УСТРОЙСТВО ТЕСТИРОВАНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ И СПОСОБ ТЕСТИРОВАНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ
DEVICE FOR TESTING STEEL PLATE SURFACE MATERIAL PROPERTIES AND METHOD FOR TESTING STEEL PLATE SURFACE MATERIAL PROPERTIES

Область техники
[1] Настоящее раскрытие относится к устройству для тестирования свойств материала поверхности стальной пластины и к способу тестирования свойств материала поверхности стальной пластины.
Уровень техники
[2] В качестве общего способа измерения твердости, широко используется разрушающий способ, в котором к поверхности целевого объекта измерения прикладывают силу с удельной нагрузкой, для измерения твердости, исходя из формы, полученной после приложения силы. Такой способ представляет собой способ расчета значения твердости путем измерения формы разрушенной части. Однако обычно используемая стальная пластина имеет длину от нескольких метров до десятков метров и ширину примерно несколько метров, и становится практически невозможным измерить твердость всей стальной пластины с использованием существующего способа.
[3] Как и в Патентном документе 1 или 2, была разработана технология для измерения характеристики стальной пластины путем генерирования вихревого тока посредством катушки, к которой бесконтактно прикладывают мощность переменного тока (AC), но точность бывает недостаточной, и материал в форме пластины невозможно быстро и точно измерить, что является проблематичным.
[4]
[5] [Список ссылок]
[6] [Патентный документ]
[7] (Патентный документ 1) JP 2000-227421 A
[8] (Патентный документ 2) WO 2018/010743 A1
[9] Раскрытие
Техническая проблема
[10] Аспектом настоящего раскрытия является обеспечение устройства для тестирования свойств материала поверхности стальной пластины и способа тестирования свойств материала поверхности стальной пластины, пригодного для точного и быстрого тестирования свойств материала стальной пластины, с использованием вихревого тока.
[11] Техническое решение
[12] Настоящее раскрытие обеспечивает устройство для тестирования свойств материала поверхности стальной пластины и способ тестирования свойств материала поверхности стальной пластины, как указано ниже, для достижения вышеописанных целей.
[13] Согласно аспекту настоящего раскрытия устройство для тестирования свойств материала стальной пластины, определяющее свойства материала поверхности стальной пластины путем генерирования вихревого тока в стальной пластине, включает в себя: вихретоковый дефектоскоп, расположенный лицевой стороной к стальной пластине; и раму, к которой прикреплен вихретоковый дефектоскоп, причем вихретоковый дефектоскоп включает в себя: катушку, установленную для формирования магнитного поля переменного тока (AC) только в одном направлении; блок электропитания переменного тока, соединенный с катушкой; блок датчиков, соединенный с катушкой; и блок определения свойств материала, соединенный с блоком датчиков и определяющий свойства материала стальной пластины на основе измеренного сигнала, полученного из блока датчиков.
[14] Стальная пластина может представлять собой прокатанную стальную пластину, и одно направление может представлять собой направление прокатки стальной пластины.
[15] Блок электропитания переменного тока может подавать ток 0,5-10 кГц на катушку, вихретоковый дефектоскоп может дополнительно включать в себя ярмо, у которого оба конца расположены так, чтобы они были обращены к стальному материалу, и имеющее  форму, «C»-образную форму, «U»-образную форму или «V»-образную форму, а катушка может быть намотана вокруг центральной части ярма.
[16] Оба конца ярма могут быть установлены перпендикулярно к направлению прокатки стальной пластины.
[17] Устройство для тестирования свойств материала стальной пластины может дополнительно включать в себя блок размагничивания, расположенный на верхней по потоку стороне относительно вихретокового дефектоскопа, и размагничивающий стальную пластину, движущуюся к вихретоковому дефектоскопу.
[18] Блок определения свойств материала может определять свойства материала с учетом расстояния между стальной пластиной и блоком датчиков, а вихретоковый дефектоскоп может дополнительно включать в себя блок компенсации отрыва от поверхности, соединенный с катушкой, измеряющий значение компенсации отрыва и подающий значение компенсации отрыва на блок определения свойств материала.
