Разработка вихретоковых автогенераторных средств дефектоскопии с улучшенными техническими характеристиками

• Автор: Карабчевский, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВИХРЕТОКОВОЙ

ДЕФЕКТОСКОПИИ И ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОГЕНЕРАТОРЫХ СХЕМ В ВИХРЕТОКОВЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ

1.1 Классификациям анализ существующих средств вихретоковой дефектоскопии

1.2 Анализ существующих автогенераторных вихретоковых дефектоскопов и выбор путей их усовершенствования
1.3 Выводы

2. АНАЛИЗ АВТОГЕНЕРАТОРА ВИХРЕТОКОВОГО АГ

ДЕФЕКТОСКОПА, ВЫБОР РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ НАСТРОЙКИ

2.1 Анализ физических процессов в автогенераторе при взаимодействии АГ дефектоскопа с контролируемым объектом

2.2 Анализ работы типового автогенератора

2.3 Выбор эффективного режима работы автогенератора АГ дефектоскопа

2.4 Выводы
3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВИХРЕТОКОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ
3.1 Выбор и обоснование конструкции вихретокового преобразователя для двухпараметрового контроля
3.2 Теоретические исследования вихретокового преобразователя
3.3 Экспериментальные исследования вихретокового преобразователя для двухпараметро вого автогенераторного контроля
3.4 Выводы
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ДВУХПАРАМЕТРОВОЙ
АВТОГЕНЕРАТОРНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ
4.1 Разработка многоэлементного вихретокового преобразователя
4.2 Алгоритм функционирования АГ дефектоскопа и его аппаратная реализация
4.2.1 Алгоритм работы сенсорной части дефектоскопа

4.2.2 Алгоритм работы дефектоскопа в целом с учетом конкретизации его назначения
4.2.3 Алгоритм формирования образа дефекта
4.3 Конструкция и параметры разработанных АГ вихретоковых дефектоскопов
4.4 Выводы
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. БИБЛИОГРАФИЯ

Актуальность.
Вихретоковые автогенераторные средства дефектоскопии имеют наиболее высокую чувствительность к поверхностным трещинам, по сравнению с другими вихретоковыми дефектоскопами. Пороговая чувствительность автоге-нераторных 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 дефектометрической 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.
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), «Де-фектометр» инстиут 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.
Цель работы и задачи исследования.
Цель данной работы - улучшение технических характеристик средств вихретоковой автогенераторной дефектоскопии: информативности, достоверности и производительности контроля, определяющих возможность их широко-

округления. Таким образом, существует некое оптимальное разбиение, для определения которого необходим большой объем вычислительных экспериментов. В тоже время при расчете напряжения, вносимого в ВТП, собственно, дефектом, требуется довольно высокая точность вычислений. Это связано с необходимостью вычисления разности близких чисел
Ъд~Ъмд~ 2«, (3.4)
где 2м - комплексное сопротивление, вносимое в ВТП при его взаимодействии с бездефектным объектом, гм+д - с объектом, содержащим дефект. Как правило, модуль 2д составляет величину порядка нескольких процентов от модуля 2и.
Для практической реализации МКЭ использовался программный пакет АШУБ. Данный выбор связан с широким распространением данного пакета и подтверждением достоверности получаемых с его помощью результатов огромным опытом применения в различных областях и соответствующими сертификатами.
В качестве неизвестных при расчетах использовались компоненты вектора магнитного потенциала, а также электрический скалярный потенциал для проводящих сред. Векторный магнитный потенциал вводится выражениями:
В = го'(Я) (3.5)
Е = - grad(y)
^ (3.6)
где: V - скалярный электрический потенциал, А - векторный магнитный потенциал, $ - индукция магнитного поля, Е . напряженность
электрического поля.
После проведения преобразований и учитывая уравнения состояния материала, можем записать дифференциальные уравнения, подлежащие решению:
го!
г 1 4 / ~го!(Я)
-го!
МоМ0

-а —-а- grad(V) д!
г)Я
+ а^гаЯ(У) + а
Ы (3.7)

(3.8)
где: р - абсолютная магнитная проницаемость материала, р0 - абсолютная магнитная проницаемость свободного пространства, М - вектор намагниченности (для постоянных магнитов), а - удельная электрическая проводимость (для проводников).
Конечно-элементные модели (рис. 3.6) состояли из 8-ми, 5-ти и 4-х узловых элементов первого порядка. 8-ми узловые элементы первого порядка (гексаэдры) использовались для описания областей, требующих повышенной точности вычисления. Для моделирования окружающего пространства вплоть до границы модели использовались 4-х узловые тетраэдры. 5-ти узло-