Реферат - Техническая диагностика. Вихретоковый контроль. Примеры реализации применительно к строительным конструкциям зданий и сооружений при обследовании - файл n1.docx

Реферат - Техническая диагностика. Вихретоковый контроль. Примеры реализации применительно к строительным конструкциям зданий и сооружений при обследовании
скачать (218.8 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx219kb.15.10.2012 23:08скачать

n1.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

«Магнитогорский государственный технический

университет им. Г. И. Носова»

Кафедра ТМС

Контрольная работа

по дисциплине: «Диагностика металлоконструкций»

на тему: «Техническая диагностика. Вихретоковый контроль. Примеры реализации применительно к строительным конструкциям зданий и сооружений при

обследовании»



Выполнил

Пухов С. В.

студент 5 курса, заочного факультета

группа 1201, шифр 2407084


Проверил

Залётов Ю. Д.

доцент, кандидат технических наук

г. Магнитогорск

2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Перечень сокращений

2

2. Определения терминов

2

3. Введение

3

4. Основная часть

4

4.1 Основные положения

4

4.2 Методы измерений

5

4.3 Оборудование

6

4.3.1 Дефектоскоп вихретоковый ВД-113.5А

7

4.4 Технология контроля

10

Заключение

12

Список использованных источников

13



1. ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ВП - вихретоковый преобразователь

ВК – вихретоковый контроль
2. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМИНОВ

Вихретоковый неразрушающий контроль (Eddy current nondestructive testing) - неразрушающий контроль, основанный на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля этим полем [1].

Вихретоковый преобразователь (Eddy current probe) - устройство, состоящее из одной или нескольких индуктивных отметок, предназначенных для возбуждения в объекте контроля вихревых токов и преобразования зависящего от параметров объекта электромагнитного поля в сигнал преобразователя [1].

Вихретоковый структуроскоп (Eddy current structuroscope) - прибор, основанный на методах вихретокового неразрушающего контроля и предназначенный для контроля физико-механических свойств объектов, связанных со структурой, химическим составом и внутренними напряжениями их материалов [1].

Вихретоковый дефектоскоп (Eddy current flaw detector) - прибор, основанный на методах вихретокового неразрушающего контроля и предназначенный для выявления дефектов объекта контроля типа нарушенной сплошности [1].

Вихретоковый толщиномер (Eddy current thickness gauge) - прибор, основанный на методах вихретокового неразрушающего контроля и предназначенный для измерения толщины объекта контроля [1].

3. ВВЕДЕНИЕ

Вихретоковый контроль (ВК) основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля этим полем. Распределение и плотность вихревых токов определяются источником электромагнитного поля, геометрическими и электромагнитными параметрами объекта контроля, а также взаимным расположением источника поля и объекта контроля. В качестве источника тока электромагнитного поля чаще всего используется индуктивная катушка с синусоидальным током, называемая вихретоковым преобразователем.

Особенность ВК в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит на расстояниях, достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметров до нескольких миллиметров). Поэтому этими методами можно получать хорошие результаты контроля даже при высоких скоростях движения объектов.

ВК применяется в следующих отраслях:

- Авиастроение (авиация). ВК применяется как на этапе производства самолетов, вертолетов и др. авиационной техники, так и в процессе их эксплуатации. Вихретоковым методом контролируют крылья, фюзеляжи, колесные диски, компоненты двигателей, роторы, оси, крепежные отверстия.

- Судостроение. Контроль вихретоковым методом неразрушающего контроля судов, обшивок кораблей и пр.

- Автомобилестроение и диагностика автомобилей.

- Нефтегазовая отрасль. ВК нефтепроводов, трубопроводов, газопроводов, резервуаров и др. объектов.

- Строительство. ВК металлических строительных конструкций, сварных швов для поиска трещин, прожигов и т.п.

- Контроль лакокрасочных, гальванических, защитных, изоляционных и других покрытий на металлических основаниях.
4. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

4.1. Основные положения

В основе вихретокового метода контроля лежит индукция электрического тока в проводящем материале. Измеряемый и анализируемый параметр относится к распределению индуцированных токов. При переменном возбуждении он представляет собой вектор в комплексной плоскости.

