Дистанционный способ раннего обнаружения повреждений металлических конструкций из алюминиевых сплавов

Использование: для бесконтактного электромагнитного неразрушающего контроля листовых алюминиевых сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает установку плоского емкостного датчика вблизи потенциально опасного участка поверхности (концентратора напряжения) металла, деформирование его путем приложения внешнего усилия с помощью нагружающего устройства, формирование сигнала ЭМИ в результате развития механической неустойчивости в виде распространяющихся деформационных полос, преобразование сигнала ЭМИ с помощью емкостного датчика ЭМИ и его регистрацию, в качестве источника ЭМИ используется электрически активная окисная пленка Аl2O3 на поверхности алюминиевого сплава, при этом сигнал ЭМИ возникает при смещении двойного электрического слоя, связанного с окисной пленкой относительно неподвижного датчика ЭМИ в ходе зарождения и распространения полосы локализованной пластической деформации в виде бегающей шейки или в ходе распространения трещины. Технический результат: обеспечение возможности бесконтактного электромагнитного метода, когда ледяная корка на поверхности металла отсутствует. 6 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к бесконтактному электромагнитному неразрушающему контролю листовых алюминиевых сплавов, используемых для изготовления транспортных средств.

Известен способ получения электромагнитного излучения (ЭМИ) при растяжении образцов твердых тел в форме металлических стержней цилиндрической формы (Electromagnetic effect at I. Nature, vol. 254, March 13, 1975. P. 133-134), согласно которому деформируемый металлический стержень помещают по metallic fracture. Ashok Misra [оси, выполненной в форме полуцилиндра металлической пластины, которую используют в качестве обкладки конденсатора и от боковой поверхности которой делают отвод для подключения к первому входу регистратора, в качестве которого используют запоминающий осциллограф, а деформируемый металлический стержень используют в качестве второй обкладки конденсатора, которую подключают к второму входу регистратора и заземляют. При этом вследствие образования трещин и микротрещин в материале деформируемого металлического стержня возникает поток электронов со сформировавшихся поверхностей (берегов трещин), сопровождаемый ЭМИ.

Недостаток этого способа состоит в необходимости использования сложных прессов со значительным разрывным усилием при получении ЭМИ деформируемых металлических стержней, что усложняет и удорожает процесс получения ЭМИ.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ исследования ЭМИ деформируемых металлических конструкций из алюминиевых сплавов в условиях обледенения по Патенту РФ №2536776 кл. G01N 27/92, опубл. 27.12.2014 г., включающий установку плоского емкостного датчика вблизи потенциально опасного участка поверхности (концентратора напряжений) металла, деформирование его путем приложения внешнего растягивающего усилия с помощью нагружающего устройства до появления механической неустойчивости в виде распространяющихся по поверхности металла полос локализованной деформации, формирование сигнала ЭМИ в процессе пластической деформации и разрушения ледяного слоя, преобразование сигнала ЭМИ с помощью емкостного датчика ЭМИ и его регистрацию, характеризующийся тем, что в качестве источника ЭМИ используют слой льда на поверхности металла, по которой распространяется полоса локализованной пластической деформации (локализованное утонение в виде шейки), при этом сигнал ЭМИ формируют как сумму сигналов ЭМИ, созданных движением во льду заряженных дислокаций, электрически активных вследствие псевдопьезоэлектрического эффекта берегов трещин и двойного электрического слоя вблизи границы раздела лед - металл.

Недостаток этого способа состоит в ограниченном температурном диапазоне (отрицательные температуры), в котором наблюдается электромагнитный сигнал, вызванный динамикой ледяной корки на поверхности металла.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в обеспечении возможности применения бесконтактного электромагнитного метода для регистрации процессов зарождения распространения деформационных полос и трещин при положительных температурах, когда ледяная корка на поверхности металла отсутствует.

Технический результат достигается тем, что в качестве источника электромагнитного излучения используется не ледяная корка, а диэлектрическая окисная пленка, всегда имеющаяся на поверхности алюминиевого сплава, эксплуатируемого в воздушной и водной среде.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примером конкретного выполнения и фигурами 1-6, на которых приведена принципиальная схема стенда для демонстрации способа (фиг. 1) и результаты измерения сигнала ЭМИ, вызванного повреждением поверхности металла, синхронизированные с данными видеосъемки распространяющихся полос деформации (фиг. 2-5) и данными измерения рельефа поверхности (фиг. 6).

