intraportal.ru

Большинство традиционных технологий НК промышленной продукции основаны на использовании ультразвуковых, электромагнитных и других методов и средств. Но наибольшие возможности экономии ресурсов достигнуты в использовании ЭМА способа ультразвуковые, электромагнитные методы контроля качества промышленной продукции тщательно исследованы и широко применяются. Контроль ультразвуковым и электромагнитным методами в металлургической и машиностроительной отраслях примерно равен 70 % от всего объема реализуемого НК. Но эффективность упомянутых технологий зависит от состояния поверхности контролируемой продукции, ее температуры, производительности контроля и т.д.
Помимо этого, качество контроля обеспечивается путем специальной подготовки поверхности изделия перед контролем (зачистка от окислов, коррозии, грязи, льда, заусенцев, удаление защитных и декоративных покрытии и т. д.). Этого требуют все мировые стандарты на проведение ультразвукового и вихретокового методов. После завершения контроля, как правило, необходимо восстановление исходного состояния (восстановление защитных покрытий и др.).
В конечном итоге расходуется энергия, материалы, контактная жидкость (при ее использовании загрязняется окружающая среда), теряется объем металла, что приводит к сокращению срока эксплуатации изделий.

По данным «Укрзалзниц» расходы только на зимнюю контактную жидкость при дефектоскопии рельсов в пути превышают 4,5 млн. грн. в год.
По данным ОАО «Северсталь» {(РФ)|(Россия)} зачистка изделий, при контроле традиционным методом, требует расходов около 550 руб./т (около 100 грн./т) Судакова К.В., Казюкевич И.Л. О повышении эффективности контроля качества металлургической продукции в мире НК. 2004. № 3. С. 8-10. При этом, за счет исключения зачистки изделий, экономический эффект составляет около 105 млн. руб. (около 20 млн. грн.) в год.
На недостатки контактного метода контроля рельсов в пути указывают и данные заместителя министра МПС России Акулова М. П. Акулов М.П. Безопасность движения поездов в мире НК 2003. № 3. С. 69 - 70. «В 2002 г. из-за некачественного контроля допущено 195 изломов рельсов под поездами. Причем имеются случаи пропуска поперечных контактно-усталостных трещин после 13-кратной проверки рельса контактными дефектоскопами! Невзирая на заверения разработчиков и поставщиков перечисленных новых средств контроля об их высоких характеристиках уже в первом квартале 2003 г. допущено увеличение количества изломов рельсов под поездами на 37% по сравнению с 2002 г.». Только материальные потери от каждой аварии поездов в среднем превышают $1 млн.
Решить проблему возможно за счет применения новых технологий контроля, базирующихся на использовании магнитных, Акустических и электромагнитных полей. И наибольшие технические успехи в отмеченном направлении достигнуты за счет применения ЭМА способа возбуждения и приема ультразвуковых колебаний. Эти приборы позволяют возбуждать и принимать ультразвуковые и электромагнитные поля минуя промежуточные слои (грязь, окиси, краска, полимерные пленки и др.) Поэтому в этом случае нет необходимости в удалении и восстановлении покрытий. ЭМА приборы могут эффективно контролировать качество изделий:
►  с загрязненной, корродированной поверхностью;
►  с изоляционными покрытиями;
►  изделия, находящиеся в горячем или холодном состоянии.
Их применение повышает производительность контроля, уменьшает затраты на зачистку поверхности изделий, исключает затраты на постоянно расходуемую контактную жидкость и истирание пьезопреобразователей. За счет устранения из процесса контроля контактной жидкости улучшаются экологические условия.
Данная технология контроля незаменима:
♦  на железнодорожном транспорте * при высокоскоростном контроле загрязненных рельсов;
♦  на объектах нефтегазовой промышленности - при контроле изделий с различными покрытиями;
♦  в металлургической промышленности - при скоростном контроле покрытых окислами изделий при высоких температурах;
♦  в химической промышленности- при контроле изделий пораженных коррозией;
♦  авиа- и судостроение и др.
Благодаря высоким потенциальным возможностям ЭМА метода контроля, многие специализированные предприятия начали вкладывать значительные   средства   в   разработку  и создание технологии и средств неразрушающего контроля данным методом. Среди этих предприятий стоит отметить: Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (Украина), Panametrics Inc. (США), Institut Dr. Foerster GmbH & Co (Германия), Namicon Ltd, (Япония), Krautkramer GmbH & Co, Германия), АО «VotumW (Молдова), «Карл Дойч» (Германия), «Фраунгоферовский институт неразрушающего контроля - IZFP (Германия), НПП «Вигор» {(РФ)|(Россия)}, STARMANS Elektronics Ltd (Чехия), RWE Power International (Великобритания) и многие другие.