Распределение вихревых токов по глубине в материале подчиняется физическим законам. При увеличении глубины плотность токов значительно уменьшается. При высокочастотном возбуждении это уменьшение представляет собой экспоненциальную функцию глубины.

Свойствами контролируемого изделия, оказывающими влияние на измеряемую величину, являются следующие:

- проводимость материала;

- магнитная проницаемость материала;

- размер и геометрия контролируемого изделия;

- взаимное расположение поверхностей датчика вихревых токов и контролируемого изделия.

Более подробную информацию можно получить при отображении измеряемой величины на комплексной плоскости.

Целями исследования являются следующие:

- идентификация неоднородностей в изделии, которые могут негативно влиять на его соответствие назначению;

- измерение толщины покрытий или слоев;

- измерение других геометрических характеристик;

- измерение металлургических или механических свойств изделия;

- измерение проводимости и/или проницаемости изделия;

- сортировка изделий по любым из вышеперечисленных свойств.

Примерами контролируемых изделий являются проводящие материалы, такие как:

- трубы, профили, балки или прутковое железо;

- детали в автомобильной и машиностроительной промышленности;

- кованые или литые изделия;

- многослойные компоненты в самолетостроении.

Примерами использования данного метода являются следующие:

- поточный контроль в прокатном стане, покрасочной или вытяжной линии;

- проверка трубопроводов теплообменников в процессе их эксплуатации;

- проверка свойств товаров массового производства и полуфабрикатов;

- проверка летательных аппаратов в процессе технического обслуживания;

- проверка поверхностей цилиндрических отверстий, сформированных в изделиях.

Вихретоковый контроль сварных соединений позволяет обнаруживать микротрещины на поверхности и непосредственно под поверхностью металлоконструкций и сварных соединений, выявлять степень износа и усталости металла в местах изгибов. Вихретоковый контроль сварных соединений дает более точные результаты по сравнению с капиллярным контролем сварных швов (цветная или капиллярная дефектоскопия сварных швов).
4.2. Методы измерений

Измерения могут быть статическими или динамическими. Для динамических измерений требуется движение датчика относительно испытуемого изделия. Сканирование испытуемого изделия может проводиться в ручном режиме или с помощью механизированного оборудования, которое прецизионно регулирует путь сканирования. Широко применяемыми методами измерений являются следующие:

1) Абсолютное измерение

При абсолютном измерении измеряют отклонение измеряемой величины от фиксированной опорной точки. Опорную точку определяют в процессе калибровки. Опорная точка может быть сгенерирована опорным напряжением или катушкой. Метод используют для сортировки изделий на классы по физическим свойствам (таким, как твердость), размерам или химическому составу, а также для идентификации непрерывных или постепенно изменяющихся сосредоточенных неоднородностей.

2) Сравнительное измерение

При сравнительном измерении вычисляют разность двух измерений, одно из которых считают опорным. Этот метод обычно используют для сортировки изделий на классы.

3) Дифференциальное измерение

При дифференциальном измерении вычисляют разность двух измерений, выполненных при постоянном расстоянии между местами измерения и на одном и том же пути измерения. При использовании этого метода уменьшается уровень шума вследствие низких вибраций контролируемого изделия.

4) Двойное дифференциальное измерение.

При двойном дифференциальном измерении вычисляют разность двух дифференциальных измерений. Этот метод измерений обеспечивает высокочастотную фильтрацию дифференциального измерения независимо от относительной скорости между датчиком и контролируемым изделием.

5) Псевдодифференциальное измерение

При псевдодифференциальном измерении вычисляют разность двух измерений, выполненных при постоянном расстоянии между местами измерения.
4.3. Оборудование

При проведении измерений используют прибор для измерения вихревых токов, один или несколько датчиков и соединительные кабели. Вместе с механическим оборудованием и периферийными устройствами для хранения данных и другими устройствами они образуют систему контроля. Все важные части системы должны быть описаны в соответствующем документе по эксплуатации или в методике контроля, согласованной во время запроса и заказа. При выборе оборудования учитывают следующее:

- тип материала, из которого изготовлено изделие, и его металлургический состав;

- форму, размеры и состояние поверхности изделия;

- цель измерения, например обнаружение трещин или определение толщины;

- типы исследуемых сосредоточенных неоднородностей и их положение и ориентацию;

- условия окружающей среды, при которых проводится контроль.

