Сканирование при вихретоковом контроле - Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру

Старый 14.12.2014, 00:41  
Поделиться
#1
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию Сканирование при вихретоковом контроле

Об авторе


Сясько
Владимир Александрович

Генеральный директор
ЗАО «Константа», Санкт-Петербург


Вихретоковый вид НК применим для контроля изделий из электропроводящих ферро- и неферромагнитных материалов. Он основан на анализе взаимодействия собственного электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте и зависящих от электрофизических и геометрических параметров объекта контроля.

Выбор метода, характеристик преобразователей и методик контроля определяется параметрами выявляемых дефектов и объектов контроля (относительной магнитной проницаемостью µ, удельной электропроводностью δ, температурой t, шероховатостью R2 и их градиентами).

Также следует учитывать, является ли изделие однослойным или многослойным (в предположении, что слои имеют отличающиеся µ и δ).
При разработке аппаратуры важным является учет геометрических параметров контролируемых изделий:

• геометрические размеры изделия или зоны контроля - длина и ширина для плоских изделий;
• радиус и длина в зоне контроля для цилиндрических изделий;
• радиус и диаметр зоны контроля для цилиндрических изделий;
• внутренняя (вогнутость) или наружная (выпуклость) поверхность (- r или + r);
• сложнопрофильность - наличие плоских, цилиндрических и сферических вогнутых и выпуклых участков (зон) на изделии или конструкции;
• габариты - абсолютные размеры объемного изделия или конструкции:

а) миниатюрные, размер которых меньше зоны контроля преобразователя;
б) малогабаритные, размер которых сопоставим с зоной контроля преобразователя;
в) среднеразмерные, для контроля которых необходимо провести заданное число измерений на поверхности, но не требуется создание карты контроля;
г) крупногабаритные, характеризующиеся необходимостью проведения большого числа измерений, когда требуется создание карты контроля.

Соответственно должна предполагаться возможность проведения ручного, механизированного, автоматизированного и автоматического контроля изделий. Ручной контроль предполагает настройку прибора, выполнение процедур контроля и принятие решения оператором. Механизированный контроль предполагает обеспечение параметров установки преобразователя (преобразователей) в заданных точках изделия и их перемещение оператором различными механическими приспособлениями с использованием мускульной силы. Главное отличие автоматизированного контроля в том, что он характеризуется обеспечением параметров проведения контроля (режимы работы оборудования, перемещение и установка преобразователей в заданных точках изделия) без участия оператора. Оператор осуществляет общее наблюдение за работой оборудования и принимает решение о дефектности изделия на основании получаемых дефектограмм. Автоматический контроль предполагает выполнение всего цикла контроля объекта без участия человека, вплоть до принятия решения о соответствии изделия заданным техническим характеристикам.

Большинство приборов вихретокового контроля предполагает проведение ручного контроля одноэлементными преобразователями или возможность их встраивания в системы контроля различного уровня автоматизации.


Рис. 1. Одноэлементные преобразователи к вихретоковым дефектоскопам

Выпускается большая гамма ручных дефектоскопов. В комплект приборов могут входить большое число одноэлементных преобразователей общего назначения и специализированных с диаметром зоны контроля от 1 до 15 ÷ 30 мм. Соответственно, при сканировании поверхности изделия шаг контроля коррелирует с диаметром зоны контроля и длиной выявляемых дефектов. Сканирование при контроле производится вручную перемещением преобразователей по заданным траекториям (линейным, прямым возвратно-поступательным с требуемым шагом или круговым). В качестве примеров на рис. 1а изображен специализированный преобразователь, требующий линейного перемещения, на рис. 1б, в представлены преобразователи для контроля области около заклепок авиконструкций. Контроль производится перемещением преобразователей вокруг зоны заклепки, последовательно одной за другой. Данный контроль весьма трудоемок, требует внимательности и аккуратности. На рис. 1г представлен миниатюрный вихретоковый преобразователь, а на рис. 1д - преобразователь для контроля сварных швов.