На стенде испытывают растяжением плоский образец алюминий-магниевого сплава АМгб. Этот сплав демонстрирует механическую неустойчивость в виде прерывистой деформации, вызванной распространением на поверхности сплава полос макролокализованной деформации. Образцы, выполненные в виде двухсторонних лопаток с размером рабочей части 6×3×0.5 мм3, предварительно отжигались при температуре 450°C в течение 1 часа и закаливались на воздухе (средний размер зерна после отжига составил 10 мкм). Растяжение образцов проводили с постоянной скоростью возрастания напряжения при комнатной температуре в мягкой деформационной машине [Шибков А.А., Лебедкин М.А., Желтов М.А., Скворцов В.В., Кольцов Р.Ю., Шуклинов А.В. Заводская лаборатория. 2005. Т. 71. С. 20]. Деформацию образца измеряли с помощью триангуляционного датчика положения фирмы Riftec с точностью 1.5 мкм в полосе часто 0-2 кГц, а силовой отклик механической системы машина-образец измеряли помощью датчика усилия Zemic Н3-С3-100 kg-3 В с чувствительностью 1.5 мкВ/Н. Скорость регистрации данных этих датчиков устанавливали равной 2 кГц. Измерения датчиков синхронизировали с высокоскоростной цифровой видеокамерой VS-FAST/G6 НПК «Видеоскан». Скорость видеосъемки поверхности составляла 500 кадр/с. Для контрастирования изображений использовали компьютерную программу вычитания последовательных цифровых изображений [Шибков А.А., Лебедкин М.А., Желтов М.А., Скворцов В.В., Кольцов Р.Ю., Шуклинов А.В. Заводская лаборатория. 2005. Т. 71. С. 20].

Схема эксперимента показана на фиг. 1. Сигнал ЭМИ измеряли с помощью плоского емкостного зонда 1, расположенного параллельно фронтальной поверхности рабочей части образца 2. Канал регистрации сигнала ЭМИ состоял из высокоомного широкополосного предусилителя 3 (Rвх=1012 Ом, Свх=20 пФ, полоса пропускания 1-106 Гц, среднеквадратичный шум 10 мкВ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4 и компьютера 5. Противоположную фронтальную поверхность видеофильмировали с помощью видеокамеры 6. Деформируемый образец электрически изолировали от испытательной машины с помощью стеклотекстолитовых захватов 7. Измерительную ячейку помещали в заземленный корпус 8 толщиной 10 мм, изготовленный из железа армко.

По результатам видеосъемки эволюции деформационных полос строили корреляционную диаграмму - временную зависимость координаты y границы полосы (полос) и временную зависимость суммарной площади полос A(t)=ΣAi(f), где Ai - площадь, заключенная между границами расширяющейся полосы. Часть образцов разгружали после деформирования до разрыва и измеряли профиль z(x) статических полос с помощью бесконтактного профилометра Wyko NT 9080 с точностью до 10 нм; здесь z и x - проекции точки на фронтальной поверхности образца в направлениях, перпендикулярных этой поверхности и границе деформационной полосы соответственно.

При растяжении с заданной скоростью роста напряжения алюминий-магниевые сплавы с содержание магния 3-6% демонстрируют ступенчатую кривую деформации [Шибков А.А., Золотов А.Е. Письма в ЖЭТФ. 2009. Т. 90. С. 412]. В координатах деформация - время или деформация - напряжение (напряжение σ и время t связаны линейно в этих условиях нагружения) ступенчатая кривая растяжения сплава АМгб и соответствующий сигнал ЭМИ представлены на фиг. 2. Каждая ступень (деформационный скачок) амплитудой сопровождается импульсным сигналом ЭМИ амплитудой , причем амплитуда электромагнитного сигнала приблизительно линейно растет с увеличением высоты ступени на деформационной кривой, за исключением последнего скачка, на фронте которого происходит разрыв образца (см. вставку на фиг. 2).