Выбор прибора для измерения вихревых токов зависит от цели контроля. Особенно важны регулируемые параметры прибора, диапазон данных параметров и форма отображения сигнала.

Приборы ВК (вихретоковые приборы):

- Вихретоковый дефектоскоп (вихретоковая дефектоскопия)

- Вихретоковый толщиномер '28вихретоковая толщинометрия, толщиномеры покрытий)

- Вихретоковый измеритель электропроводимости металлов и сплавов (измеритель электропроводности)

- Вихретоковый структуроскоп (вихретоковая структуроскопия)

- Ферритометр (измеритель ферритной фазы)
4.3.1. Дефектоскоп вихретоковый ВД-113.5А

Основные технические данные:

Дефектоскоп вихретоковый ВД-113.5А предназначен для выявления поверхностных дефектов, в том числе трещин и волосовин, шириной (раскрытием) более 0,02 мм, длиной более 3 мм, глубиной более 0,1 мм в деталях из ферромагнитных и неферромагнитных материалов с шероховатостью контролируемых поверхностей от Кг 320 до Ка 1,25.

Рабочие условия эксплуатации:

- температура окружающего воздуха: от -30 до +50°С;

- относительная влажность окружающего воздуха при температуре +35°С: 95 %;

- атмосферное давление: 84-106,7 кПа (630...800 мм рт.ст.).

Предельные уровни чувствительности обеспечиваются на поверхностях с радиусом положительной и отрицательной кривизны более 100 мм.

Устройство и работа:

Дефектоскоп состоит из электронного блока с аккумуляторной батареей (рисунок 1), вихретокового преобразователя (ВП) (рисунок 2) и наушника. ВП и наушник подключаются к электронному блоку с помощью кабелей. Аккумуляторная батарея подключается к электронному блоку с помощью байонетного соединителя.

Работа дефектоскопа основана на возбуждении в контролируемой детали вихревых токов. При контроле ВП перемещается по поверхности детали. Характер вихревых токов зависит от того, находится ли ВП над дефектом или на бездефектной поверхности детали. Если ВП находится над дефектом, вихревые токи формируют в ВП выходной сигнал дефекта. Этот сигнал усиливается, подвергается обработке в электронном блоке, и вызывает изменение показаний стрелочного индикатора. Превышение сигналом порогового значения включает звуковой и световой индикаторы дефекта. В дефектоскопе предусмотрена возможность предварительной установки и запоминания четырех уровней рабочей чувствительности для контроля различных деталей. Предусмотрен также и автоматический контроль заряда аккумуляторной батареи. Световой индикатор предупреждает дефектоскописта о том, что напряже ние аккумуляторной батареи снизилось до 9 В и ее необходимо поставить на зарядку. При снижении напряжения аккумуляторной батареи до 8,5 В прерывисто работают звуковой и световой индикаторы, после чего дефектоскоп автоматически выключается.

Достоинством дефектоскопа является отсутствие ложных срабатываний индикаторов дефекта при отрывах и наклонах ВП относительно контролируемой поверхности. При небольших наклонах (до 7°) сохраняется способность дефектоскопа выявлять дефекты.

Наклон ВП характеризуется углом между его осью, показанной на рисунке 3.2, и нормалью к поверхности детали.

Описание и работа составных частей дефектоскопа:

Электронный блок предназначен для:

- обработки сигналов ВП;

- отображения уровня сигнала, создаваемого дефектом, стрелочным индикатором;

-индицирования наличия дефекта с помощью звуковой и световой сигнализации. Блок размещен в металлическом прямоугольном корпусе. Внешний вид, органы управления и индикации показаны на рисунке 1.

