Приборы, реализующие электропотенциальные методы НК

­Электропотенциальный метод неразрушающего контроля (ЭПМ) - один видов электрического контроля, основанного на регистрации параметров электрического поля исследуемого объекта измерительным прибором.

Технические средства, реализующие ЭПМ, могут быть как специализированными, так и универсальными, пригодными для измерения и толщины объекта контроля (ОК), и глубины трещин. Приборы включают в себя следующие основные элементы:

• источник стабилизированного постоянного или переменного (гармонического или импульсного) тока;
• усилитель;
• детектор (для переменного тока);
• интерполятор (антилогарифматор);
• индикатор результатов контроля.

Важнейшими составляющими данных устройств являются токовые и потенциальные (измерительные или приемные) электроды. С их помощью осуществляется электрический контакт с ОК при подведении к его поверхности тока и измерение информативного параметра. Электроды имеют различное конструктивное исполнение, что позволяет выбрать наиболее удобный вариант для конкретного ОК и решаемой задачи.

Принцип реализации ЭПМ и расположения электродов на участке с дефектом представлена на рисунке 1.

Обычно электроды объединяют в зонды (датчики), соединяемые кабелем с электронным блоком прибора. Электроды выполняют заостренными для фиксации на малой площади и подпружиненными для создания повышенного давления в контактной зоне.

Наиболее приемлемым материалом для изготовления электродов является закаленная сталь, обеспечивающая высокую износостойкость, необходимую для длительного сохранения их острых кончиков. Изготавливают в основном два вида датчиков: четырехэлектродные и трехэлектродные (рис. 2).

Четырехэлектродный датчик включает два токовых и два потенциальных электрода. Конструктивно эти зонды выполняются с различным значением расстояний между токовыми электродами. При измерении толщины ОК используются зонды с расстоянием между электродами, как правило, более 13 мм (для постоянного тока), а при контроле глубины трещины выбирается датчик со значением этого расстояния в зависимости от требуемого диапазона измерения.

На рис. 2 представлены четырехэлектродные датчики различной конструкции для электропотенциального трещиномера 281М:

• Датчик «1х4», в котором электроды располагаются в один ряд, предназначен для измерения глубины трещин от 0,5 до 30 мм;
• Датчик «2х2» имеет 2 ряда электродов и предназначен для измерения глубины трещин от 0,5 до 20 мм, для работы в труднодоступных зонах и на поверхностях с малым расстоянием между трещинами.

Трехэлектродный датчик содержит два потенциальных электрода, расположенных на расстоянии 2-5 мм друг от друга, и один токовый электрод. Второй токовый электрод выполняется в виде выносного элемента, снабженного магнитом для оперативного закрепления в требуемой точке поверхности ОК. Такая конструкция позволяет устанавливать токовый электрод на большом расстоянии от потенциальных электродов, что обеспечивает выполнение условия "глубина трещины должна быть меньше расстояния между токовыми электродами". Это значительно уменьшает нелинейность показания прибора при измерении трещин различной глубины.

На рис. 2 представлен Датчик «3+1» с выносным токовым электродом, который применяется для определения глубины трещины от 30 мм до 100 мм, также удобен для работы в труднодоступных местах.

При изготовлении зондов особое внимание уделяется установке расстояния между измерительными электродами, т.к. это непосредственно влияет на точность измерения.

Метрологическое обеспечение электропотенциальных приборов основывается на использовании аттестованных контрольных образцов с искусственными дефектами заданных размеров (рис. 3) или пластин заданной толщины.

Области применения ЭПМ

Электропотенциальный метод НК используется для контроля деталей и заготовок из практически любых электропроводящих материалов: чугунов, сталей, цветных сплавов, графитов.
ЭПМ широко применяются по следующим направлениям:

• измерение толщины стенок различных деталей и труб;
• измерение толщины металлических покрытий на электропроводящих и изоляционных основаниях;
• контроль анизотропии электрических и магнитных свойств ОК, обусловленной приложением к нему механических напряжений;
• контроль расслоений в толстолистовом металле в процессе обрезки поперечных и продольных кромок;
• контроль качества паяных соединений.

Приоритетным направлением ЭПМ является все же измерение глубины трещин. Это практически единственный способ, обеспечивающий возможность простого и достоверного измерения глубины поверхностных трещин в диапазоне от 0,1 до 120 мм. При этом наиболее эффективно выявляются трещины усталостного происхождения, что наиболее опасно с точки зрения внезапных отказов изделий и возникновения аварийных ситуаций.

В этой связи ЭПМ используется для проведения исследований кинетики развития усталостных трещин, т.к. важным свойством метода является возможность не только фиксации момента зарождения трещины и измерения ее глубины, но и исследования фронта развития трещины внутрь ОК.

Специфика ЭПМ делает наиболее эффективным его совместное использование с методами НК других видов, имеющими низкие пороги чувствительности при дефектоскопии, но не позволяющими точно определять глубину дефекта (с магнитопорошковыми, капиллярными, вихретоковыми и др.). Совместное применение методов существенно повышает эффективность обследования ОК и широко используется при контроле состояния трубопроводов, работающих под высоким давлением, транспортного и энергетического оборудования.

Ограничивающие факторы

1. Достоверность оценки толщины ОК и глубины трещины во многом зависит от однородности и изотропности электрофизических свойств материала ОК. Прежде всего от его удельного электрического сопротивления. Именно этим фактором определяется предельно допустимая точность измерения размерных параметров ОК.
2. При измерении глубины поверхностного дефекта ЭПМ работоспособен при условии существенной линейной протяженности дефекта, что характерно для трещин. Длина дефекта должна, как минимум, в три раза превышать его глубину. Поэтому ЭПМ, эффективно оценивающий глубину трещины, оказывается порой мало пригодным для определения геометрических параметров таких дефектов, как раковины, лунки, объемные включения, поры.

НПП «Машпроект» выпускает высокоточный портативный прибор для измерения глубины трещин - электропотенциальный трещиномер 281М, датчики к нему, контрольные образцы с имитацией трещин различной глубины. Возможно изготовление контрольно-измерительных средств в соответствии с техническим заданием Заказчика.

Свяжитесь с нами - ответим на все вопросы!