Вихретоковый дефектоскоп: для чего предназначен, какими функциями обладает, как выбрать и где купить​

Вихретоковый дефектоскоп – это средство измерения (СИ), предназначенное для обнаружения поверхностных, подповерхностных и сквозных несплошностей в объектах контроля (ОК) из чёрных и цветных металлов, углепластиков и композитов с использованием вихретокового метода (см. 3.3.28 в ГОСТ Р 55611-2013 "Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения"). Принцип работы устройства в том, чтобы при помощи вихретокового преобразователя (ВТП) создать рядом с объектом переменное магнитное поле, которое приводит к возбуждению вихревых токов в материале. Их собственное электромагнитное поле на участках с дефектами изменяется по фазе и амплитуде. Прибор фиксирует эти отклонения, идентифицируя тем самым имеющиеся несплошности. По длительности регистрируемых сигналов можно судить о протяжённости, глубине и пространственной ориентации дефектов. К применению на опасных производственных объектах (ОПО), подведомственных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзору), допускаются вихретоковые дефектоскопы, утверждённые в качестве СИ, внесённые в Государственный реестр СИ РФ и прошедшие поверку в аккредитованной метрологической службе. В зависимости от модификации данные приборы работают с параметрическими и трансформаторными, дифференциальными и абсолютными, накладными, проходными, роторными (динамическими) и иными вихретоковыми преобразователями. В зависимости от этого вихретоковые дефектоскопы могут использования для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов, измерять толщину немагнитных покрытий, измерять электропроводность цветных металлов, определять содержание ферритной фазы нержавеющих стальных сплавах и пр. Некоторые приборы ("Вектор-50", "ВЕКТОР-СКАН") могут работать с низкочастотными пьезоэлектрическими и электромагнитно-акустическими преобразователями для импедансного и ультразвукового контроля композиционных материалов и их клеевых соединений. Наличие вихретокового дефектоскопа с ВТП - базовое требование к технической оснащённости лаборатории неразрушающего контроля (ЛНК), которая заявляет вихретоковый контроль в области своей аттестации, например, по правилам СДАНК-01-2020 в Единой системе оценки соответствия (ЕС ОС). Выбор вихретокового дефектоскопа под конкретные задачи, проверка его работоспособности и настройка выполняются в соответствии с нормативными техническими документами (НТД) и операционными технологическими картами (ОТК) вихретоковой дефектоскопии.

Содержание:​

Возможности вихретоковых дефектоскопов
Устройство и принцип работы
Классификация вихретоковых дефектоскопов
Функционал
Подбор прибора под конкретные задачи ВК
Где купить хороший ВД

Назначение вихретоковых дефектоскопов​

Помимо обнаружения поверхностных, подповерхностных и сквозных дефектов, современные вихретоковые дефектоскопы решают и другие диагностические задачи, а именно:

• измеряют толщины диэлектрических, лакокрасочных, гальванических, пластиковых и иных покрытий;
• оценивать глубину выходящих на поверхность трещин;
• определяют содержание ферритной фазы;
• замеряют электропроводность цветных металлов;
• оценивают магнитную и электрическую неоднородность материалов.

Вихретоковые дефектоскопы широко применяются для неразрушающего контроля изделий и конструкций из ферромагнитных и неферромагнитных металлов и сплавов, а также из композитов, углепластиков, сотовых структур и пр. Данная аппаратура используется, например, в рамках технического освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности резервуаров, трубопроводов, корпусов насосного и компрессорного оборудования. Большим спросом такие приборы пользуются на судостроительных верфях, судоремонтных заводах, на авиастроительных и авиаремонтных предприятиях. Словом, вихретоковый дефектоскопы востребованы на самых разных объектах, подконтрольных Ростехнадзору и не только.

На рынке представлены как универсальные вихретоковые дефектоскопы, так и их специализированные версии под конкретные задачи вихретокового контроля, с индивидуальным комплектом ВТП и сканирующих устройств. Так, можно подобрать прибор для ВК насосно-компрессорного оборудования (подшипниковых узлов, валов, внутренней и наружной резьбы шпилек, болтов и других деталей), замковой резьбы бурового оборудования, турбо- и гидрогенераторов, железнодорожного подвижного состава (вагонов, локомотивов, вагонов метрополитена), железнодорожных осей, колёс, путей и т.д. Есть комплекты для авиастроительных и авиаремонтных предприятий, например, для вихретоковой дефектоскопии элементов обшивки, фюзеляжей, двигателей летательных аппаратов и пр.

Как устроен вихретоковый дефектоскоп​

Конструктивно данные приборы представляют собой электронный блок, который состоит из следующих ключевых частей:

• генератора синусоидального напряжения;
• усилителя с автоматической регулировкой;
• амплитудного и/или фазового детектора;
• RC-фильтра;
• компаратора;
• селектора сигналов;
• регулятора порога;
• временного селектора импульса;
• световых и звуковых индикаторов;
• дисплея (когда-то вместо него были стрелочные индикаторы);
• корпуса с разъёмами, аккумулятором, а у некоторых моделей – ещё и с выдвигающейся ручкой-подставкой и т.д.

