выдают пропорциональные этому сравнению напряжения. Если на контролируемом изделии дефекты отсутствуют, то на выходах обеих пар измерительных катушек будут нулевые напряжения. Если дефект изделия окажется в зоне контроля проходного преобразователя 2, то на выходах пар измерительных катушек появятся напряжения, которые после усиления селективными усилителями 3 и 6 и детектирования детекторами 4 и 7 поступят на информационные входы коммутатора 5, частота коммутации которого определяется делителем частоты 8. Разность импульсных напряжений на выходе коммутатора 5, образованных при "наблюдении" дефекта двумя каналами, измерительные катушки которых смещены вдоль длины трубы на 0,5 расстояния между двумя измерительными катушками одного канала, пропорциональна скорости нарастания поля от дефекта вдоль длины изделия. Выходное импульсное напряжение с выхода коммутатора 5 усиливается селективным низкочастотным усилителем 9 и дискриминируется пороговым блоком 10, уровень дискриминации которого может перестраиваться оператором вручную. Сигналы от неоднородностей контролируемого изделия, медленно нарастающие вдоль длины трубы, выявляться не будут. Если базовое расстояние между дифференциально включенными катушками одного из каналов равно Н метров, максимальная скорость перемещения изделия через преобразователь V м/с, тогда частота коммутации детектированных напряжений каналов, при которой сигналы от дефектов изделия можно еще считать независимыми от скорости перемещения изделия в зоне контроля, определяется соотношением: F>2V/H.

Из этого соотношения следует, что данным способом можно контролировать изделия даже в неподвижном состоянии без снижения полезной информации от дефектов, что также важно для поиска месторасположения дефектного сечения изделия. Кроме того, из соотношения также следует, что погрешность контроля уменьшается с увеличением частоты коммутации каналов F и с уменьшением правой части неравенства. Например, можно использовать равенство F=20 V/Н, при котором скорость V перемещения изделия в 10 раз меньше скорости электронной коммутации каналов на длине изделия, равной H/2. Для проведения сравнительных испытаний известного и предложенного способов дефектоскопии был изготовлен макет, в преобразователе которого расстояние между катушками одного канала равно Н=1,9 мм.

Составные элементы структурной схемы следующие. Генератор 1 собран на микросхеме К564ГГ1 с эмиттерным повторителем на транзисторе КТ815Б. Селективные усилители 3,6 и 9 собраны каждый по схеме активного RC-полосового двухкаскадного усилителя на микросхеме КР574УД2Б. Детекторы 4 и 7 - обычные амплитудные выпрямители на диодах Д2Б. Коммутатор 5 - микросхема К561КП1. Делитель частоты 8 - микросхема К17ИЕ1. Пороговое устройство 10 собрано на транзисторе КТ315Б и микросхеме К561ТЛ1.

Сравнительное испытание известного и предложенного способов вихретоковой дефектоскопии проводили при контроле капиллярной трубы диаметром 1,5 мм, толщиной стенки 0,25 мм, длиной 1 м, изготовленной из тантала. В центре трубы электроискровым способом был нанесен сквозной дефект диаметром 0,1 мм. Трубу контролировали в статике и при скорости ее перемещения 0,03 м/с.

Известным способом дефект выявить не удалось. Предлагаемым способом дефект выявили без уменьшения выходного сигнала селективного низкочастотного усилителя 9 как на указанной скорости перемещения трубы, так и в статике.

Способ можно использовать и при контроле изделий любой формы двумя накладными преобразователями. В этом случае отпадает необходимость в относительном перемещении преобразователей и изделия, которое может быть достаточно сложной формы, а взаимное перемещение осуществить сложно либо вообще невозможно.

Формула изобретения

СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ, заключающийся в том, что в продольно перемещающемся со скоростью v (м/с) цилиндрическом изделии возбуждают продольное электромагнитное поле, размещают на базовом расстоянии H (м) у поверхности изделия вдоль направления перемещения две измерительные катушки индуктивности, плоскости витков которых перпендикулярны направлению возбуждающего электромагнитного поля, получают разностное напряжение катушек индуктивности и используют его при определении наличия дефектов в изделии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля путем уменьшения влияния скорости перемещения изделия, две дополнительные измерительные катушки индуктивности, идентичные первым, размещают на базовом расстоянии H у поверхности изделия так, что одна из дополнительных катушек расположена посередине между основными измерительными катушками, получают разностное напряжение дополнительных катушек, коммутируют разностные напряжения с частотой F (Гц), выбранной из соотношения F > 2^v / H , сравнивают полученные в результате коммутации импульсные напряжения и по результатам сравнения определяют наличие дефектов.

РИСУНКИ

Рисунок 1