Рис. 2. Контроль обшивки планера самолета с целью выявления мест коррозии

В общем случае траектории сканирования должны обеспечивать прохождение преобразователя над дефектом, что достигается в случае, если диаметр зоны контроля меньше протяженности дефекта. Например, при длине поверхностного дефекта 5 мм для его выявления и определения размеров в случае использования преобразователя с эквивалентным диаметром около 3 мм необходимо сканировать поверхность с шагом не более 2,5 мм. Однако в ряде случаев это представляет значительные трудности (рис. 2). При сканировании следует различать скорость сканирования и скорость контроля, Скорость сканирования обычно составляет от 2 ÷ 3 до 50 мм/с. Так, в случае использования простейшего вихретокового дефектоскопа (например, «Константа ВД1») с одноэлементным преобразователем при линейной скорости сканирования около 20 мм/с по строке при ручном контроле и шаге между строками 6 мм зона контроля 500 х 500 мм будет просканирована за 34 мин, что недопустимо долго. При этом скорость контроля может быть существенно ниже, т. к. при получении информации о дефекте оператор чаще всего внимательно обследует зону дефекта для принятия решения. Кроме того, весьма высоко влияние человеческого фактора. Достоверность ручного контроля во многом определяется квалификацией и ответственностью оператора.

Таким образом, при контроле обшивки планера самолета с целью выявления мест коррозии производительность контроля и его реальная достоверность с учетом сказанного будут недостаточными для столь ответственных изделий (рис. 2).


Рис. 3. Один из вариантов коммутации обмоток первичных преобразователей многоэлементных преобразователей в процессе контроля (а) и устройство многоэлементного преобразователя (б)
Изображения
Тип файла: jpg 0.jpg (4.0 Кб, 77 просмотров)
Тип файла: jpg 1.jpg (18.4 Кб, 78 просмотров)
Тип файла: jpg 2.jpg (15.6 Кб, 77 просмотров)
Тип файла: jpg 3.jpg (40.2 Кб, 78 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 14.12.2014, 00:43  
Поделиться
#2
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию

Для увеличения производительности при ручном контроле были разработаны многоэлементные преобразователи (ECA - Eddy current arrays). Первичные преобразователи многоэлементных преобразователей могут быть однообмоточными параметрическими, трансформаторными, дифференциальными и абсолютными. В процессе контроля предполагается их коммутация к возбуждающим и измерительным цепям (рис. 3) для реализации заданных методов и методик контроля, в том числе с изменением частоты возбуждающего тока.


Рис. 4. Вихретоковый преобразователь из 32 элементов для плоских и квазиплоских поверхностей (а) и многоэлементный для сложнопрофильных (6)

Дискретность контроля с использованием этих преобразователей определяется расстоянием между осями обмоток, ширина зоны контроля - количеством элементов в рядах. На рис. 4 представлены варианты многоэлементных преобразователей: общего назначения (а) и специализированного (б).


Рис. 5. Многоэлементный преобразователь с датчиком пути

Многоэлементные преобразователи позволяют существенно поднять производительность контроля. Аналогично рассмотренному выше случаю время контроля зоны 500 х 500 мм составит около 3 мин. для тридцатидвухэлементного преобразователя. Для представления результатов контроля (получения дефектограммы) они оснащаются датчиками пути (рис. 5).


Рис. 6. Контроль обшивки планера самолета многоэлементным преобразователем

Многоэлементные преобразователи нашли широкое применение при контроле плоских и квазиплоских изделий, в основном в авиации (рис. 6), при поиске мест коррозии планера и обшивки крыла. В процессе сканирования оператор осуществляет позонное перемещение преобразователя по поверхности, следя за тем, чтобы не было пропусков зон. Прибор координирует переключение возбуждающих и измерительных обмоток со скоростью перемещения преобразователя с учетом задачи контроля. Это обеспечивает получение дефектограммы с точной координатной привязкой дефектов к поверхности изделия (рис. 7).


Рис. 7. Дефектограмма (С-скан) участка контроля с использованием многоэлементных преобразователей с указанием дефектов

Использование многоэлементных преобразователей позволяет существенно снизить требования при сканировании поверхности, упростить траектории сканирования и обеспечить высокие производительность и достоверность при ручном контроле.

