Вихретоковый метод широко используется в практике неразрушающего контроля ответственных конструкций и деталей в различных отраслях. Если на начальном этапе вихретоковый метод широко применялся для выявления поверхностных дефектов, то в последние десятилетия все более широко применяется для выявления и подповерхностных дефектов, в том числе дефектов усталостного и коррозионного происхождения.Учитывая острую необходимость в современном вихретоковом дефектоскопе, который позволял бы осуществлять контроль качества и обладал широким спектром возможностей при достаточной простоте в эксплуатации, специалистами фирмы «Промприбор» был разработан универсальный вихретоковый дефектоскоп ВД3-71 (Рис.1)[1].

Рис. 1. Ручной дефектоскоп ВД3-71

  Дефектоскоп ВД3-71 предназначен для ручного контроля вихретоковым методом на наличие поверхностных и подповерхностных дефектов, оценки глубины обнаруженных дефектов и сохранения результатов контроля в памяти для последующего анализа.Дефектоскоп выявляет дефекты типа: поверхностные трещины, подповерхностные трещины, изменение свойств материала, усталостные трещины, выбоины, дефекты коррозионного происхождения, дефекты, связанные с изменением толщины покрытия.При контроле нет необходимости в очистке контролируемой поверхности, контроль может производиться с зазором между ОК и ВТП.Дружественный интерфейс дефектоскопа позволяет максимально просто и быстро произвести настройку прибора.Дефектоскоп ВД3-71 имеет один физический вихретоковый тракт, который обеспечивает работу до 2-х частот. Значения рабочих частот регулируются в пределах от 500 Гц до 6 МГц. Дефектоскоп ВД3-71 позволяет подключать вихретоковые преобразователи различных конфигураций: абсолютные и дифференциальные (как параметрические, так и трансформаторные), а также реализовывать мостовые схемы включения первичных преобразователей (Рис. 2).

Рис. 2. ВТ преобразователи к дефектоскопу ВД3-71

Данная особенность прибора существенно расширяет возможности контроля, увеличивает номенклатуру объектов контроля, что позволяет решать следующие задачи:

• контроль отдельных отрезков несущих конструкций;
• контроль сварного шва с применением одноэлементных преобразователей, контроль балок, трубопроводов, труб различного диаметра, стержней, полосок, кабелей в оболочках;
• контроль разнообразных металлических секций (из ферромагнитных и цвет-ных материалов), (Рис. 3, а; б) с диэлектрической изоляцией или без нее, дета-лей машин, кузова, несущие конструкции, шестерни редукторов двигателей, шатуны лонжероны, втулки приводов генераторов, стойки шасси, соедините-льные муфты, корпуса компрессоров, ходовые винты, разнообразные цилинд-ры, шестерни гидронасосов, упорные кольца, оси колёс, пружины, винты, ло-патки силовых турбин;
• полный контроль ж/д колёс и других деталей подвижного состава (Рис. 4).

Кроме того, вихретоковый метод не имеет альтернативы при решении многих авиационных задач. Метод особенно эффективен и не имеет альтернативы при обнаружении дефектов в многослойных авиационных конструкциях, дефектов под слоем герметика или краски, дефектов в отверстиях, дефектов в зоне заклепки, в том числе под ее головкой и пр. Специфика объектов и методов контроля в данном случае стимулировала разработку специфических преобразователей. Необходимость получения хорошей чувствительности ВТП на низких рабочих частотах (контроль многослойных конструкций), высокой разрешающей способности (для выявления локальных дефектов типа пор и коротких трещин), привела к появлению комплекта новых мультидифференциальных ВТП типа Леотест МДФ для контроля на разных рабочих частотах [4-7].

