Вихретоковый преобразователь для неразрушающего контроля

1) Дополнительное к авт. свид-ву2) Заявлено 03.12.74 (21) 2081564/28 51) М Кл е С 01 Я 27/86 рисоединением зая осударствеииык ксевите 1 света Мииистров СССР 23) Приоритетпубликовано 15.0 620,179,14(088.8) 7 Бюллетеньпо Лолам изобретений и открытийДата опубликования описани 13,07.(71) Заявитель уйбышевский ордена Трудового Красного Знамен авиационный институт имени С, П, Королева4) ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛ Изобретение относиться к области неразрушающего контроля материалов и изделий методом вихревых токов и может быть использовано для контроля качества цилиндрических изделий, например труб.Известны вихретоковые преобразователи для контроля цилиндричеоких изделий, представляющие собой круглые катушки индуктивностисодержащие,мапнитопроводы разл 1 ичной конфигурации 11.Возбуждающее электромагнитное поле таких преобразователей не локализовано в зоне контроля, Топология распределения вихревых токов в контролируемом изделии обычно не совпадает с топологией дефекта, Следствием этого является сравнительно низкая чувствительность таких преобразователей к локальным дефектам (например, типа поверхностных трещин) изделия.Наиболее близким,по технической сущности к предлагаемому изобретению является вихретоковый преобразователь для неразрушающего контроля, содержащий кольцевой малнитопровод, катушки нндуктивности и расположенные в зазоре магнитопровода токопроводящие вставки 12). Это поле обладает высокой пространственной локализацией, поскольку такой зазор может быть выполнен весьма малых линейных размеров, и может быть надлежащим образом ориентировано в соответствии с предполагаемым или известным ореднестатическпм законом расположения дефектов.Известный внхретоковый преобразователь 5 предназначен для контроля цилиндрическихизделий и имеет два чашеобразных кольцевых ферритовых сердечника, обращенных друг к другу своими полостями. 1 орцы сердечника ооразуют узкие зазоры, электромаг нитные поля рассеяния которых взаимодействуют с токопроводящпм изделием. Образованное таким образом возмущающее электромагнитное лоле имеет форму узкого кольца, замыкающегося вокруг изделия, и обладает 15 высокой локальностью в направлении длиныэтого изделия. Такая конструкция преобразователя позволяет надежно контролировать только дефекты типа дуг на внешней поверхности цилиндрических изделий. Дефекты, рас 2 п положенные вдоль длины изделия (например,продольные поверхностные и внутренние трещины, расслоения, волосовины и др.), вызывают настолько,малое изменение выходных параметров этого преобразователя, что на дежность контроля, даже прп использованиивысокочу.вствительных схем, становится весьма низкой. Физически это обусловлено тем, что контуры вихревых токов, создаваемые в изделии, не разрываются продольными де- ЗЭ фектами, поскольку возбуждающее поле из 56189950 55 60 65 вестного преобразователя ,имеет преобладающую тангенциальную составляющую напряженности поля, направленную коаксиально к длине изделия.Цель изобретения - повышение надежности контроля,Указанная цель достигается тем, что магнитопровод составлен не менее, чем из трех секторов, на каждом из которых намотаны две катушки индуктивностн, одна сторона каждой катушки вытянута вдоль образующей внутренней поверхности сектора, а другая сторона размещена в зазоре между соседними секторами, а,катушки соседних секторов, стороны которых расположены в общем зазоре, соединены между собой так, что создают противоположно, направленные магнитные потоки.Для повышения избирательности преобразователя к дефектам зазоры между секторамн магнитопровода выполнены разной ширины.На фиг. 1 изображен вихретоковый преобразователь в аксанометрической проекции с выдвинутым (для наглядности) экранным боо и контролируемое цилиндрическое изделие, общий внд; на фиг, 2 - поперечное сечение преобразователя; на фиг, 3 - сечение преобразователя в области одного из зазоров и контролируемое изделие.Кольцевой ферритовый магнитопровод составлен из нескольких секторов 1 (в приведенной конструкции шесть секторов), между которыми образованы относительно узкие зазоры 2. В зазорах вдоль высоты 3 уложены длинные стороны пряиоугольных катушек 4 и 5 индуктивности, Вторые длинные стороны каждой из этих катушек вытянуты вдоль образующих внутренних поверхностей своих секторов. Катушки соседних секторов, входящие сторонами в общий зазор, включены встречно друг другу, создают результирующий и замыкающийся через магнитопровод магнитный поток, Каждый сектор магнитопровода содержит по две катушки индуктивности (всего в данном варианте преобразователя,их двенадцать). В зазорах магнитопровода помещены металлические вставки 6, экранирующие катушки, располагаемые между их сторонами в общем зазоре. Вставками выступают своими краями во внутреннюю область преобразователя и припаиваются ими к металлическим кольцам 7. Вставки и кольца образуют в совокупности экранный блок, Применяя съемные экранные блоки с разной толщиной вставок, можно изменять ширину зазоров в магнитопроводе одного и того же преобразователя. Преобразователь в процессе контроля находится внутри изделия 8 (например, труба), вращаясь и продвигаясь вдоль его длины.