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.
67-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 ВТ-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 ВТ-преобразователей (дефектоскопы для работы с проходными, накладными либо преобразователями обоих типов);
- по исполнению (стационарные, переносные и портативные).
Как правило, каждый прибор комплектуется набором ВГ-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 ВТ-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 ВТ-дефектоскопов осуществляет НПФ «Ультракон» (г. Киев), ведутся работы в Физико-механическом институте НАН Украины (г. Львов), в Центре «Леотест-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 ВТ-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.
Некоторые практические приложения ВТ-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.
Некоторые отличительные особенности наиболее известных портативных универсальных ВТ-дефектоскопов
® CrackFinder (Krautkramer Branson) - этот прибор в настоящее время изъят из каталога продукции фирмы 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 двухчастотного 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 67-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 67-метода. Между тем использование 67-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.
