Вихрострумовий спосіб визначення довжини тріщин

1. Вихрострумовий спосіб визначення довжини тріщин, в якому сканують поверхню контрольованого виробу вихрострумовим перетворювачем, реєструють розподіл його сигналів по поверхні виробу, по характеру якого визначають параметри тріщини, який відрізняється тим, що реєструють розподіл сигналу вихрострумового перетворювача вздовж напрямку поширення тріщини, по якому визначають розподіл похідної сигналу, по якому 2 (19) 1 3 86505 4 в об'єкті контролю збуджують вихрові струми, і ни. Але по розподілу сигналу вихрострумового реєструють розподіл сигналу вихрострумового перетворювача по поверхні визначають розподіл перетворювача шляхом відтворення на комплекссигналу вздовж напрямку поширення тріщини, по ній площині годографу вектора магнітної індукції якому визначають розподіл першої похідної сигнавихрових струмів і по його параметрах визначають лу, на якому визначають координати характерних параметри дефекту [А.с. 847176 СССР. МКИ G 01 точок розподілу сигналу, вибирають серед них N 27/86. Способ вихретоковой дефектометрии другу і восьму точки, в яких перша похідна розпонеферромагнитных объектов / В.Η. Учанин, А.Я. ділу сигналу вздовж напрямку поширення тріщини Тетерко. - Опубл. 15.07.81, Бюл. №26]. Відомий має перегин і по відстані між цими точками визнаспосіб дозволяє визначити розміри (глибину), гличають довжину тріщини ІТР. Більш точно і зручно бину залягання і нахил дефекту по особливостях довжину тріщини можна визначити, якщо визначирозподілу сигналу вихрострумового перетворювати розподіл другої похідної сигналу, а координати ча при скануванні поперек дефекту. Вважається, характерних точок (друга і восьма точки перегину що тріщина достатньо довга, щоб її довжина не розподілу першої похідної) визначають по коордивпливала на розподіл сигналу, зокрема на його натам крайніх мінімумів кривої розподілу другої амплітуду. похідної сигналу вздовж напрямку поширення тріНедоліком відомого способу є неможливість щини, і довжину тріщини lТР визначають по відстані визначення довжини виявлених тріщин, так як між точками мінімумів. особливостями відомого способу є виділення в Для реалізації способу доцільно вибирати вигодографі сигналу інформаційних ознак, що утвохрострумовий перетворювач з тонкостінними обрюється при скануванні поперек тріщини. Ці інфомотками, діаметр D яких вибирають із співвіднормативні параметри визначаються тільки глибишення D>a>>с. Тріщина вважають, що поява аномального сигналу несе розміщена в центрі системи координат. При цьому інформацію про початок або кінець дефекту. Тому координата X відповідає поперечному відносно довжину дефекту оцінюють по відстані між коортріщини напрямку сканування, координата Υ - надинатами точок, в яких починає спостерігатися прямку вздовж тріщини. Вихрострумовий контроль сигнал від дефекту. може проводитись з зазором t3 між поверхнею Недоліком відомого способу є низька точність контрольованого виробу і обмоткою вихрострумовизначення довжини дефекту, яка пояснюється вого перетворювача. Параметри обмотки перетим, що вихрострумовий перетворювач починає творювача на Фіг.1: середній діаметробмотки DC, відчувати тріщину на певній віддалі від неї, яка товщина обмотки (різниця між зовнішнім і внутріможе бути достатньо великою. Тому точна кооршнім радіусами) Dr і висота обмотки Іo. дината початку або кінця тріщини є невідомою, так На Фіг.2 представлено характерний розподіл як залежить від багатьох факторів: встановленого амплітуди сигналу вздовж напрямку поширення рівня чутливості вихрострумового приладу, діаметріщини, а також відповідні розподіли першої тру вихрострумового перетворювача, зазору між (Фіг.2б) і другої (Фіг.2в) похідної сигналу для трівихрострумовим перетворювачем і контрольоващини довжиною 5мм. Сигнали вихрострумового ним виробом, робочої частоти (при зменшенні часперетворювача пронормовані відносно модуля тоти за рахунок зменшення скін-ефекту вихростімпедансу ВСП ΖΟΚ при встановленні на бездеферумовий перетворювач починає відчувати тріщину ктну частину ОК: Ζ¢ТР = ΔΖ / ZOK, R¢TP = RТР / ZOK, раніше), питомої електропровідності контрольоваX'TP = XTP / ZOK. Геометричні параметри тріщини і ного матеріалу. положення вихрострумового перетворювача при Мета запропонованого способу - підвищення точності вимірювання довжини тріщин, що виявскануванні також пронормовані до середнього діляються вихрострумовим методом. аметру обмотки ВСП: приведена довжина тріщини Мета досягається тим, що як і у випадку відоІ¢ТР = lTP /Dc, a приведені координати ВСП х' = х / Dc мого способу сканують поверхню контрольованого і у¢ = у / Dc. Для спрощення інтерпретації результавиробу вихрострумовим перетворювачем і реєсттів середній діаметр обмотки вихрострумового рують розподіл його сигналів по поверхні виробу, перетворювача виберемо рівним 1мм, тоді лінійні по характеру якого визначають параметри тріщирозміри на наведених кривих відповідають реаль 5 86505 6 ним довжинам тріщини і координатам в міліметФіг.2в) кривої розподілу другої похідної сигналу рах. Представлені нижче залежності отримані для вздовж напрямку поширення