На фиг. 3 приведены записи переднего фронта сигнала ЭМИ ϕ (1), датчика деформации Δε (2), силового датчика σ (3), синхронизированные с корреляционной диаграммой y (4) и временной зависимостью суммарной площади A (5), а на фиг. 4 представлен фрагмент видеофильма развития деформационных полос, соответствующий развитию деформационного скачка. Стрелками на фиг. 3 отмечены характерные моменты в эволюции полос, а числа y стрелок - кадры видеофильма на фиг. 4. В структуре деформационного скачка, как видно из фиг. 3, имеют место два последовательных скачка (кривая 2), обусловленных: первый - зарождением и расширением первичной (материнской) полосы, а второй - вторичной полосы и полос более высоких порядков, которые зарождаются на границах предшествующих полос (см. корреляционную диаграмму, кривая 4 на фиг. 3).

Из сопоставления кривых (1)-(5) на фиг. 3 видно, что все основные особенности эволюции полос деформации (зарождение, активная фаза расширения полосы, резкое затухание скорости границ полос, зарождение вторичных полос на границах предшествующих полос и т.д.) отражены в структуре измеряемых временных рядов, особенно в структуре силового отклика σ (t) (кривая 3) и в структуре сигнала собственной электромагнитной эмиссии ϕ (t) (кривая 1). Например, зарождение и активная стадия расширения первичной полосы, отмеченная на фрагменте видеофильма кадрами 50-64, сопровождается соответствующим ростом сигнала ЭМИ ϕ, коррелирующим с временной зависимостью площади этой полосы (кривая 5). Подобным образом согласуется стадия роста сигнала между моментами времени, соответствующими временному отрезку между кадрами 95-108, на котором происходит зарождение и расширение вторичной деформационной полосы, возникающей на «левой» (на фиг. 4) границе первичной полосы (см. также корреляционную диаграмму y(t) на кривой 4 фиг. 3).

Таким образом, сигнал ЭМИ пропорционален мгновенной деформации образца в ходе развития механической неустойчивости, в то же время силовой отклик σ (t) наиболее чувствителен к событиям быстрой релаксации внутренних напряжений, связанных со стадией зарождения деформационной полосы, которая дает лишь небольшой вклад в общую деформацию образца (см. резкие спады напряжения в моменты времени, соответствующие кадрам 50,51 и 95,96, когда происходит зарождение полос). Длительность фронта разгрузки системы машина-образец, связанной с зарождением первичной и вторичной полос, как обнаружено, порядка 1-2 мс. Столь резкий скачок разгрузки вызывает колебания в силовом отклике на частоте 200 Гц, которая по данным баллистической калибровки совпадает с собственными колебаниями механической системы машина-образец.

Анализ зарегистрированных сигналов ЭМИ, данных видеосъемки и силовых откликов на развитие прерывистой деформации показывает, что каждый деформационный скачок на кривой растяжения начинается с зарождения первичной деформационной полосы, которая вызывает наиболее глубокий скачок разгрузки механической системы машина-образец амплитудой и одновременно сигнал ЭМИ в виде резкого скачка потенциала ϕ с типичной амплитудой 80-130 мкВ. Синхронная запись со скоростью 2 кГц сигнала ЭМИ и силового отклика, вызванных зарождением первичной полосы деформации, представлена на фиг. 5. Как видно ,эти сигналы возникают почти одновременно в пределах временного разрешения метода, 0.5 мс. Таким образом, первый всплеск сигнала ЭМИ может служить индикатором (электромагнитным предвестником) развития макроскопического, амплитудой несколько процентов скачка деформации, несмотря на то, что первичная полоса (источник сигнала ЭМИ) дает лишь незначительный вклад в деформационный скачок.

