Электромагнитный способ измерения глубины дефектов протяженных электропроводящих объектов

 

<и>938123

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AQTOOCNOMY СаиДитвльСтею (6! ) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 04. 07.80 (23) 2950099/25-28 (51jN. Кд.

G 01 и 27/90 с присоединением запаяв At—

Государствнпай квинтет

CCCP ав делаи нзабретеннй в открытнй (23) Прноритет—

Онублнковано 23.06 82 Бюллетень,йЪ23

Дата опубликования описания 23.0б. &2 (53) УД((620. 179. .т4(088.8) Г. 3. Горбатов, С. С. Сидорова, Л и П. Н. Шкатов (72) Авторы изобретения

° 3 Э

1- ;:

Научно-производственное объединен е "Энергияп" э- Ьд:.. 1, (73) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОИАГНИТНИЙ СПОС06 ИЗИЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ

ДЕФЕКТОВ ПРОТЯттЕННЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ

06ЪЕКТОВ

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть ис, пользовано для контроля протяженных электропроводящих объектов.

Известен способ электромагнитной дефектометрии, заключающийся в том, что на контролируемый объект воздействуют переменными магнитными полями нескольких частот, измеряют с помощью катушки индуктивности вносимое вихревыми токами изменение магнитного поля на бездефектном и контролируемом участках, получают разность измеренных величин, разделяют гармонические составляющие полученного сигнала, преобразуют многомерный сигнал путем его перемножения на матрицу коэффициентов и по полученному результату определяют глубину дефекта (1"1 °

Недостаток известного способа заключается в низкой точности измерения глубины дефектов, что связано . с неудовлетворительной точностью

2 ,преобразования многомерного сигнала при вариации параметров контролируемого объекта в широком диапазоне.

Наиболее близок по технической сущности электромагнитный способ

5 измерения глубины дефектов протяженных электропроводящих объектов, заключающийся в том, что через объект контроля пропускают переменный электрический ток и анализируют обусловленный взаимодействием дефекта с этим током сигнал измерительного преобразователя магнитного поля (2).

Однако известный способ не обетз спечивает необходимой точности определения глубины дефектов.

Цель изобретения - повышение точности измерения глубины дефектов.

Поставленная цель достигается тем т

36 что,, согласно способу измерения глубины дефектов протяженных электра-, проводящих объектов, flo 3 6 про» пускают ток другой частотЬ, измеряют обусловленный взаимодействием дефектоком, например нормальную к поверхности контролируемого объекта и, следовательно, вырабатывающий сигнал лишь под действием дефекта сплошности.

Затем пропускают ток низшей частоты, распределяющийся по толщине трубы в соответствии с кривой 2, и измеряют обусловленный взаимодействием дефекта с током нижней частоты сигнал, 1в !Амплитуды сигналов низшей и высшей частот нормируют по коэффициентам преобразования первичного измерительного преобразователя,.зависящим от частоты измеряемого сигнала. 8 част1S ности, при использовании индукционного преобразователя необходимо нормировать амплитуды сигналов по частоте f изменения соответствующего сигнала. Затем получают разность нор— рз мированных амплитуд сигналов, которая определяется различием токов высшей и низшей частот, протекающих в кольцевом слое контролируемой трубы,. заключенном между радиусами В . и R<- h д Согласно принципу эквивалентности воздействия дефекта можно представить как магнитное поле, созданное противотоками, имеет то же распреде- . ление плотности тока, что и в целой трубе, но противоположную фазу в объеме дефекта..

Таким образом, имеем н . = - () Г0 @ где Н магнитное попе, обуслов9

r ленное дефектом;

f(R)"- функция, зависящая от расстояния между измеритель" ным преобразователем и дефектом;

Ч - объем дефекта;

3 - плотность тока в сплошном объекте.

Так как функция f(R) не зависит от частоты, то величины .магнитных

) полей, воздействующих на измерительный преобразователь, определяются только различием суммарного тока, протекающего через дефект. Однако последнее полностью определяется различием токов высшей и низшей частот, протекающих. в указанном слое.

Следовательно, при равенстве упомянутых токов величины магнитных полей, обусловленные дефектом нормированных амплитуд сигналов высшей и низшей частот, должны быть равны между собой. Регулируя амплитуду по меньшей мере одного тока, протекающего по трубе, например, низшей час3 938123 та с током этой частоты сигнал измерительного преобразователя магнитного поля, нормируют амплитуды обоих полученных сигналов по соответствующим коэффициентам преобразования величин магнитных полей, зависящих от частоты изменения магнитных полей, сравнивают пронормированные амплитуды обоих сигналов, регулируют амплитуду по меньшей мере одного из пропускаемых через . объект токов до равенства сравниваемых амплитуд сигналов, измеряют амплитуды токов, пропускаемых через контролируемый объект, и по ним определяют глубину. дефекта.

