Вихретоковый преобразователь для неразрушающего контроля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 561899

Союз Советских

Социалисти".о".". x

Расоублхк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.12.74 (21) 2081564/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.77. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 13.07.77 (51) М. Кл G 01N 27/86

Государствеииый ксмите1

Совета Мииистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УД1 620,179.142 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Денисов и В. А. Шарков (71) Заявитель

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт имени С. П. Королева (54) ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий методом вихревых токов и может быть использовано для контроля качества цилиндрических изделий, например труб.

Известны вихретоковые преобразователи для контроля цилиндричеоких изделий, представляющие собой круглые катушки индуктивност и,,содержащие,мапнитопроводы различной конфигурации (1).

Возбуждающее электромагнитное поле таких преобразователей не локализовано в зоне контроля. Топология распределения вихревых токов в контролируемом изделии обычно не совпадает с топологией дефекта. Следствием этого является сравнительно низкая чувствительность так их преобразователей к локальным дефектам (например, типа поверхностных трещин) изделия.

Наиболее близким,по тех|нической сущ ности к предлагаемому изобретению является вихретоковый преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий кольцевой малнитопровод, катушки нндуктивности и расположенные в зазоре магнитопровода токогороводящие вставки (2). Это поле обладает высокой пространственной локализацией, поскольку такой зазор может быть выполнен весьма малых линейных размеров, и может быть надлежащим образом ориентировано в соответствии с предполагаемым или известным ореднестатическпм законом расположения дефектов.

Известный вихретоковый преобразователь

5 предназначен для контроля цилиндрических изделий и имеет два чашеобразных кольцевых ферритовых сердечника, обращенных друг к другу своими полостями. 1орцы сердечника ооразуют узкие зазоры, электромагнитные поля рассеяния которых взаимодействуют с токопроводящпM изделием. Образованное таким образом возмущающее электромагнитное лоле имеет форму узкого кольца, замыкающегося вокруг изделия, и обладает

15 высокой локальностью в направлении длины этого изделия. 1 акая конструкция преобразователя позволяет надежно контролировать только дефекты типа дуг на внешней поверхности цилиндрических изделий. Дефекты, расположенные вдоль длины изделия (например, продольные поверхностные и внутренние трещины, расслоения, волосовины и др.), вызывают настолько,малое изменение выходных параметров этого преобразователя, что надежность контроля, даже прп использовании высокочувствительных схем, становится весьма низкой. Физически это обусловлено тем, что контуры вихревых токов, создаваемые в изделии, не «разрываются» продольными де33 фектами, поскольку возбуждающее поле из561899

65 вестного преобразователя,имеет преобладающую тангенциальную составляющую напряженности поля, направленную коаксиально к длине изделия.

Цель изобретения — повышение надежности контроля, Указанная цель достигается тем, что магнитопровод составлен не менее, чем из трех секторов, на каждом из которых намотаны две катушки индуктивностн, одна сторона каждой катушки вытянута вдоль образующей внутренней поверхности сектора, а другая сторона размещена в зазоре между соседними секторами, а,катушки соседних секторов, стороны которых расположены в общем зазоре, соединены между собой так, что создают противоположно, направленные магнитные потоки.

Для повышения избирательности преобразователя к дефектам зазоры между секторамн магнитопровода выполнены разной ширины.

На фиг. 1 изображен вихретоковый преобразователь в аксанометрической проекции с выдвинутым (для наглядности) экранным блоком и контролируемое цилиндрическое изделие, общий внд; на фиг. 2 — поперечное сечение преобразователя; на фиг. 8 — сечение преобразо вателя в области одного из зазоров и контролируемое изделие.

Кольцевой ферритовый магнитопровод составлен из нескольких секторов 1 (в при веденной конструкции шесть секторов), между которыми образованы относительно узкие зазоры 2. В зазорах вдоль высоты 3 уложены длинные стороны прямоугольных катушек 4 и 5 индуктивности. Вторые длинные стороны каждой из этих катушек вытянуты вдоль образующих внутренних поверхностей своих секторов. Катушки соседних секторов, входящие сторонами в общий зазор, включены встречно друг другу, создают результирующий и замыкающийся через магнитопровод магнитный поток. Каждый сектор магнитопровода содержит по две катушки индуктивности (всего в данном варианте преобразователя,их двенадцать). В зазорах магнитопровода помещены металлические вставки 6, экранирующие катушки, располагаемые между их сторонами в общем зазоре. Вставки выступают своими краями во внутреннюю область преобразователя и припаиваются ими к металлическим кольцам 7. Вста вки и кольца образуют в совокупности экранный блок. Применяя съемные экранные блоки с разной толщиной вставок, можно изменять ширину зазоров в магнитопроводе одного и того же преобразователя. Преобразователь в процессе контроля находится внутри изделия 8 (например, труба), вращаясь и продвигаясь вдоль его длины.

