Устройство для вихретоко-магнитной дефектоскопии ферромагнитных объектов



Устройство для вихретоко-магнитной дефектоскопии ферромагнитных объектов
Устройство для вихретоко-магнитной дефектоскопии ферромагнитных объектов
Устройство для вихретоко-магнитной дефектоскопии ферромагнитных объектов
Устройство для вихретоко-магнитной дефектоскопии ферромагнитных объектов

 


Владельцы патента RU 2566416:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство для вихретоковой дефектоскопии и может быть использовано для выявления и определения параметров подповерхностных дефектов в ферромагнитных объектах. Устройство содержит источник постоянного магнитного поля, линейку вихретоковых преобразователей между его полюсами, параллельную полюсам, и узел регулировки напряженности намагничивающего постоянного магнитного поля. Узел регулировки выполнен в виде рамы и подрамника, соединенных с возможностью поворота относительно оси вращения, направленной вдоль одной из сторон рамы и перпендикулярной линейке преобразователей, а также фиксатора подрамника относительно рамы с заданным углом между их плоскостями. Система обеспечивает создание постоянного магнитного поля, монотонно изменяющегося вдоль линейки преобразователей. Технический результат изобретения - повышение чувствительности и информативности контроля. 4 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии объектов из электропроводящих ферромагнитных материалов.

Известно устройство [1] для дефектоскопии ферромагнитных объектов, содержащее систему намагничивания, образованную П-образным магнитопроводом с постоянными магнитами, вихретокового преобразователя, возбуждающая обмотка которого подключена к генератору гармонического напряжения, а измерительная и компенсационная обмотки - к электронному блоку обработки и отображения информации. Изменение уровня напряженности магнитного поля в образце осуществляется путем изменения зазора z между системой намагничивания и контролируемым объектом. Для изменения зазора z могут быть использованы упорные регулировочные винты, связанные с опорными роликами, обеспечивающими возможность сканирования.

За счет изменения зазора z в известном устройстве обеспечивается напряженность постоянного намагничивающего магнитного поля, оптимальная для выявления подповерхностных дефектов, залегающих на соответствующей глубине.

Недостаток известного устройства заключается в невозможности выявления дефектов с потенциально достижимой чувствительностью при вариации глубины их залегания.

Наиболее близко к предложенному по технической сущности принятое за прототип устройство [2], содержащее намагничивающую систему, состоящую из П-образного магнитопровода, постоянного магнита и узла регулирования магнитного потока, линейку вихретоковых преобразователей и магниточувствительный элемент, расположенные в межполюсном пространстве. Узел регулирования магнитного потока состоит из стержневого магнита, размещенного в зазоре между частями верхней перемычки П-образного магнитопровода. Торцы сопрягаемых частей верхней перемычки магнитопровода имеют цилиндрическую форму, а стрежневой магнит выполнен с возможностью вращения, за счет чего изменяется величина магнитного потока, поступающего от постоянного магнита в магнитопровод. Напряженность намагничивающего постоянного магнитного поля в зоне электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобразователей с контролируемым участком устанавливается перед контролем и контролируется в процессе сканирования по сигналу магниточувствительного элемента. При отклонении заданной величины напряженности постоянного магнитного поля она корректируется путем вращения стержневого постоянного магнита. За счет применения линейки вихретоковых преобразователей обеспечивается большая производительность контроля, для чего сканирование выполняется в направлении, перпендикулярном ориентации линейки.

Однако и в данном устройстве потенциально достижимая чувствительность к дефектам при вариации глубины их залегания не обеспечивается, так как в зонах электромагнитного взаимодействия всех вихретоковых преобразователей устанавливается одинаковая величина намагничивающего постоянного магнитного поля. При этом, как известно [3], возможна потеря чувствительности даже к довольно грубым дефектам.

Цель изобретения - обеспечение оптимальной чувствительности и информативности контроля.

