Исследование взаимодействия комбинированных электромагнитных полей с металлом, разработка эффективных средств электромагнитной дефектоскопии.

• Автор: Ефимов, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 308 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ
1.1 Развитие и современный уровень исследований в области магнитных методов контроля
1.2 Развитие и современный уровень исследований в области вихретоковой дефектоскопии

1.3 Развитие методов и приборов электромагнитной дефектоскопии

1.4 Выводы
2. РАСЧЕТ СИГНАЛА НАКЛАДНОГО ВИХРЕТОКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАД МЕТАЛЛОМ С ДЕФЕКТАМИ СПЛОШНОСТИ КОНЕЧНОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ
2.1 Расчет плотности вихревых токов в металле, индуцируемых переменным магнитным полем накладного вихретокового преобразователя
2.2 Распределение сигнала накладного вихретокового преобразователя над стальным изделием с внутренним дефектом сплошности в приложенном магнитном поле
2.3 Распределение сигнала накладного вихретокового преобразователя над стальным изделием с поверхностным дефектом сплошности конечной протяженности
2.4 Влияние продуктов коррозии металла и отложений на сигнал вихретокового преобразователя при электромагнитном контроле стальных изделий
2.5 Выводы
3. АНАЛИЗ СПЕКТРА СИГНАЛА ВИХРЕТОКОВОГО ДЕФЕКТОСКОПА
3.1 Преобразование Фурье сигнала электромагнитного дефектоскопа от поверхностного
ДЕФЕКТА СПЛОШНОСТИ
3.2 ВЫБОРУ ОКОННОЙ ФУНКЦИИ ПРИ АНАЛИЗЕ СПЕКТРА СИГНАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПА
3.3 Адаптивная цифровая фильтрация сигнала электромагнитного дефектоскопа
3.4 Выводы
4. ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПА
4.1 Вейвлет-функции алгебраического типа
4.2 Вейвлет-преобразование сигнала от дефекта сплошности в стальном изделии
4.3 Вейвлет-преобразование экспериментально измеренного магнитного поля дефекта сплошности в стальном изделии
4.4 Вейвлет-преобразование сигнала от группы дефектов сплошности в стальном изделии
4.5 Коэффициенты вейвлет-преобразования случайного шума в сигнале
электромагнитного дефектоскопа
4.6 Коэффициенты вейвлет-преобразования случайного тренда в сигнале
электромагнитного дефектоскопа
4.7 Методы удаления случайного шума и нелинейных трендов из сигнала
электромагнитного дефектоскопа. Примеры практического приложения
4.8 Выводы

144

5. РАЗРАБОТКА МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ С ИЗДЕЛИЯМИ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1 Состояние проблемы
5.2 Основные виды дефектов и контрольных образцов
5.3 Комплект образцов искусственных дефектов и зазоров для вихретоковой
ДЕФЕКТОСКОПИИ КОИДЗ-ВД
5.4 Выводы
6. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ
6.1 Дефектоскоп вихретоковый ВД-12НФМ
6.2 Дефектоскоп вихретоковый ВД-12НФП
6.3 Дефектоскоп вихретоковый ВД-12НФК
6.4 Дефектоскоп вихретоковый ВД-90НП
6.5 Многоканальный вихретоковый дефектоскоп ВД-91НМ
6.6 Вихретоковая система автоматизированного контроля ВД-92НП
6.7 ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Неразрушающий контроль (НК) в настоящее время занимает важное место в технологическом процессе производства, а также безопасной эксплуатации изделий ответственного назначения. Из-за отсутствия в последние десятилетия реальных капиталовложений, направленных на модернизацию производства и обновление основных фондов, к настоящему времени сложилась критическая ситуация, связанная как со значительным износом производственных мощностей и, как следствие, качеством выпускаемой продукции. Также следует отметить, что значительная часть находящихся в эксплуатации производственных объектов давно выработала свой эксплуатационный ресурс и требует постоянного контроля своего технического состояния. В то же время интеграция Российской Федерации в международное экономическое пространство требует значительного повышения качества выпускаемой продукции и соответствия ее требованиям международных стандартов.
Эксплуатирующиеся на многих промышленных предприятиях средства неразрушающего контроля давно выработали свой ресурс и не соответствуют современным требования, в частности, как в области обязательного документирования результатов контроля, так и по снижению влияния человеческого фактора на его достоверность. За годы, прошедшие с развала существовавшей в СССР системы неразрушающего значительно снизился уровень профессионализма персонала, работающего в системе НК. В связи с этим особенно остро стоит задача разработки средств автоматизированных средств НК, а также средств НК, контролирующих правильность проведения контроля и автоматически документирующих его результаты.
Отдельно следует отметить, что в настоящее время Российская Федерация является одним из основных поставщиков углеводородного сырья на европейские и азиатские рынки, и вопросы, связанные с техногенной безопасностью трубопроводного транспорта выходят на первый план в сфере неразрушающего контроля. В настоящее время средний срок эксплуатации 30% газопроводов превысил тридцатилетний рубеж. Значительная протяженность (более 200тыс. км) магистральных трубопроводов влечет за собой огромное количество работы для своевременного контроля их состояния.
Электромагнитные методы контроля занимают важное место в системе НК, их основными достоинствами являются: высокая скорость, возможность бесконтактного съема информации, возможность контроля сильно корродированных поверхностей и поверхностей со значительной

1.4 ВЫВОДЫ
На основании проведенного анализа современного состояния теоретических и экспериментальных исследований, а также разработок в области электромагнитной дефектоскопии можно сделать следующие выводы:
1. Несмотря на большое число работ по данному направлению как в России, так и за рубежом вопросы, связанные с определением геометрических размеров дефектов сплошности по прежнему являются актуальными, т.к. задача восстановления геометрии как поверхностного, так и подповерхностного дефекта по результатам электромагнитного контроля до сих пор не решена полностью.
2. Для корректной расшифровки сигналов с восстановлением исходных параметров дефекта требуется разработка математической модели адекватно описывающей происходящие процессы взаимодействия электромагнитных полей, а также разработка на ее базе алгоритмов обработки результатов контроля.
Исходя из вышеизложенного можно сформулировать следующую цель диссертационной работы.
Цель диссертации состоит в повышении достоверности обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов сплошности в стальных изделиях и снижении погрешности оценки их геометрических параметров.
Исходя из поставленной цели, основные задачи диссертации можно сформулировать следующим образом:
1. Разработать теоретическую модель взаимодействия комбинированных электромагнитных полей (электромагнитного поля накладного вихретокового преобразователя (ВТП) и постоянного магнитного поля внешней намагничивающей системы) с ферромагнитным объектом контроля с поверхностными и внутренними дефектами сплошности.
2. Установить аналитическую зависимость напряженности магнитного поля вихревых токов, индуцируемых переменным магнитным полем накладного ВТП в металле, от линейных размеров трещины конечной протяженности.
3. Разработать алгоритмы обработки выходного сигнала электромагнитного дефектоскопа, позволяющие существенно улучшить отношение сигнал/шум, повысить достоверность неразрушающего контроля, снизить погрешность определения геометрических параметров дефектов сплошности.