По общепринятой классификации вихретоковых преобразователей такая конструкция относится к преобразователям погружного типа, Однако при размещении сторон катуш 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ки, не входящих в зазор, на внешней поверхности магнитопровода реализуется преобразователь пароходного типа. Соответственно видоизменяется и экранный блок.Преобразователь работает следующим образом.Г 1 ри подключениями катушек к генератору переменного тока вокруг каждого из зазоров преобразователя создается замкнутый магнитный поток Ф, проходящий через секторы 1 магнитопроводов и воздушные пространства вблизи зазоров. Внешняя область зазоров является рабочей и при размещении в ней контролируемого токопроводящего изделия 8, в последнем наводятся вихревые токи.В процессе контроля преобразователь, вращаясь, входит внутрь изделия 8, сканируя его поверхность электромагнитными полями рассеяния из зазоров 2. Появление дефекта под одним нз зазоров приводит к изменению полного сопротивления преобразователя или фазы его составляющих, которое репистрируется измерительной схемой. Таким преобразователем реализуется многоходовая траектория сканирования с последовательным возбуждением вихревых токов в одних и тех же участках изделия. Зто позволяет осуществить многократный контроль одним преобразователем за один цикл испытаний и достичь высокой надежности контроля. Кроме того, преобразователь с зазором разной ширины обладает избирательностью к тем типам дефектов, размеры которых совпадают с топологией распределения вихревых юков в изделии. При этом в соответствующие катушки предлагаемого преобразователя вносятся сопротивления, существенно превышающие (в основанном, по модулю) вносимые сопротивления от дефектов с другими размерами, Следовательно, преобразователь с разными по ширине зазорами позволяет осуществить и селективный контроль изделия. Размеры щелей устанавливаются на основе статистического анализа преобладающих параметров дефектов и исходя из задач контроля. Чувствительность преобразователя повышена за счет размещения в щелях между сторонамн катушек тонопроводящих вставок 6. Вихревые токи, наводимые в этих вставках, создают добавочное магнитное поле, вытесняющее поток Ф во внешние области зазоров. Благодаря этому напряженность взаимодействующего с изделием поля рассеяния возрастает, что, в конечном итоге, увеличивает относительную величину вносимого в преобразователь сопротивления.Использование секторной конструкции преобразователя увеличивает надежность контроля, обусловленную многократным (равным числу секторов преобразователя) возбуждением измеряемой реакции вихревых токов в изделии за один цикл испытания. При этом геометрическое расположение дефектов в изделии практически не оказывает влияния накорректор Н. А Редактор Н. Аристова Тираж 1109 каз 1530/11 Подписное д о 5 пография, пр. Сапунова, 2 чувствительность преобразователя и, какследствие, на надежность контроля. Формула изобретения 1. Вихретоковый преобразователь для не- разрушающего контроля, содержащий кольцевой магнитопровод, катушки индуктивности и расположенные в зазоре магнитопровода токопроводящие вставки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, магнитопровод составлен не менее, чем из терех секторов, на каждом из которых намотаны две катушки индуктивности, одна сторона каждой катушки вытянута вдоль образующей внутренней поверхности сектора, а другая сторона размещена в зазоре между соседними секторами, а катушки соседнихсекторов, стороны которых расположены вобщем зазоре, соединены между собой так,что создают противоположно направленные5 магнитные потоки.2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью повышения избирательности к дефектам, зазоры между секторами магнитопровода выполнены разной10 ширины.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Герасимов В. Г. Электромагнитный контроль однослойных и многослойных изделий,15 Энергия, М., 1972, стр. 23 - 24.2. Лвторское свидетельство СССР М 332378,кл. 6 01 Х 27/8 б, 1970,