Рассмотрим механизмы разделения зарядов в деформируемом сплаве, способные вызвать генерирование наблюдаемых сигналов ЭМИ. В отличие от диэлектриков и полупроводников, для которых максвелловское время релаксации τM, как правило, больше характерных времен τd эволюции дислокационных ансамблей на мезоскопическом и макроуровне (линии и полосы скольжения, полосы Людерса и т.д. [Головин Ю.И., Шибков А.А. Кристаллография. 1990. Т. 35. С. 440, Neuhauser Н. Dislocation in Solids / Edited by F.R.N. Nabarro. North Holland Company. 1983. V. 6. P. 319]), для металлов τM<<τd . Поэтому зарегистрированные сигналы ЭМИ могут быть связаны с процессами разделения зарядов вблизи поверхности пластически деформируемого металла. Наиболее известным процессом утечки заряда с поверхности металла является экзоэлектронная эмиссия (ЭЭ) - эффект Крамера [1979 Kramer J. Acta Phys. Austr. 1957. V. 10. P. 327, Рабинович Э. УФН.. Т. 127. С. 163], причем деформационная ЭЭ наблюдается только в условиях освещения и/или нагревания [Минц Р.И., Мильман И.И., Крюк В.И. УФН. 1976. Т. 119. С. 749; Резников В.Г., Розенман Г.И., Мелехин В.П., Минц Р.И. Письма в ЖЭТФ. 1973. Т. 17. С. 608]. Работа выхода чистой поверхности Al равна 4.25 эВ [Евдокимов В.Д., Семов Ю.И. Экзоэлектронная эмиссия при трении. Наука, М. (1973). 181 с.]. Наличие окисной пленки Al2O3 увеличивает работу выхода на десятые доли электронвольта, а дефекты кристаллического строения алюминия уменьшают ее на величину не более ~ 1 эВ. Поэтому для эмиссии экзоэлектронов с поверхности алюминия необходима ультрафиолетовая подсветка [Минц Р.И., Мильман И.И., Крюк В.И. 1976. УФН. Т. 119. С. 749, Langehecker J., Ray R. J. Appl. Phys. 1964. V. 35. P. 2588]. Контрольные эксперименты в темноте показали, что характеристики сигналов ЭМИ не отличаются от таковых при дневном освещении. Следовательно, можно заключить, что явление ЭМИ при прерывистой деформации алюминиевого сплава не связано с экзоэлектронной эмиссией.

Рассмотрим роль динамики и/или разрыва диэлектрической окисной пленки в генерировании сигнала ЭМИ в ходе образования и распространения деформационных полос на поверхности алюминиевого сплава. Как известно [Vargel С.Corrosion of aluminium. Elsevier Ltd., Oxford (2004) 658 p.], при температурах ниже 60°C на поверхности алюминия в воздушной среде образуется оксидный слой Al2O3 толщиной порядка 10 нм, состоящий из первичного рентгеноаморфного слоя толщиной ≈4 нм, который образуется в течение нескольких миллисекунд и последующего медленно растущего кристаллического слоя. Природа электрической активности оксидного слоя непосредственно связана с механизмом его роста. В настоящее время экспериментально подтвержден механизм формирования оксидного слоя на поверхности алюминия, предложенный ранее Моттом и Кабрерой [Mott N.F. Transactions of the Faraday Society. 1939. V. 35. P. 1175, Cabrera N. Revue de Metallurge. 1948. V. 45. P. 86 (1948)]. В соответствии с этим механизмом после начальной очень быстрой стадии образования окисной пленки, когда молекулы кислорода не могут адсорбироваться на поверхности металла, а лишь на поверхности окисла, электроны проводимости, находящиеся вблизи уровня Ферми металла, туннелируют сквозь окисную пленку и оседают на уровнях кислорода, расположенных ниже уровня Ферми. В результате внешняя поверхность оксида заряжается отрицательно, а противоположный заряд соответственно находится в металле вблизи фазовой границы металл-окисел. Возникающая разность потенциалов порядка 1В создает в тонкой окисной пленке электрическое поле напряженностью 3-10 МВ/см [Мотт Н., Генри Р. Электронные процессы в ионных кристаллах. ИЛ, М.,1960]. Это поле вытягивает катионы металла к внешней границе окисел - газ, где происходит реакция окисления. Такой механизм обеспечивает нормальный рост окисной пленки до 15-20 нм, когда туннельный ток значительно падает из-за роста ширины барьера, а электрическое поле в оксидном слое уменьшается до значения, недостаточного для доставки ионов металла на внешнюю поверхность слоя.

Будем считать, что сигнал ЭМИ обусловлен перемещением нормально к зонду двойного электрического слоя, связанного с окисной пленкой в ходе образования и расширения полосы деформации. Отметим, что полоса деформации в плоском образце представляет собой расширяющуюся шейку. Профиль статической полосы деформации, полученный с помощью профилометра Wyko NT 9080, представлен на фиг. 6. Для деформируемых образцов сплава АМгб ее типичная максимальная глубина в профиле составила 0.6-0.8 мкм, а средняя - 0.3-0.4 мкм.

