ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Устройство относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления дефектов в электропроводящих цилиндрических изделиях с периодическими изменениями электромагнитных и геометрических параметров.
В дефектоскопии твэлов широко используется проходной дифференциальный вихретоковый преобразователь (ВТП), состоящий из одной возбуждающей и двух соединенных встречно измерительных обмоток - ВТП «самосравнения» [Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / под ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 2005. С.373]. Измерительные обмотки преобразователя размещают так, чтобы их сигналы исходили от близкорасположенных участков объекта контроля. Недостатком преобразователя является высокая чувствительность к периодическим изменениям параметров твэла: диаметра, электропроводности, толщины стенок оболочки и др. Эти изменения создают периодический ВТ-сигнал, на фоне которого существенно ухудшается выявление откликов от локальных дефектов твэла.
7
Наиболее близким аналогом предлагаемого преобразователя является устройство для вихретокового сканирования изделий с периодической формой поверхности, который содержит попарно встречно включенные вихретоковые датчики, жестко зафиксированные на единой основе и расположенные друг от друга на расстоянии, кратном периоду изменения формы поверхности (А.с. 1820723 СССР, МПК G01N 27/90. Способ вихретокового контроля объектов с периодической формой поверхности /Скибин В.А., Цыкунов Н.В.// Изобретения, 1995. №9. С.260). Указанное размещение датчиков существенно уменьшает амплитуду периодического выходного сигнала. Однако отсутствие регулировки расстояния между ними не позволяет оптимально адаптировать данное устройство к периоду изменения фонового фактора (диаметр, электропроводность, толщина стенок оболочки твэла и т.д.), что снижает эффективность подавления периодического фонового сигнала и, как следствие, вероятность выявления локальных дефектов. Так, например, период изменения диаметра оболочек твэлов ВВЭР может значительно отличаться для разных экземпляров тепловыделяющих сборок, что требует использования набора из нескольких ВТП с разным базовым расстоянием между чувствительными элементами для эффективного подавления периодического фонового сигнала в каждом конкретном случае.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение информативности вихретоковой дефектоскопии.
Для решения этой задачи вихретоковый преобразователь для дефектоскопии цилиндрических изделий, включающий два чувствительных элемента, включенных дифференциально и расположенных друг от друга на расстоянии, кратном периоду изменения параметра, дополнительно содержит шток, способный вращаться лимб, фиксатор, причем один из чувствительных элементов подвижен, и связан с помощью штока с лимбом, а положение лимба задают фиксатором.
Соединение подвижного чувствительного элемента посредством штока с вращающимся лимбом позволяет подобрать оптимальное расстояние между чувствительными элементами, равное периоду изменения фонового фактора, и максимально подавить периодический фоновый сигнал. Подвижность лимба в выбранном положении ограничивается фиксатором.
На фиг.1 показана конструкция вихретокового преобразователя, где:
1. -корпус;
2. - первый чувствительный элемент;
3. - второй чувствительный элемент;
4. - шток;
5. - гильза;
6. - винт;
7. - поворотный лимб;
8. - пружина:
9. - фиксатор;
10. - риска на лимбе;
11. - риска на гильзе;
На фиг.2 приведено сравнение ВТ-диаграмм образца со сквозным дефектом в оболочке, полученных с помощью ВТП «самосравнения» (1) и разработанного ВТП (2).
Фиг.3 показывает зависимость амплитуды периодической составляющей ВТ-сигнала, полученного при сканировании образца со сквозным дефектом, от расстояния между центрами измерительных секций разработанного ВТП.
На фиг.1 показана конструкция разработанного ВТП. В корпусе 1 преобразователя закреплен первый чувствительный элемент 2. Второй чувствительный элемент 3 соединен со штоком 4, который перемещается в гильзе 5, зафиксированной винтами 6 на корпусе. Верхняя часть штока имеет резьбу, выступающую за пределы гильзы 5, и связана с поворотным лимбом 7 через ответную резьбу. Лимб имеет ограничение в угле поворота и может повернуться по резьбе только на один оборот. При повороте лимба происходит перемещение верхней секции вместе со штоком в диапазоне, равном шагу резьбы. Для выбора люфтов в резьбовом соединении используются пружины 8. Промежуточные положения лимба и, соответственно, взаимного расположения первого и второго чувствительного элементов устанавливаются с помощью фиксатора 9. Визуально, расстояние между центрами секций обмоток контролируется по расположению рисок 10 лимба относительно риски 11 на гильзе.
Первый и второй чувствительные элементы идентичны друг другу. Каждая чувствительный элемент состоит из трех обмоток: одной возбуждающей (центральной) и двух соединенных последовательно измерительных. Положение чувствительных элементов относительно друг друга фиксируется таким образом, чтобы расстояние между возбуждающими обмотками было равно периоду изменения фонового параметра твэла в аксиальном направлении. При прохождении твэла через датчик секции, включенные по дифференциальной схеме, будут одновременно располагаться над участками с идентичными свойствами. Вносимые в измерительные пары напряжения, обусловленные периодическим фоновым фактором, будут близки по модулю, но за счет встречного включения секций противоположны по знаку, что приводит к значительному уменьшению амплитуды периодического фонового сигнала.
Для подтверждения эффективности данной конструкции был проведен эксперимент, в котором периодический сигнал создавался с помощью металлических таблеток с фасками, размещенных внутри оболочечной трубы. Длина таблеток - 11 мм. В оболочке просверлено сквозное отверстие диаметром 0,5 мм. Изготовленный образец размещают в проходном отверстии разработанного преобразователя. Вращением лимба устанавливают расстояние между центрами секций равным 11 мм, при этом контрольная отметка «11» лимба должна находиться напротив риски на гильзе. Далее образец сканируют, перемещая его через преобразователь.
На фиг.2 приведены ВТ-диаграммы изготовленного образца, полученные с помощью дифференциального ВТП «самосравнения» (база датчика - 3,2 мм) и разработанного преобразователя. Фиг.2 иллюстрирует, что применение разработанного ВТП позволило значительно снизить амплитуду периодического фонового сигнала и уверенно выявить сквозной дефект.
Зависимость, приведенная на фиг.3, демонстрирует необходимость точного выбора расстояния между чувствительными элементами датчика. Отклонение базы преобразователя от оптимального значения (11 мм) на ±1 мм увеличивает амплитуду периодического фонового сигнала в ~ 10 раз.