а)

б)

Рис. 2. ВТ преобразователи к дефектоскопу ВД3-71
а) Надрессорная балка телеги;
б) Гильза цилиндра двигателя

Эти ВТП обладают следующими преимуществами, среди которых [5,6]:

• высокая чувствительность к мелким коротким и протяженным дефектам;
• высокая чувствительность к локальным дефектам типа пор;
• малое влияние зазора (благодаря мультидифференциальной конструкции);
• хорошее подавление первичного электромагнитного поля;
• высокая разрешающая способность при широкой зоне контроля;
• большая глубина контроля на низких рабочих частотах;
• возможность определения параметров дефектов;
• малые габариты (в частности, наилучшее соотношение глубины контроля к диаметру ВТП).

  На лицевой панели дефектоскопа находится клавиатура для управления прибором.

  На дисплее воспроизводятся значения рабочих частот, частоты дискретизации, напряжения возбуждения, масштаб, фаза.Пролистывание изображений позволяет воспроизводить на экране дисплея до 3 страниц. Каждая страница позволяет отобразить 1 зону отображения и 2 временные развёртки. (Рис. 6).

а)

б)

в)

Рис. 4. Контроль деталей ж/д подвижного состава
а) Вагонная ось;
б)Вагонное колесо;
в) Фрагмент боковой рамы

  Каждая из зон отображения позволяет отображать вихретоковый сигнал в следующих представлениях:векторное изображение: при этом в зоне отображается прямая линия (вектор), один её конец — центр, второй указывает на текущее значение сигнала;комплексная плоскость: позволяет выделять дефекты на фоне помех путем анализа формы годографа сигнала от дефекта;Частота дискретизации регулируется оператором и может составлять до 3000 выборок в секунду. Автоматическое измерение амплитуды и фазы сигнала обеспечивает возможность оценки величины дефекта при анализе данных. Измеренные значения фазы или амплитуды напряжения необходимы для оценки величины дефекта в соответствии с выбранной калибровочной кривой. Такая кривая обеспечивает сопоставление параметров амплитуды или фазы сигнала с параметрами дефекта в миллиметрах или в процентах от толщины стенки (Рис.5).

Рис. 5. Создание калибровочной кривой

  Необходимо отметить, что в ВД3-71 реализован достаточно мощный механизм Автоматической Сигнализации Дефекта (АСД). Предусмотрено создание до 4-х «рамок» (пороговых уровней) сигнализации для каждой зоны отображения (Рис. 6). Эти рамки и сигнал в совокупности формируют событие (например, превышение сигналом порогового уровня). У оператора существует возможность настроить реакцию на событие. Реакция на событие может быть следующей:

• Звуковой сигнал;
• Подсветка светодиодов на панели прибора;
• Сигнализация при помощи программных индикаторов;
• Или комбинация вышеперечисленных реакций.

Рис. 6. Отображение сигналов на дисплее

  Дефектоскоп позволяет создавать смеси двух каналов (для смешивания оператор может выбрать один из 5-х алгоритмов: суммирование, вычитание, суммирование с инверсией по горизонтали и суммирование с инверсией по вертикали, произведение);ВД3-71 обладает способностью фильтрации сигнала в реальном времени.Существует 5 видов фильтров: НЧ фильтр, ВЧ фильтр, Оконный фильтр, Дифференциальный фильтр, Усредняющий фильтр. Оператор имеет возможность сохранять и загружать настройки дефектоскопа, что позволяет практически мгновенно адаптировать прибор под необходимую задачу.

Рис. 7. ПО для связи с персональным компьютером

  Также существует возможность сохранять и загружать результаты контроля, что позволяет оператору одновременно решать несколько задач по дефектоскопии, сохраняя при этом целостность данных.Дефектоскоп позволяет хранить в памяти до двадцати настроек и результатов контроля, что существенно увеличивает производительность работы.Сохранение настроек и результатов контроля проводится на Flash карту типа CompactFlash, объёмом памяти 128 Мб.Дефектоскоп оснащён USB портом для подключения к персональному компьютеру для передачи данных.Данные контроля, полученные этим дефектоскопом могут быть переданы на персональный компьютер для долговременного хранения, обработки, визуализации, создания баз данных по проконтролированным объектам, решения задач мониторинга их технического состояния.С помощью специально разработанного программного обеспечения (входит в комплект поставки) имеется возможность проведения анализа и создания документированных отчетов по результатам контроля (Рис.7).

