Дан краткий обзор возможностей вихретокового метода НК, в частности - вихретоковой дефектоскопии, представ­лены некоторые современные отечественные и импортные вихретоковые дефектоскопы общего назначения, указаны области их применения.

 Об авторах

 Павлий Александр Вячеславович 

Директор НПФ "Ди­агностические прибо­ры". В 1995 г. окончил Киевский политехниче­ский ин-т, а в 1997 г. - Международный ун-т финансов (г. Киев). Спе­циализация - технологии вихретокового, капил­лярного и магнитного контроля, маркетинг средств НК.

Гпабец Сергей Николаевич 

Рюмшин Виталий Викторович 

Инженеры НПФ "Ультракон'". В 1995 г. окончили Киевский поли­технический ин-т. Специализируются на разработке средств НК.

В настоящее время все большее применение в различных отраслях промышленности находит вихретоковый (ВТ) метод НК. В авиации, атомной энергетике, металлургии, нефтегазовой отрасли этот метод занимает одно из важнейших мест. Дефектоскопы, толщиномеры, структуроскопы, измерители электропроводности, в основу кото­рых положен метод вихревых токов, широко ис­пользуются и в других отраслях (электронная промышленность, машиностроение, транспорт и т. д.).

Решающим фактором быстрой разработки и внедрения в промышленность метода ВТ-дефектоскопии было появление сложного и одновременно надежного оборудования для испытаний, дающего количественные результаты, а также практиче­ских методов анализа сигналов таких испытаний на комплексной плоскости д-ра Фридриха Фёрстера (13.02.1908 - 29.03.1999), которого справедливо на­зывают отцом современной ВТ-дефектоскопии. Широкие публикации д-ра Фёрстера сделали извест­ными результаты его исследований для инженеров всего мира. Его монументальный вклад в Справоч­ник по неразрушающим испытаниям Американского общества по НК (АБЫТ) в 1955 - 59 гг. в виде теории и технологии ВТ-дефектоскопии помог тысячам специ­алистов и использовался для дальнейших разработок и модернизации ВТ-дефектоскопии. Названия разра­ботанных д-ром Фёрстером приборов "Дефекто­скоп ®" и "Дефектометр®" стали использоваться для общего обозначения всех приборов НК.

ВТ-метод контроля основан на анализе электромагнитного поля вихревых токов, наве­денных электромагнитным полем ВТ-преобразователя в объекте контроля.

К преимуществам метода следует отнести то, что контроль можно проводить без контакта преобразователя с объектом контроля на рас­стояниях от долей миллиметра до нескольких миллиметров. На сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление, загрязненность объекта контроля непроводящи­ми веществами.

При контроле размеров изделий ВТ-методы позволяют измерять диаметр проволоки, прутков и труб; толщину металлических листов и стенок труб при одностороннем доступе к ним; толщину электропроводящих и диэлектрических покры­тий на электропроводящих основаниях; зазоры и т. д.; обнаруживать наличие металлических и других электропроводящих объектов (металлоискатели) в различных диэлектрических средах.

Благодаря влиянию структурного состояния материалов на их электрические и магнитные характеристики можно контролировать измене­ние химического состава, структуры материалов и сплавов, механические напряжения, качество термической и химико-термической обработки металлов, состояние поверхности после меха­нической обработки.

Наиболее распространенный вид ВT-приборов - дефектоскопы. Их ассортимент весьма разнообразен, как и назначение. Дефектоскопы используются для поиска и определения пара­метров дефектов, выходящих на поверхность или залегающих на небольшой глубине. В том числе различных трещин, расслоений, закатов, раковин, неметаллических включений. Условно дефектоскопы можно классифицировать по не­скольким признакам: по типу контролируемых объектов (с плоскими поверхностями, сложной формы, протяженных или мелких деталей); по типу применяемых ВT-преобразователей (де­фектоскопы для работы с проходными, наклад­ными либо преобразователями обоих типов); по исполнению (стационарные, переносные и пор­тативные). Технические характеристики дефек­тоскопов определяет ГОСТ 26697-85 "Контроль неразрушающий. Дефектоскопы магнитные и вихретоковые. Общие технические требования". Основные параметры ВT-дефектоскопа - порог чувствительности и разрешающая способность.

Как правило, каждый прибор комплектуется набо­ром ВТ-преобразователей различного конструктивного ис­полнения. Конструкции преобразователей определяются их назначением (для плоских поверхностей, для поверхностей сложной формы, для труднодоступных мест), условиями применения (высокотемпературные, помехозащищенные), рабочей частотой (одно- и многочастотные), другими факто­рами. Таким образом их ассортимент очень широк, особен­но для универсальных дефектоскопов.

В странах Содружества разработкой и про­изводством аппаратуры для ВT-дефектоскопии занимаются многие предприятия и организации. В Российской Федерации широко известны МНПО "Спектр" (г. Москва), НПО "Интротест" (Ека­теринбург), фирма "АКА" (г. Москва) и др. На Украине серийное производство ВT-дефектоскопов осуществляет НПФ "Ультракон" (г. Киев), ведутся работы в Физико-механическом инсти­туте НАН Украины (г. Львов), в Центре "Пеотест- Медиум" (г. Львов).

Распространены приборы зарубежных про­изводителей: "Hocking NDT Ltd" (Великобрита­ния), "Krautkramer Branson, Inc." (США), "Staveley NDT Technologies" (США), "Zetec, Inc." (США), "Institut Dr. Foster" (Германия).

Автоматизированные системы Вихретокового-контроля отличают­ся высокой производительностью и широкими возможностями документирования результатов. На предприятиях энерге­тики, металлургии и в некоторых других отраслях работает большое количество стационарных автоматизированных установок. В данном обзоре мы не стали останавливаться на подобных системах, так как каждая из них достаточно уникальна и не является универсальной.

Ниже изложены некоторые практические приложения ВT-контроля.

ВТ-дефектоскопы применяют для контроля лопаток и элементов диска ротора турбин, тепловых канавок рото­ров и других узлов энергетического оборудования. Приме­нение специализированных преобразователей позволяет контролировать труднодоступные участки энергетического оборудования, например, трубки теплообменников.

Широкое применение ВТ-дефектоскопы находят при контроле узлов и деталей газоперекачивающего оборудования (газотурбинных установок, компрессоров АГНКС).

Около половины объема контроля при среднем или капитальном ремонте ГПА приходится на ВТ-контроль (входная и выходная кромки рабочих и направляющих лопаток осевого компрессора ГТУ; рабочие и направляю­щие лопатки турбин высокого и низкого давления; шейки роторов турбин осевого компрессора; диски ТВД и ТНД; зубчатые соединения, детали поршневой группы ГМК и др).

В авиации ВТ-метод незаменим при контроле обшивки (особенно с многослойной структурой), несущих конструкций летательных аппаратов, элементов реактивных и поршне­вых двигателей, шасси, клепаных и резьбовых соединений.

На железнодорожном транспорте контролируются колеса и оси, подшипники качения, рельсы. Сегодня ВТ-дефектоскопия применяется в целях продления срока службы городского транспорта. В частности, контролируются руле­вые тяги, детали подшипников, втулки, оси, элементы вагон­ных сцепок, детали подвески поездов метрополитена.

Далее кратко излагаются некоторые отличи­тельные особенности наиболее известных порта­тивных универсальных ВТ-дефектоскопов.

• CrackFinder (Krautkramer Branson)* - портативный прибор для поиска поверх­ностных дефектов в алюминии, стали и других металлах, а также под слоем краски. Имеется возможность сравнения размеров дефектов по показаниям индикатора. Зву­ковая и визуальная сигнализация дефекта.
•  ВД-26Н (НПФ "Ультракон") пред­назначен для обнаружения дефектов в виде трещин в поверхностных и подповерхностных слоях металлов и сплавов, в том числе под споем фаски до 2 мм. При­меняется для контроля из­делий из ферро- и нефер­ромагнитных материалов с электропроводностью 0,5 - 60 МСм/м. Работо­способен в лабораторных, цеховых и полевых услови­ях. Сигнализация дефек­тов - световая и звуковая.
•  MIZ-21A (Zetec) - многочас­тотный (50 Гц - 4 МГц) портативный прибор с памятью. Графический жид­кокристаллический дисплей для пред­ставления результатов на комплекс­ной плоскости и отображения рабочих параметров. Широкий выбор преобра­зователей. Возможность передачи изображения с экрана дефектоскопа на ПК в графическом формате.

•  Phasec 2200 (Hocking) - многочастотный (с возможностью двухчас- тотного возбуждения ВТ- преобразователя) порта­тивный прибор с памятью. Назначение - обнаружение поверхностных и подпо­верхностных трещин, кор­розионного поражения, контроль отверстий, измерение электропроводности неферромагнитных металлов и толщины покрытий. Визуализация - комплексная плос­кость на графическом электролюминесцентном дис­плее. Широкий ассортимент преобразователей, в том числе ротационных. Возможность подключения к ПК.
•  Nortec 1000 (Staveley) - многочастот­ный (100 Гц - 6 МГц) пор­тативный прибор с па­мятью. Предназначен для обнаружения трещин, кор­розионного поражения, контроля резьбовых от­верстий, сортировки метал­лов и измерения толщины покрытий. Визуализация - комплексная плоскость на графическом электро­люминесцентном дисп­лее. Широкий ассортимент преобразователей. Воз­можность передачи данных на ПК.
•  ВД-89Н (МНПО "Спектр"). Назначение - обнаружение поверхно­стных дефектов в изде­лиях сложной формы из ферромагнитных и не­ферромагнитных метал­лов и сплавов. Оценка глубины дефекта, сорти­ровка по маркам стали. Обнаружение поверхно­стных дефектов под изо­ляционным покрытием толщиной до 2 мм.
• ВД-95 "ЭКСПЕРТ' (фирма "АКА") - много­частотный (0,5 - 128 кГц) портативный прибор. Наз­начение - выявление трещин и коррозионных пора­жений в металлах с удельной электропроводностью от 0,5 до 60 МСм/м, в том числе в ферромагнитных. Поиск подповерхностных дефектов (глубина залега­ния до 5 мм). Выявление дефектов под слоем любого диэлектрического покрытия толщиной до 8 мм. Раз­личные типы ВТП: накладные, проходные. 

• FOERSTER-Defectometer® 2.837 - автоге­нераторный микропроцессорный портативный при­бор. Выявление трещин (от 20 мкм), в том числе под покрытиями, контроль твердости, сортировка для ма­териала с электропроводностью 0,5-60 МСм/м. Три способа индикации на жидкокристаллическом дисп­лее, в том числе развертка амплитуды по оси вре­мени. Широкий выбор щупов и зондов. Управление и обмен данными с ПК или PLC, выход на принтер (RS232). Возможность подключения наушников.
• FOERSTER-Defectoscop® SD 2.832 - мно­гочастотный (100 Гц - 10 МГц) портативный прибор с памятью настроек и возможностью дистанционного управления. Все виды 67-контроля. Статический и динамический режимы. Визуализация - X/Y, X/t, Y/t на ЭЛТ. Цифровая память дисплея. Широкий ассор­тимент преобразователей, в том числе ротационных. Адаптеры для любых типов преобразователей других фирм-изготовителей. Управление и обмен данными с ПК или PLC, выход на принтер (RS232) и самописец. Выход на акустическую и оптическую сигнализацию.

Перечисленные приборы - лишь небольшая часть всего разнообразия ВТ-дефектоскопов. Не были рассмотре­ны узкоспециализированные приборы, системы на базе ПК, стационарное оборудование. В рамках данного обзора не­возможно представить сводную таблицу параметров ВТ-дефектоскопов в связи с большими отличиями как в назначе­нии и возможностях приборов, так и в способе обработки и отображения результатов контроля.

Одна из проблем, стоящих перед предпри­ятиями, желающими внедрить у себя ВT-метод контроля - недостаточное нормативное и ме­тодическое обеспечение. В отличие от акусти­ческого или радиографического методов НК, в странах Содружества разработано и введено в действие гораздо меньше нормативных докумен­тов, регламентирующих применение ВT-метода. Между тем использование ВT-дефектоскопов для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов во многих случаях могло бы заменить капиллярный или магнитопорошковый контроль. Это привело бы к экономии времени и средств на расходные материалы без потери эффективности контроля.