Разумеется, это не полный перечень важных элементов вихретоковых дефектоскопов. Можно ещё вспомнить про устройство балансировки нуля, устройство регулировки чувствительности и пр. И да: приборы разных марок могут иметь разную схематику. Так, у многих современных устройств предусмотрены низко- и высокочастотные фильтры с регулируемым рабочим диапазоном.

Впрочем, особенности конструкции и компоновки – это не главное. Важно то, что все эти блоки нужны приборам для того, чтобы измерять амплитуду, время прихода и затухания сигналов, время нарастания переднего фронта и т.п. Следовательно, приборы подлежат внесению в Госреестр СИ РФ, но об этом – чуть позже.

И, конечно же, ни один дефектоскоп не может работать без вихретоковых преобразователей. Их классические разновидности перечислены в другой нашей статье, за исключением двух типов:

• параметрических (одна и та же катушка является возбуждающей и измерительной);
• трансформаторных (в таких преобразователях предусмотрены две раздельные катушки, одна – возбуждающая, другая – измерительная).

Добавим ещё, что многие из новейших ВД оснащаются так называемыми вихретоковыми матрицами (ECA). В чём суть? Традиционно для вихретокового контроля используются стандартные датчики. При этом каждый тип преобразователей «заточен» на выявление дефектов определённой природы и пространственной ориентации. Оператору приходится либо по иметь в запасе несколько ВТП разных конфигураций, либо по нескольку раз сканировать один и тот же участок, водя датчик в разных направлениях. Но даже в этом случае выявляемость не гарантирована.

Решением этой дилеммы стала вихретоковая матрица, которая подключается к дефектоскопу вместо обычного ВТП. При этом она отличается от него тем, что содержит не одну катушку, а несколько. По сути, каждая из представляет собой полноценный преобразователи, но благодаря их групповой работе достигается мощный эффект:

• расширяется охват поверхности;
• увеличивается скорость сканирования;
• глубина проникновения вихревых токов достигает 5–6 мм;
• становится возможным выявление дефектов разной пространственной ориентации за один проход.

При этом чувствительность контроля получается высокой и, главное, равномерной по всей площади матрицы. Катушки расположены в особом порядке и настроены таким образом, компенсировать чувствительность друг друга и не допускать чрезмерного уменьшения амплитуды сигналов по краям.

Сбор и обработка такого массива данных позволяет дефектоскопам с вихретоковыми матрицами строить С-сканы, на которых чётко видно несплошности. По форме кривых на экране можно судить о фазовом сдвиге и амплитуде сигналов. Благодаря их координатной привязке оператору проще установить точное местоположение дефектов. По информативности и наглядности С-сканы схожи с развёртками, которые получаются в результате применения ультразвуковых дефектоскопах на фазированных решётках.

Технология ECA реализована в приборах, как OmniScan MX ECA/ECT и Eddyfi Reddy. В зависимости от технических характеристик устройства с ними можно использовать матрицы, содержащие до 32 или даже до 256 катушек.

Типы вихретоковых дефектоскопов​

Современные приборы различаются между собой по ряду признаков:

• по конструктивному исполнению: переносные (для ручного контроля) и стационарные (для автоматизированного). Первые используются в полевых условиях, вторые находят применение на производственных предприятиях. Например, по выпуску металлопроката (в том числе трубного), литых деталей для грузового и пассажирского подвижного состава, деталей для подъёмных сооружений, оборудования нефтехимической промышленности и т.д. Стационарные системы выполняются в виде электронных блоков с большим количеством всевозможных портов для интеграции с остальным технологическим оборудованием;
• по функционалу: классические вихретоковые и комбинированные. В последних, кроме вихретокового метода, реализованы дополнительные – импедансный, ЭМА-контроль, магнитоиндукционный и другие. Примеры комбинированного вихретокового дефектоскопа – «ВЕКТОР-СКАН», «Томографик» УД4-ТМ, ДАМИ-С09, приборы серии PELENG (УД2-102ВД, УД3-307ВД и др.).
• по режиму контроля. Одни приборы могут работать только в статическом режиме (когда объект неподвижен), другие рассчитаны на контроль ещё и в динамическом режиме. Например, в условиях конвейерного производства, для экспресс-проверки качества и сортировки заготовок, деталей и готовой продукции;
• по типу доступных для подключения преобразователей. Большинство устройств сочетаются с несколькими типами ВТП. Однако не все приборы, к примеру, могут работать с роторными ВТП, не говоря уже о матрицах, для которых требуется особое исполнение колебательного контура.

Вихретоковые дефектоскопы также можно разделить на приборы с монохромным или чёрно-белым ("Константа ВД1", ВД-12НФП, ВД-10А, ВД-90НП) и цветным ("Вектор-50", ВД-41П) экраном. Многие приборы со сравнительно большим цветным дисплеем позволяют отображать сигналы на дефектограммах не только в виде временной развёртки, но и в виде комплексной плоскости, в том числе - с применением круговых и секторных масок. Наиболее продвинутые модели позволяют менять цвет фона, изображений годографов, измерительной и координатной сетки, полей показаний и прочих элементов пользовательского интерфейса для более комфортной расшифровки сигналов.