Потенциал поля двойного электрического слоя определяется выражением [Тамм И.Е. Основы теории электричества. М., Наука, 1976, 616 с.]:

где dΩ - элемент телесного угла, - мощность слоя толщиной δ, σе - поверхностная плотность заряда, связанная с разностью потенциалов Ue между внешней и внутренней поверхностью окисной пленки соотношением , где ε - диэлектрическая проницаемость материала пленки, ε0 - электрическая постоянная. Поэтому потенциал поля на расстоянии r от окисленной поверхности алюминиевого образца имеет вид:

где ΔS - площадь слоя. При образовании полосы деформации часть двойного слоя площадью, равной площади полосы ΔS≈А, удаляется от зонда в среднем на величину Δr, равную средней глубине шейки, тогда изменение потенциала Δϕ в точке r будет пропорционально среднему «объему шейки» АΔr:

Полагая для окисленного алюминия Ue≈1В [Евдокимов В.Д., Семов Ю.И. Экзоэлектронная эмиссия при трении. М., Наука, 1973, 181 с.], диэлектрическую проницаемость окисной пленки Al2O3 ε≈10 [Robertson J.. Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2004. V. 28. P. 265] и учитывая результаты наших экспериментов: А≈3 мм2, r=1 мм и Δr≈0.35 мкм, получим Δϕ≈ 2 мВ. Далее необходимо учитывать, что входная цепь предусилителя содержит емкостный делитель, состоящий из собственной емкости зонда С0~1 пФ и входной емкости Свх≈20 пФ, тогда смещение двойного слоя на поверхности металла, связанное с эволюцией деформационной полосы, может вызвать сигнал ЭМИ амплитудой , что по порядку величины совпадает с амплитудой наблюдаемых сигналов ЭМИ, связанных с развитием деформационных полос.

Таким образом, приведенные количественные оценки показывают, что среди возможных причин генерирования сигналов ЭМИ в ходе прерывистой деформации наиболее непротиворечивым является механизм смещения поверхностной электрически активной окисной пленки Al2O3, вызванный образованием полосы макролокализованной деформации или трещины.

Краткое описание чертежей:

Фиг. 1. Схема измерения сигнала ЭМИ при растяжении плоского образца. 1 - плоский емкостный зонд, 2 - образец, 3 - предусилитель, 4 - АЦП, 5 - компьютер, 6 - скоростная видеокамера, 7 - стеклотекстолитовые захваты, 8 - экран толщиной 10 мм из железа армко.

Фиг. 2. Фрагмент ступенчатой кривой растяжения (1) образца сплава АМгб с постоянной скоростью роста напряжения и соответствующий сигнал ЭМИ (2). Стрелкой отмечен момент разрыва. На вставке - зависимость амплитуды сигнала ЭМИ Δϕm от амплитуды деформационного скачка Δεm - ступени на деформационной кривой.

Фиг. 3. Результаты обработки данных электромагнитного и оптического мониторинга скачка деформации в сплаве АМгб: 1 - передний фронт сигнала ЭМИ ϕ(t), 2 - форма скачка деформации Δε(t), 3 - силовой отклик σ(t), 4 - корреляционная диаграмма y(t),

5 - временная зависимость суммарной площади полос A(t). Числами на кривой 1 отмечены номера кадров видеофильма, показанного на Фиг. 4.

Фиг. 4. Результаты компьютерной обработки видеофильма эволюции полос деформации на скачке деформации сплава АМгб, представленного на Фиг 3. Числа - номера кадров. Температура испытания 25°C. , скорость видеосъемки 500 кадр/с.

Фиг. 5. Сигнал ЭМИ ϕ (1) и силовой отклик σ (2) на зарождении первичной деформационной полосы, с которой начинается развитие макроскопического скачка деформации. Скорость записи данных датчиков электрического поля и усилия 2 кГц.

Фиг. 6. Фрагмент профилограммы поверхности образца АМгб со статической полосой макролокализованной деформации после деформирования образца до 10%.

Способ формирования электромагнитного излучения (ЭМИ) деформируемых листовых алюминиевых сплавов систем Al-Mg, Al-Cu и Al-Li, демонстрирующих прерывистую деформацию и полосообразование; способ включает установку плоского емкостного датчика вблизи потенциально опасного участка поверхности (концентратора напряжения) металла, деформирование его путем приложения внешнего усилия с помощью нагружающего устройства, формирование сигнала ЭМИ в результате развития механической неустойчивости в виде распространяющихся деформационных полос, преобразование сигнала ЭМИ с помощью емкостного датчика ЭМИ и его регистрацию, отличающийся тем, что в качестве источника ЭМИ используется электрически активная окисная пленка Аl2O3 на поверхности алюминиевого сплава, при этом сигнал ЭМИ возникает при смещении двойного электрического слоя, связанного с окисной пленкой относительно неподвижного датчика ЭМИ в ходе зарождения и распространения полосы локализованной пластической деформации в виде бегающей шейки или в ходе распространения трещины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для выявления и характеристики дефектов и зон концентрации напряжений в инженерных сооружениях из стальных трубных сталей, включая резьбовые трубы нефтегазового сортамента, используемые при бурении и извлечении нефтепродуктов.