При этом глубину дефекта определяют по отношению амплитуд токов, пропускаемых через контролируемый объект, либо по разности амплитуд токов, пропускаемых через контролируемый объект, нормированной по амплитуде одного из этих токов.

На фиг. 1 представлено распределение плотностей токов двух частот в толщине контролируемого объекта; на фиг. 2 — график зависимости отношения токов, пропускаемых по объекту, от глубины дефекта.

Кривая 1 соответствует распределению плотности тока J по толщине контролируемого объекта в, данном слу

) чае трубе с внутренним радиусом R и внешним радиусом R, на высшей частоте, кривые 2 и 3 - распределению плотности тока "J на низшей частоте при двух различных значениях этой частоты, протекающего через сечение трубы, кривая 4 (фиг.21покаэывает зависимость между глубиной h дефекта в трубе и измеренным отношением токов низшей и высшей частот.

Способ осуществляется следующим образом, llo контролируемому объекту отрубе пропускают переменный электрический ток высшей частоты, распределяющий" ся по толщине трубы в соответствии с кривой 1. С nîìoùü)0 первичного измерительного преобразователя магнитного поля, установленного стационар". но или перемещаемого по поверхности контролируемого объекта измеряют обусловленный воздействием дефекта сигнал. Для этой цели целесообразно.испольэовать дифференциальный преобразователь, измеряющий составляющую магнитного поля, возникающую при обтекании дефекта переменным

9381

5 тоты, добиваются равенства токов, протекающих по кольцевому слою (R -. R2- h), что в первом приближении соответствует равенству площадей ASCP u AEFD (фиг.32. Однако при выполнении указанного условия отношение токов высшей и низшей частот, протекающих по трубе, однозначно связано с глубиной дефекта. Следовательно, измеряя отношение ампли- 16 туд этих токов, можно определить глубину дефекта. Градуировочная кривая рассчитывается аналитически по известным функциям распределения плотности тока в целой трубе и имеет вид, 1з представленный на фиг.2. При измере" нии глубины малых дефектов целесообразно измерять разность амплитуд токов высшей и низшей частот, также однозначно связанную с глубиной дефек- ур та, а для возможности использования одной градуировочной кривой при различных значениях токов, - нормировать полученную разность по амплитуде тока одной из частот, например выс- И шей.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность измерения глубины дефектов независимо от его раскрытия и поПеречных размеров, возможность измерения глубины дефекта независимо от относительного положения измерительного преобразователя и дефекта, что особенно важно для непрерывного контроля при стационарно установленных преобразователях.

Совокупность указанных преимуществ позволяет повысить надежность контроля и упростить схему первичных измерительных преобразователей эа счет уменьшения числа стационарно установленных преобразователей. формула изобретения

1. Электромагнитный способ измерения глубины дефектов протяженных

23

4 электропроводящих объектов, заключающийся в том, что через объект контроля пропускают переменный электрический ток и анализируют обусловленный взаимодействием дефекта с этим током сигнал измерительного преобразователя магнитного поля, о тл и ч а ю шийся тем, чтр, с целью повышения точности измерения, по изделию пропускают ток другой частоты, измеряют обусловленный взаимодействием дефекта с током этой частоты сигнал измерительного преобразователя магнитного поля, нормируют амплитуды обоих полученных сигналов по соответствующим коэффициентам преобразования величин магнитных полей, зависящих от частоты изменения магнитных полей, сравнивают пронормированные амплитуды обоих сигналов, регулируют амплитуду по меньшей мере одного из пропускаемых через объект токов до равенства сравниваемых амплитуд сигналов, измеряют амплитуды токов, пропускаемых через контролируемый объект, и по ним определяют глубину дефекта.

2. Способ по и. 1,о т л и ч à ющ и и с я тем, что глубину дефекта определяют Ао отношению амплитуд токов, пропускаемых через контролируемый объект.

3, Способ по п.3, о т л и ч а юшийся тем, что глубину дефекта определяют по разности амплитуд токов, пропускаемых через контролируемый объект, нормированной по ампли" туле одного иэ этих томов, Источники информаций, принятые во внимание при экспертизе

f. Авторское свидетельство СССР

t 789731, кл. 6 01 Н 27/90, 3978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2604876/25-28, кл. С 03 В 27/90, 1978 (прототип).

938123

Составитель А. Бодров

Редактор А. Козориз Техвед И. Рейвес Корректор И. Иуска

Заказ 4449/65 Тираж,887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан изобретений и открытий

1 13035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 .

Ь

» е«а» » «« « »

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4