Функции популярных вихретоковых дефектоскопов​

Базовые вещи, которые есть в каждом приборе, – это настройка по бездефектному участку, установка нуля, настройка порога срабатывания сигнализации. В том или ином виде присутствует компенсации напряжения, которое естественным образом вносит сам преобразователь. Данная функция по умолчанию заложена в большинстве выпускаемых сегодня приборов. Про С-сканы и матрицы мы уже рассказали. Разумеется, не обойтись и без сигнализации (световой и звуковой), которая срабатывает при обнаружении несплошностей, не соответствующих заданному порогу.

Что ещё стоит упомянуть? К счастью, благодаря новейшим цифровым микропроцессорным технологиям и цветным дисплеям современные вихретоковые дефектоскопы способны на многое. Так, в продаже можно встретить приборы, которые могут:

• отображать сигнал в амплитудно-временной и/или комплексной плоскости;
• одновременно обрабатывать данные по нескольким каналам и разным зонам контроля с индивидуальной логикой срабатывания автоматической световой и звуковой сигнализации дефектов;
• измерять глубину дефектов;
• задействовать амплитудное или фазовое подавление мешающих факторов (высокой шероховатости поверхности, наличия забоин и наплывов, изменения магнитной проницаемости и так далее). Отсортировать «полезные» сигналы можно также при помощи годографов на комплексной плоскости, по которым наглядно видно траекторию движения концов вектора электродвижущей силы (ЭДС) или напряжения;
• использовать так называемую селективную чувствительность, позволяющую прибору не реагировать на отдельные виды дефектов (например, на царапины и риски);
• выявлять несплошности даже под слоем диэлектрического покрытия;
• сохранять настройки и результаты контроля.

Как выбрать вихретоковый дефектоскоп​

Помимо уже перечисленных моделей, из популярных в России приборов отметим «ВЕКТОР-50», NORTEC 600, ВД-70, ВД-100, ГАЛС ВД-103, ЗОНД ВД-96, ВД-10А, ВИД-345, Mentor EM, ВД-12НФП, ВД-20НФ, ВД-90НП, ВД-41П и др. Есть и другие достойные приборы. Чтобы сориентироваться в этом многообразии, рекомендуем обращать внимание на следующие характеристики:

• диапазон рабочих частот (может достигать 20 МГц);
• максимальную глубину залегания дефектов, доступную для выявления (для магнитных и немагнитных материалов она разная);
• погрешность измерения глубины залегания;
• предельно допустимую скорость сканирования в динамическом режиме контроля (одни приборы рассчитаны на скорость 2–5 см/с, другие успевают до 0,5 м/с);
• время, необходимое для установления рабочего режима;
• доступные для использования преобразователи, величину их зазора от поверхности. Вихретоковый дефектоскоп должен быть оснащён хотя бы 2–3 датчиками разных типов ввиду их узкой специализации. Так, свои конфигурации ВТП можно подобрать для плоских и изогнутых поверхностей, для резьбы, для валов, для галтелей и т.д. Для труднодоступных мест могут понадобиться карандашные преобразователи. А ещё есть вращающиеся датчики для сканеров. Перед покупкой прибора было бы неплохо узнать, с ВТП каких типов и каких производителей он может работать и насколько это удобно. В вихретоковых дефектоскопах производства НПЦ "Кропус", например, в памяти записаны параметры собственных ВТП - рабочая частота, фазовый сдвиг между опорным и возбуждающим сигналами, амплитуда генератора возбуждения, усиление приёмного тракта, режим и порог срабатывания автоматической сигнализации дефектов по разным показаниям. Например, усиление по осям X и Y, фаза и прочие параметры;
• возможность настраивать фильтры низких и высоких частот;
• возможность задействовать больше одной зоны контроля и настраивать в каждой из них индивидуальную логику срабатывания автоматической сигнализации дефектов;
• эргономику корпуса (вес, габариты, размер, цветность и разрешение дисплея, удобство клавиатуры и регуляторов, наличие ручек, подставок и разъёмов);
• комплектность, которую предлагает производитель (какой набор датчиков предусмотрен, есть ли к ним позиционирующие насадки, предусмотрен ли чехол/сумка/кейс, контрольные образцы и прочие аксессуары);
• наличие программного обеспечения для персонального компьютера и наличие интерфейса (например, USB) для подключения к нему и последующей обработки результатов ВК.

Наконец, чтобы не рисковать деньгами и получить реальные отзывы о том или ином вихретоковом дефектоскопе, вы всегда можете обратиться за советом на форум «Дефектоскопист.ру».

Где купить вихретоковый дефектоскоп​

Чтобы избежать переплат, рекомендуем обращаться к партнёрам форума «Дефектоскопист.ру» – российским производителям и официальным дистрибьюторам. И да: многие из наших друзей предоставляют скидки для форумчан – обязательно спросите об этом перед покупкой вихретокового дефектоскопа.