[19] Блок компенсации отрыва от поверхности может измерять коэффициент добротности (Q factor) при обеспечении резонансной частоты для частоты тока, обеспечиваемой источником электропитания переменного тока, и подавать коэффициент добротности на блок определения свойств материала, а блок определения свойств материала может определять свойство материала на основе сигнала, полученного путем преобразования измеренного сигнала датчика, с помощью величины, измеренной блоком компенсации отрыва от поверхности, в качестве коэффициента компенсации.
[20] Вихретоковый дефектоскоп может дополнительно включать в себя прибор для измерения расстояния, установленный в раме и выполненный с возможностью измерения расстояния, а значение, измеренное прибором для измерения расстояния, может подаваться на блок определения свойств материала, а блок определения свойств материала может определять свойство материала стальной пластины с учетом измеренного значения расстояния.
[21] Согласно другому аспекту настоящего раскрытия способ определения свойств материала поверхности стальной пластины, в котором свойство материала прокатанной стальной пластины определяют путем генерирования вихревого тока, включает в себя: этап формирования магнитного поля, на котором формируют магнитное поле переменного тока только в направлении прокатки прокатанной стальной пластины, с использованием катушки; этап измерения сигнала, на котором измеряют сигнал посредством датчика, соединенного с катушкой; и этап определения свойств материала, на котором определяют свойство материала стальной пластины на участке измерения на основе сигнала, полученного на этапе измерения сигнала.
[22] Магнитное поле переменного тока может быть образовано током, имеющим частоту 0,5-10 кГц.
[23] Датчик может измерять сигнал импеданса катушки, и на этапе определения свойств материала свойство материала может быть определено с учетом расстояния между стальной пластиной и датчиком.
[24] Способ тестирования свойств материала поверхности стальной пластины может дополнительно включать в себя: этап измерения значения компенсации отрыва от поверхности, на котором измеряют значение компенсации отрыва от поверхности посредством блока компенсации отрыва от поверхности, соединенного с катушкой, причем на этапе определения свойств материала свойство материала стальной пластины может быть определено на основе сигнала, полученного путем преобразования сигнала, измеренного датчиком, со значением компенсации, полученным блоком компенсации отрыва от поверхности, в качестве коэффициента компенсации.
[25] На этапе измерения значения компенсации отрыва от поверхности, блок компенсации отрыва от поверхности может измерять коэффициент добротности при обеспечении резонансной частоты для частоты тока, обеспечиваемой источником электропитания переменного тока.
[26] Преимущественные эффекты
[27] Как было изложено выше, согласно примерному варианту осуществления в настоящем раскрытии, с помощью вышеописанной конфигурации настоящее раскрытие может обеспечить устройство тестирования свойств материала поверхности стальной пластины и способ тестирования свойств материала поверхности стальной пластины, пригодный для точного и быстрого тестирования свойств материала стальной пластины с использованием вихревого тока.
[28] Описание чертежей
[29] Фиг. 1 представляет собой концептуальную схему испытания свойств материала стальной пластины с использованием вихревого тока.
[30] Фиг. 2 представляет собой диаграмму кривой B-H для каждого материала.
[31] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение вихретокового дефектоскопа, проиллюстрированного на Фиг. 1.
[32] Фиг. 4 представляет собой график измеренного сигнала, полученного вихретоковым дефектоскопом по Фиг. 3, и твердости.
[33] Фиг. 5 представляет собой принципиальную схему устройства для тестирования согласно первому примерному варианту осуществления в настоящем раскрытии.
[34] Фиг. 6 и 7 представляют собой схематические изображения вихретокового дефектоскопа, проиллюстрированного на Фиг. 1, где Фиг. 6 представляет собой схематический вид сверху, а Фиг. 7 представляет собой схематический вид сбоку.
[35] Фиг. 8 представляет собой график фактической твердости стальной пластины в направлении длины.
[36]
[37] Фиг. 9 представляет собой график измеренного сигнала, полученного вихретоковым дефектоскопом по Фиг. 5.
[38] Фиг. 10 представляет собой график соотношения между измеренным сигналом, полученным устройством для тестирования по Фиг. 5, и твердостью.
[39] Фиг. 11 представляет собой принципиальную схему устройства для тестирования согласно второму примерному варианту осуществления в настоящем раскрытии.
