Способ неразрушающего контроля дефектов в изделиях из электропроводящих материалов



Способ неразрушающего контроля дефектов в изделиях из электропроводящих материалов
Способ неразрушающего контроля дефектов в изделиях из электропроводящих материалов
Способ неразрушающего контроля дефектов в изделиях из электропроводящих материалов
Способ неразрушающего контроля дефектов в изделиях из электропроводящих материалов
Способ неразрушающего контроля дефектов в изделиях из электропроводящих материалов
Способ неразрушающего контроля дефектов в изделиях из электропроводящих материалов

 


Владельцы патента RU 2461819:

Учреждение Российской академии наук Институт машиноведения Уральского отделения РАН (ИМАШ УрО РАН) (RU)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля наличия дефектов в изделиях из электропроводящих материалов и может быть использовано для выявления дефектов, их количества, пространственного положения, а также геометрических размеров, в том числе в ферро-, пара- и диамагнитных изделиях и материалах. Способ неразрушающего контроля изделий из электропроводящих материалов включает сканирование поверхности контролируемого изделия, считывание, преобразование и обработку информации, полученной в процессе сканирования, а также визуализацию дефектов, при этом через контролируемое изделие пропускают электрический ток и регистрируют распределение напряженности магнитного поля, создаваемого этим током, по поверхности изделия. Создают магнитный образ поверхности контролируемого изделия, визуализируют его и сравнивают полученный магнитный образ с заранее полученным магнитным образом контрольного образца, не содержащего дефекты. По полученным в результате сравнения отклонениям магнитного образа поверхности контролируемого изделия от магнитного образа контрольного образца, представляющим собой магнитные образы выявленных дефектов, судят о количестве и местах расположения дефектов в контролируемом изделии, а затем сравнивают магнитные образы выявленных дефектов с групповыми магнитными образами дефектов, имеющих определенные и известные параметры. По результатам последнего сравнения делают выводы о параметрах выявленных дефектов. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей способа за счет выявления дефектов из пара- и диамагнитных материалов. 6 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля наличия дефектов в изделиях из электропроводящих материалов и может быть использовано в различных отраслях науки и техники для выявления дефектов, их количества, пространственного положения, а также геометрических размеров, в том числе в ферро-, пара- и диамагнитных изделиях и материалах.

Известен способ магнитного контроля литых чугунных труб, включающий намагничивание трубы, сканирование рельефа магнитного поля рассеяния внутренней стенки трубы путем вращения контролируемой трубы вокруг магниточувствительного строчного преобразователя, преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал, считывание, обработку информации и визуализацию дефектов. Строчный преобразователь расположен внутри герметичного вращающегося барабана, на который нанизана и обкатывается по его наружной поверхности намагниченная контролируемая труба, причем процесс сканирования сопровождают автоматическим контролем уровня намагниченности трубы (Патент РФ №2191374. МПК7 G01N 27/85. Опубл. 20.10.2002).

Общим для известного и заявленного способов является наличие в них таких операций, как сканирование, обработка и преобразование информации, а также визуализация дефектов.

Недостатком известного способа является невозможность выявления дефектов в изделиях из пара- и диамагнитных материалов.

Наиболее близким к заявляемому является способ магнитного контроля, включающий намагничивание исследуемого объекта, сканирование рельефа магнитного поля рассеяния, преобразование магнитного поля рассеяния в электрический сигнал, считывание, преобразование, обработку информации и визуализацию дефектов (Патент РФ. №2245542. МПК7 G01N 27/83. Опубл. 27.01.2005 г.).

Общим для известного и заявленного способов является осуществление сканирования, считывания, преобразования и обработки информации, а также визуализации дефектов.

Известный способ предназначен для выявления наличия дефектов, их количества, пространственного положения, оценки их формы и размеров в изделиях из ферромагнитных материалов, однако он не может обеспечить возможность обнаружения дефектов в изделиях из пара- и диамагнитных материалов.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение возможности контроля дефектов в изделиях из любых электропроводящих материалов, включая пара- и диамагнитные.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет выявления дефектов в изделиях из электропроводящих материалов, в т.ч. из пара- и диамагнитных материалов.