Изобретение относится к неразрушающему выявлению отклонений от нормы в электропроводных материалах. Сущность изобретения заключается в том, что дифференциальный датчик для выявления отклонений от нормы в электропроводных материалах содержит постоянный магнит; первую катушку с одной или более первыми обмотками, навитыми вокруг постоянного магнита и определяющими первую ось катушек, и вторую катушку с одной или более вторыми обмотками, навитыми вокруг постоянного магнита и определяющими вторую ось катушек, идущей поперечно первой оси катушек.

Использование: для неразрушающего контроля труб риформера из аустенитной стали. Сущность изобретения заключается в том, что способ испытания трубы риформера из аустенитной стали, содержащий этапы, на которых: обеспечивают образец трубы риформера из аустенитной стали, которая должна быть проверена; выбирают одно или более мест испытания на упомянутой трубе риформера из аустенитной стали; передают два синусоидальных электромагнитных сигнала, имеющих различные частоты F1 и F2, в место испытания на трубе риформера из аустенитной стали; принимают ответный сигнал из упомянутого места испытания; и анализируют основную частоту и частоты интермодуляции упомянутого принятого ответного сигнала, чтобы определить состояние трубы риформера из аустенитной стали в упомянутом месте испытания.

Изобретение относится к средствам механизации и автоматизации технологических операций при проведении неразрушающего контроля объектов промышленного производства или транспорта, например сварных швов ЖД цистерн и их креплений (хомутов).

Использование: для контроля технического состояния нефтегазовых скважин. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения коррозии обсадных колонн в эксплуатационных скважинах включает измерение толщины обсадной колонны по стволу скважины импульсной электромагнитной дефектоскопией, дополнительно регистрируют амплитуды низкочастотных акустических шумов, по которым выделяют интервалы заколонных перетоков жидкости, в выявленных интервалах перетоков по пониженным значениям суммарной ЭДС импульсов магнитной проницаемости и электропроводимости обсадной колонны определяют ее толщину и путем сравнения ее с толщиной соседнего беспереточного интервала, определяемого по отсутствию акустических шумов, в котором толщина обсадной колонны понижена только за счет коррозии ее внутренней стенки, по разности этих толщин судят о коррозии наружной стороны колонны.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий методом магнитных потоков рассеяния и предназначено, прежде всего, для дефектоскопического контроля канатов из стальной ферромагнитной проволоки и устройству для осуществления способа.

Использование: для магнитной дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что магнитная дефектоскопия трубопровода проводится с учетом различных магнитных свойств материалов, связанных с применением при строительстве трубопроводов труб из различных марок стали и влиянием направления намагничивания относительно направления проката листа.

Предложенный комплекс внутритрубной дефектоскопии с тросовой протяжкой относится к средствам для проверки технического состояния коротких прямолинейных или изгибных отрезков трубопровода.

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.).

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.

