4. Приборы, основанные на регистрации искажения электромагнитного поля

В практике неразрушающего контроля находят применение приборы, работа которых основана на реги­страции искажения силовых линий вектора плотности тока, обусловленного дефектом. Приборами регистриру­ется поперечная составляющая вектора плотности тока, которая в бездефектном участке изделия отсутствует.

В случае, если плотность дефекта с удельной элек­трической проводимостью 2, расположена под углом 1 к направлению вектора плотности тока, протекающего по электропроводящему полупространству с удельной электрической проводимостью 1 то с учетом условий непрерывности нормальной составляющей вектора плотности тока (рис. 12)

и закона преломления линий тока на границе раздела двух сред

Рис. 12. Преломление вектора плотности тока на границе раздела двух сред с удельными электрическими проводимостями 2 и 1

поперечная составляющая вектора плотности тока

Эта составляющая может быть применена для обна­ружения дефекта как в электропроводящих немагнит­ных, так и магнитных материалах.

В случае дефектоскопии ферромагнитных материа­лов появляется поперечная тангенциальная составляю­щая магнитного поля дефекта, которая выражается сле­дующим образом:

где 0 - поверхностная плотность магнитных зарядов; x , у, z - текущие координаты; h,b - соответственно глуби­на и полуширина раскрытия дефекта.

М аксимальное значение поперечной тангенциаль­ной составляющей (Н_ду)_max (при х = 0) для z > 2b, что на практике всегда имеет место, преобразуется в выражение

На рис. 13 изображено взаимное расположение точек касания токопроводящих электродов, плоскости индикатора магнитного поля, обусловленного протекающим током, и плоскости дефекта. Линия OO1, соединяющая точки касания электродов, составляет угол  с плоскостью дефекта конечной протяженности. Индикатор магнитного поля, в качестве которого может быть индукционная катушка, феррозонд, преобразователь Холла и т.п., ориентирован вдоль оси OO1 для измерения поперечной тангенциальной составляющей магнитного поля, обусловленного дефектом при обтекании его то­ком. Причем поле дефекта обусловлено составляющими тока, протекающего параллельно граням дефекта. На рис. 13 это линии DE и ВС; длина этих линий растет с уменьшением угла а.

Рис. 13. Обтекание дефекта током

Поперечная тангенциальная составляющая магнит­ного поля дефекта обусловлена составляющей I1 вектора плотности тока I_оо:

На рис. 14 показаны зависимости тангенциальных продольной и поперечной составляющих магнитного поля дефекта от угла , а на рис. 15 изменение попереч­ной тангенциальной составляющей по длине дефекта, что свидетельствует о выявляемости дефекта по всей его протяженности.

Рис. 14. Зависимость продольной (Н_дх) и поперечной (Н_ду) тангенциальных составляющих магнитного поля дефекта от угла 

Рис. 15. Изменение тангенциальной поперечной составляющей магнитного поля по длине дефекта ( = 45°; h/2b = 10)

Рассмотренный метод положен в основу работы де­фектоскопов, предназначенных для обнаружения устало­стных трещин в изделиях сложного профиля, таких как резьбовые соединения, зубчатые передачи, переходные поверхности (галтели), в которых вероятное расположе­ние плоскости дефекта известно.

В приборах к контролируемому участку резьбы или зуба с помощью двух токопроводящих электродов под­водится импульсивный ток частотой 50 Гц, амплитудой 10 А. С целью повышения чувствительности и помехо­устойчивости в приборах используется двухчастотный способ обработки сигнала.

В качестве индикатора полей рассеяния от дефек­тов, обусловленных поперечной тангенциальной состав­ляющей, применены одиночные ферроэлементы, обмот­ки возбуждения которых питаются переменным током частотой 4000 Гц.

О наличии дефекта судят по амплитуде и фазе пер­вой гармоники огибающей, модулирующей вторую гар­монику ЭДС, наведенной в измерительной обмотке фер­роэлемента в результате воздействия поперечной тангенциальной составляющей магнитного поля, обуслов­ленной дефектом, на нелинейный элемент - сердечник ферроэлемента.

Обследование контролируемой поверхности прово­дится вручную, установкой преобразователя в нитку резьбы или во впадину между зубьями и постепенным перемещением его вдоль образующей резьбы или зуба. За один проход контролируется вся поверхность впади­ны резьбы или зуба, ограниченная линиями, образуемы­ми точками касания токопроводящих электродов преоб­разователя.

Контроль резьбовых участков штоков крупногаба­ритных компрессоров высокого давления проводят через боковое отверстие в корпусе компрессора при частичном свинчивании гайки. В стационарных условиях контроль резьбы механизирован.