Для решения поставленной задачи в способе неразрушающего контроля дефектов в изделиях из электропроводящих материалов, включающем сканирование поверхности изделия, считывание, преобразование и обработку информации, полученной в процессе сканирования, а также визуализацию дефектов, через контролируемое изделие пропускают электрический ток, регистрируют распределение по поверхности изделия напряженности магнитного поля, создаваемого этим током, визуализируют магнитный образ поверхности контролируемого изделия. Полученный магнитный образ сравнивают с заранее полученным магнитным образом поверхности контрольного образца, не содержащего дефекты. По полученным в результате сравнения отклонениям от магнитного образа контрольного образца, представляющим собой магнитные образы выявленных дефектов, судят о количестве и местах расположения дефектов в контролируемом изделии. Затем магнитные образы выявленных дефектов сравнивают с групповыми магнитными образами дефектов, имеющих известные параметры и по результатам сравнения делают выводы о параметрах выявленных дефектов.

Заявленный способ неразрушающего контроля дефектов из электропроводящих материалов поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен один из возможных вариантов схемы, реализующей заявленный способ; на фиг.2 - изображение магнитного образа контрольного образца, не содержащего дефектов; на фиг.3 - изображение на экране монитора магнитного образа поверхности контролируемого изделия; на фиг.4 - изображение магнитного образа выявленного дефекта (в виде трещины) контролируемого изделия; на фиг.5 - изображение групповых магнитных образов дефектов с известными параметрами (от 3 до 6 мм); на фиг.6 показано наложение магнитных образов дефектов с известными параметрами на магнитный образ дефекта в контролируемом изделии для определения параметров последнего.

Представленный вариант схемы, реализующей заявленный способ, содержит генератор 1 (фиг.1) тока, который через токоподводящие электроды 2 соединен с контролируемым изделием 3 в точках 4. Схема содержит также сканирующее устройство 5, равномерно перемещающееся над поверхностью контролируемого изделия 3 (в данном случае пластины, имеющей сварной шов 6), магниточувствительный преобразователь 7 накладного типа, который соединен с измерительным прибором 8, подключенным к компьютеру 9. Сканирующее устройство 5 крепится к поверхности контролируемого изделия 3 посредством захватов (не показаны).

В отличие от известных способов контролируемое изделие не намагничивают, а пропускают через него электрический ток. При прохождении электрического тока в материале изделия и в окружающей изделие среде генерируется магнитное поле. Распределение напряженности магнитного поля на поверхности контролируемого изделия зависит от плотности электрического тока в материале изделия, а также электрических и магнитных свойств материала. В пара- и диамагнитных материалах распределение напряженности поля определяется распределением плотности свободных токов, а в изделиях, материал которых содержит ферромагнетики, - распределением свободных и молекулярных токов. Дефекты (несплошности материала, неметаллические включения и т.д.) вызывают изменения в распределении плотности свободных и молекулярных токов, а также напряженности магнитного поля на поверхности изделия. Соответственно, магнитные образы дефектных изделий отличаются от магнитных образов бездефектных изделий, а каждый дефект имеет свой магнитный образ.

Способ осуществляется следующим образом. От генератора 1 тока (фиг.1) через токоподводящие электроды 2 к контролируемому изделию 3 подводят электрический ток заданной плотности. Направление электрического тока в металле изделия задают положением точек 4 касания токоподводящих электродов 2 на поверхности изделия 3. С помощью сканирующего устройства 5 перемещают магниточувствительный преобразователь 7 по поверхности изделия 3. В измерительном приборе 8 происходит преобразование величины сигнала преобразователя 7, пропорционального напряженности магнитного поля, в цифровой вид, после чего он поступает в базу данных компьютера 9. Компьютер 9 обрабатывает поступающую от измерительного прибора 8 информацию, строит пространственную характеристику напряженности магнитного поля над поверхностью изделия, являющуюся магнитным образом поверхности контролируемого изделия (фиг.3), отображает ее на экране монитора -визуализирует в виде одно-, двух- или трехмерного графика и сохраняет в своей памяти.

Предлагаемый способ предусматривает сравнение визуализированных магнитных образов в два этапа: сначала сравниваются магнитные образы поверхности контролируемого изделия (фиг.3) и контрольного изделия, не имеющего дефектов (фиг.2), хранящихся в памяти компьютера 9. По результатам этого сравнения определяют количество и места расположения дефектов в контролируемом изделии (фиг.4). Затем методом наложения сравнивают магнитные образы выявленных дефектов в контролируемом изделии (фиг.4) с групповыми магнитными образами дефектов с известными параметрами (фиг.5), после чего делают выводы о параметрах выявленных дефектов (фиг.6).

