Кіріспе

Электромагниттік әдіс өткізгіш материалдарды жойғыш емес сынаудың Эдди тогының сынағы (осылай-ақ, Эдди тогының сынағы және ЭКТ) - өткізгіш материалдардың беткі және астыңғы беткі ақауларын анықтау және сипаттау үшін электромагниттік индукцияны пайдаланатын, жойғыш емес сынақта (НДТ) қолданылатын көптеген электромагниттік сынау әдістерінің бірі.

Тарих

Сынау әдісі ретінде Эдди тогының (ЭТТ) сынауы электромагнитизмнен бастау алады. Эдди тоқтарын алғаш рет 1824 жылы Франсуа Араго байқайды, бірақ француз физигі Леон Фуко оларды 1855 жылы ашқан. ЭКТ негізінен ағылшын ғалымы Майкл Фарадейдің 1831 жылы электромагниттік индукцияны ашқанынан басталды. Фарадей ток айналысатын жабық жол бар болғанда және уақыт өзгермелі магнит өрісі өткізгіш арқылы (немесе керісінше) өткенде, электр тогы осы өткізгіш арқылы ағатынын анықтады. 1879 жылы тағы бір ағылшындық ғалым Дэвид Эдвард Хьюз металл сұрыптау сынақтарына қолданылған түрлі өткізгіштік пен өткізгіштікті металдармен байланыста болған кезде катушканың қасиеттері қалай өзгеретінін көрсетті. ЭКТ-ның өнеркәсіптік қолдану үшін жойғыш емес сынау әдісі ретінде дамуының көп бөлігі Германияда Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде жүргізілді. Профессор Фридрих Фёрстер Кайзер Вильгельм институтында (қазіргі Кайзер Вильгельм қоғамы) жұмыс істеген кезде, орамдық тоқ технологиясын өнеркәсіптік қолдануға бейімдеп, өткізгіштікті өлшейтін және аралас темір компоненттерін сұрыптайтын аспаптарды жасады. Соғыстан кейін, 1948 жылы, Форстер қазір Фёрстер тобы деп аталатын компания құрды, онда ол практикалық ЭКТ құралдарын әзірлеуде және оларды сатуда үлкен жетістіктерге жетті. Эдди тогы бойынша сынау қазір де ақауларды анықтау, сондай-ақ қалыңдығы мен өткізгіштігін өлшеу үшін кеңінен қолданылатын және жақсы түсінілетін тексеру әдісі болып табылады. Frost & Sullivan компаниясының 2012 жылғы әлемдік БЖТ жабдықтары нарығындағы талдауы магниттік және электромагниттік БЖТ жабдықтары нарығын 220 миллион долларға бағалады, оған кәдімгі үйкелі тоқ, магниттік бөлшектерді тексеру, үйкелі тоқ массиві және қашықтан өрістегі сынақтар кіреді. Бұл нарық 2016 жылға қарай 7,5% жылдық өсім қарқынымен шамамен 315 миллион долларға дейін өседі деп болжанады. Ең қарапайым түрінде - бір элементті ЭКТ зонд - өткізгіш сым катушкасы ауыспалы электр тогымен қозғайды. Бұл сым орамасы өз айналасында ауыспалы магнит өрісін тудырады. Магниттік өріс орам арқылы өтетін токпен бірдей жиілікте тербеледі. Шүлгі өткізгіш материалға жақындаған кезде, материалда шүлгідегіге қарама-қарсы тоқтар үйінді тоқтар пайда болады. Сынау объектісінің электрлік өткізгіштігі мен магниттік өткізгіштігінің өзгеруі және ақаулардың болуы бұрандалы токтың өзгеруіне және фаза мен амплитуданың сәйкес келетін өзгеруіне әкеледі, оны катушкадағы кедергілік өзгерістерді өлшеу арқылы анықтауға болады, бұл ақаулардың бар екендігінің айқын белгісі. Бұл стандартты (панкейктік) ЭКТ негізі болып табылады. NDT жиынтықтарын бұрандалы токпен сынау процесінде қолдануға болады. ЭКТ-ның қолдану диапазоны өте кең. ЭКТ электрлік сипатта болғандықтан, өткізгіш материалмен шектеледі. Сонымен қатар, айналдыру тоқтарын өндірудің физикалық шектері және ену тереңдігі (тәріз тереңдігі) бар.