Поставленная цель в устройстве для вихретоко-магнитной дефектоскопии ферромагнитных объектов, содержащем магнитную систему, выполненную с возможностью регулировки напряженности намагничивающего постоянного магнитного поля в зоне контроля и состоящую из П-образного магнитопровода, источника постоянного магнитного поля и узла регулировки напряженности намагничивающего магнитного поля, линейку вихретоковых преобразователей, размещенную в межполюсном пространстве магнитопровода, коммутатор и электронный блок, соединенный через коммутатор с вихретоковыми преобразователями, достигается благодаря тому, что узел регулировки напряженности намагничивающего постоянного магнитного поля выполнен в виде рамы и подрамника, соединенных с возможностью поворота относительно оси вращения, направленной вдоль одной из сторон рамы, а также фиксатора подрамника относительно рамы с заданным углом между их плоскостями и закрепленных на раме опорных элементов, предназначенных для перемещения по поверхности контролируемого объекта, П-образный магнитопровод установлен своими торцами на подрамник так, что ось вращения рамы относительно подрамника направлена от одного торца магнитопровода к другому, а линейка вихретоковых преобразователей размещена перпендикулярно к оси вращения и симметрично между полюсами магнитной системы.

Конструкция и принцип действия заявляемого устройства поясняются на фиг. 1-4.

На фиг. 1-2 показано устройство с магнитопроводом, размещенным над образцом с дефектом. На фиг. 1 показан вид с боковой стороны П-образного магнитопровода, а на фиг. 2 - в аксонометрии. На фиг. 3 показана конструкция узла регулировки напряженности намагничивающего магнитного поля. На фиг. 4 представлены зависимости амплитуды нормированного по начальному напряжению на выходе вихретокового преобразователя напряжения U в н * , вносимого в измерительную обмотку вихретокового преобразователя дефектами с различной глубиной залегания, при вариации напряженности намагничивающего постоянного магнитного поля.

Устройство для выявления подповерхностных дефектов в ферромагнитных объектах состоит из магнитной системы 1, включающей П-образный магнитопровод 2 и полюсные магниты 3 и 4, линейки 5 вихретоковых преобразователей 6.1-6.5, коммутатора 7 и электронного блока 8, подключенного через коммутатор 7 к вихретоковым преобразователям 6.1-6.5. Устройство содержит также узел регулировки напряженности намагничивающего магнитного поля, состоящий из рамы 9 и подрамника 10, соединенных вдоль оси вращения стержнем 11, фиксатора 12 подрамника 10 относительно рамы 9 с заданным углом между их плоскостями. Рама 9 снабжена опорными элементами, выполненными в виде колес 13.1-13.4, позволяющих перемещать устройство по поверхности контролируемого объекта 14 в направлении, перпендикулярном стержню 11, с постоянным зазором между поверхностью контролируемого объекта 14 и вихретоковыми преобразователями 6.1-6.5. Линейка 5 состоит из нескольких, например 5-ти, вихретоковых преобразователей 6.1-6.5 и закреплена на раме 9 параллельно ее плоскости, симметрично между полюсами магнитопровода 2 перпендикулярно стержню 11. Ориентация линейки 5 вихретоковых преобразователей совпадает с направлением сканирования поверхности контролируемого объекта 14.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Предварительно подрамник 5 отклоняется относительно рамы 6 на заданный угол α и сохраняется в этом положении фиксатором 12. Угол α определяет изменение напряженности Н постоянного магнитного поля вдоль линейки 5 вихретоковых преобразователей 6.1-6.2. Из фиг. 4 следует, что по мере изменения развивающихся с тыльной стороны объекта 14 глубины h дефектов и связанной с ней глубины δ их залегания изменяется и оптимальная напряженность Н намагничивающего магнитного поля. За счет изменения угла α устанавливается диапазон изменения Н между крайними вихретоковыми преобразователями 6.1 и 6.5 линейки 5. Конкретная величина угла α выбирается в соответствии с параметрами контролируемого объекта 14, в частности с его толщиной, магнитными свойствами и наиболее вероятным диапазоном изменения параметров выявляемых дефектов 15.

Устройство устанавливается на поверхность сканирования контролируемого объекта 14 из проводящего ферромагнитного материала с возможными дефектами 15 с заранее неизвестной глубиной h и глубиной залегания δ. Магнитная система 1 создает в контролируемом объекте 14 в зоне действия вихретоковых преобразователей 6.1-6.5 постоянное магнитное поле, направленное перпендикулярно направлению сканирования и обладающее градиентом в этом направлении, задаваемым углом α между плоскостями рамы 9 и подрамника 10. В электронном блоке 8 формируется гармонический ток заданной частоты f, питающий вихретоковые преобразователи 6.1-6.5. Частота f выбирается исходя из глубины проникновения магнитного поля в тонкий поверхностный слой объекта контроля. При этом считываются ″магнитные пятна″, возникающие за счет перераспределения постоянного магнитного потока под воздействием дефекта 15. Для получения контраста магнитных свойств пятна над дефектом и остального металла необходимо согласовать глубину залегания дефекта и напряженность намагничивающего поля, что объясняет ход кривых на фиг. 4. При малой величине Н изменение магнитных свойств в пятне слабы, а при избыточной - контраст уменьшается за счет изменения магнитных свойств металла не только над дефектом, но и в соседней области. Коммутатор 7 поочередно подключает вихретоковые преобразователи 6.1-6.5 к электронному блоку 8. В процессе сканирования электромагнитное взаимодействие вихретоковых преобразователей 6.1-6.5 с возможными дефектами происходит при различных монотонно изменяющихся уровнях напряженности Н постоянного магнитного поля. Это обеспечивает взаимодействие одного из вихретоковых преобразователей 6.1-6.5 с дефектом 15 при величине Н, близкой к оптимальной. Регистрируя нормированные по начальному напряжению Uo сигналы Uвт от вихретоковых преобразователей 6.1-6.5, по совокупности полученных значений U в н * = U в н * (Н) определяют параметры дефекта с помощью предварительно полученных на образцах зависимостей.

Заявляемое устройство, по сравнению с известными, обеспечивает большую чувствительность и информативность контроля. Большая чувствительность достигается благодаря тому, что вихретоковый сигнал считывается при различных, монотонно изменяющихся значениях напряженности намагничивающего постоянного магнитного поля. Большая информативность достигается благодаря тому, что в процессе сканирования получают совокупность значений U в н * (Н), по которым можно судить о параметрах дефекта.

Источники информации

1. Патент РФ №2442151 Способ выявления подповерхностных дефектов в ферромагнитных объектах G01N 27/90. Опубл. 10.02.2012 г., приоритет от 10.02.2010 г.

2. Патент Великобритании GB 2475315-А. Apparatus and method for inspection of components made of electrically conductive material by partial saturation eddy current testing. G01N 27/90, G01B 7/06 и др. Приоритет от 16.11.2009 г. (прототип).

3. Патент РФ на изобретение №2493561 Вихретоково-магнитный способ дефектоскопии ферромагнитных объектов G01N 27/90// - Опубл. 20.09.2013 г., приоритет от 04.05.2012.

Устройство для вихретоко-магнитной дефектоскопии ферромагнитных объектов, содержащее магнитную систему, выполненную с возможностью регулировки напряженности намагничивающего постоянного магнитного поля в зоне контроля и состоящую из П-образного магнитопровода, источника постоянного магнитного поля и узла регулировки напряженности намагничивающего магнитного поля, линейку вихретоковых преобразователей, размещенную в межполюсном пространстве магнитопровода, коммутатор и электронный блок, соединенный через коммутатор с вихретоковыми преобразователями, отличающееся тем, что узел регулировки напряженности намагничивающего постоянного магнитного поля выполнен в виде рамы и подрамника, соединенных с возможностью поворота относительно оси вращения, направленной вдоль одной из сторон рамы, а также фиксатора подрамника относительно рамы с заданным углом между их плоскостями и закрепленных на раме опорных элементов, предназначенных для перемещения по поверхности контролируемого объекта, П-образный магнитопровод установлен своими торцами на подрамник так, что ось вращения рамы относительно подрамника направлена от одного торца магнитопровода к другому, линейка вихретоковых преобразователей размещена перпендикулярно к оси вращения и симметрично между полюсами магнитной системы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для обнаружения коррозии в лопатках газотурбинной установки. Сущность: датчик содержит детекторную головку, форма которой согласована с геометрией поверхности переходной секции лопатки газовой турбины.