По общепр инятой классификации вих ретоко вых преобразователей такая конструкция относится к п реобразователям погружного типа. Однако при размещении сторон катуш5

45 ки, не входящих в зазор, на внешней поверхности магнитопровода реализуется преобразователь пароходного типа. Соответственно видоизменяется и экранный блок.

Преобразователь работает следующим образом.

Г1ри подключении катушек к генератору переменного тока вокруг каждого из зазоров преобразователя создается замкнутый магнитный поток Ф, проходящий через секторы 1 магнитопроводов и воздушные пространства вблизи зазоров. Внешняя область зазоров является рабочей и при размещении в ней контролируемого токопроводяшего изделия 8, в последнем наводятся вихревые токи.

В процессе контроля преобразователь, вращаясь, входит внутрь изделия 8, сканируя его поверхность электромагнитными полями рассеяния из зазоров 2. Появление дефекта под одним нз зазоро в приводит к изменению полного сопротивления преобразователя или фазы его составляющих, которое регистрируется измерительной схемой. Таким преобразователем реализуется многоходовая траектория сканирования с последовательным возбуждением вихревых токов в одних и тех же участках изделия. Зто позволяет осуществить многократный контроль одним преобразователем за один цикл испытаний и достичь высокой надежности контроля. Кроме того, преобразователь с зазором разной ширины обладает избирательностью к TQM типам дефектов, размеры которых совпадают с топологией распределения вихревых токов в изделии. При этом в соответствующие катушки предлагаемого преобразователя вносятся сопротивления, существенно превышающие (в основном, по модулю) вносимые сопротивления от дефектов с другими размерами, Следовательно, преобразователь с разным и по ширине зазорами позволяет осуществить и селективный контроль изделия. Размеры щелей устанавливаются .на основе статистического анализа преобладающих параметров дефектов и исходя из задач, контроля.

Чувствительность преобразователя повышена за счет размещения в щелях между сторонами катушек тоно проводящих вставок 6.

Вихревые токи, наводимые в этих вставках, создают добавочное магнитное поле, вытесняющее поток Ф во внешние области зазоров.

Благодаря этому напряженно сть взаимодействующего с изделием поля рассеяния возрастает, что, в конечном итоге, увеличивает относительную величину вносимого в преобразователь сопротивления.

Использование секторной конструкции преобразователя увеличивает надежность контроля, обусловленную многократным (равным числу секторов преобразователя) возбуждеí IpivI измеряемой реакции в ихревых токов в изделии за од ин цикл испытания. При этом геометрическое расположение дефекто в в изделии практически не оказывает влияния на

561899 о

77; . 7; 777; . .... б: .7777Т77777 г E 7

, иг.о

Риа 2

Составитель И. Кесояи

Техред И. Карандашова

Редактор H. Аристова

Корректор Н. Аук

Заказ 1530)11

Изд. ¹ 531

Тираж 1109

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 чувствительность преобразователя и, как следствие, на надежность контроля.

Формула изоб ретения

1. Вихретоковый преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий кольцевой магнитопровод, катушки индуктивности и расположенные в зазоре магнитопровода токопроводящие вставки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, магнитопровод составлен не менее, чем из трех секторов, на каждом из которых намотаны две катушки индуктивности, одна сторона каждой катушки вытянута вдоль образующей внутренней поверхности сектора, а другая сторона размещена в зазоре между,г / ,4 -Д

L д, / соседними секторами, а катушки соседних

".скторов, стороны которых расположены в общем зазоре, соединены между собой так, что создают противоположно направленные

5 магнитные потоки.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения избирательности к дефектам, зазоры между секторами магнитопровода выполнены разной

10 ширины.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе:

1. Герасимов В. Г. Электромагнитный контроль однослойных и многослойных изделий, 15 «Энергия», М., 1972, стр. 23 — 24.

2. Лвторское свидетельство СССР ¹ 332378, кл. G 01Х 27/8б, 1970.