Изобретение относится к области бесконтактной внутритрубной диагностики технического состояния подземных ферромагнитных нефтяных и газовых труб. Сущность изобретения заключается в том, что способ диагностики технического состояния подземного трубопровода основан на измерении 36 сумм компонент поля и 36 градиентов постоянного магнитного поля, используя 8 трехкомпонентных датчиков постоянного магнитного поля, расположенных в вершинах куба околотрубного пространства, с использованием системы не менее чем из четырех преобразователей магнитной индукции, каждый из которых состоит из двух трехкомпонентных соосных датчиков постоянного поля с осевой симметрией. В состав системы входят также два трехкомпонентных датчика переменного магнитного поля. Технический результат – повышение точности и чувствительности способа диагностики технического состояния подземных трубопроводов, повышение точности привязки результатов измерений к положению трубопровода, а также повышение надежности и точности разделения полей дефектов и полей помех. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, технической диагностике, предназначено для определения остаточных механических напряжений в деформированных ферромагнитных сталях и может применяться в лабораторных, цеховых и полевых условиях. Устройство содержит намагничивающую, подмагничивающую и измерительную системы. Намагничивающая система выполнена в виде П-образного магнитопровода из магнитомягкого материала с намагничивающими обмотками на двух его полюсах. Контакты подмагничивающей системы выполнены подпружиненными, закреплены на П-образном магнитопроводе и расположены в межполюсном пространстве в единой с торцами полюсов П-образного магнитопровода плоскости, обращенной к поверхности контролируемого изделия. Катушка измерительной системы размещена на одном из полюсов П-образного магнитопровода, измерительная система снабжена датчиком Холла, расположенным в центральной части межполюсного пространства П-образного магнитопровода, соединенным с П-образным магнитопроводом и устройством оцифровки сигнала. Технический результат: повышение точности и достоверности контроля за счет измерения внутреннего магнитного поля в контролируемом изделии, увеличение локальности контроля, расширение области применения устройства за счет контроля остаточных напряжений в различных направлениях крупногабаритных ферромагнитных изделий при снижении массогабаритных размеров устройства и упрощении подготовительных операций перед проведением контроля. 3 ил., 1 табл.

Способ относится к бесконтактной магнитометрической диагностике. Способ включает возбуждение переменного магнитного поля в зоне трубопровода, измерение над и вблизи трубопровода индукции переменного магнитного поля, создаваемой током в трубопроводе, измерение расстояния от датчиков до проекции оси трубопровода на дневную поверхность, индицирование величины и направления удаления датчиков от проекции оси трубопровода, на основании чего оператор корректирует путь перемещения вдоль трубопровода, определение углов поворота датчиков поля вокруг горизонтальных и вертикальной осей, получение матрицы поправок, связанных с углами поворота датчиков и их расстоянием относительно оси трубопровода, внесение поправок в матрицы компонент поля и их разностей. Для повышения достоверности и точности диагностического контроля технических параметров подземного трубопровода в независимости от условий его расположения в техническом коридоре или на технологической площадке, при перемещении датчиков магнитного поля над трубопроводом определяют степень фактического влияния на диагностируемый трубопровод магнитных помех от соседних трубопроводов, расположенных в непосредственной близости, для чего перемещают матрицу датчиков магнитного поля как вдоль, так и поперек оси обследуемого трубопровода в обе стороны на расстояние не менее десятикратной глубины его заложения, проводят измерение в пространстве векторов индукции переменного магнитного поля, создаваемых токами в трубопроводах, получают ситуационную картину магнитных полей вблизи диагностируемого трубопровода, проводят расчеты и определяют, при каких фактических величинах токов, глубин трубопроводов и расстояниях между ними рассчитанная ситуационная картина распределения векторов магнитного поля около диагностируемого трубопровода будет соответствовать измеренному распределению, далее вычитают при расчетах токи от соседних трубопроводов при проведении обработки результатов измерений, определении расположений источников аномалий переменного магнитного поля и параметров нарушений изоляции трубопровода. 3 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления дефектов в трубопроводах из ферромагнитных материалов. Способ магнитной дефектоскопии стальных трубопроводов со стороны внутренней поверхности, заключающийся в том, что перемещают вдоль внутренней поверхности трубопровода двухполюсную систему намагничивания, обеспечивающую осевое намагничивание до технического насыщения участка трубопровода между ее полюсами, регистрируют с помощью магниточувствительных элементов сигналы, пропорциональные индукции магнитных потоков рассеяния над внутренней поверхностью трубопровода, и по совокупности полученных сигналов судят о наличии и параметрах дефектов сплошности металла в стенке трубопровода, при этом одновременно с помощью двух дополнительных двухполюсных систем намагничивания намагничивают в осевых направлениях, встречных к направлениям намагничивания основной системой намагничивания, два участка трубопровода, расположенные с осевым зазором с разных сторон относительно участка, намагничиваемого основной системой намагничивания. Технический результат изобретения – расширение области применения на трубопроводы меньшего внутреннего диаметра и/или большей толщины стенки. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к системе неразрушающего контроля пути. Во время движения следяще-стабилизирующего устройства создают переменное поперечное магнитное поле попарно размещенными постоянными магнитами с обращенными в противоположные стороны полюсами, переменное магнитное поле которых при перемещении вдоль рельса и пересечении поперечным магнитным полем рельса, возбуждает в нем вихревые токи, создающие магнитные поля, направленные навстречу друг другу, и результирующее магнитное поле, не зависящее от скорости движения. На каждом из параллелограммных маятниковых подвесов продольного качания закреплены по крайней мере по два постоянных магнита с параллельными продольными магнитными осями и полюсами, обращенными в противоположные стороны. В результате обеспечивается повышение точности измерений мобильного дефектоскопа при высоких скоростях его движения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при дефектоскопии магнитных металлических труб, расположенных в скважинах, с одновременным вычислением толщины стенок каждой из труб в многоколонных скважинах. Способ электромагнитной дефектоскопии-толщинометрии в многоколонных скважинах включает возбуждение нестационарного электромагнитного поля импульсами тока в генераторных катушках разной длины и измерение ЭДС, наведенной в приемных катушках вихревыми токами, протекающими в исследуемых металлических магнитных трубах. При этом возбуждают импульсом тока длительностью Т одновременно все генераторные катушки. Затем их последовательно с интервалом Ti отключают от генератора, начиная с короткой генераторной катушки, и последовательно каждой измерительной катушкой, соответствующей отключенной генераторной катушке, измеряют ЭДС (Е) как функцию времени E(tj,). Причем сигнал с самой последней, длинной измерительной катушки регистрируют как постоянную спада по приведенному математическому выражению. Техническим результатом является повышение точности измерений за счет исключения влияния электромагнитных и геометрических характеристик ближней магнитной металлической трубы на результаты измерений на поздних временах в последующих трубах. 3 ил.