В случае многослойных конструкций одной из задач является послойное сканирование, обеспечиваемое двумя способами:

• изменением (переключением) частоты возбуждающего напряжения (чаще всего дискретным);
• импульсным возбуждением и последующим анализом сигналов с измерительных обмоток на заданных частотах, соответствующих необходимым глубинам проникновения вихревых токов (данный вариант, являясь более сложным программно-аппаратно, обеспечивает большую скорость контроля). Для контроля многослойных конструкций также используются многоэлементные преобразователи. При контроле трехслойных конструкций с заклепками при сканировании поверхности с использованием многоэлементного преобразователя осуществляется переключение частоты возбуждающего тока в процессе сканирования.
Изображения
Тип файла: jpg 4.jpg (6.3 Кб, 74 просмотров)
Тип файла: jpg 5.jpg (5.3 Кб, 73 просмотров)
Тип файла: jpg 6.jpg (17.1 Кб, 74 просмотров)
Тип файла: jpg 7.jpg (22.4 Кб, 74 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 14.12.2014, 00:46  
Поделиться
#3
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию


Рис. 8. Один из вариантов исполнения внутритрубных преобразователей

Механизированные установки вихретокового контроля нашли широкое применение при дефектоскопии труб проходными внутритрубными преобразователями (рис. 8). Оператор при этом осуществляет перемещение преобразователя с использованием жесткой или изгибаемой штанги. На рис. 9 представлен комплект прибора М17-28 для контроля труб теплообменников.


Рис. 9. Комплект прибора MIZ-28 для контроля труб теплообменников

В процессе сканирования внутренней поверхности трубы система получает информацию о линейном расстоянии преобразователя от точки ввода и осуществляет автоматическую привязку результатов к координате точки контроля.


Рис. 10. Двухкоординатный ручной сканер

Механизированные установки в виде двухкоординатных ручных сканеров нашли широкое применение в авиации для контроля различных элементов конструкции, в частности, на этапах отработки технологии и при их мелкосерийном производстве (рис. 10). Следует отметить, что у данных установок сбор, обработка и представление результатов контроля осуществляются автоматически по соответствующей программе, хранящейся в памяти специализированного прибора.


Рис. 11. Вихретоковый дефектоскоп ЕОЭУОИЕК 5 (а) и встроенные в поточные линии преобразователи для контроля труб (б), раскаленных прутков (в) и проволоки (г)

Сканер позволяет использовать одноэлементные и многоэлементные преобразователи. Траектории сканирования могут быть самые разнообразные. При этом в память вихретокового прибора передается информация с выхода преобразователя и его координаты. Сканеры нашли применение при контроле углепластиковых конструкций, которые требуют разработки самой технологии контроля как на этапе изготовления, так и эксплуатации. Сканер обеспечивает точность фиксации координат на уровне 0,1 мм.

Для контроля прутков, труб и проволоки в поточном производстве применяют системы на основе внешних проходных преобразователей. Примеры таких встраиваемых автоматизированных систем вихретокового контроля на базе прибора ЕОЭУОИЕК 5 с различными специализированными преобразователями представлены на рис. 11. Системы позволяют производить поиск различных дефектов с автоматическим сохранением результатов в памяти и при необходимости маркировать дефектные места, а также сортировать продукцию на три группы. Прибор может оснащаться проходными и накладными многочастотными преобразователями. Сканирование поверхности цилиндрических изделий осуществляется их перемещением штатным оборудованием поточной линии производства относительно встроенных в нее преобразователей (проходных охватывающих преобразователей, в том числе с системой намагничивания, вращающихся систем и т. д.)
Изображения
Тип файла: jpg 8.jpg (13.6 Кб, 76 просмотров)
Тип файла: jpg 9.jpg (12.9 Кб, 78 просмотров)
Тип файла: jpg 10.jpg (14.9 Кб, 76 просмотров)
Тип файла: jpg 11.jpg (25.1 Кб, 78 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 14.12.2014, 00:48  
Поделиться
#4
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию


Рис. 12. Система контроля цилиндрических поверхностей автоматизированным двухкоординатным сканером

