Связаться с нами
Оборудование
  • Оборудование
  • Азбука методов

Вихретоковый метод

Вихретоковый контроль это один из электромагнитных методов неразрушающего контроля, применимый для токопроводящих материалов. В дефектоскопии метод вихревых токов применяют для индикации и оценки поверхностных и подповерхностных дефектов.

Также данный метод используют для измерения толщины покрытий или слоев, определения электрической проводимости и магнитной проницаемости материала, оценки металлургических, механических и других свойств изделия. 

Особенность вихретокового метода в том, что контроль можно проводить без непосредственного контакта преобразователя с объектом

Заказать обучение

Историческая справка

Основоположником вихретокового метода контроля является немецкий ученый Фридрих Фёрстер (Friedrich Förster) , который так же впервые ввел термин "дефектоскоп". Работу над электромагнитными методами контроля он начал в 1937 году и уже в 1948 основал компанию, существующую до сих пор.

Развитие вихретоковой дефектоскопии тесно связано с развитием электроники, так как эффективность вихретоковых приборов напрямую зависит от производительности примененных в них электронных компонентов. Так, технология прошла путь от простейших дефектоскопов с звуковой индикацией до приборов, применяющих микропроцессорные технологии, что вывело ее на совершенно новый качественный уровень.

Появилась возможность реализации многоканальных систем, запись и удобная интерпретация данных, а также возможность применения различных математических аппаратов, расширяющих возможности метода.

Сущность метода

Вихретоковый метод основан на анализе электромагнитного поля вихревых токов, так же называемых токами Фуко, наведенных в объекте контроля при помощи преобразователя.

Вихревые токи создаются в объекте контроля за счет катушки индуктивности (далее "генератор"), входящей в состав преобразователя, через которую пропускают переменный электрический ток, что создает переменное электромагнитное поле в области преобразователя. При прохождении переменного электромагнитного поля через токопроводящий материал, в материале создается ЭДС по закону электромагнитной индукции (1).


E=-dФ/dt (1)


Под действием электродвижущей силы в объекте возникают замкнутые индукционные токи, мгновенное значение которых так же переменно. Именно поле этих переменных токов анализируется при контроле.

Виды вихретоковых преобразователей

Вихретоковые преобразователи (далее "ВТП") по способу измерения электромагнитных полей классифицируются на параметрические (рис.1) и трансформаторные (рис. 2). В параметрических датчиках всего одна обмотка, которая выполняет функции возбуждения и измерения одновременно. А данные контроля получают, измеряя комплексное сопротивление ВТП. В трансформаторных преобразователях не менее 2-х обмоток, одна из которых генератор, другая используется для измерения параметров (далее "измерительная обмотка").



В зависимости от способа соединения обмоток, ВТП делятся на абсолютные и дифференциальные (рис. 3). В абсолютных ВТП выходной сигнал — это абсолютное значение параметров объекта контроля. Дифференциальными ВТП принято называть преобразователи, которые имеют не менее 2-х измерительных обмоток, включенных встречно. Это позволяет измерять разницу показаний измерительных обмоток.



Так же ВТП подразделяются по взаимному расположению объекта контроля и преобразователя. Основными типами являются накладные (рис. 4) и проходные (рис. 5) датчики. А различные комбинации этих типов называются комбинированными преобразователями.



Анализ измеряемых параметров

Рассмотрим механизм обнаружения дефектов при проведении вихретокового контроля. Контуры вихревых токов на бездефектном участке объекта контроля изображены на рисунке 6. При возникновении препятствий, например, в виде протяженного дефекта, на пути распространения вихревых токов, контуры мгновенных значений вихревых токов изменяются (рис. 7). Измененный контур приводит к изменению плотности вихревых токов, и как следствие электромагнитное поле, созданное этими токами, меняет свои характеристики. По этим отклонения выполняется анализ объекта контроля.



Электромагнитное поле вихревых токов, проходя через обмотку измерения, наводит в ней ЭДС. Вихретоковый прибор измеряет амплитудное значение напряжения на измерительной обмотке и/или фазовые приращения. Если говорить об анализе данных от протяженного дефекта типа "трещина", глубина дефекта влияет на амплитудное значение, а раскрытие дефекта на фазовые сдвиги.

Основные преимущества

1. Высокая скорость контроля.

Электромагнитные поля распространяются с субсветовыми скоростями, что делает проведение вихретокового контроля очень быстрым. На практике можно говорить о скоростях до 10 м/с. Однако скорость ограничивается быстродействием прибора и в каждом конкретном случае она индивидуальна.

2. Отсутствие необходимости непосредственного контакта.

Несмотря на то, что в воздухе электромагнитное поле затухает, возможно проведение контроля с зазором, через изоляционное покрытие, краску и т.д. Так же, важным преимуществом является отсутствие необходимости в контактной жидкости и подготовки поверхности.

3. Независимость от погодных условий.

Вихретоковый контроль можно проводить при любой погоде. В отличии от капиллярного контроля, осадки не являются помехой.

4. Представление результатов контроля.

Современные вихретоковые приборы, основанные на матричных технологиях, позволяют сохранять объективные данные контроля в виде C-скана с четкой привязкой к координатам. Привязка к координатам позволяет оценивать размеры дефекта. А к сохраненным данным удобно возвращать спустя время для анализа развития дефекта и контроля работы дефектоскописта.

Недостатки метода

1. Ограниченная глубина контроля.

Вихретоковый контроль предназначен для индикации и оценки поверхностных и подповерхностных дефектов. Глубина контроля зависит от исследуемого материала, установленных параметров контроля и должна быть рассчитана для каждого конкретного случая.

2. Возможное искажение одного измеряемого параметра другим.

При недостаточной предварительно проведенной исследовательской работе, возможно неправильная интерпретация результатов контроля. Современные вихретоковые приборы имеют ряд математических аппаратов, позволяющих отстроиться от мешающих параметров.

3. Только токопроводящие материалы.

Метод основан на распространении электрических токов в объекте контроля, а значит непроводящие материалы не пригодны для вихретоковой дефектоскопии.

Заключение

Вихретоковая дефектоскопия активно развивается, постепенно вытесняя другие методы, предназначенные для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов. Метод наукоемкий, требует предварительные теоретические расчеты и экспериментальную базу перед применением. Однако правильно примененная технология выгоднее экономически и по временным затратам чем другие, конкурирующие с ней технологии.
Вы просматриваете:
  • Оборудование
  • Азбука методов