Қолданбалар

Дөңгелекті ток сынағының екі негізгі қолданылуы - беткі тексеру және құбырларды тексеру. Жер бетіндегі тексеру аэроғарыш өнеркәсібінде, сонымен қатар мұнай-химия өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Бұл әдіс өте сезімтал және тығыз жарылыстарды анықтай алады. Жер бетін тексеруді ферромагниттік және ферромагниттік емес материалдарға да жүргізуге болады. Құбырларды тексеру, әдетте, ферромагниттік емес құбырлармен шектеледі және ол дәстүрлі бұрандалы токтарды сынау деп аталады. Кәдімгі ЭКТ атом электр станцияларындағы бу генераторларының құбырларын және электр және мұнай-химия өнеркәсібіндегі жылу алмастырғыштар құбырларын тексеру үшін қолданылады. Бұл техника шұңқырларды анықтау және өлшеуге өте сезімтал. Қабырғадағы зақымдану немесе коррозия анықталады, бірақ өлшемі дұрыс емес. Қиссалық магнитті материалдар үшін әдеттегі ЭКТ-нің өзгеруі - толық қанығу ЭКТ. Бұл әдісте магнит өрісін қолдану арқылы өткізгіштіктің өзгеруін болдырмау керек. Қанығу зондтарында кәдімгі үйкелісті тоқ сұлбалары мен магниттер бар. Бұл тексеру нікель қорытпалары, дуплекс қорытпалары және ферритті хром-молибденді тот баспайтын болат сияқты жұқа ферромагниттік материалдарда қолданылады. Қанығулы тұнбалы ток техникасын қолдану материалдың өткізгіштігіне, құбырдың қалыңдығына және диаметріне байланысты. Көміртекті болаттан жасалған құбырларды қашықтан тексерудің бір әдісі - бұрандалы тоқпен тексеру. Бұл әдіс қабырғаның жалпы жоғалуына сезімтал, ал кішкентай шұңқырлар мен жарықтарға сезімтал емес.

Басқа қолданбалар

ЭКТ электр өткізгіштігін және қалыңдықты өлшеу үшін де пайдалы.

Басқа да бұрандалы тоқ сынақ әдістері

Дәстүрлі ЭКТ-нің кейбір кемшіліктерін жою үшін, басқа да бұрандалы токтарды сынау әдістері әртүрлі табыстармен жасалды.

Лоренц күшінің бұрандалы ток сынағы

Физикалық жағынан тығыз байланысты басқа бір қиындық - электр өткізгіш қатты материалдардың тереңдегі ақаулары мен біртектіліктерін анықтау. Эдди-тоқ сынағының дәстүрлі нұсқасында зерттеуге жататын материалдың ішінде Эдди-тоқтарды пайда ету үшін ауыспалы (AC) магнит өрісі қолданылады. Егер материалда жарық немесе ақау болса, онда электр өткізгіштігінің кеңістіктегі таралуы біркелкі болмайды, бұрандалы токтардың жолы бұзылады және АЖ магнит өрісін өндіретін катушканың кедергісі өзгертіледі. Осы катушканың импедансын өлшеу арқылы жарықты анықтауға болады. Шаралы тоқтар AC магнит өрісімен пайда болғандықтан, олардың материалдың жер асты аймағына енуі тері әсерімен шектеледі. Сондықтан, үйкелісті токпен сынаудың дәстүрлі нұсқасының қолданылуы материалдың бетінің жақын маңына, әдетте бір миллиметрлік шамада, талдау жасаумен шектеледі. Бұл негізгі шектеуді төменгі жиіліктегі катушкалар мен суперөткiзгiш магнит өрісі сенсорларын қолдану арқылы жеңу тырысықтары кеңінен қолданылуға әкелмеді. Лоренц күшінің тұманды ток сынағы (LET) деп аталатын соңғы техника, DC магнит өрістерін қолданудың және салыстырмалы қозғалыстың артықшылықтарын пайдаланады, ол электр өткізгіш материалдарды терең және салыстырмалы түрде жылдам сынақтан өткізеді. Әдетте, LET - бұл дәстүрлі айналдыру тоқтарын сынаудың өзгертілуі, ол екі жағынан ерекшеленеді, атап айтқанда: (i) айналдыру тоқтары қалай пайда болады және (ii) олардың бұзылуы қалай анықталады. LET-те айналдырмалы ток сыналатын өткізгіш пен тұрақты магнит арасындағы салыстырмалы қозғалысты қамтамасыз ету арқылы пайда болады (суретті қараңыз). Егер магнит ақаулықтан өтіп бара жатса, оған әсер ететін Лоренц күші бұрмалануды көрсетеді, оны анықтау LET жұмыс принципі үшін маңызды. Егер объект кемшіліксіз болса, Лоренц күші тұрақты болады.