ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ТРУБ
EDDY-CURRENT DEFECTOSCOPE FOR MONITORING FERROMAGNETIC PIPES

Изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) труб из ферромагнитных сталей. Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, дифференциальный проходной вихретоковый преобразователь, усилитель и амплитудно-фазовый детектор, соединенные с выходом усилителя, амплитудный детектор, индикатор, фазовращатель, включенный между выходом задающего генератора и вторым входом амплитудно-фазового детектора, источник постоянного тока, регулирующее устройство и электромагнит [1].
Недостатком такого дефектоскопа является возрастание шумов от основных неоднородностей магнитных свойств контролируемого изделия, что существенно понижает помехозащищенность прибора.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор переменного тока, вихретоковый преобразователь проходного типа, компенсатор начальной ЭДС, усилитель высокой частоты, амплитудно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, фильтр верхних частот, пороговое устройство, блок управления сортировкой, а также фазовращатель, источник постоянного тока и соленоид; при этом генератор связан со вторым входом компенсатора напрямую, а со вторым входом амплитудно-фазового детектора через фазовращатель [2]. Недостатком этого дефектоскопа является его низкая информативность.
Целью предлагаемого изобретения является расширение информативности контроля за счет выявления протяженных коррозионных повреждений стенки трубы как поверхностных, так и внутренних. Эта цель достигается за счет того, что дефектоскоп дополнительно снабжен набором из m магниточувствительных преобразователей, например датчиков Холла, многоканальным аналоговым коммутатором, измерительным магнитным каналом в составе последовательно соединенных регулируемого усилителя, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), кусочно-линейного линеаризатора, цифрового индикатора, а также микропроцессорного программно-управляющего контроллера, связанного по адресным шинам и шинам данных с генератором, фазовращателем, усилителем низкой частоты, фильтром верхних частот, пороговым устройством, блоком управления сортировкой, усилителем регулируемым, АЦП, кусочно-линейным линеаризатором и цифровым индикатором.
На фиг.1 представлена конструкция вихретокового преобразователя проходного типа (фиг.1. а) и схема соединения его обмоток (фиг.1. б).
На фиг.2 представлена структурная схема дефектоскопа.
Проходной преобразователь 1 состоит из обмотки возбуждения 2, двух пазов с дифференциально включенным измерительными обмотками 3, дополнительного паза 4 с набором магниточувствительных преобразователей 5 (5.1; 5.2…5.m) (например датчиков Холла), размещенных с заданным шагом вдоль периметра дополнительного кругового паза.
Дефектоскоп состоит из генератора 6 переменного тока, проходного вихретокового преобразователя 1, компенсатора начальной ЭДС 7, усилителя высокой частоты 8, фазовращателя 9, амплитудно-фазового дефектора 10, фильтра нижних частот 11, усилителя низкой частоты 12, фильтра верхних частот 13, порогового устройства 14, блока управления сортировкой 15, набора 5 магнитночувствительных преобразователей 5.1, 5.2,…5.m, многоканального аналогового коммутатора 16, усилителя регулируемого 17, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 18, кусочно-линейного линеаризатора (19), цифрового индикатора (20), программно-управляющего микропроцессорного контроллера 21, источника постоянного тока 22, соленоида 23.
Дефектоскоп работает следующим образом. Контролируемая труба перемещается по роликам транспортного рольганга и проходит внутри проходного преобразователя. В вихретоковом измерительном канале (генератор 6; вихретоковый преобразователь 1; компенсатор 7; усилитель высокой частоты 8; фазовращатель 9; амплитудно-фазовый детектор 10; фильтр нижних частот 11; усилитель низкой частоты 12; фильтр верхних частот 13; пороговое устройство 14; блок управления сортировкой 15) (фиг.2) формируются (обмотка возбуждения 2, измерительные дифференциально включенные обмотки 3) (фиг.1. б), обрабатываются по амплитуде и фазе, усиливаются, фильтруются, регистрируются сигналы Uq от дефектов типа нарушений сплошности (трещины, волосовины, раковины, непровары, плены и др.). По результатам анализа этих сигналов трубы сортируются на «годные» (при Uq<Uзп) и «брак» (Uq>Uзп), где Uзп - заданный пороговый уровень сигналов от опасных дефектов. Однако этим каналом протяженные коррозионные повреждения как поверхностные, так и внутренние регистрироваться не будут в силу плавности заходных зон наружных повреждений и наличия зоны нечувствительности у переменного электромагнитного поля при h>δ, где h - глубина расположения внутреннего дефекта, δ - глубина проникновения переменного поля (известное явление «скин-эффект»). Однако с помощью используемого в вихретоковых дефектоскопах для подавления шумов от магнитных неоднородностей продольного постоянного магнитного поля (источник постоянного тока 19, соленоид 20) коррозионные повреждения можно обнаруживать, измеряя изменения продольной составляющей напряженности постоянного поля. Зона всего периметра трубы охватывается набором из m магниточувствительных преобразователей, например датчиков Холла, размещаемых в дополнительном круговом пазе 4 проходного преобразователя 1 с заданным шагом вдоль периметра паза (фиг.1. а). Выходные сигналы каждого из m магниточувствительных преобразователей Uм через многоканальный аналоговый коммутатор 16 поступают на магнитный измерительный канал, где усиливаются усилителем 17, преобразуются в цифровой код в АЦП 18 и заносятся в оперативную память (ОЗУ) микропроцессорного контроллера 21. С помощью алгоритма кусочно-линейной линеаризации значение сигнала пересчитывается в значение толщины стенки трубы в зоне расположения данного преобразователя. Такой пересчет необходим в связи с тем, что сигнал Uм связан с толщиной стенки трубы нелинейной функцией Uм=f(t). Найденное значение толщины t передается на цифровой индикатор в мм или мкм. При выходе толщины стенки за допуск труба отсортировывается в карман «брак».
Источники информации
1. Авт. св. №172539, кл. G01 №27/86, 1964.
2. Полевода А.А., Федосенко И.Ю. О вихретоковой дефектоскопии с проходными преобразователями для поточного контроля труб и проката. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1998, 1, с.35.