Изобретение относится к устройству для регистрации электропроводных частиц (20) в жидкости (16), текущей в трубе (10) со скоростью (v), причем передающие катушки (18) подвергают жидкость воздействию периодических переменных электромагнитных полей для наведения в частицах вихревых токов, улавливающие катушки (15) регистрируют периодический электрический сигнал, соответствующий вихревым токам и содержащий несущее колебание, при этом, когда частицы попадают в эффективную ширину зоны чувствительности улавливающих катушек, наличие частицы способствует формированию амплитуды и/или фазы сигнала, каскад аналого-цифровых преобразователей преобразует сигнал улавливающей катушки в цифровую форму, блок (17, 19, 35, 37, 52, 60, 68, 74, 76, 78, 80, 88, 90, 94) обработки сигналов создает полезный сигнал из сигнала улавливающей катушки, преобразованного в цифровую форму, и блок (50, 60, 64) обработки данных обрабатывает полезный сигнал, чтобы зарегистрировать прохождение в трубе электропроводных частиц.

Использование: для проверки длинномерных изделий с помощью вихревых токов. Сущность изобретения заключается в том, что узел проходной катушки (100) для применения в устройстве проверки длинномерных изделий непрерывным способом с помощью вихревых токов включает узел катушки возбуждения с катушкой возбуждения (122), окружающей проходное отверстие (112) для пропуска длинномерного изделия (190) в направлении прохода (192), и расположенный вокруг проходного отверстия узел приемной катушки.

Настоящее изобретение относится к устройству производимого без демонтажа неразрушающего контроля конструктивных элементов двигателя, в частности турбомашины. Устройство (10) производимого без демонтажа неразрушающего контроля конструктивных элементов двигателя турбомашины, содержащее трубку (12), на дистальном конце которой установлен палец (14), который удерживает на одном из своих концов пластинку (16) поддержки инструмента контроля (18), а на своем противоположном конце лапку (20) поддержки и (или) зацепления на конструктивном элементе двигателя; причем эта лапка перемещается в направлении (30), параллельном продольной оси пальца.

Изобретение относится к устройствам контроля вихревыми токами для определения дефектов на поверхности или на малой глубине детали, в частности лопасти вентилятора авиационного двигателя.

Изобретение относится к измерительной техники, конкретно к способам неразрушающего контроля, и позволяет повысить точность определения параметров дефектов. Снимают годографы влияния зазора между преобразователем и объектом контроля на сигнал на бездефектном участке настроечного образца и на участке этого образца с калибровочным дефектом известной величины.

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано для измерения толщины немагнитных металлических покрытий на диэлектрической основе или на немагнитной основе с другой удельной электрической проводимостью.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом вихревых токов. Способ заключается в том, что измерителем возбуждают в изделии электромагнитное поле гармоническим сигналом u1(ωt), получают сигнал u2(ωt), пропорциональный электромагнитному полю вихревых токов, наведенному в изделии, оценивают фазовый сдвиг Δφ сигнала u2(ωt) относительно u1(ωt), по которому судят о толщине покрытия.

Изобретение относится к устройству для регистрации дефектов в контролируемом образце, перемещаемом относительно предлагаемого устройства, при неразрушающем и бесконтактном контроле, которое имеет блок передающих катушек, содержащий по меньшей мере одну передающую катушку, предназначенную для намагничивания контролируемого образца периодическими переменными электромагнитными полями, блок улавливающих катушек, содержащий по меньшей мере одну улавливающую катушку, предназначенную для регистрации периодического электрического сигнала, содержащего несущее колебание, при этом когда дефект регистрируется улавливающими катушками, наличие дефекта в контролируемом образце способствует формированию характерной амплитуды и/или фазы сигнала, блок обработки сигналов, предназначенный для формирования полезного сигнала из сигнала улавливающей катушки, и блок обработки результатов, предназначенный для обработки полезного сигнала с целью обнаружения дефектов в контролируемом образце.