[40] Фиг. 12 представляет собой схематический вид сверху устройства для тестирования по Фиг. 11.
[41] Фиг. 13 представляет собой график измеренного сигнала в направлении длины стальной пластины в устройстве для тестирования по Фиг. 11.
[42] Фиг. 14 представляет собой принципиальную схему устройства для тестирования согласно третьему примерному варианту осуществления в настоящем раскрытии.
[43] Фиг. 15 представляет собой принципиальную схему иллюстрирующий способ измерения вихретокового дефектоскопа по Фиг. 14.
[44] Фиг. 16 представляет собой график сигнала, измеренного блоком датчиков по Фиг. 14.
[45] Фиг. 17 представляет собой график сигнала, измеренного блоком компенсации отрыва от поверхности по Фиг. 14.
[46] Фиг. 18 представляет собой график конечного сигнала, полученного за счет компенсации измеренного сигнала по Фиг. 16, с компенсацией отрыва от поверхности сигнал по Фиг. 17.
[47] Фиг. 19 представляет собой график, показывающий вместе измеренный сигнал по Фиг. 16 и график конечного сигнала по Фиг. 18.
[48] Фиг. 20 представляет собой график, показывающий соотношение между конечным сигналом по Фиг. 18 и твердостью.
[49] Фиг. 21 представляет собой принципиальную схему устройства для тестирования согласно четвертому примерному варианту осуществления.
[50] Фиг. 22 представляет собой блок-схему способа тестирования согласно настоящему раскрытию.
[51]
[52] ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ НОМЕРОВ
[53] S: СТАЛЬНАЯ ПЛАСТИНА
F: РАМА
[54] 100: ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП
101: КАТУШКА
[55] 102: БЛОК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
103: ЯРМО
[56] 110: БЛОК ДАТЧИКОВ
120: БЛОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА
[57] 130: БЛОК ОТОБРАЖЕНИЯ
140: БЛОК КОМПЕНСАЦИИ ОТРЫВА ОТ ПОВЕРХНОСТИ
[58] Наилучший вариант осуществления для изобретения
[59] Здесь и далее, в настоящем раскрытии будут подробно описаны примерные варианты осуществления, со ссылкой на прилагаемые чертежи так, чтобы специалисты в данной области техники, к которым относится настоящее раскрытие, могли их легко реализовать на практике.
[60] Толстую пластину можно использовать для нефтепровода или для газопровода. В этом случае, для предотвращения проблем, связанных с прохождением вещества внутри нефтепровода или газопровода, требуется высокая жесткость и высокая кислостойкость. Обычно, в качестве толстой пластины с высокой жесткостью и высокой кислостойкостью используют сталь с термомеханической обработкой (TMPC).
2
[61] В случае, когда твердость такой толстой пластины выше (250 Hv), чем стандартная твердость 200 Hv, часть, обладающая такой высокой твердостью, реагирует с HS при условиях высокого давления, вызывая образование трещин, а следовательно, водородное растрескивание (HIC, hydrogen-induced cracking), при котором может возникнуть разрушение трубопровода. Эти материалы также раскрыты в работе «DNV-OS-F101 (Submarine Pipeline System) (Подводная трубопроводная система)» и «Спецификация API 5L для линейных труб».
[62] Таким образом, становится необходимым предотвращение возникновения дефектов, которые могут возникнуть в будущем, путем точного определения твердости подповерхностной части толстой пластины. В частности, необходимо точно измерять твердость всей области высокопрочной, высоко коррозионностойкой толстой пластины, поскольку серьезные, сложные проблемы, такие как загрязнение окружающей среды, а также потери персонала и материальные потери возникают в случае аварий в трубопроводах для транспортировки сырьевых материалов, и настоящее раскрытие обеспечивает способ для точного измерения твердости высокопрочных, высококоррозионностойких толстых пластин.
[63] Здесь и далее, устройство для тестирования свойств материала стальной пластины, пригодное для точного измерения твердости толстой пластины, будет описано в основном для примерного варианта осуществления.
