Приборы и методы электромагнитного

контроля

Новиков В.А., 2005 г

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Цельюдисциплины является ознакомление с основными положениями физики магнитных явлений, с физическими принципами основных методов контроля, с приборной базой и методическими вопросами применения магнитных, электрических и вихретоковых методов для дефектоскопии, измерения геометрических параметров, контроля физико-механических свойств объектов.

Задачамидисциплины является изучение методов НК, основанных на регистрации взаимодействия магнитных, электрических, электромагнитных полей с ОК либо на измерении электрических и магнитных характеристик объектов.

Кроме того, задачами дисциплины является приобретение знаний о магнитных, электрических и вихретоковых методах контроля, областях их применения, теории образования полей дефектов, преобразователях электрических, магнитных и электромагнитных полей, способах и средствах намагничивания объектов, методиках проведения НК указанными выше методами, способах и средствах размагничивания объектов, принципах, положенных в основу устройства приборов, о метрологическом обеспечении средств контроля, вопросах техники безопасности.

Введение

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ. ДОСТИЖЕНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ УЧЕНЫХ

История развития вихретоковых методов контроля восходит к моменту открытия вихревых токов (1824 г.), когда Гамбей обнаружил, что колебания подвешенного на нити магнита быстро затухают вблизи медной пластины. Схожее явление спустя год наблюдал Араго. Он обнаружил смещение подвешенной намагниченной иглы над вращающимся медным диском. Наблюдаемое явление объяснил Фарадей после открытия в 1831 г закона электромагнитной индукции.

Большой вклад в исследование вихревых токов внес Фуко, именем которого в технической литературе иногда называют вихревые токи. С явлением вихревых токов тесно связано явление поверхностного эффекта, обнаруженного Максвеллом в 1873 г. Для количественной оценки степени проявления поверхностного эффекта Штейнметц ввел понятие глубины проникновения поля в проводящую среду. Он же получил точное математическое выражение, описывающее распределение магнитной индукции в сечении цилиндрического стержня, помещенного в электрическую катушку, запитанную переменным током. Эту работу в дальнейшем развили Двайт и Багай, получив выражение, связывающее ЭДС электрической катушки с параметрами стержня – радиусом и электропроводностью.

Теория электромагнитного контроля в значительной степени базируется на фундаментальных работах, в которых исследовано распространение электромагнитных полей в проводящих средах, выполненных Вологдиным, Нейманом, Аркадьевым, Бабатом, Родигиным. Непосредственно для целей вихретокового контроля объектов доктором Ф. Ферстером были решены вопросы взаимодействия вихретокового преобразователя с объектом, им впервые введено понятие эффективной магнитной проницаемости среды, комплексной плоскости ЭДС, предложен ряд алгоритмов, позволяющих произвести отстройку от помех при вихретоковом контроле различных объектов.

Большой вклад в развитие вихретоковых методов контроля внесли также отечественные ученые В.Г. Герасимов, А.Л. Дорофеев, Ю.М. Шкарлет, В.В. Клюев.

Первый случай практического применения вихретокового контроля относится к 1879 г, когда англичанин Хьюз разработал устройство для сортировки объектов, выполненных из различных материалов.

Использование вихретоковых методов контроля в промышленности началось в 30-х годах прошлого столетия, когда появились первые приборы Ф. Ферстера в Германии, а также приборы типа ЭМИД в СССР.

Большой вклад в развитие магнитных методов контроля внесли отечественные ученые В.К. Аркадьев, В.И. Вонсовский, Р.И. Янус, А.Б. Сапожников, Н.Н. Зацепин, В.Е.Щербин и др.

В 30-е годы прошлого столетия в шарико-подшипниковой промышленности Н. С. Акуловым, а для контроля вагонных осей Колесниковым был внедрен магнитпорошковый метод. В 1939 году появились первые дефектоскопические тележки для контроля рельсов, а в 50-е годы – вагоны-дефектоскопы.

Глава 1

НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ВОПРОСЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

1.1. Агрегативный комплекс средств неразрушающего контроля. Условное обозначение приборов

С целью ускорения этапа проектирования средств НК (СНК), разработан агрегативный комплекс средств НК (АСНК). Он представляет собой набор совместимных и взаимозаменяемых стандартных устройств различного назначения с унифицированными внешними связями и нормализованными сигналами.

В состав АСНК наряду с другими входят подкомплексы магнитных и вихретоковых приборов. В качестве унифицированных стандартных узлов они содержат генераторы, усилители, детекторы, индикаторы, и т.д. В АСНК для приборов применяют цифро-буквенные обозначения, которые входят в состав полного наименования прибора.

Условное обозначение прибора состоит из семи элементов:

1 - большая буква русского алфавита, отображающая вид применяемого контроля (М – магнитный, В – вихретоковый, Э – электрический).

2 – буква, отображается название прибора: Д – дефектоскоп, С – структуроскоп, К– комбинированный прибор, Т – измеритель размеров (толщиномер).

3 – арабские цифры, определяющие номер разработки по системе нумерации, принятой на предприятии.

4 – буква – тип преобразователя: Н- накладной, П- проходной, К- комбинированный.

5 – буква, отражающая режим работы преобразователя: С – статический, Д – динамический.

6 – римская цифра, указывающая на конструктивное исполнение прибора:

I – прибор стационарный; II –передвижной; III – переносной; IV– портативный.

7 – буква, отображающая назначение прибора: У – общего назначения (универсальный), Е- специального назначения.

Пример:

ВД – 20 НД – IIIУ – вихретоковый дефектоскоп, номер разработки по системе нумерации, принятой на предприятии, –20, с накладным преобразователем, имеющий динамический режим работы, переносной, общего назначения.

1.2. Разрушающий и неразрушающий контроль

Для получения максимальной информации об обнаруженных дефектах необходимо полное разрушение детали. Такие испытания обычно не проводят в ходе обычного контроля, однако значение их велико, так как они позволяют узнать природу дефектов.

Разрушающий контрольприводит к полному или частичному разрушению детали. Например, испытание на прочность с использованием разрывной машины, сверление отверстия в корпусе морского судна с целью определения толщины стенки.

Достоинство разрушающего контроля состоит в том, что он позволяет количественно определять контролируемые параметры. Однако разрушающий контроль не может дать полной уверенности в высоком качестве всей продукции, так как осуществляется выборочно, а связь разрушающего контроля с качеством продукции только статистическая. Еще одним недостатком разрушающего контроля является то, что он требует специальной подготовки образцов.

Однако методы разрушающих испытаний все же имеют большое значение на стадии опробования и испытаний неразрушающих методов контроля.

Неразрушающий контрольне связан с разрушением или повреждением изделий. Он может быть осуществлен по отношению ко всей партии изделий. Производительность НК бывает очень высокой, в отличие от разрушающего контроля он может быть легко механизирован и автоматизирован. Недостатком НК является отсутствие во многих случаях прямой связи результатов контроля с контролируемыми параметрами. Поэтому на стадии разработки методов и аппаратуры, как правило, проводят сопоставление результатов НК с результатами разрушающего контроля.