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ И ТОЛЩИНОМЕТРИЯ
Первыми промышленными дефектоскопами для ультразвукового контроля с использованием ЭМА способа были установки, внедренные с участием сотрудников НТУ «ХПИ» в 1983-1985гг. на ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат», ОАО «Кузнецкий металлургический комбинат» и ОАО «Металлургический комбинат «Азовсталь». С 1983 г. до настоящего времени производится автоматический контроль зоны рельса, ограниченной толщиной шейки, зеркально-теневым методом на скорости до 2 м/с. До настоящего времени продефектоскопировано более 67 млн. т рельсов без предварительной зачистки. Выявленное количество рельсов с дефектами составило примерно 2 % от объема проконтролированных рельсов.
Вторым эффективным направлением использования ЭМА метода является ультразвуковая толщино-метрия. В 2000 г. разработан и введен в промышленную эксплуатацию ЭМА толщиномер. Прибор автоматически рассортировывает трубы на две категории качества при отклонении толщины стенки, как в большую, так и в меньшую сторону от номинального значения. Контроль ведется без зачистки поверхности на скорости до 1 м/с.
Острая потребность в экономии энергии и ресурсов интенсифицировали исследования и разработки по созданию портативных средств оценки качества изделий. Создан портативный двухканальный ЭМА дефектоскоп. Один его канал необходим для обнаружения внутренних дефектов в ферромагнитных и неферромагнитных изделиях и материалах. Второй канал необходим для дефектоскопии изделий с округлой или плоской поверхностями, или поверхностью, имеющей изломы до 90 градусов. При разработке этих ЭМАП удалось минимизировать усилие притяжения к ферромагнитному изделию, что заметно облегчило процесс сканирования.
Исследования работы нового ЭМА дефектоскопа позволили установить следующие его возможности:
Он позволяет эффективно проводить контроль изделий из ферромагнитных материалов (сталь, чугун, сплавы) и неферромагнитных материалов (алюминий и его сплавы, сплавы на основе меди, некоторые сорта нержавеющих сталей аустенитного класса, сплавы на основе титана и др.).
При использовании специальных ЭМА преобразователей возможен контроль горячих и охлажденных объектов контроля.
Прибор позволяет находить объемными сдвиговыми волнами эхо методом в объектах контроля ст. 45 дефекты диаметром 1,2 мм, с отношением амплитуд сигнал/шум не менее 5 раз, боковое отверстие диаметром 1 мм в прутке из латуни ЛС59 - с соотношением 10-12 раз, в алюминии - диаметром 0,8 мм - 8-10 раз соответственно.