[64]
[65] Фиг. 1 представляет собой концептуальную схему испытания свойств материала стальной пластины с использованием вихревого тока. При прикладывании магнитного поля переменного тока (AC) к стальной пластине S, которая представляет собой целевой материал в состоянии, при котором источник 2 электропитания переменного тока соединен с катушкой 1, в стальной пластине S, которая представляет собой целевой материал, генерируется вихревой ток, и вихревой ток, генерируемый в стальной пластине S, выявляют с использованием катушки 1. Как показано на диаграмме кривой B-H для каждого материала на Фиг. 2, поскольку магнитная проницаемость различна для каждого материала, материал стальной пластины можно подтвердить посредством выявленного сигнала.
[66] Фиг. 3 представляет собой схематический вид сверху вихретокового дефектоскопа, проиллюстрированного на Фиг. 1, а Фиг. 4 представляет собой график измеренного сигнала, полученного вихретоковым дефектоскопом по Фиг. 3, и твердости.
[67] Как проиллюстрировано на Фиг. 3, катушка 1 намотана в вертикальном направлении относительно стальной пластины S, магнитное поле переменного тока образовано вокруг катушки 1 в радиальном направлении. Как показано на графике по Фиг. 4, показывающем сигнал, измеренный от катушки 1 применительно к фактической твердости, причем интенсивность сигнала не связана с фактической твердостью, что означает, что точное измерение не может быть выполнено при фактическом измерении.
[68] Авторы настоящего изобретения подтвердили, что большая часть стальных пластин (в частности, толстая пластина) представляют собой прокатанные материалы, и на сигнал влияет прокатанный материал, становящийся анизотропным материалом в процессе прокатки. В частности, авторы настоящего изобретения подтвердили, что сигнал искажается в случае, когда направление прокатки Rd и направление магнитного поля пересекаются друг с другом, как показано в области, обозначенной пунктирной линией на Фиг. 3. Таким образом, авторы настоящего изобретения получили устройство для тестирования свойств материала стальной пластины согласно настоящему раскрытию.
[69]
[70] Фиг. 5 представляет собой принципиальную схему устройства для тестирования согласно первому примерному варианту осуществления в настоящем раскрытии, Фиг. 6 представляет собой схематический вид сверху вихретокового дефектоскопа, проиллюстрированного на Фиг. 1, а Фиг. 7 представляет собой схематический вид сбоку вихретокового дефектоскопа, проиллюстрированного на Фиг. 1.
[71] Как проиллюстрировано на Фиг. 5, устройство для тестирования согласно настоящему раскрытию включает в себя: вихретоковый дефектоскоп 100 расположенный так, чтобы он был обращен к стальной пластине S; и раму, к которой крепится вихретоковый дефектоскоп, причем вихретоковый дефектоскоп 100 включает в себя: катушку 101, установленную для формирования магнитного поля переменного тока только в одном направлении; блок 102 электропитания переменного тока, соединенный с катушкой; блок 110 датчиков, соединенный с катушкой; и блок 120 определения свойств материала, соединенный с блоком 110 датчиков, и определяющий свойства материала стальной пластины на основе измеренного сигнала, полученного посредством блока 110 датчиков. Согласно настоящему варианту осуществления свойство материала или твердость всей области стальной пластины S тестируют, когда движущаяся стальная пластина S находится в состоянии, при котором вихретоковый дефектоскоп 100 закреплен, но способ, которым испытание выполняют, этим не ограничен. Стальную пластину S можно подвергать испытанию, когда движущийся вихретоковый дефектоскоп 100 находится в состоянии, при котором стальная пластина S закреплена, или когда вихретоковый дефектоскоп 100 и стальная пластина S двигаются вместе.
[72] Вихретоковый дефектоскоп 100 включает в себя ярмо 103, вокруг которого намотана катушка 101, и оба конца ярма 103 расположены так, чтобы оно было обращено к стальному материалу. Как проиллюстрировано на Фиг. 6, оба конца ярма 103 расположены перпендикулярно к направлению прокатки Rd стальной пластины S, а катушка 101 намотана вокруг центральной части ярма 103 и образует магнитное поле в направлении прокатки Rd.
[73] В случае выполнения прокатки, структура стальной пластины удлиняется в направлении прокатки, анизотропия усиливается, а в случае, когда магнитное поле прикладывают в направлении прокатки, т.е. в направлении, в котором структура удлиняется, усиливается изменение сигнала, вызванное вихревым током, вследствие чего становится возможным точное определение свойства материала.
[74] В то же время, если смотреть со стороны, ярмо 103 может иметь «C»-образную форму или «U»-образную форму, как проиллюстрировано на Фиг. 7(a), или может иметь  форму или «V»-образную форму, как проиллюстрировано на Фиг. 7(b). Иными словами, само собой разумеется, что катушка 101 может иметь различную форму до тех пор, пока катушка 101 может генерировать магнитное поле в направлении прокатки стальной пластины S.
[75] Блок 102 электропитания переменного тока соединен с катушкой 101, и подает мощность 102 переменного тока, имеющую заданную частоту, на катушку 101. Блок 102 электропитания переменного тока обеспечивает мощность переменного тока в диапазоне 0,5-10 кГц, так, чтобы можно было определить свойство материала поверхности стальной пластины S, например, твердость или текстуру.
[76] Блок 110 датчиков соединен с катушкой 101, для измерения сигнала катушки 101. Сигнал, измеренный блоком 110 датчиков, подается на блок 120 определения свойств материала, соединенный с блоком 110 датчиков. Блок 110 датчиков может измерять и подавать сигнал импеданса катушки 101.
[77] Блок 120 определения свойств материала определяет свойства материала, например, твердость, исходя из уровня сигнала, измеренного блоком 110 датчиков. Поскольку уровень сигнала, измеренного блоком 110 датчиков, имеет корреляцию со свойством материала, свойство материала соответствующей части может быть измерено, исходя из уровня сигнала.
[78] Блок 120 определения свойств материала соединен с блоком 130 отображения, для отображения результата определения, полученного блоком 120 определения свойств материала, т.е. результата анализа сигнала, для пользователя.
[79]
[80] Фиг. 8 представляет собой график фактической твердости стальной пластины S в направлении длины, Фиг. 9 представляет собой график измеренного сигнала, полученного устройством для тестирования по Фиг. 5, а Фиг. 10 представляет собой график соотношения между измеренным сигналом, полученным вихретоковым дефектоскопом по Фиг. 5, и фактической твердостью.
[81] Фиг. 8 показывает твердость фактической стальной пластины S, используемой в эксперименте, измеренной общим способом измерения твердости (например, для измерения твердости, к поверхности измеряемого целевого объекта прикладывают силу с определенной нагрузкой, исходя из формы после прикладывания силы, как описано в разделе «Уровень техники»), т.е. фактическую твердость.
[82] Фиг. 9 представляет собой график измеренного сигнала, полученного устройством для тестирования по Фиг. 5, и можно оценить, что график по Фиг. 9 показывает поведение, сходное с поведением графика фактической твердости по Фиг. 8. Это также можно подтвердить из Фиг. 10. Уровень сигнала блока 110 датчиков, измеренного согласно первому примерному варианту осуществления, имеет корреляцию с твердостью. Поэтому, когда блок 120 определения свойств материала определяет твердость согласно уровню сигнала блока 110 датчиков, твердость можно точно определить.
[83]
[84] Фиг. 11 и 12 иллюстрируют второй примерный вариант осуществления в настоящем раскрытии. Устройство для тестирования согласно второму примерному варианту осуществления включает в себя вихретоковый дефектоскоп 100 и блок 200 размагничивания. Поскольку вихретоковый дефектоскоп 100 тот же, что и вихретоковый дефектоскоп 100 по первому примерному варианту осуществления, его подробное описание будет опущено во избежание повторов.
[85] В случае нормального прокатанного материала, пластину можно перемещать для прокатки, и в этом случае пластину перемещают мостовым краном, включающим в себя электромагнит. В случае, когда стальная пластина S перемещается под действием электромагнита, в стальной пластине S сохраняется остаточная намагниченность, и эта остаточная намагниченность действует как помеха при измерении сигнала, выполняемом блоком 110 датчиков.
[86] Согласно второму примерному варианту осуществления, для устранения такого фактора помехи обеспечен блок 200 размагничивания, и блок 200 размагничивания расположен на верхней по потоку стороне вихретокового дефектоскопа 100. Т.е. блок 200 размагничивания расположен так, чтобы стальная пластина S проходила через блок 200 размагничивания, а затем подверглась тестированию вихретоковым дефектоскопом 100.
[87] Между тем согласно второму примерному варианту осуществления вихретоковый дефектоскоп 100 прикреплен к раме F, и несколько вихретоковых дефектоскопов 100 расположены в два ряда в направлении ширины стальной пластины S. В дополнение, вихретоковые дефектоскопы 100 в первом ряду и вихретоковые дефектоскопы 100 во втором ряду установлены попеременно в направлении ширины стальной пластины S, так, чтобы тестирование по всей области стальной пластины S можно было бы выполнять одновременно.
[88]
[89] Фиг. 13 представляет собой график измеренного сигнала в направлении длины стальной пластины в устройстве для тестирования по Фиг. 11. Как показано на графике сигнала, уровень в соответствии с длиной, когда блок 200 размагничивания функционирует, и уровень сигнала в соответствии с длиной, когда блок 200 размагничивания не функционирует для одной и той же стальной пластины S, можно оценить, что резкое изменение сигнала снижается, когда блок 200 размагничивания функционирует, и таким образом, возможно точное измерение уровня сигнала.
[90]
[91] Фиг. 14 представляет собой принципиальную схему третьего примерного варианта осуществления в настоящем раскрытии. Устройство для тестирования согласно третьему примерному варианту осуществления включает в себя блок 200 размагничивания и вихретоковый дефектоскоп 100, аналогично второму примерному варианту осуществления. Вихретоковый дефектоскоп 100 включает в себя катушку 101, установленную для формирования магнитного поля переменного тока только в одном направлении; блок 102 электропитания переменного тока, соединенный с катушкой; блок 110 датчиков, соединенный с катушкой; блок 140 компенсации отрыва от поверхности, соединенный с катушкой; блок 120 определения свойств материала, соединенный с блоком 110 датчиков, и блок 140 компенсации отрыва от поверхности, определяющий свойства материала стальной пластины, исходя из измеренных сигналов, полученных посредством блока 110 датчиков и блока 140 компенсации отрыва от поверхности; и блок 130 отображения, отображающий результат анализа блока 120 определения свойств материала.
[92] Согласно настоящему варианту осуществления вихретоковый дефектоскоп 100 может дополнительно включать в себя ярмо, вокруг которого намотана катушка 101, и ярмо может быть таким же, что и ярмо по первому примерному варианту осуществления. Также в третьем примерном варианте осуществления катушка 101 генерирует магнитное поле в направлении прокатки Rd.
[93] Блок 102 электропитания переменного тока соединен с катушкой 101 и подает мощность 102 переменного тока, имеющую заданную частоту, на катушку 101. Блок 102 электропитания переменного тока обеспечивает мощность переменного тока в диапазоне 0,5-10 кГц, так чтобы можно было выявить свойство материала поверхности стальной пластины S, например, твердость или текстуру.
[94] В случае стали TMPC, выполняют ускоренное охлаждение. В случае, когда во время ускоренного охлаждения количество охлаждающей воды неравномерно и сконцентрировано в определенной части, возникает возможность того, что поверхностный слой соответствующей части будет обладать высокой твердостью. Как описано выше, такой высокотвердый поверхностный слой может вызвать водородное растрескивание, и высокотвердые части, полученные по различным причинам, также можно выявить в диапазоне 0,5-10 кГц, что позволяет выявлять дефекты, связанные с высокой твердостью, вызванные ускоренным охлаждением.
[95] В дополнение, согласно настоящему раскрытию магнитное поле создают в одном направлении, а затем выполняют детектирование в более низком диапазоне частот, по сравнению с работами согласно уровню техники. В результате, глубина детектирования также повышается, что позволяет выявлять высокотвердые части, образовавшиеся в поверхностном слое по различным причинам.
[96]
[97] Датчик 110 соединен с катушкой 101, для измерения сигнала катушки 101. Сигнал, измеренный блоком 110 датчиков, подается на блок 120 определения свойств материала, соединенный с блоком 110 датчиков. Блок 110 датчиков может измерять и подавать сигнал импеданса катушки 101.
[98] Блок 140 компенсации отрыва от поверхности соединен с катушкой 101 и измеряет коэффициент компенсации, изменяемый под действием отрыва. Например, блок 140 компенсации отрыва от поверхности измеряет коэффициент добротности, когда резонансная частота частоты тока, обеспечиваемой блоком электропитания переменного тока 102, подается на катушку 101. Поскольку коэффициент добротности изменяется в соответствии с отрывом, коэффициент компенсации, пригодный для компенсации отрыва, обеспечивается измерением коэффициента добротности.
[99] Блок 120 определения свойств материала комбинирует уровень сигнала, измеренного блоком 110 датчиков, с коэффициентом компенсации, обеспечиваемым блоком 140 компенсации отрыва от поверхности, для получения конечного сигнала, и определяет свойства материала, например, твердость, исходя из конечного сигнала. Уровень сигнала, измеренного блоком 110 датчиков, имеет корреляцию со свойством материала, а коэффициент компенсации связан с отрывом. Поэтому, конечный сигнал, полученный путем комбинирования уровня сигнала, измеренного блоком 110 датчиков, и коэффициента компенсации, представляет собой сигнал, полученный с учетом расстояния между вихретоковым дефектоскопом 100 и стальной пластиной S. В результате, свойство материала можно точно определить.
[100] Блок 120 определения свойств материала соединен с блоком 130 отображения, для отображения результата определения, полученного блоком 120 определения свойств материала, т.е., результата анализа сигнала, для пользователя.
[101]
[102] Фиг. 16-19 иллюстрируют графики сигналов, полученных в третьем примерном варианте осуществления. Фиг. 16 представляет собой график сигнала, измеренного блоком 110 датчиков по третьему примерному варианту осуществления, Фиг. 17 представляет собой график коэффициента компенсации отрыва от поверхности, измеренного блоком 140 компенсации отрыва от поверхности, по третьему примерному варианту осуществления, а Фиг. 18 представляет собой график конечного сигнала, полученного путем комбинирования измеренного сигнала по Фиг. 16 с измеренным сигналом по Фиг. 17. Фиг. 19 представляет собой вместе график, показывающий конечный сигнал (Фиг. 18) и измеренный сигнал (Фиг. 16) блока 110 датчиков.
[103] Фиг. 19 показывает сопоставление между конечным сигналом, полученным путем комбинирования коэффициента компенсации отрыва от поверхности, полученного блоком 140 компенсации отрыва от поверхности, с измеренным сигналом блока 110 датчиков и измеренным сигналом, полученным блоком 110 датчиков.
[104] Как проиллюстрировано на Фиг. 20, можно подтвердить, что корреляция между фактической твердостью и конечным сигналом повышается при приеме сигнала компенсации от блока 140 компенсации отрыва от поверхности и комбинировании сигнала компенсации с сигналом блока 110 датчиков, что указывает на то, что блок 140 компенсации отрыва от поверхности повышает точность в определении свойств материала. С другой стороны, обращаясь к Фиг. 19, можно оценить, что измеренный сигнал перед компенсацией имеет рисунок, отличный от рисунка конечного сигнала, что указывает на то, что точность в определении свойств материала ослабевает.
[105]
[106] Фиг. 21 иллюстрирует четвертый примерный вариант осуществления в настоящем раскрытии. Устройство для тестирования согласно четвертому примерному варианту осуществления включает в себя блок 200 размагничивания и вихретоковый дефектоскоп 100, аналогично третьему примерному варианту осуществления. Вихретоковый дефектоскоп 100 прикреплен к раме и включает в себя: катушку 101, установленную для формирования магнитного поля переменного тока только в одном направлении; блок 102 электропитания переменного тока, соединенный с катушкой; блок 110 датчиков, соединенный с катушкой; блок 140 компенсации отрыва от поверхности, обеспеченный в раме; блок 120 определения свойств материала, соединенный с блоком 110 датчиков, и блок 140 компенсации отрыва от поверхности, определяющий свойства материала стальной пластины, исходя из измеренных сигналов, полученных посредством блока 110 датчиков и блока 140 компенсации отрыва от поверхности; и блок 130 отображения, отображающий результат анализа блока 120 определения свойств материала.
[107] Поскольку четвертый примерный вариант осуществления аналогичен третьему примерному варианту осуществления, за исключением блока 140 компенсации отрыва от поверхности, будет описан только блок 140 компенсации отрыва от поверхности, а описание других частей будет опущено, во избежание описания, перекрывающегося с описанием третьего примерного варианта осуществления.
[108] Согласно четвертому примерному варианту осуществления блок 140 компенсации отрыва от поверхности не соединен с катушкой 101, в отличие от третьего примерного варианта осуществления, и обеспечен отдельно. Т.е. блок 140 компенсации отрыва от поверхности, закрепленный/обеспеченный в раме, измеряет расстояние между стальной пластиной S и вихретоковым дефектоскопом 100, и подает измеренное значение на блок 120 определения свойств материала. Блок 140 компенсации отрыва от поверхности может быть воплощен различными средствами измерения расстояния, такими как лазерный дальномер и физический дальномер. Расстояние, полученное блоком 140 компенсации отрыва от поверхности, подается в качестве коэффициента компенсации на блок 120 определения свойств материала, для компенсации измеренного сигнала, полученного из блока 110 датчиков. Например, в случае, когда расстояние между стальной пластиной S и вихретоковым дефектоскопом 100 повышается, сигнал, измеренный от блока 110 датчиков, усиливается.
[109]
[110] Фиг. 22 представляет собой технологическую схему способа тестирования согласно настоящему раскрытию.
[111] Как проиллюстрировано на Фиг. 22, способ тестирования согласно настоящему раскрытию включает в себя: этап размагничивания, состоящий в устранении остаточной намагниченности прокатанного материала (S100); этап формирования магнитного поля, состоящий в формировании магнитного поля переменного тока только в направлении прокатки прокатанной стальной пластины, с использованием катушки (S110); этап измерения сигнала, состоящий в измерении сигнала посредством датчика, соединенного с катушкой (S120); и этап определения свойств материала (S130), состоящий в определении свойств материала стальной пластины на участке измерения, исходя из сигнала, полученного на этапе измерения сигнала.
[112] На этапе размагничивания (S100), остаточная намагниченность устраняется блоком размагничивания, и стальная пластина S возвращается к исходной кривой B-H.
[113] На этапе формирования магнитного поля (S110), магнитное поле генерируется путем подачи тока, имеющего частоту 0,5-10 кГц, на катушку через источник электропитания переменного тока. Является предпочтительным, чтобы катушка была намотана в направлении прокатки, для генерирования магнитного поля только в направлении прокатки стальной пластины.
[114] На этапе измерения сигнала (S120), сигнал импеданса, изменяемый вихревым током, измеряют посредством датчика, соединенного с катушкой.
[115] На этапе определения свойств материала (S130), свойство материала участка измерения определяют, исходя из соотношения между измеренным сигналом, полученным на этапе измерения сигнала (S130), и свойством материала. В этом случае, свойство материала может представлять собой текстуру поверхности стальной пластины, или твердость.
[116]
[117] Между тем, в способе тестирования согласно настоящему раскрытию, свойство материала также может быть определено с учетом расстояния между стальной пластиной и датчиком. Согласно примерному варианту осуществления, способ тестирования свойств материала поверхности дополнительно включает в себя этап измерения значения компенсации отрыва от поверхности, состоящий в измерении значения компенсации отрыва от поверхности посредством блока компенсации отрыва от поверхности, соединенного с катушкой, а на этапе определения свойств материала, свойство материала стальной пластины может быть определено, исходя из сигнала, полученного путем преобразования измеренного сигнала датчика, со значением компенсации, полученным блоком компенсации отрыва от поверхности, в качестве коэффициента компенсации.
[118] Здесь, на этапе измерения значения компенсации отрыва от поверхности, блок компенсации отрыва от поверхности также может измерять, в качестве значения компенсации, коэффициент добротности при обеспечении резонансной частоты, для частоты тока, обеспечиваемой источником электропитания переменного тока.
[119]
[120] Хотя настоящее раскрытие, которое было описано выше, было сфокусировано на примерных вариантах осуществления в настоящем раскрытии, настоящее раскрытие не ограничено примерными вариантами осуществления, и, само собой разумеется, что настоящее раскрытие может быть воплощено с другими модификациями.