Введение к работе
1.1. Актуальность.
Вихретоковые автогенераторные средства дефектоскопии имеют наиболее высокую чувствительность к поверхностным трещинам, по сравнению с другими вихретоковыми дефектоскопами Пороговая чувствительность автогенераторных вихретоковых дефектоскопов (АГ дефектоскопов) к мелким поверхностным трещинам сопоставима с чувствительностью, достигаемой при использовании магнитопорошкового метода для ферромагнитных объектов и капиллярного - для немагнитных объектов Однако АГ дефектоскопы, несмотря на простоту их схемной реализации и настройки, находят ограниченное применение на практике Это связано с тем, что они уступают вихретоковым дефектоскопам, использующим амплитудно-фазовый анализ, по достоверности выявления дефектов и возможностям их дефекто-метрической оценки Из-за низкой производительности контроля АГ дефектоскопы не применяются для дефектоскопии объектов с большой площадью контролируемой поверхности Еще одно ограничение на применение АГ дефектоскопов обусловлено резким изменением их чувствительности при изменении толщины защитных покрытий Вместе с тем потенциальные возможности АГ дефектоскопов далеко не исчерпаны и при улучшении соответствующих технических характеристик они могут эффективно применяться для решения различных актуальных задач неразрушающего контроля
1.2. Состояние проблемы.
Ведущими отечественными и зарубежными фирмами выпускается широкая номенклатура средств вихретоковой дефектоскопии Среди них доля АГ дефектоскопов составляет незначительную часть К ним относятся зарубежные приборы «Халек» и «Эддипроб» фирмы Хокинг (Великобритания), «Дефектометр» институт д-ра Ферстера (ФРГ), а также отечественные дефектоскопы ВД-22Н (Проба) и ВД-88Н Применение известных автогенераторных дефектоскопов на практике затрудняется существенной зависимостью их чувствительности к дефектам от рабочего зазора Второй недостаток известных автогенераторных дефектоскопов связан с их малой информативностью, затрудняющей оценку глубины выявленных дефектов Кроме того, применение АГ дефектоскопов сдерживается их низкой производительностью из-за малости зоны контроля
13. Цель работы и задачи исследования.
Цель данной работы - улучшение технических характеристик средств вихретоковой автогенераторной дефектоскопии информативности, достоверности и производительности контроля, определяющих возможность их широкого применения на практике
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи.
повысить пороговую чувствительность АГ дефектоскопа и добиться пропорционально-
сти между изменениями режима автогенератора и параметрами вызывающего их дефекта,
выбрать наиболее информативный параметр, характеризующий изменения режима авто-
генератора под воздействием дефекта,
выявить возможные причины нестабильной работы автогенератора в процессе контроля,
разработать режимы и способы настройки автогенератора, обеспечивающие максимально возможную пороговую чувствительность АГ дефектоскопа при сохранении стабильности его работы,
разработать вихретоковый преобразователь АГ дефектоскопа, позволяющий в процессе
непрерывного сканирования регистрировать информативные параметры, достаточные для оценки с приемлемой для практики погрешностью глубины дефекта и толщины покрытия на контролируемом участке,
провести теоретические и экспериментальные исследования разработанного ВТП
брать его параметры и режимы работы близкие к оптимальным,
разработать многоэлементный ВТП для высокопроизводительной дефектоскопии объектов большой площади, в частности, магистральных трубопроводов,
разработать программные и аппаратные средства для управления режимами АГ дефектоскопа, вычисления и представления оцениваемых параметров дефекта, документирования результатов контроля,
разработать АГ дефектоскопы, востребованные в различных отраслях промышленности
1.4. Методы исследования:
Для теоретических исследований электромагнитного взаимодействия ВТП с объектом контроля применялся численный метод конечных элементов Анализ работы автогенераторных схем выполнялся с использованием методов математического моделирования Экспериментальные исследования проводились на аттестованных цифровых контрольно-измерительных приборах и контрольных образцах
1.5. Научная новизна работы заключается в следующем:
Предложено автогенератор АГ дефектоскопа настраивать в мягком режиме возбуждения в сочетании с его периодическим или ждущим запуском Это позволяет повысить пороговую чувствительность АГ дефектоскопа и получить пропорциональность между изменениями режима автогенератора и параметрами вызывающего их дефекта
Предложено в качестве информативного параметра, связанного с контролируемыми параметрами объекта контроля, выбирать минимальный коэффициент обратной связи автогенератора, достаточный для его возбуждения в мягком режиме
Установлена возможность и причины перехода из обычного в обращенный режим (связанный с жестким запуском) автогенератора АГ дефектоскопа Показано, что самопроизвольный переход автогенератора из обычного в такой обращенный режим - одна из основных причин его нестабильной работы
Установлена возможность перевода параметрического ВТП из обычного в обращенный режим, за счет воздействия дополнительной катушки ВТП, размещенной на общем с основной катушкой сердечнике, при ее подключении к дополнительному сопротивлению или источнику сигнала В обычном и обращенном режимах ВТП активная составляющая вносимого сопротивления имеют противоположные знаки при изменении рабочего зазора
Показано, что совокупность измерений информативного параметра в обычном и обращенном режимах автогенератора позволяют получить ортогональные оценки глубины дефекта и величины рабочего зазора (толщину покрытия) с приемлемой для практики точностью
Разработана математическая модель для теоретического исследования воздействия подключенной к нагрузке дополнительной катушки на вносимые параметры ВТП при его взаимодействии с дефектом.
На основе теоретических и экспериментальных исследований получены, проанализированы и обобщены новые зависимости между параметрами дефектов и комплексным вносимым сопротивлением для параметрических ВТП с нагруженной на сопротивление дополнительной катушкой
1.6. Практическая ценность работы заключается в том, что:
Повышена пороговая чувствительность и информативность АГ дефектоскопов за счет их периодического или ждущего запуска в мягком режиме, выбора в качестве информативного параметра минимального коэффициента обратной связи, обеспечивающего возбуждение, проведения циклических измерений в обычном и обращенном режимах автогенератора и их алгоритмической обработки;
Разработана методика настройки АГ дефектоскопа, обеспечивающая его стабильную ра-
боту при изменении рабочего зазора (толщины покрытия) в заданном диапазоне
Разработаны параметрические ВТП, обеспечивающие двухпараметровый режим работы
автогенераторного дефектоскопа и ортогональность оценок изменений зазора и глубины обнаруженного дефекта
Даны рекомендации по размещению основной и дополнительной катушек разработанно-
го ВТП на его сердечнике, выбору коэффициента магнитной связи между катушками и величины нагрузочного сопротивления Кдоп в зависимости от электромагнитных свойств металла контролируемого объекта, рабочей частоты и характерных геометрических параметров
Разработана схема и конструкция двухпараметрового автогенераторного дефектоскопа, в
том числе и для работы с многоэлементным преобразователем Разработан способ настройки и работы автогенераторного дефектоскопа, обеспечивающий проведение двухпараметрового контроля на наличие дефектов в условиях переменного зазора
Разработан многоэлементный вихретоковый преобразователь, схема его коммутации и
подключения к автогенератору, программные и аппаратные средства для автоматизации сканирования, представления и документирования результатов
1.7. Реализация и внедрение результатов работы:
Результаты работы использованы при разработке автогенераторных дефектоскопов ВД-89Н, ВД-89НМ(-10) и ВД-89НМ(-16) и ВД-89НП, серийно выпускаемых ЗАО НИИИН МНПО «Спектр» Дефектоскопы прошли сертификационные испытания Опыт практического использования портативного дефектоскопа ВД-89Н, ВД-89НП и дефектоскопов серии ВД-89НМ показал их эффективность при контроле объектов ответственного назначения в различных отраслях промышленности, в частности, при дефектоскопии магистральных газопроводов Дефектоскопы ВД-89Н и ВД-89НП внедрены для контроля деталей Автопрома (шаровых опор и прутков) и Авиапрома (алюминиевых дисков колес авиашасси), а также для контроля турбин газокомпрессорных станций в процессе эксплуатации (лопатки, валы, канавки и т п )
1.8. Апробация работы.
Основные результаты работы доложены и обсуждены на 7-ой, 8-ой, 9-ой, 11-ой, 12-ой и 13-ой международных деловых встречах "Диагностика -97","Диагностика -98", "Диагностика -99","Диагностика -2001","Диагностика -2002" и "Диагностика -2003" (секция " Диагностика линейной части магистральных газопроводов") в период с 1997 г. по 2003 г, на 7-ой и 8-ой Европейских конференциях по неразрушающему контролю, Копенгаген, 1998 г, Барселона, 2002 г., на 4-й международной научно-технической конференции "Качество машин", Брянск, 2001 г, на 3-ей Международной конференция "Диагностика трубопроводов", Москва, 2001 г, на 3-ей Международной научной конференции "Компьютерные методы и обратные задачи в неразрушающем контроле и диагностике" Москва, 2002 г
1.9. Публикации.
По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ, список которых приведен в автореферате
1.10. Структура и объем диссертации.