«Мертвая» зона (в зависимости от материала ОК, состояния его поверхности и взаимного расположения ЭМАП и поверхности изделия) составляет 3-5 мм. Однако есть ЭМА дефектоскоп со специальными ЭМАП, который контролирует от поверхности до глубины 30 мм и более (ст. 45) т.е. без «мертвой» зоны. На ряду с эхо методом дефектоскоп позволяет выполнять контроль зеркально-теневым и комбинированным методами, а также измерять толщину. Лучевая разрешающая способность достигает 0,5 мм. Портативный ЭМА толщиномер волнами Релея обнаруживаются дефекты на поверхности эквивалентные пазу глубиной 0,2 мм и более, длиной 5 мм и более с раскрытием > 0,001 мм, а также сквозные отверстия в трубных изделиях диаметром 1 мм и более.
Прибор по эхо каналу снабжен несколькими уровнями срабатывания системы дефектоотметки с трехцветной индикацией и трехтональной звуковой индикацией, одним уровнем по зеркально-теневому каналу, двумя уровнями по каналу измерения толщины, а также гальванически развязанным релейным выходом сигнализатора о дефектности. Разработанный ЭМА дефектоскоп используется как базовый при создании приборов для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов рельсов, швеллеров, балок, труб, заготовок и прутков круглого и иного сечения, сгибов различной формы, при толщинометрии и определения физико-механических свойств материалов, как в условиях производства, так и в условиях эксплуатации. Ограничением является требование к ОК - быть электропроводными и/ или ферромагнитными. При этом зачистка поверхности изделий перед проведением контроля не нужна.
На базе описанной разработки изготовлен ЭМА дефектоскоп, предназначенный для обнаружения «водородных» и иных расслоений в металлах при сильно корродированной поверхности без применения зачистки. Характер коррозионного поражения такой поверхности показан на рис. В этом случае подтверждается возможность экономии энергии и уменьшение расхода металла за счет применения таких дефектоскопов и толщиномеров.
Выбор оптимальной элементной базы позволил создать переносной портативный ЭМА толщиномер. Все операции подготовки и проведения измерений возложены на два микропроцессора. Поэтому прибор очень прост в управлении.
При измерениях толщин ОК из различных материалов (стали ст. З, ст. 45, У7 и У8, алюминий и дюралюминий, 09Г2С, 12ХМ, трубные стали, стали обсадных труб нефтяного сортамента и аналогичные) в диапазоне толщин 9...Т7 мм установлено, что калибровка прибора на каждый тип материала не нужна, т.к. основная абсолютная погрешность не превышает ±0,1 мм. Очевидно, что для ниши в области толщинометрии, занимаемой ЭМА приборами (корродированные поверхности, грубая обработка, катаная поверхность с загрязнениями и т.д.), устанавливать большую точность и меньшую абсолютную погрешность бессмысленно.
Оценка влияния кривизны поверхности ОК на результаты толщинометрии показала, что если расстояние между ЭМАП и металлом (обусловленное локальной кривизной и толщиной покрытия) превышает 3 мм, то кривизна сказывается на точности и стабильности измерений. Если меньше - то нет.

ВИХРЕТОКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ
Электропроводные материалы и изделия, выпускаемые и эксплуатируемые промышленностью, часто содержат дефекты структуры типа трещин, плен, пор, волосовин, закатов и т.д., которые выходят на поверхность или располагаются около поверхности. В эксплуатируемых изделиях развиваются трещины усталостного характера. Наличие поверхностных дефектов может приводить к авариям, наносящим ощущаемый материальный ущерб. Прогрессивным методом обнаружения таких дефектов является электромагнитный. Но подавляющее большинство современных вихретоковых дефектоскопов не приспособлены для эффективного обнаружения поверхностных дефектов, особенно под слоями краски, окалины, ржавчины и т.д. Они, как правило, не способны определить форму обнаруженного дефекта, что не позволяет оценить степень его опасности.
Для устранения отмеченных недостатков и расширения технических возможностей разработан вихретоковый дефектоскоп «Малыш М». Основу нового прибора составляет преобразователь, который позволяет различать форму дефекта - округлая или вытянутая. Дефектоскоп не реагирует на неоднородности металла, шероховатость поверхности дефекта практически не влияет на его работу. Это позволяет выполнять контроль без зачистки поверхностей основного металла и сварных швов. 
Дефектоскоп «Малыш М» находит трещину на всех участках - на участке 1 под слоем краски толщиной более 1 мм, участке 2 сварного шва и на участке 3 в состоянии после прокатки. Представление информации - на светодиодном семиразрядном индикаторе и посредством тонального звукового сигнала в головных наушниках. Предельная чувствительность контроля - канавка прямоугольной формы глубиной 0,1 мм на плоском образце из ст.45л. Новый вихретоковый дефектоскоп не требует зачистки поверхности перед проведением контроля, следовательно, отсутствуют дополнительные потери энергии и металла изделия.

ПЕРСПЕКТИВЫ
В настоящее время завершается изготовление и отработка портативных переносных ЭМА дефектоскопов и толщиномеров на базе современных микропроцессоров. Масса таких приборов будет составлять 13-4 кг. Они снабжаются преобразователями для контроля объемными сдвиговыми и продольными волнами, волнами Релея и Лэмба, под углом к поверхности изделия и др.
Для расширения функциональных возможностей и удобства в эксплуатации совершенствуется и вихретоковый дефектоскоп.