Заключение

  

1. Представлен портативный вихретоковый дефектоскоп ВД3-71, который позволяет решать широкий круг задач неразрушающего контроля на основе возможности работы в широком диапазоне рабочих частот. В дефектоскопе реализована возможность пред-ставления сигналов в комплексной плоскости или представление компонент сигналов с временной разверткой. Дефектоскоп легко адаптируется к вихретоковым преобразова-телям различного типа. Всё разнообразие выполняемых функций и области применения обеспечиваются программно. Дефектоскоп ВД3-71 имеет достаточную чувствительность, что позволяет обнаруживать не только поверхностные трещины, но и подповерхностные дефекты, в том числе — в многослойных конструкциях. Прибор обеспечивает сохранение результа-тов контроля, а также хранение настроек прибора.
2. Свойства дефектоскопа ВД3-71 позволяют рекомендовать его для решения других актуальных задач неразрушающего контроля, в частности:
   • контроль сварных швов;
   • контроль качества при производстве труб, стержней, проволоки, прутков и др.;
   • контроль элементов энергетического оборудования, в том числе теплообменников с внутренними проходными преобразователями;
   • контроль деталей транспортных средств в условиях их производства и эксплуата-ции,
   • контроль резервуаров в химической, нефтегазовой и других отраслях.

Список использованной литературы

  

1. Луценко Г.Г., Гогуля В.Н., Рябец Т.А., Мамчур М.А., Галаненко Д.В. Совмещение возможностей стационарных систем контроля и мобильности ручного дефектоскопа — это реальность // В мире неразрушающего контроля. — Санкт-Петербург. Декабрь 2004. №4(26). С. 32-34.
2. Выявление дефектов в неразъемных конструкциях // Авиационные материалы. Вып.6. Дефектоскопия металлов / Учанин В.Н., Дорофеев А.Л., Казаманов Ю.Г. и др. — М.: ВИАМ. — 1979. — С. 59 — 64.
3. Учанин В.Н., Цирг В.Н. Опыт применения низкочастотных вихретоковых дефектоскопов для выявления скрытых дефектов усталостного и коррозионного происхождения // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 1989. — № 4. — С. 71 — 75.
4. Учанин В.Н., Цирг В.Н. Обнаружение скрытых коррозионных повреждений авиационных конструкций вихретоковым методом // Физ.-хим. механика материалов. — 1990. — № 4. — С. 103 — 104.
5. Uchanin V., Mook G., Stepinski T. The investigation of deep penetrating high resolution EC probes for subsurface flaw detection and sizing, 8-th Europ.Conf. for NDT, Barcelona. 2002 (см. также сайт: www.ndt.net. Інтернет издание NDTnet. — February 2003. — Vol.8. — № 2).
6. Uchanin V. New type multidifferencial eddy current probes for surface and subsurface flaw detection // Zeszyty problemowe Badania nieniszczace. Warszawa, 2001. — № 6. — С. 201 — 204 (см. также сайт: www.usndt.com.ua).
7. Uchanin V. The investigation of low frequency eddy current probes with super high penetration (THP04). Abstracts of 16-th World Conference on Non-Destructive Testing, Montreal, august 30 — september 3, 2004. — P. 145.
8. Учанин В.Н., Яшан А.В., Беккер Р., Диске М. Возможность повышения продуктивности вихретоковой дефектоскопии при применении мультидифференциальных преобразователей // Материалы 4 Национальной научно-технической конференции и выставки «Неразрушающий контроль и техническая диагностика» (НКТД-2003). — Киев. — 2003. — С. 121-124.

Джаганян А. В., Лепеха В.Л.,
НПФ «Промприлад», г.Киев.