Для выявления недостатков внутренней структуры конструкций и деталей применяются методы неразрушающего контроля. Они позволяют без вторжения в основу материала фиксировать дефекты разного рода, определяя их соответствие нормативным требованиям. Одним из наиболее точных способов такого обследования является вихретоковый контроль, в процессе применения которого задействуется электротехническая аппаратура. У этого способа есть и существенные недостатки, но в отдельных сферах он применяется достаточно активно.
Принцип действия метода
Контроль происходит на основе анализа параметров взаимодействия между электромагнитным полем дефектоскопа с его оснасткой и вихревыми токами, которые формируются в поле объекта исследования. Что касается исполнительного элемента, генерирующего активную электромагнитную зону, то он обычно представлен индуктивной катушкой, которая также называется преобразователем. Импульсные токи, которые возбуждают вихревые потоки, в итоге и позволяют рассчитать дефектные зоны. Дело в том, что нарушения в структуре исследуемого объекта неизбежно приведут к неравномерному взаимодействию материала с электромагнитным полем по всей его площади. Именно участки с колебаниями токов и обнаруживает вихретоковый метод неразрушающего контроля с помощью специального анализа. Принцип действия достаточно сложен по сравнению с альтернативными методами магнитного контроля, но опять же он является и одним из самых точных способов выявления дефектов.
Особенности вихретоковой дефектовки
У этого метода есть две принципиальные особенности. В первую очередь это возможность исключения прямого контакта с целевым объектом. То есть речь идет не просто о неразрушающем контроле, а о технике бесконтактного обследования. Это позволяет, к примеру, диагностировать конструкции и элементы, находящиеся в движении. Но и контактные способы анализа не исключаются. Для сравнения можно привести метод магнитно-порошкового анализа, который в обязательном порядке требует нанесения индикаторного материала на поверхность исследуемого объекта. Вторая особенность, выделяющая вихретоковый контроль из общей группы методов дефектовки, заключается в возможности дополнительного анализа электрофизических свойств материала. Но этот функционал уже зависит от конкретной модели применяемого прибора и качества вспомогательной оснастки.
Вихретоковые дефектоскопы
Устройства могут иметь разные форматы исполнения. Распространены ручные модели, станции контроля, компонентные и модульные аппараты. Также они различаются по способам обработки и представления информации: можно выделить аналоговые, цифровые и микропроцессорные современные приборы контроля. Внутреннее наполнение обычно составляет электротехническая основа с теми же катушками, а внешние органы представлены чувствительными элементами анализа.
Также приборы вихретокового контроля комплектуются насадками для удобного размещения преобразующего устройства перед контролируемой поверхностью. Хотя аппараты предусматривают возможность бесконтактного контроля, положение и направление чувствительного элемента имеют большое значение с точки зрения получения качественного результата. Что касается энергоснабжения, то приборы питаются от аккумуляторных батарей или электросети. В первом случае устройства дают возможность автономной диагностики сооружений и коммуникаций на удаленных участках.
Вихретоковые толщиномеры
Как уже говорилось, дефектовка является не единственной задачей, которую может решать вихретоковый способ контроля материалов. Второй по распространенности его функцией является измерение толщины. Таким способом оцениваются параметры пластин, пленочных изделий, стенок труб и других предметов. Для этого применяют специальные приборы вихретокового контроля с опцией толщиномера. Зачастую это и есть основная функция, которую решают подобные аппараты. Они представляют собой компактные устройства ручного типа с чувствительным элементом, который также создает электромагнитное поле, но в процессе анализа фиксирует не наличие пустот, а толщину электропроводящего листа.
Разновидности вихретоковых измерений
Основным направлением использования вихретоковой диагностики все же является дефектовка, которая также предусматривает разные варианты исполнения. В частности, абсолютный контроль позволяет замерять отклонения измеряемой величины от ранее установленной опорной точки, которая проверяется на этапе калибровки аппарата. Также вихретоковый контроль осуществляет сравнительное измерение, при котором вычисляется разность двух величин, одну из которых принимают за опорную.
Применяется и дифференциальное измерение, которое также вычисляет разницу между двумя фиксируемыми величинами в процессе контроля. Но в этом случае путь измерения при неизменном расстоянии между опорными точкам остается прежним. В каждом из методов вихретоковый контроль может работать как с поверхностными, так и с внутренними характеристиками структуры материала. Однако углубленный анализ предусматривает небольшое погружение порядка 2-3 мм, что является главным недостатком этой технологии.
Подготовка аппарата к работе
Прибор настраивается на рабочий процесс путем калибровки и установки оптимального показателя чувствительности по отношению к характеристикам целевого объекта. В зависимости от функциональности аппарата пользователь может регулировать параметры электромагнитных фильтров, фазность и величину зазора чувствительного датчика. Важно учитывать, что на качество применения вихретокового метода неразрушающего контроля оказывают влияние и внешние факторы. Для обеспечения удобного размещения прибора, его установки, центровки и направления преобразователя должно быть соответствующим образом подготовлено и рабочее место. Также и участок обследования тщательно моется, очищается от грязи и масляных пятен, после чего сушится и при необходимости дополнительно обрабатывается химическими растворами.
Техника применения метода
На первом этапе поверхность детали сканируется электромагнитным сигналом по всей целевой площади, которая может немного захватывать и область, не подлежащую анализу. На основе характеристик полученного обратного сигнала выводится заключение о физическом состоянии объекта. Аппарат с помощью компьютерного анализа предоставляет данные об износе объекта, наличии дефектов и повреждений. Конкретный набор параметров будет зависеть от того, какая задача ставилась перед вихретоковым контролем. ГОСТ 15549-2009 для данного метода определяет и обязательный набор характеристик сигнала, среди которых фаза, амплитуда и их сочетание в предварительно указанных спектрах. Далее полученные сведения заносятся в технический журнал контроля. Критерии оценки выявленных дефектов заранее предусматриваются в задании для контроля и в дальнейшем позволяют принять решение о допуске изделия к целевому применению.
Где применяется вихретоковый метод контроля?
Данную технологию диагностики конструкций и деталей на предмет наличия дефектов широко используют в строительстве и на производствах. Например, многофункциональные станции задействуют на конвейерных линиях, выпускающих металлические изделия. Оборудование в автоматическом режиме проверяет детали на предмет соответствия нормативным параметрам. В строительстве этим способом оценивают качество металлических конструкций, перекрытий, стоек, крепежных элементов, сварочных швов и т. д. Широко распространен и вихретоковый контроль труб, который позволяет выявлять несплошности металла и своевременно обновлять проблемные участки коммуникационной сети. В бытовой же сфере чаще используются толщиномеры, которыми определяются параметры тех же трубопроводов или корпусов различной техники.
Заключение
Вихретоковый способ дефектовки можно назвать одним из самых технологичных и современных. Он позволяет работать с деталями разной формы и назначения, с высокой точностью фиксируя их физические параметры. Но есть характеристики, по которым вихретоковый неразрушающий контроль значительно уступает альтернативным методам, в том числе из группы магнитных способов. Это касается не только ограничения в глубине проникновения сигнала. Электромагнитные токи могут дать информацию о внутренней структуре материала только в случае его электропроводности. Отсутствие этого свойства делает прибор бесполезным применительно к такому изделию.