Изобретение касается устройства для проверки колес железнодорожного подвижного состава в отношении вызванного эксплуатацией износа и/или дефекта материала. В заявленном устройстве катящаяся колесная пара железнодорожного подвижного состава проходит через ограниченное в пространстве магнитное поле, которое образовано посредством железнодорожных рельсов, по которым направляется соответствующее рельсовое транспортное средство. Между железнодорожными рельсами (2; 3) расположен электромагнит (4; 5), на котором при этом расположена измерительная обмотка для регистрации изменений магнитного потока. При этом железнодорожные рельсы (2; 3) соединены посредством выполненной в виде электромагнита поперечины (6), на которой расположена измерительная обмотка (5) для регистрации изменений магнитного потока. В результате можно проверять колеса железнодорожного подвижного состава в различных вариантах выполнения за короткое время, в частности, проверка колес железнодорожного подвижного состава может осуществляться в режиме движения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам магнитной дефектоскопии, предназначенным для обнаружения дефектов в протяженных ферромагнитных изделиях с постоянным и сложным поперечным сечением. Измеритель магнитного дефектоскопа протяженного изделия сложной формы содержит блок намагничивания, выполненный в виде двух разнесенных соленоидов, охватывающих изделие, и магниточувствительный датчик, расположенный между соленоидами, а также содержит множество магниточувствительных датчиков, расположенных по периметру поперечного сечения изделия с требуемом разрешением, установленных в поперечном захвате изделия в подвесах, обеспечивающих минимальный зазор между датчиками и поверхностью изделия при перемещении изделия сквозь соленоид и захват, а соленоиды выполнены охватывающими изделие по контуру. Технический результат – повышение точности магнитной дефектоскопии протяженных изделий сложной формы. 3 ил.

Использование: для бесконтактного электромагнитного неразрушающего контроля листовых алюминиевых сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает установку плоского емкостного датчика вблизи потенциально опасного участка поверхности металла, деформирование его путем приложения внешнего усилия с помощью нагружающего устройства, формирование сигнала ЭМИ в результате развития механической неустойчивости в виде распространяющихся деформационных полос, преобразование сигнала ЭМИ с помощью емкостного датчика ЭМИ и его регистрацию, в качестве источника ЭМИ используется электрически активная окисная пленка Аl2O3 на поверхности алюминиевого сплава, при этом сигнал ЭМИ возникает при смещении двойного электрического слоя, связанного с окисной пленкой относительно неподвижного датчика ЭМИ в ходе зарождения и распространения полосы локализованной пластической деформации в виде бегающей шейки или в ходе распространения трещины. Технический результат: обеспечение возможности бесконтактного электромагнитного метода, когда ледяная корка на поверхности металла отсутствует. 6 ил.

Наверх