Контроль ОПО приборами на основе вихретоковых матриц

Авторы статьи

Денис ЧУКЛИН, генеральный директор ООО «Уральский центр промышленной безопасности»
Юрий БОРИСКОВ, ведущий инженер ОАО «Пергам-Инжиниринг»
Александр РЫБАКИН, главный инженер ООО «Промзкспертиза»
Максим МАЛЫШЕВ, ведущий инженер ООО «Цветметзкспертиза»
Александр ШАРОВ, ведущий инженер ООО «Уральский центр промышленной безопасности»

Статья опубликована в журнале «Технадзор»

Преимущества вихретоковых матриц

Один из примеров развития НЕ-заме­на капиллярного, магнитопорошкового и рентгеновского методов контроля вих­ретоковыми матрицами для инспекции сварных соединений и конструкций из углеродистых сталей на наличие глу­бинных, поверхностных и подповерх­ностных дефектов.

Очевидные недостатки капиллярного и магнитно-порошкового методов кон­троля известны давно. Во-первых, оба этих метода являются индикаторными и не позволяют в полной мере судить о точных размерах и опасности выявлен­ных дефектов, самый яркий пример - стресс-коррозионные поражения (КРН). Во-вторых, в момент проведения контро­ля применяются ядовитые химические материалы, опасные для здоровья. В тре­тьих, чистота контролируемой поверхно­сти должна быть достаточно высокой, любое покрытие должно быть удалено, что обусловливает невысокую скорость контроля из-за затрат времени на такие сопутствующие процессы, как снятие покрытия, зачистка зоны контроля, об­работка обезжиривающими составами, удаление материалов контроля, восста­новление покрытия.

Использование вихретоковых матриц позволяет полностью отказаться от пе­речисленных выше методов НК со все­ми их недостатками. Наиболее емкие области их применения - нефтегазовая промышленность, судостроение, ветря­ные электростанции, инфраструктура и прочее.

Вихретоковый дефектоскоп Reddy

Самым современным дефектоскопом с технологией вихретоковых матриц яв­ляется Reddy от компании Eddyfi (Кана­да), при разработке которого специали­сты фирмы прислушивались к пожела­ниям дефектоскопистов всего мира, их опыту и знаниям и старались максималь­но полно реализовать все технические за­просы в своем новом приборе.

Reddy - мобильный дефектоскоп, име­ющий малый вес и герметичный корпус с противоударными бамперами. Управ­ляется при помощи ОС Windows. Вся ин­формация хранится на твердотельном жестком диске объемом lООгиrабайт. Для загрузки или выгрузки настроек, резуль­татов контроля предусмотрены стандарт­ные выходы USB. Есть возможность под­ключения прибора напрямую к компью­теру через кабель Ethernet и вывода изображения на дисплей через интерфейс HDMI. Управлять дефектоскопом можно с помощью сенсорного экрана или кно­пок вокруг него. За корректную работу и упорядоченное поведение всех вихрето­ковых катушек отвечает высокоскорост­ной программируемый мультиплексор, встроенный в прибор

Вихретоковые преобразователи I-Flex

Reddy поддерживает все матричные преобразователи производства компа­нии Eddyfi, в том числе преобразовате­ли серии I-Flex на основе гибких матриц, предназначенные для контроля объек­тов сложной формы.

Матрица подстраивается под геоме­трию контролируемой поверхности и полностью повторяет ее форму. Дефек­тоскописту в работе более не потребует­ся профессиональная сноровка, без кото­рой ранее было не обойтись в случае ис­пользования преобразователей каран­дашного типа.

В зависимости от модели преобразова­теля применяются цилиндрические ка­тушки диаметром от 2 до 6 мм, что обе­спечивает высокую разрешающую спо­собность. Серийно выпускаются преоб­разователи с количеством катушек от 16 до 128. Глубина проникновения вихревых токов в стали составляет до 5 мм.

Наиболее востребованным применени­ем вихретокового контроля с матричны­ми преобразователями является поиск и картографирование КРН в теле металла. Развитие данного типа дефектов крайне трудно выявляется традиционными мето­дами, однако именно КРН является причиной многочисленных аварий на маги­стральных газопроводах как в России, так и во всем мире. Статистика утверждает, что в случае несвоевременного обнаруже­ния (или пропуска) развивающегося оча­га стресс-коррозии, учитывая стабильно высокое давление в магистральной газо­вой трубе, данный дефект, несомненно, приведет к порыву и «раскрытию» тру­бопровода на данном участке.

При оценке эффективности вихрето­ковых матриц для поиска КРН прове­дено множество экспериментов, в том числе с использованием образца, выре­занного из куска стальной трубы, в ко­тором за годы эксплуатации развилась зона КРН. Образец был проконтролиро­ван гибкой матрицей I-Flex за один про­ход. Результат контроля в виде С-скана наглядно свидетельствует о наличии ско­пления дефектов. Очевидно, что при та­ком уровне визуализации данных и ско­рости контроля производительность де­фектоскописта и достоверность получен­ных им результатов значительно превос­ходят традиционные методы НК.

Преобразователи Sharck

Также стоит обратить внимание на преобразователи, которые разработаны специально для контроля высокоуглеро­дистых стальных сварных соединений и околошовной зоны. Матрица в них со­держит не только традиционные вихретоковые катушки, но и тангенциальные (ТЕСА), которые генерируют вихретоко­вый поток, протекающий параллельно сканируемой поверхности. Очень высо­кая проникающая способность позволя­ет эффективнее измерять глубину зале­гания больших трещин.

Серия преобразователей с технологи­ей ТЕСА является запатентованной раз­работкой компании Eddyfi и называется Sharck. Входящие в нее приборы выпол­нены таким образом, чтобы можно было контролировать валик шва любой высо­ты. Каждый подпружиненный элемент в преобразователе состоит из трех кату­шек: две из них тангенциальные - одна возбуждающая, другая принимающая, третья катушка традиционная для обнаружения поперечной оси сканирования трещин. Комплексная работа всех катушек, создающих в матрице единый мас­сив из нескольких десятков элементов, позволяет генерировать вихревые токи с возможностью проникновения на глу­бину до 10 мм (по стали).

Сканирование можно проводить со скоростью до 200 мм/ с, при этом зазор может составлять до 3 мм. Эксперимен­тально доказано, что зазор, не превыша­ющий 3 мм, не оказывает значительно­го влияния на качество контроля, к то­му же он полностью компенсируется спе­циальной программной возможностью оборудования.

При калибровке на образце использу­ются различные уровни зазора для по­строения специальной трехмерной ди­аграммы. При последующем контроле все поступающие данные анализиру­ются в соответствии с этой диаграммой и при изменении уровня зазора пересчи­тываются для отображения корректных данных. При анализе данных по кривым на комплексной плоскости сигнал от за­зора невозможно перепутать с сигнала­ми от дефектов. Все сигналы от дефек­тов имеют практически одинаковый фа­зовый сдвиг.

Данные контроля собираются и преоб­разуются с помощью ПО Magnifi GO в ин­туитивно понятные цифровые С-сканы (2D и 3D), облегчающие анализ резуль­татов, в который, в частности, входит измерение глубины и протяженности дефектов.

Пример контроля сварного соединения

Для исследования взят образец сварного соединения (Ст2кп) с тремя естественными дефектами. Сканирование проводилось в один проход с одновременным захватом околошовной зоны. На С-скане можно наблюдать характерные пятна, сигнализирующие о наличии дефектов в данных областях. Для более детального анализа областей с дефект­ной индикацией достаточно курсором выбрать любую из зон дефектов, далее вызвать дополнительные окна, где по­казаны различные кривые, по которым можно определить уровень амплитуды сигнала и фазу.

В результате измерений получены показания

• глубина реальная 1,3 мм (по черте­жу - 1,2 мм);
• протяженность реальная 3,5 мм (по чертежу - 3,2 мм).

Таким образом, технология вихретоковых матриц в значительной степе­ни позволяет облегчить труд дефектоскописта, а работодателю/заказчику работ гарантирует высокую скорость, достоверность и качество выполняемых работ.