ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРОХОДНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИИ ПРОДОЛЬНО-ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2000 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля продольно-протяженных изделий, например труб и проката.

Известен вихретоковый проходной преобразователь, содержащий неподвижные возбуждающую, две дифференциально включенные измерительные катушки индуктивности и установленную коаксиально с ними диэлектрическую втулку с двумя короткозамкнутыми витками и петлевыми вытянутыми вдоль оси отводами, при этом втулка имеет возможность вращения вокруг своей оси [1].

Недостатком такого преобразователя является наличие вращающихся частей, понижающих надежность контроля.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является вихретоковый проходной преобразователь, содержащий размещенные на каркасе возбуждающую и две (пару) дифференциально включенные измерительные обмотки [2].

Измерительные обмотки, служащие для обнаружения дефекта, при этом размещаются в двух пазах шириной, например, l₁, и расстоянием l₂ между ними.

Недостатком этого преобразователя является повышенный уровень шумов от структурных неоднородностей металла, возрастающий в квадратичной зависимости от диаметра контролируемого изделия.

Целью предполагаемого изобретения является повышение достоверности и надежности контроля. Эта цель достигается за счет того, что вихретоковый проходной преобразователь дополнительно снабжен тремя парами измерительных обмоток для обнаружения дефектов, расположенных вдоль оси преобразователя; четырьмя для измерения зазора парами также дифференциально включенных нижней и верхней обмоток; вторым каркасом с внешней стороны возбуждающей обмотки с четырьмя пазами для верхних обмоток; цилиндрическими металлическим (например, медными или алюминиевыми) экраном с внутренней стороны измерительных обмоток с четырьмя секторными вырезами, имеющими ширину l_э=3l₁+6l₂ вдоль продольной оси преобразователя и угол раскрытия ϕ_o= 110 - 130 град. по угловой координате, при этом центры вырезов смещены по этой координате в точки с ϕ₁= 0 град.; ϕ₂= 90 град.; ϕ₃= 180 град.; ϕ₄= 270 град. и совпадают с центрами четырех зон расположения измерительных обмоток вдоль продольной оси преобразователя, где l₁ - ширина измерительной обмотки, а l₂ - расстояние между этими обмотками.

Конструкция преобразователя представлена на фиг. 1.

Он состоит из каркаса 1, возбуждающей обмотки 2, четырех пар измерительных обмоток 3, 4 для обнаружения дефектов, четырех нижних обмоток 5, верхнего каркаса 6 с четырьмя верхними обмотками 7 (пары 5,7) для измерения зазоров и металлического экрана 8 с секторными вырезами 9, 10, 11, 12. На фиг. 2 представлена схема включения обмоток.

Конструкция экрана дополнительно показана на фиг. 3. Он представляет собой металлическую втулку 1 длиной L и толщиной t. Четыре секторных выреза имеют размеры: ширину l_э=3l₁+6l₂ вдоль продольной его оси и угол раскрытия ϕ_o= 110 - 130 град. по угловой координате. На четырех разрезах А-А; Б-Б; В-В; Г-Г показано смещение центров вырезов экрана по угловой координате.

Преобразователь работает следующим образом. Электромагнитное поле, возбуждаемое в контролируемой трубе обмоткой возбуждения, проникает в трубу не по всему ее сечению, а только в зонах расположения каждого из четырех вырезов с угловым раскрытием ϕ_o = 110 - 130 град. Остальная поверхность трубы экранируется металлическим экраном. Каждая из четырех пар измерительных обмоток будет контролировать свой сектор трубы, равный четвертой части окружности. За счет этого зона контроля каждой из четырех измерительных обмоток уменьшается в четыре раза, что позволяет примерно в четыре раза снизить уровень шумов от структурных неоднородностей, сохранив при этом простоту и надежность конструкции проходных преобразователей. Угол ϕ_o= 110^oC130 град. несколько увеличен (вместо ϕ_o= 90 град.) для перекрытия мертвых зон в стыковых местах секторных вырезов. Число измерительных каналов, работающих параллельно, естественно возрастает до четырех.

Изложенный принцип позволяет с помощью четырех параллельных измерительных каналов охватить контролем весь периметр трубы, снизив при этом зону контроля каждого канала в четыре раза, и тем самым примерно во столько же раз увеличить основной дефектоскопический показатель аппаратуры: соотношение сигнал/шум.

Четыре пары обмоток 5, 7 для измерения зазоров используются для корректировки информативного сигнала от дефекта в зависимости от изменения зазора. Этим устраняется еще один известный недостаток проходных преобразователей, связанный с резкими изменениями (в два-четыре раза) информативных сигналов при поперечных колебаниях трубы внутри преобразователя. Осуществляется таким образом электронное слежение за пространственным положением трубы. Благодаря этому снижаются требования к громоздким механическим устройствам, которые обычно используются на производстве для стабилизации пространственного положения трубы.

Изложенный принцип и конструкция проходного преобразователя проверены в производственных условиях.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 714266, кл. G 01 N 27/86, 1979.

2. В. Г.Герасимов, Ю.Я.Останин, А.Д.Покровский, В.В.Сухоруков, Л.А.Чернов. Неразрушающий контроль качества изделий электромагнитными методами. М. Энергия, 1978, с. 168.

Преобразователь предназначен для неразрушающего контроля изделий типа труб и проката. Преобразователь содержит одну возбуждающую обмотку, четыре дифференциальные пары измерительных обмоток для обнаружения дефектов и четыре дифференциальные пары верхних и нижних обмоток для измерения зазора. Преобразователь также имеет внутренний цилиндрический металлический экран с четырьмя секторными вырезами. Вырезы выполнены с углом раскрытия 110-130^o и расположены вдоль оси преобразователя. Центры вырезов смещены по угловой координате в точки с ϕ₁= 0^°, ϕ₂= 90^°, ϕ₃= 180^°, ϕ₄= 270^° и совпадают с центрами четырех зон расположения измерительных обмоток вдоль оси преобразователя. Каждый вырез имеет ширину l_э=3l₁+6l₂, где l₁ - ширина измерительной обмотки, l₂ -расстояние между измерительными обмотками в каждой из четырех зон. Преобразователь позволяет с помощью четырех параллельных измерительных каналов охватить контролем весь периметр трубы. При этом зона контроля каждого канала уменьшается в четыре раза, а соотношение сигнал/шум увеличивается примерно во столько же раз. 3 ил.

Вихретоковый проходной преобразователь для дефектоскопии продольно-протяженных изделий, содержащий размещенные в пазах каркаса обмотку возбуждения и дифференциально включенные измерительные обмотки для обнаружения дефектов, отличающийся тем, что он снабжен четырьмя парами измерительных обмоток для обнаружения дефектов, расположенными вдоль оси преобразователя; четырьмя парами также дифференциально включенных нижней и верхней обмоток для измерения зазора; вторым каркасом с внешней стороны возбуждающей обмотки с четырьмя пазами для верхних обмоток, цилиндрическим металлическим экраном с внутренней стороны измерительных обмоток с четырьмя секторными вырезами, имеющими угол раскрытия ϕ_o = 110-130^° по угловой координате, при этом центры вырезов смещены по этой координате в точки с ϕ₁ = 0^°, ϕ₂ = 90^°, ϕ₃ = 180^°, ϕ₄ = 270^° и совпадают с центрами четырех зон расположения измерительных обмоток вдоль продольной оси преобразователя, а также имеющими ширину
l_э = 3l₁ + 6l₂,
где l₁ - ширина измерительной обмотки;
l₂ - расстояние между измерительными обмотками в каждой из четырех зон.