тріщини, і довжину випадку контролю немагнітного матеріалу з питотріщини ІТР визначають по відстані між точками мою електропровідність 20МСм/м на робочій часмінімумів. тоті 1МГц за допомогою тонкостінного вихроструПредставлені на Фіг.3 розподіли другої похідмового перетворювача з приведеною товщиною і ної для тріщин довжиною 2мм, 3мм і 4мм підтвервисотою обмотки Аr' = 0,1 і І'о = 1,0 відповідно. На джують, що положення мінімумів на кривих розпорозподілі амплітуди сигналу (Фіг.1а) горизонтальділу другої похідної сигналу корелює з довжиною ною пунктирною лінією показано один з можливих тріщини. Дослідження показали, що положення рівнів чутливості при вихрострумовому контролі. максимумів є інваріантним інформативним параНа Фіг.2 вертикальними суцільними лініями і відміметром, який не залежить від глибини тріщини і її тками Т1 і Т2 відмічені характерні точки на відповірозкриття. При цьому точне положення мінімумів дних розподілах, що відповідають довжині тріщини незначно перевищує номінальне значення довжи(5мм) по напрямку сканування X (від 2,5 до 2,5). ни тріщини. Дослідження показали, що це переНа Фіг.3 представлено розподіл другої похідної вищення є однаковим для всіх довжин тріщини і сигналу вихрострумового перетворювача для тріхарактерним для вибраного типу вихрострумового щини довжиною 2мм (Фіг.3а), 3мм (Фіг.3б) і 4мм перетворювача і робочої частоти. Для вибраного в (Фіг.3в). нашому прикладі вихрострумового перетворювача Розглянемо можливість реалізації запропоноця різниця дорівнює 0,07мм. Це значення можна ваного способу на прикладі вихрострумового конттрактувати як адитивну похибку, значення якої ролю виробів з алюмінієвого сплаву з питомою підтверджує високу точність визначення довжини електропровідність 20МСм/м на робочій частоті тріщини по запропонованому способу, яка набага1МГц за допомогою вихрострумового перетворюто перевищує точність відомого способу. Величивача параметричного типу. При проведенні вихрона поправки тим менша, чим менший діаметр обструмового контролю проводять сканування повемотки вихрострумового перетворювача. рхні контрольованого виробу вихрострумовим Більш того, зважаючи на адитивний характер і перетворювачем, під час якого реєструють розпопостійне значення вказаної похибки, вона може діл його сигналів по поверхні виробу. Розподіл бути легко врахована, як адитивна поправка, точну сигналу для тріщини довжиною 5мм вздовж навеличину якої для конкретних умов контролю можпрямку її поширення має вигляд, зображений на на визначити при попередніх дослідженнях. Фіг.2. Під проведенні контролю відомим способом Характерні точки на кривих розподілу сигналу початок і кінець тріщини відповідають точкам повихрострумового перетворювача більш чітко виявлення сигналу. На Фіг.2 видно, що для рівня ражені для вихрострумового перетворювача з тончутливості 0,005 (горизонтальна штрихова лінія) костінними обмотками. При цьому аналіз показав, такі точки дадуть завищене значення довжини що доцільно вибирати вихрострумовий перетвотріщини (приблизно 6мм). Для більш високої чутрювач з обмотками, діаметр D яких вибирають із ливості довжина тріщини буде оцінена ще більспіввідношення D< 1,5lн , де lн - нижнє значення тр тр шою, а при менший чутливості довжина буде недіапазону вимірювання довжин тріщин, що відподооцінена і мати значення менше номінального відає порогу чутливості по довжині. (5мм). Можна побачити, що точне положення тоРозподіл сигналів складно визначити шляхом чок Т1 і Т2, які відповідають реальній довжині трісканування вздовж тріщини. Так як тріщина має щини (5мм), на розподілі амплітуди сигналу дуже мале розкриття, то навіть невелике зміщення (Фіг.2а) виділити досить складно. Точки, що відпоперетворювача від центральної і симетричної повідають реальній довжині тріщини більш точно зиції відносно тріщини приведе до значних змін можна визначити по розподілу першої похідної амплітуди сигналу. Тому більш доцільно розподіл сигналу (Фіг.2б). При цьому визначають координасигналу вздовж напрямку поширення тріщини вити характерних точок розподілу сигналу і серед значати по розподілу максимумів сигналу при сканих вибирають другу і восьму точки, в яких перша нуванні поперек тріщини в різних її перерізах. похідна розподілу сигналу вздовж напрямку пошиЗапропонований спосіб вихрострумового вирення тріщини має перегин (точки Т1 і Т2 на Фіг.2б) значення довжини тріщини можна найбільш легко і і по відстані між цими точками визначають довжидоцільно реалізовувати при створенні автоматизону тріщини ІТР. Але найбільш точно і зручно довваних систем вихрострумового контролю, які зажину тріщини можна визначити, якщо визначити безпечують порядкове сканування контрольованої розподіл другої похідної розподілу сигналу, а коповерхні виробу з реєстрацією поточних коордиординати характерних точок (друга і восьма точки нат вихрострумового перетворювача і відповідних перегину розподілу першої похідної) визначають сигналів від дефекту. по координатах крайніх мінімумів (точки Т1 і Т2 на 7 86505 8 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 86505 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601