Изобретение относится к устройству для регистрации дефектов (23) в контролируемом образце (13), перемещаемом относительно предлагаемого устройства, при неразрушающем и бесконтактном контроле, причем передающие катушки (18) намагничивают образец периодическими переменными электромагнитными полями, улавливающие катушки (15) регистрируют периодический электрический сигнал, содержащий несущее колебание, при этом, когда дефект регистрируется улавливающими катушками, наличие этого дефекта в контролируемом образце способствует формированию характерной амплитуды и/или фазы сигнала, каскад аналого-цифровых преобразователей преобразует сигнал улавливающей катушки в цифровую форму, блок (17, 19, 35, 37, 52, 60, 68, 74, 76, 78, 80, 88, 90, 94) обработки сигналов создает полезный сигнал из сигнала улавливающей катушки, преобразованного в цифровую форму, блок (60, 50, 64) обработки результатов обрабатывает полезный сигнал с целью обнаружения дефекта в контролируемом образце.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для наружного неразрушающего контроля стенок труб (обнаружение дефектов, потери металла и растрескиваний в стенках труб) непосредственно во время проведения ремонтных работ, замены изоляции труб трубопроводов, транспортирующих природный и промышленный газы, нефть и нефтепродукты.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности средствам бесконтактной диагностики, представляет собой устройство для диагностики технического состояния металлических трубопроводов и может быть использовано при дефектоскопическом контроле состояния, например напряженно-деформированного состояния металла трубопровода, нарушения целостности трубопровода и изоляционного покрытия и т.п., подводных и/или подземных нефте- и газопроводов и других металлических трубопроводов.

Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии в промышленности и на транспорте. Сущность: протяженные конструкции в процессе их эксплуатации, изготовленные из однородного ферромагнитного материала и имеющие сечение профиля простой симметричной формы, намагничивают с образованием полюсов симметричного магнитного поля на оси симметрии сечения профиля по всей длине объекта наблюдения.

Изобретение относится к способам и средствам неразрушающего контроля материалов и может быть использовано для диагностики рельсов и других протяженных объектов.

Предлагаемое техническое решение относится к области дефектоскопического контроля состояния трубопровода и может быть использовано для обнаружения и оконтуривания зон напряженно-деформированного состояния металла трубопровода, нарушения целостности трубопровода и его изоляционного покрытия, выявления несанкционированных врезок, а также диагностики технического состояния других подземных металлических трубопроводов и металлоконструкций.

Изобретение относится к производственной промышленности и может быть использовано для обнаружения и локализации металлических предметов в готовой продукции или в сырье.

Изобретение относится к бесконтактной диагностике металлических труб в процессе эксплуатации. Сущность: способ включает определение места и глубины залегания трубопровода на исследуемом участке, установку вдоль оси трубопровода, по крайней мере, двух идентичных датчиков для измерения напряженности (тангенциальной составляющей) магнитного поля, синхронную запись изменения напряженности магнитного поля, вызванного блуждающими токами, сравнительную обработку информации от всех датчиков и диагностическое заключение.

Изобретение относится к внутритрубной дефектоскопии и может быть использовано для обнаружения отверстий в трубопроводах. Сущность: инструмент содержит соединенные между собой блок питания (1), позиционирующий и управляющий блок (2) и блок магнитных датчиков (3).

Изобретение относится к способам бесконтактной внетрубной диагностики стальных нефтяных труб, применяемых при транспортировке нефти трубопроводным способом, в том числе малого и среднего диаметра (100-500 мм), а также при дефектоскопии стальных и чугунных металлоконструкций.

Предлагаемое техническое решение относится к способам бесконтактной внетрубной диагностики стальных нефтяных труб, применяемых при транспортировке нефти трубопроводным способом, в том числе, малого и среднего диаметра (100-500 мм), а также при дефектоскопии стальных и чугунных металлоконструкций.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для магнитной дефектоскопии как плоских изделий, так и изделий сложной формы (шестерни, болты, ступенчатые и коленчатые валы, галтельные переходы и др.). Технический результат - повышение селективной чувствительности к дефектам сплошности и расширение области применения. Способ магнитной дефектоскопии заключается в том, что намагничивают контролируемый объект, устанавливают индукционный преобразователь над его поверхностью, ориентируя ось витков индукционного преобразователя параллельно поверхности контролируемого объекта, перемещают индукционный преобразователь относительно поверхности контролируемого объекта и по выходному напряжению индукционного преобразователя судят о наличии и параметрах дефектов сплошности, при этом в процессе сканирования создают виброперемещение индукционного преобразователя вдоль оси его витков в направлении перемещения, выделяют из выходного напряжения индукционного преобразователя гармоническую составляющую с частотой, равной удвоенной частоте виброперемещения, регистрируют ее максимальную величину и по ней судят о местоположении и параметрах дефекта. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх