Вихретоковые методы неразрушающего контроля

Понятие неразрушающего контроля

Неразрушающий контроль - совокупность методов измерения и контроля показателей качества изделия без изменения присущих ему свойств, размеров и характеристик. Обычные методы измерения и контроля (напр., геометрических размеров или электрических характеристик) проводятся с целью установления соответствия изделия заданным требованиям или определения значений его параметров. Неразрушающий контроль позволяет получать дополнительную информацию, прямо или косвенно характеризующую изменения качества контролируемого объекта во времени, исключать уже при изготовлении потенциально ненадёжные изделия со скрытыми дефектами, отбирать наиболее надёжные образцы для работы в особо сложных условиях, определять причины возникновения скрытых дефектов, чтобы вовремя устранять их. Методы неразрушающего контроля основаны на анализе воздействия оптических, тепловых, акустических, радиационных и иных излучений на контролируемый объект, исследовании характера распространения в нём электромагнитных и упругих колебаний, изучении структуры материалов с помощью обычных и электронных микроскопов. Строго говоря, между обычным и неразрушающим контролем нет чёткой границы, кроме случаев, когда для определения, напр., механической прочности, термостойкости конструкций, твёрдости материалов, растворимости вещества их намеренно подвергают воздействию предельных нагрузок (до разрушения, необратимой деформации, воспламенения).

Также, приводится такое определение:

Неразрушающий контроль - определение показателей качества изделий и материалов без изменения присущих им свойств, параметров, характеристик с целью исключить (выбраковать) на стадии изготовления потенциально ненадежные изделия (некачественные материалы) со "скрытыми" дефектами.

Осуществляется посредством воздействия на исследуемый объект различных излучений (например, электромагнитного, инфракрасного, рентгеновского), полей (например, ультразвукового, магнитного, электростатического) или веществ (например, лакмуса).

"Неразрушающий контроль" - контроль, при котором определяются характеристики материалов без разрушения изделий или изъятия образцов.

ТакжеНеразрушающий контроль (НК), говоря языком нормативных документов - это контроль, который не разрушает (именно такое определение дано в ГОСТ 16504-81 «Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения»).

Кажущееся неполным и расплывчатым понятие обретает чёткие формы, стоит только разложить его «по полочкам». Так, под словом «контроль» подразумевается «измерение значений рабочих параметров и свойств объекта и их проверка на соответствие допустимым величинам». «Неразрушающий» означает «не требующий демонтажа или остановки работы объекта», «не подразумевающий непосредственного вмешательства в исследуемую среду».

Методы неразрушающего контроля

Методы, с помощью которых реализуется НК, называются методами неразрушающего контроля (далее МНК).МНК, в основе которых лежат схожие физические принципы, условно группируются в виды и внутри них классифицируются по трём признакам:

· по характеру взаимодействия контролируемого объекта с физическим полем или веществом;

· по первичному информативному параметру (характеристика проникающего вещества или физического поля, которая регистрируется после её взаимодействия с объектом контроля);

· по способу, которым получают первичную информацию (первичная информация - это регистрируемая после взаимодействия с контролируемым объектом совокупность характеристик проникающего вещества или физического поля).

Мы рассмотрим МНК группами (в основу их объединения положена принадлежность какому-либо виду или, как уже отмечалось ранее - общность реализуемых в ходе применения физических принципов).

Магнитные методы неразрушающего контроля

Магнитные МНК основаны на анализе взаимодействия контролируемого объекта с магнитным полем и применяются, как правило, для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов объектов, изготовленных из ферромагнитных материалов. К основным магнитным методам НК относят магнитопорошковый, феррозондовый, индукционный и магнитографический метод. Самым распространённым и надёжным среди МНК своего вида является магнитопорошковый - основанный на возникновении неоднородности магнитного поля над местом дефекта. Для реализации метода необходимо подготовить поверхность контролируемого объекта, намагнитить её и обработать магнитной суспензией. Металлические частицы, попавшие в неоднородное магнитное поле, возникшее над повреждением, притягиваются друг к другу и образуют цепочные структуры, выявляемые при осмотре деталей.

Оставшиеся не рассмотренными методы магнитного контроля аналогичны. Единственное отличие - вместо магнитного порошка и последующего визуального контроля используются катушка индуктивности (индукционный метод), магнитная лента и датчик, оснащённый магнитной головкой (магнитографический метод), феррозондовый датчик, регистрирующий поля рассеивания (феррозондовый метод).

Электрические методы неразрушающего контроля

Электрические МНК основаны на регистрации и анализе параметров электрического поля, которое взаимодействует с объектом контроля или возникает в нём в результате воздействия извне. Первичными информативными параметрами служат потенциал и ёмкость.Рассмотрим суть электрических методов на примере электропотенциального метода, основанного на регистрации и анализе падения потенциала.Если к телу из металла приложить электрическое напряжение, то в нём возникнет электрическое поле, причём точки с одинаковым потенциалом образуют эквипотенциальные линии. В местах дефектов возникнет падение напряжения, которое можно измерить с помощью электродов и сделать выводы о характере и масштабе повреждений.Кроме электропотенциального метода, применяемого для контроля качества проводниковых материалов, используют следующие электрические методы:

· емкостной (контроль полупроводников и диэлектриков);

· термоэлектрический (контроль химического состава материала);

· электронной эмиссии;

· электроискровой;

· электростатического порошка (метод схож с магнитопорошковым).

Вихретоковые методы неразрушающего контроля

Вихретоковые МНК основаны на исследовании взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с наводимым в объекте контроля электромагнитным полем вихревых токов, имеющих частоту до 1 млн Гц.

На практике данный метод используют для контроля объектов, которые изготовлены из электропроводящих материалов. С его помощью получают информацию о химическом составе и геометрическом размере изделия, о структуре материала, из которого объект изготовлен и обнаруживают дефекты, залегающие на поверхности и в подповерхностном слое (на глубине 2-3 мм). Типичный прибор используемый этим методом -- вихретоковый дефектоскоп.

Принцип контроля заключается в следующем. С помощью катушки индуктивности 1 в объекте контроля 3 возбуждаются вихревые токи 2, регистрируемые приёмным измерителем, в роли которого выступает та же самая или другая катушка. По интенсивности распределения токов в контролируемом объекте можно судить о размерах изделия, свойствах материала, наличии несплошностей.

На рисунке 3 изображен вихретоковый метод прохождения (возбуждающая катушка и приёмник расположены по двум сторонам объекта). К основным методам вихретокового контроля также относят:

· метод рассеянного излучения (регистрация рассеянных волн или частиц, отраженных от дефекта);

· эхо-метод или метод отраженного излучения (регистрируются отраженные от дефекта поля и волны).