Назначение органов управления и индикации:

Индикатор 1 (ВКЛ) светится (не светится), если посредством нажатия кнопки 2 (ВКЛ) включается (выключается) питание дефектоскопа.

Индикатор 3 (ТЕСТ) светится непрерывно, если напряжение аккумуляторной батареи снизилось до 9,0—9,2 В. Это свидетельствует о том, что аккумуляторную батарею необходимо поставить на зарядку. Индикатор 3 (ТЕСТ) и звуковой сигнал работают прерывисто, если напряжение аккумуляторной батареи снизилось до 8,5 В. После этого дефектоскоп автоматически выключается.

При нажатии кнопки 4 (ТЕСТ) стрелочный индикатор показывает в относительных единицах напряжение аккумуляторной батареи.

Для предварительной установки и запоминания четырех уровней рабочей чувствительности, необходимых для контроля различных деталей или групп деталей, служат кнопки 5, 6, 7, 8, имеющие обозначения: 1, 2, 3, 4. Индикаторы 12, 11,9, 10 светятся после нажатия этих кнопок. Свечение индикатора 12 после нажатия кнопки 1 свидетельствует о том, что в дефектоскопе установлена рабочая чувствительность для контроля детали № I; индикатора 11 после нажатия кнопки 2 — для контроля детали № 2; индикатора 10 после нажатия кнопки 3 — для контроля детали № 3; индикатора 9 после нажатия кнопки 4 —для контроля детали № 4.

Кнопки 13 («Л»), 14 («V») служат для пошагового увеличения (уменьшения) чувствительности дефектоскопа. Индикатором чувствительности является светодиодная линейка 15, которая имеет 16 уровней.



Рис 1. «Дефектоскоп вихретоковый ВД-113.5А»

1 — индикатор включения питания; 2 — кнопка включения питания; 3 — индикатор разряда аккумуляторной батареи; 4 — кнопка контроля напряжения аккумуляторной батареи; 5 — кнопка установки чувствительности для детали № 1; 6 — кнопка установки чувствительности для детали № 2; 7 — кнопка установки чувствительности для детали № 3; 8 — кнопка установки чувствительности для детали № 4; 9 — индикатор установки чувствительности для детали № 3; 10 — индикатор установки чувствительности для детали № 4; 11 — индикатор установки чувствительности для детали № 2; 12 — индикатор установки чувствительности детали № 1; 13 — кнопка увеличения чувствительности; 14 — кнопка уменьшения чувствительности; 15 — линейка индикатора чувствительности; 16 — предупреждающий индикатор; 17 — стрелочный индикатор; 18 — индикатор дефекта; 19 — звуковой индикатор; 20 — аккумуляторная батарея; 21 — соединитель для подключения ВП; 22 — соединитель для подключения наушника.
Вихретоковый преобразователь представляет собой металлический цилиндр, внутри которого с помощью микроэлектродвигателя вращается датчик. Рабочая поверхность ВП защищена износостойким керамическим колпачком. О наличии дефекта дефектоскописта информируют светодиодные индикаторы 4, расположенные на торце ВП. Эти индикаторы дублируют работу индикатора ДЕФЕКТ на электронном блоке.

Внешний вид ВП показан на рисунке 2.



Рис. 2 «Вихретоковый преобразователь»

1 — керамический колпачок; 2 — обозначение ВП и заводской номер; 3 — рифленая поверхность; 4 — светодиодные индикаторы; 5 — кабель ВП; 6 — ось ВП.
4.4. Технология контроля

Перед началом контроля необходимо визуально убедиться в отсутствии трещин и других механических повреждений на контролируемой поверхности. Конструкции и детали, имеющие визуально обнаруживаемые трещины, бракуют. Механические задиры в зоне контроля удаляют.

При настройке дефектоскопа и проверке влияния на чувствительность контроля наклона преобразователя не следует допускать прижима преобразователя к контрольному образцу и к контролируемой поверхности с усилием, значительно превышающим вес преобразователя.

Ось преобразователя при настройке и проведении контроля, в том числе при его перемещении по контролируемой поверхности, должна быть перпендикулярна поверхности.

Контроль осуществляют последовательным сканированием контролируемой поверхности преобразователем.

Сканирование осуществляют перпендикулярно направлению ожидаемого развития дефекта. Только при невозможности такого сканирования допускается проведение контроля сканированием под углом к направлению предполагаемого дефекта. Шаг сканирования выбирают с учетом требуемой чувствительности и направления сканирования. При неизвестной ориентации возможных дефектов для достижения максимальной чувствительности зону контроля необходимо сканировать в двух взаимно перпендикулярных направлениях с шагом сканирования не более 2 мм. При влиянии мешающих факторов шаг сканирования выбирают минимально возможным.

Скорость контроля определяется техническими характеристиками применяемого дефектоскопа. Скорость контроля с использованием стрелочной индикации ограничивается значением 5 мм/с. Скорость контроля с использованием световой безинерционной (светодиодной) сигнализации при отсутствии засветки от внешнего освещения и расположении индикатора в поле зрения оператора может достигать 10-20 мм/с. Такая же скорость может быть выбрана и для дефектоскопов со звуковой сигнализацией в условиях низкого шума. Для дефектоскопов с запоминающей сигнализацией скорость контроля не ограничивается и полностью определяется их техническими характеристиками.

При контроле следует провести разметку контролируемой поверхности на зоны контроля с учетом конфигурации объекта контроля или отдельного контролируемого участка. Для удобства работы оператора площадь зоны контроля не должна превышать 1-2 дм2.

Контроль каждой зоны следует начинать с настройки (компенсации) дефектоскопа при установке преобразователя на бездефектном участке в этой зоне контроля. Проверку правильности выбора бездефектного участка проводят следующим образом:

- устанавливают преобразователь в зоне контроля и производят настройку дефектоскопа;

- перемещают преобразователь на несколько миллиметров в разных направлениях внутри зоны контроля.

Отсутствие сигнализации о дефекте свидетельствует об отсутствии дефектов в месте настройки.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящий момент вихретоковый метод неразрушающего контроля является одним из самых точных методов неразрушающего контроля и технической диагностики, толщинометрии, дефектоскопии.

Вихретоковый метод неразрушающего контроля применяется для контроля качества электропроводящих объектов: металлов, сплавов, графита, полупроводников и т. д.

Вихретоковый прибор широко используется для обнаружения несплошностей материалов (вихретоковая дефектоскопия), контроля размеров и параметров вибраций (вихретоковая толщинометрия покрытий и виброметрия), определения физико-механических параметров и структурного состояния (структуроскопия), обнаружения электропроводящих объектов (металлоискатели) и для других задач. Объектами вихретокового контроля могут быть электропроводящие прутки, проволока, трубы, листы, пластины, покрытия, в том числе многослойные, железнодорожные рельсы, корпуса атомных реакторов, шарики и ролики подшипников, крепежные детали и многие другие промышленные изделия. Для каждого объекта желательно использовать свою методику вихретокового контроля.

Преимущества ВК:

- Отсутствие контактной жидкости между вихретоковым датчиком и объектом контроля (в отличие от ультразвукового метода);

- Возможность измерения через зазор от долей миллиметров до нескольких миллиметров (без контакта преобразователя и объекта);

- Высокая чувствительность к микроскопическим дефектам, расположенным непосредственно на поверхности либо близко к поверхности контролируемого металлического объекта (подповерхностные дефекты).

- Высокая точность и повторяемость выявления дефектов;

- Высокая скорость контроля;

- Минимальные требования к состоянию поверхности;

- Возможность контроля покрытий и через покрытия;

- Возможность контроля объектов со сложной геометрией, мест трудного доступа;

- Вихретоковый метод не представляет опасности здоровью оператора.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 24289-80 Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения

2. ГОСТ Р ИСО 15549-2009 Контроль неразрушающий. Контроль вихретоковый.

Основные положения

3. РД-13-03-2006 Методические рекомендации о порядке проведения вихретокового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах.

4. http://www.defectoscop.ru/

5. http://www.svarkainfo.ru/

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации