Влияние неоднородности физических свойств объекта контроля на чувствительность вихретокового метода

Константин Владимирович Власов; Алексей Леонидович Бобров

doi:10.22213/2413-1172-2024-1-55-62

Авторы

К. В. Власов Сибирский государственный университет путей сообщения
А. Л. Бобров Сибирский государственный университет путей сообщения

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-1-55-62

Ключевые слова:

сигнал, накладной преобразователь, мешающий параметр, искусственный дефект, информативные параметры сигналов, вносимое напряжение, вихретоковый контроль

Аннотация

Представлены результаты исследования параметров сигналов вихретокового преобразователя от искусственных дефектов на фоне влияния мешающих параметров, смоделированных на специально изготовленных образцах, подвергшихся влиянию различных внешних воздействий. Оцениваются сигналы, представленные в виде развертки на комплексной плоскости и временной развертке. Результатами исследования является определение оптимальных параметров возбуждения и пороговых значений уровней дискриминации фазовых, амплитудных и динамических параметров при отстройке от мешающих факторов. Моделирование мешающих параметров выполняется в виде температурного воздействия, воздействия химических реагентов и пластической деформации поверхностного слоя. При моделировании мешающих параметров оценивается распределение температурного поля, время химических реакций и состав реагентов, а также геометрические параметры деформируемого поверхностного слоя образцов. Для исследований были изготовлены искусственные дефекты в виде тонких пропилов шириной раскрытия 0,2 мм, которые находились в зоне влияния мешающего параметра. Геометрические размеры искусственных дефектов определялись требованиями к амплитуде сигналов преобразователя, которая не должна была превышать изменение амплитуды под действием мешающего параметра на временной развертке относительно нулевого значения устанавливаемого на участке образца, не подверженного влиянию внешних факторов. Полученные результаты анализа годографов при сканировании вихретоковым накладным преобразователем позволили предложить рекомендации по отстройке от мешающих параметров различной природы, например, использование дефектоскопов с представлением результатов на комплексной плоскости и в зависимости от частоты выбора формы и размеров зоны срабатывания автоматической сигнализации дефектов. Это позволит повысить выявляемость дефектов на объектах, имеющих существенную неоднородность поверхностной структуры в зонах вихретокового контроля.

Биографии авторов

К. В. Власов, Сибирский государственный университет путей сообщения

кандидат технических наук, доцент

А. Л. Бобров, Сибирский государственный университет путей сообщения

доктор технических наук, доцент

Библиографические ссылки

AbdAlla A.N., Faraj M.A., Al-Douri Y. (2019) Challenges in improving the performance of eddy current testing: Review. Measurement and Control, vol. 52, Is. 1-2, pp. 46-64.

Deqiang Zh. (2018) Influence of key factors on Eddy current testing sensitivity and monotonicity on subsurface depth for ferromagnetic and non-ferromagnetic materials. Sensors and Actuators A: Physical, vol. 278, pp. 98-110.

Kinnunen K., Tiainen T., Viitala R. (2023) The effect of surface roughness variations to eddy current displacement measurement. IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference, Kuala Lumpur, Malaysia, pp. 1-6.

Egorov A.V., Polyakov V.V., Ruder D.D., Mansurov A.V. (2022) Principal component analysis of magnetic steel eddy current testing data. AIP Conference Proceedings. Proceedings of the International Conference "Physical Mesomechanics. Materials with Multilevel Hierarchical Structure and Intelligent Manufacturing Technology", p. 020060.

Deqiang Zh., Xiang Ch., Yunze H., Hua W., Piyu C., Li Y. (2018) Influence of key factors on Eddy current testing sensitivity and monotonicity on subsurface depth for ferromagnetic and non-ferromagnetic materials. Sensors and Actuators A: Physical, vol. 278 (1), pp. 98-110.

Zhaohu Yu., Yuewen Fu., Lifan Jiang F. (2021) Detection of circumferential cracks in heat exchanger tubes using pulsed eddy current testing. NDT & E International, vol. 121, p. 102444.

Trung L.Q., Kasai N., Sekino K., Hanh N.C. (2023) The effect of eddy current probe configurations on crack signal magnitude: Consideration of excitation coil direction. Sensors and Actuators A: Physical, vol. 358, p. 114437.

Aleshin N.P., Mogilner L.Yu., Krysko N.V., Pridein O.A., Idrisov M.T., Kusyy A.G. (2022) Аssessing reliability of testing welded joints of steel tank walls using ultrasonic and eddy current methods.Russian Journal of Nondestructive Testing, vol. 58, no. 9, pp. 769-778.

Savrai R.A., Kogan L.Kh. (2022) Effect of hardening frictional treatment on features of eddy current testing of fatigue degradation of metastable austenitic steel under gigacycle contact fatigue loading.Russian Journal of Nondestructive Testing, vol. 58, no. 8, pp. 722-731.

Uchanin V., Nardoni G. (2019) Detection of cracks in ferrous steel structures: new innovative eddy current techniques. Procedia Structural Integrity. 6: 6th International Conference "Fracture Mechanics of Materials and Structural Integrity", FMSI 2019, pp. 198-204.

Загидулин Р. В., Бакиев А. Т., Бакиев Т. А. Эмпирический метод распознавания группы стресс-коррозионных трещин в металле по сигналу накладного вихретокового преобразователя // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333, № 11. С. 149-159.

Li E., Wu J., Zhu J., Kang Y. (2020) Quantitative evaluation of buried defects in ferromagnetic steels using dc magnetization-based eddy current array testing: IEEE Transactions on Magnetics, vol. 56, no. 9, p. 9122036.

Barrarat F. (2022) Reconstruction of defect size and shape in eddy-current testing using benchmark problems validation and neural network approach. Journal of Fundamental and Applied Sciences, vol. 12, no. 1, pp. 78-88.

Мирзоян Н. Ю., Балакин А. И., Балакина Н. А. Анализ влияния параметров измерительной цепи на вносимое напряжение при вихретоковом контроле // Автоматизация и измерения в машино- и приборостроении. 2022. № 1 (17). С. 78-87.

Kwon S.J., Seo Ju.W., Kim M.S., Ham Y.S. (2022) Applicability evaluation of surface and sub-surface defects for railway wheel material using induced alternating current potential drops. Sensors, vol. 22, no. 24, p. 9981.

Efimov A.G., Kuzelev N.R., Martyanov E.V., Kanter B.M., Shubochkin A.E. (2019) Numerical simulation of non-destructive remote field eddy current testing of rolled metal tubes. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering, no. 5, pp. 46-55.

Использование вихретокового метода неразрушающего контроля для поиска скрытого сварного шва при несанкционированном изменении целостности конструкции автотранспортных средств / Р. В. Зиганшин, В. Г. Саиткулов, Л. М. Ширяк, С. Е. Лантарев // Инженерный вестник Дона. 2019. № 1 (52). С. 15.

Возможности ручного вихретокового контроля для измерения глубины контактно-усталостных трещин поверхности катания рельсов / С. П. Шляхтенков, Д. Б. Некрасов, С. В. Палагин, О. В. Бессонова, А. А. Попков, С. А. Бехер // Дефектоскопия. 2023. № 4. С. 37-45.

О чувствительности вихретокового контроля деталей железнодорожного подвижного состава / Г. Я. Дымкин, А. В. Курков, Я. Г. Смородинский, А. В. Шевелев // Дефектоскопия. 2019. № 8. С. 47-53.

Горбунов В. В., Карпеев А. М., Игнатьев А. А. Контроль физико-механических свойств поверхностей дорожек качения подшипников для газотурбинных авиационных двигателей вихретоковым методом // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2021. № 3 (90). С. 5-11.