В авиации развитием механизированных систем стали автоматизированные системы контроля цилиндрических элементов конструкции фюзеляжа (рис. 12). Двухкоординатная система сканирования содержит изгибаемую направляющую с присосками и каретку с приводом. На каретке закреплена штанга с приводом и многоэлементным преобразователем. Время контроля зоны 500 х 500 мм этим преобразователем при линейной скорости сканирования около 50 мм/с составит 1 - 1,5 мин при существенно более высокой достоверности. Данная система позволяет сканировать небольшие цилиндрические участки, собирать и представлять результаты на дисплее с возможностью более детального анализа и последующей распечаткой на принтере.


Рис. 13. Система контроля дисков на базе трех¬координатной системы позиционирования


Рис. 14. Комплекс вихретокового контроля на базе промышленного манипулятора

В связи с прогрессом в развитии систем компьютерного моделирования и проектирования, а также робототехники появились комплексы на базе специализированных трехкоординатных систем позиционирования (рис. 13) и промышленных манипуляторов для ответственных изделий, выпускаемых серийно (рис. 14). На рис. 13 изделие в процессе контроля вращается относительно своей оси, а преобразователь перемещается снизу вверх по его поверхности, таким образом совершая перемещение по спирали с шагом, равным диаметру его зоны контроля (около 2 - 3 мм). На рис. 14 манипулятор с использованием вихретоковых преобразователей обследует поверхности зубьев шестерни, обеспечивая заданные параметры контроля (перпендикулярность к поверхности точки контроля, расстояние до поверхности и др.).


Рис. 15. Пример представления дефектограммы сварного шва

Главное достоинство автоматизированных систем контроля - разделение во времени процессов быстрого сканирования поверхности изделия с гарантированным соблюдением параметров контроля и последующего тщательного анализа результатов (при необходимости).

Средства обработки и представления результатов контроля в зависимости от их назначения проектируются и производятся на базе микроконтроллеров, встроенных микроЭВМ или специализированных компьютеров, объединенных в сеть с автоматизированными системами управления производством. На рис. 15 приведен пример дефектограммы контроля сварного шва. После сканирования поверхности по заданной траектории оператор может в каждой точке контроля посмотреть годографы и остальную интересующую его информацию с координатной привязкой для оценки результатов контроля.

Все чаще на программное обеспечение систем возлагаются задачи принятия решения о соответствии изделия заданным параметрам и разбраковки.

Материал является составным и подготовлен с использованием материалов, опубликованных на интернет-ресурсах компаний-производителей средств вихретоковой дефектоскопии без прав на авторство этих работ.
Изображения
Тип файла: jpg 12.jpg (21.0 Кб, 74 просмотров)
Тип файла: jpg 13.jpg (17.6 Кб, 75 просмотров)
Тип файла: jpg 14.jpg (33.3 Кб, 73 просмотров)
Тип файла: jpg 15.jpg (20.2 Кб, 74 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 14.12.2014, 14:14  
Поделиться
#5
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 4,845
Благодарил(а): 77 раз(а)
Поблагодарили: 733 раз(а)
Репутация: 691
По умолчанию

Сясько В.А. Сканирование при вихретоковом контроле. − В мире НК. – Сентябрь 2010 г. − № 3 (49). − С. 23−28. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.
Вложения
Тип файла: pdf 49_24_28.pdf (1.63 Мб, 23 просмотров)
admin на форуме   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Проблемы прогнозирования работоспособности конструкций по данным НК В мире НК Статьи о дефектоскопии 5 12.10.2015 04:56
Способы сканирования при ультразвуковом контроле В мире НК Статьи о дефектоскопии 2 29.06.2015 07:01
О чувствительности при радиографическом контроле объектов Ростехнадзора В мире НК Статьи о дефектоскопии 5 28.03.2015 18:14
О вихретоковом контроле стальных труб в процессе производства В мире НК Статьи о дефектоскопии 3 25.08.2014 09:20
Современная аппаратура для УЗК металлоконструкций admin Статьи о дефектоскопии 4 03.04.2014 09:57


Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 14:07. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2020. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com