Пример. В качестве контролируемого изделия взята пластина из сплава алюминия АМг6 размером 150×250 мм и толщиной 2 мм, состоящая из двух половин, сваренных встык. Контроль должен был выявить наличие дефектов в сварном шве 6 (трещины, поры, неметаллические включения) различной конфигурации, размера и локализации. Длина сварного шва составляла 80 мм. К пластине 3 через электроды был подведен электрический ток силой 3 А, причем электроды на пластине расположены так, что ее контролируемый участок находится между ними. В результате этого в контролируемом изделии и над его поверхностью генерировалось магнитное поле. Вдоль сварного шва 6 длиной в 80 мм равномерно перемещали магниточувствительный преобразователь 7 с помощью сканирующего устройства 5. В качестве магниточувствительного преобразователя 7 использован феррозонд (может быть использован преобразователь Холла и т.п.). Сигнал, пропорциональный напряженности магнитного поля, поступающий с феррозонда 7 в измерительный прибор 8, в нем же преобразуется в цифровой вид и далее поступает в компьютер 9. Компьютер 9 обрабатывает поступающий массив информации и строит пространственную характеристику напряженности магнитного поля над поверхностью изделия, являющуюся магнитным образом поверхности контролируемого изделия 3 (фиг.3). Как видно из графика на фиг.3, на сварном шве контролируемой поверхности 3 выявлен один дефект в виде продольной трещины, расположенной на расстоянии 19 мм от края пластины 3. Для определения параметров дефекта были использованы групповые магнитные образы дефектов (фиг.5) - продольных трещин сварных швов протяженностью 3, 4, 5 и 6 мм. Параметры выявленного дефекта - продольной трещины - определяют путем совмещения его магнитного образа (фиг.4) с групповым магнитным образом (фиг.5). Из фиг.6 видно, что наиболее близко магнитный образ контролируемого изделия совпадает с классифицированным образом продольной сквозной трещины протяженностью до 3 мм.

В конкретном примере, приведенном в описании, выявлен дефект в изделии из сплава алюминия, однако, очевидно, что заявленный способ может быть применен и для контроля изделий из других металлов и сплавов.

Таким образом, техническая задача, поставленная при разработке способа неразрушающего контроля изделий из электропроводящих материалов, полностью решена. Пропускание электрического тока через контролируемое изделие, формирование магнитного образа поверхности изделия путем преобразования и обработки сигнала, полученного при сканировании поверхности изделия, сравнение этого образа с магнитным образом бездефектного изделия с формированием магнитного образа дефекта контролируемого изделия и последующее сравнение этого магнитного образа с групповыми магнитными образами дефектов - все эти признаки обеспечили возможность выявления дефектов в изделиях из любых электропроводных материалов, в т.ч. диа- и парамагнитных.

Способ неразрушающего контроля изделий из электропроводящих материалов, включающий сканирование поверхности изделия, считывание, преобразование, обработку информации, полученной в процессе сканирования, и визуализацию дефектов, отличающийся тем, что через контролируемое изделие пропускают электрический ток, регистрируют распределение по поверхности изделия напряженности магнитного поля, создаваемого этим током, визуализируют магнитный образ поверхности контролируемого изделия, сравнивают полученный магнитный образ с заранее полученным магнитным образом контрольного образца, не содержащего дефекты, по полученным в результате сравнения отклонениям магнитного образа поверхности контролируемого изделия от магнитного образа контрольного образца, представляющим собой магнитные образы выявленных дефектов, судят о количестве и местах расположения дефектов в контролируемом изделии, а затем сравнивают магнитные образы выявленных дефектов с групповыми магнитными образами дефектов с известными параметрами и по результатам последнего сравнения делают выводы о параметрах выявленных дефектов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля трубопроводов. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля деталей, узлов и конструкций из ферромагнитных марок сталей. .
Изобретение относится к области дефектоскопии. .
Изобретение относится к области дефектоскопии. .
Изобретение относится к области дефектоскопии. .

Изобретение относится к способам и средствам неразрушающего контроля, реализующим иммерсионный эхо-импульсный метод дефектоскопии, и может быть использовано для контроля качества (сплошности тела и толщины стенки трубы) стальных бесшовных труб в поточных линиях на трубных заводах и перед эксплуатацией.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для выявления поверхностных и подповерхностных трещин в ферромагнитных изделиях.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для измерения или обнаружения магнитного поля (МП) внутри обсадной трубы (ОТ) скважины для определения параметров ОТ или окружающей скважину среды.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля нефтегазопроводов и может быть использовано для определения пространственных координат дефектов, а также для измерения пройденного внутритрубным инспектирующим снарядом-дефектоскопом расстояния.

Изобретение относится к промысловой геофизике, в частности к средствам контроля технического состояния обсадных колонн и НКТ, находящихся в скважине. .

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может использоваться для оценки уровня остаточных и динамических внутренних упругих напряжений конструкций ферромагнитных материалов, в том числе и для контроля механических напряжений магистральных трубопроводов

Изобретение относится к исследованию или анализу веществ с помощью электромагнитных полей. Способ согласно изобретению заключается в то, что генерируют тестирующий сигнал, который взаимодействует с идентифицируемым водным раствором, результат взаимодействия сравнивают с эталоном и по результатам сравнения идентифицируют водный раствор. В качестве тестируемого сигнала используют последовательность импульсов тока в виде затухающих периодических колебаний, в которой начальная амплитуда последующего импульса больше предыдущего. Тестирующий сигнал подают на два электрода, закрепленные в контейнере с фиксированным объемом тестируемого водного раствора на расстоянии друг от друга и ниже верхнего уровня раствора. Ответный сигнал регистрируют посредством индуктивного датчика в средней точке между электродами на одинаковом с ними уровне водного раствора. Выполняют воздействие на водный раствор последовательностью тестирующих импульсов и регистрируют ответный сигнал от каждого тестирующего импульса до получения установившегося значения ответного сигнала. Совокупность ответных сигналов, сгруппированных в полученной последовательности, сравнивают с эталонным и по результатам сравнения идентифицируют тестируемый водный раствор. Изобретение обеспечивает упрощение способа, повышение его чувствительности и информативности за счет возможности определения в растворе присутствия конкретных составляющих. 4 ил.

Изобретение относится к горно-обогатительной промышленности и используется для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде. Устройство состоит из катушек возбуждения, генератора переменного тока, который создает переменное магнитное поле возбуждения, приемной катушки, расположенной параллельно передающим посредине, сумматора, ЦАП сигнала компенсации х.х. приемной катушки, АЦП, датчика скорости, дополнительной приемной катушки, включенной параллельно передающей, весов, блока центрального процессора, петли калибровки, расположенной параллельно приемной катушке, при этом высокая равномерность измерения величины отклика достигается за счет использования нескольких передающих катушек для создания равномерного поля, алгоритма обработки с учетом сигнала дополнительной катушки, расположенной параллельно передающей, вырабатывания сигнала компенсации х.х. с учетом перераспределения гармоник основной частоты и компенсации сигнала х.х. с учетом изменяющейся обстановки (климатические, механические изменения) динамически, т.е. без падения чувствительности в режиме реального времени. Технический результат - повышение равномерности измерения величины отклика намагничивающего поля. 1 ил.

Использование: для диагностики устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС). Сущность изобретения заключается в том, что контроль производят методом магнитной памяти металла (МПМ) и вихретоковым методом (ВТМ), о непригодности элементов судят при обнаружении дефектов в элементе одним из методов, при этом дефектом при контроле методом МПМ является наличие локальных зон с измененной структурой материала, имеющих высокие механические напряжения, градиент напряженности собственных магнитных полей рассеяния которых не превышает эталонное значение 5*104 А/м2 на разрушаемых элементах цилиндрической формы, а на элементах плоской формы - 13*104 А/м2, а дефектом при контроле ВТМ является наличие микротрещин в разрушаемом элементе с раскрытием более 0,05 мм. Технический результат: повышение надежности выявления дефектных контрольных элементов УКСПС, имеющих различную геометрическую форму, находящихся в процессе эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для дефектоскопии технологических трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов состоит из: подвижного модуля, бортовой электронной аппаратуры, бортового компьютера; датчиков дефектов; одометров; троса; наземной лебедки с барабаном для троса; бортового источника электропитания; наземного компьютера; при этом в него ведены: первый и второй направляющие конусы, несколько опорно-ходовых манжет, несколько групп ходовых пружинных узлов (ХПУ), несколько групп прижимных пружинных узлов (ППУ), несколько групп ультразвуковых датчиков системы неразрушающего контроля (УДСНК), несколько групп толкателей, несколько ультразвуковых эхолокаторов, несколько контроллеров управления прижимными пружинными узлами, несколько контроллеров управления ходовыми пружинными узлами, первый радиомодем, второй радиомодем, несколько контроллеров управления ультразвуковыми датчиками системы неразрушающего контроля (КУУДСНК). Технический результат: обеспечение возможности создания простого с точки зрения механики комплекса для внутритрубного контроля состояния технологических трубопроводов произвольной ориентации, открытых с одного конца, а также контроля труб-отводов произвольной пространственной ориентации при удаленном расположении отвода от открытого конца основного трубы. 7 ил.

Прибор контроля трубопровода включает в себя два полюсных магнита, ориентированных под наклонным углом относительно центральной продольной оси корпуса прибора. Матрица наборов сенсорных катушек расположена между противоположными краями двух полюсных магнитов и ориентирована перпендикулярно центральной продольной оси. Каждый набор сенсорных катушек включает в себя передающую катушку и две противолежащие пары приемных катушек, которые стробируются для приема отражений от стенки трубчатого элемента. Так как линейка сенсорных катушек повернута относительно подмагничивающего поля, приемные катушки находятся на одной линии с передающими катушками и имеют такую же угловую ориентацию. Прибор обеспечивает улучшенную чувствительность к малым дефектам, значительное снижение требований мощности генератора импульсов, полное покрытие по окружности, самокалибровку передаваемого сигнала и меньшее взаимное влияние между передающими катушками, вызываемое акустическим кольцом вокруг. 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода и может применяться для диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов. При реализации способа измеряют индукцию магнитного поля над осью трубопровода и глубину заложения трубопровода с определенным шагом, выбираемым исходя из глубины заложения трубопровода, определяют расположение источников аномалий магнитного поля. Из проектной или эксплуатационной документации получают дополнительную информацию о местоположении кольцевых сварных швов трубопровода и расчетным путем определяют индукцию магнитного поля, создаваемую элементами трубопровода, ограниченными кольцевыми сварными швами. По величине отклонения значений, полученных в результате измерений индукции магнитного поля трубопровода, от расчетных значений судят о наличии дефектов. Техническим результатом является повышение достоверности выявления дефектов металла подземного трубопровода без вскрытия грунта. 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ определения поврежденности участков подземного трубопровода и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих трубопроводы. При реализации способа изменяют внутреннее давления в трубопроводе в диапазоне от нуля до рабочего, измеряют и регистрируют индукцию постоянного магнитного поля. Индукцию измеряют над осью трубопровода на поверхности грунта с определенным шагом, в каждой точке измерения рассчитывают разность вертикальных компонент индукции магнитного поля при разном внутреннем давлении, рассчитывают среднеквадратичные значения разности вертикальных компонент индукции постоянного магнитного поля для участков трубопровода, по величине среднеквадратичных значений судят о степени поврежденности участков трубопровода. 4 ил., 1 пр.

Использование: для обнаружения дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что наружный сканирующий дефектоскоп содержит сегментированную стальную раму, опорные колеса, ходовые колеса, ходовой привод, дизель-электрический генератор, магнитную поисковую систему продольного намагничивания, магнитную поисковую систему поперечного намагничивания, колесный одометр, устройство сбора датчиковой информации, бортовую электронную аппаратуру, переносный компьютер, радиоканал обмена информацией между бортовой электронной аппаратурой и переносным компьютером, при этом в него введены первая и вторая группы ходовых электродвигателей, группа вихретоковых преобразователей неразрушающего контроля, узел изменения намагниченности стенки трубы, корзина на маятниковом подвесе в соответствующем звене сегментированной рамы, вращающаяся электрическая контактная система, первая и вторая упругие сцепки, а также другие конструкционные элементы. Технический результат: упрощение конструкции подвижной части диагностического устройства, уменьшение веса устройства, а также обеспечение возможности программно-аппаратной сортировки сигналов наружных дефектов от сигналов внутренних дефектов в диалоговом режиме работы оператора с ЭВМ и обеспечение возможности оптимального намагничивания стенки обследуемой трубы. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, представляет собой устройство для измерения магнитных полей и может быть использовано для неразрушающего контроля внутренней структуры ферромагнитных объектов. Устройство содержит множество плоских круглых измерительных контуров, жестко закрепленных на раздвижном каркасе, систему позиционирования, генератор периодического тока и подключенный к нему источник излучения однородного магнитного поля, формирователь импульса синхронизации, схему дифференцирования и реконструкции. Измерительные контуры индуктивно связаны с источником однородного магнитного поля и реализованы в виде катушек индуктивности, параллельно расположенных относительно друг друга, причем их размеры задаются таким образом, чтобы каждый измерительный контур огибал границы сферы, описанной вокруг исследуемого объема. Система позиционирования состоит из двух шаговых двигателей: зенитного и азимутального наклонов. Техническим результатом является получение изображения внутренней структуры ферромагнитного изделия на основе реконструированного распределения продифференцированной плотности магнитного потока, где экстремумы B′x, B′y, B′z указывают на локализацию границ раздела сред. 2 ил.
Наверх