Вихретоковый контроль

Вихретоковый контроль является одним из методов неразрушающего контроля (НК). Применяется для выявления поверхностных, а также неглубоких подповерхностных дефектов, представляющих собой раковины, поры, трещины и другие несплошности, в изделиях из токопроводящих материалов.

Кроме того, этот метод позволяет измерять толщины труб, листового металла и их покрытия; диаметр прутков и отверстий; определять магнитную проницаемость и электропроводность материалов, а также оценивать изделия по их механическим, металлургическим и другим свойствам.

При этом вихретоковый контроль можно проводить без прямого контакта преобразователя с объектом контроля (ОК), что позволяет, например, с большой скоростью проверять объекты на дефекты, состояние ферритовой фазы (например, для проверки закалки стали), измерять толщину гораздо более тонких покрытий, чем позволяет измерять ультразвуковой контроль.

Особенность данного метода состоит в исследовании переменного электромагнитного поля ОК, которое возбуждается вихревыми токами (токами Фуко), возникающими в этом объекте от действия внешнего электромагнитного поля. То есть преобразователь создаёт магнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в исследуемом объекте, после чего магнитное поле вихревых токов воздействует обратно на катушки преобразователя. Так мы получаем информацию о свойствах и положении объекта относительно преобразователя. Основным документом, регламентирующим вихретоковый контроль, является ГОСТ Р ИСО 15549-2009.

Возбуждение вихревых токов в ОК производится вихретоковыми преобразователями (ВТП), которые питаются переменным электрическим током, и в зависимости от конструкции и способа измерения, подразделяются на параметрические и трансформаторные. 

Параметрические преобразователи (рис. 1) содержат, как правило, одну катушку индуктивности, которая является генератором первичного электромагнитного поля, возбуждающего вихревые токи в ОК и, одновременно, приёмником электромагнитных колебаний, создаваемых этими токами. О результатах контроля судят по изменению комплексного сопротивления (импеданса) преобразователя, которое, в свою очередь, зависит от наличия или отсутствия дефектов и неоднородностей в ОК.

Трансформаторные преобразователи (рис. 2) состоят из двух или трёх обмоток, одна из которых генераторная, остальные — измерительные. В ВТП с двумя обмотками, измерительная принимает абсолютную величину контролируемых параметров ОК. В трёхобмоточных ВТП измерительные обмотки включаются по дифференциальной схеме и контроль строится на разнице показаний этих обмоток.

Трансформаторные ВТП подразделяются на три главных типа, применительно к расположению катушек относительно ОК и к его форме:

• экранные;
• проходные;
• накладные.

В экранном ВТП генераторная катушка располагается с одной стороны ОК, а измерительная – с другой. Преобразователи этого типа применяются для сканирования прокатных изделий: лент, листов, пластин и деталей из них.

Проходные преобразователи используются для сканирования протяжённых ОК, таких, как трубы, прутки, проволока и др. Эти ВТП либо продвигаются внутри объекта, либо сам объект движется внутри катушек преобразователя. 

Накладные преобразователи располагаются на ОК с одной стороны. Их применяют для сканирования изделий сложной формы. Для повышения чувствительности такие ВТП нередко оснащают ферритовыми сердечниками.

По конструктивному исполнению ВТП могут быть с катушками подвижными и неподвижными относительно друг друга. Преобразователи с неподвижными катушками обнаруживают дефекты в динамическом режиме, когда преобразователь дефектоскопа проходит над дефектом. ВТП с подвижной катушкой используется в статическом режиме и позволяет уточнить место расположения дефекта, обнаруженного в динамическом режиме.

Сигналы, полученные в результате сканирования ОК, поступают на электронный усилитель, затем преобразуются к виду, удобному для расшифровки и регистрируются самописцами, стрелочными приборами, звуковыми или световыми сигнализаторами, а также передаются на дисплеи электронных приборов.

Как и всякие средства НК, вихретоковый метод имеет свои определённые преимущества, к которым относятся:

• простота контроля и возможность его автоматизации;
• простота конструкции ВТП;
• независимость от состояния погоды;
• высокие скорости проведения контроля;
• возможность бесконтактного проведения измерений и контроля;
• высокая чувствительность к поверхностным и подповерхностным дефектам;

Не лишён этот метод и некоторых недостатков, основные из которых;

• контроль изделий только из электропроводных материалов;
• невысокая глубина контроля;
• возможность искажения контролируемого параметра, обусловленное помехами (перекрестная модуляция).

Выполненные по матричным технологиям, современные ВТП позволяют сохранять сканы результатов контроля для дальнейших исследований развития дефекта.