|
DOI: 10.14489/td.2022.08.pp.014-024
Антипов А. Г., Марков А. А.
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДАННЫХ РАССЕЯНИЯ ШЛЕЙФОВОГО ПОЛЯ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ МАГНИТНОМ КОНТРОЛЕ
(c. 14-24)
Аннотация. В практике контроля магнитным методом весьма остро стоит проблема выделения сигналов от опасных внутренних дефектов на фоне сигналов от поверхностных повреждений. На основе трехмерного компьютерного моделирования показано, что при значительных скоростях сканирования область максимальной намагниченности наиболее удаленных от поверхности слоев металла из-за влияния возникающих вихревых токов смещается за задний полюс намагничивающей системы. Проведены исследования распределений магнитной индукции в объекте контроля в виде рельса от скорости, расстояния исследуемого сечения относительно заднего полюса и глубины слоя. Также рассматривались распределения поля в присутствии двух видов дефектов – поверхностного и внутреннего. Обнаружено, что распределение поля за задним полюсом существенно отличается от распределения в межполюсном пространстве. За задним полюсом формируются два встречных магнитных потока – в глубинной части объекта магнитный поток движется в одном направлении, а у поверхности – в противоположном. Поскольку направления потоков противоположны, сигналы от поверхностных и внутренних дефектов имеют разную полярность, что может быть использовано для их дифференциации.
Ключевые слова: шлейфовое поле, рельсовая дефектоскопия, магнитный контроль.
Antipov A. G., Markov A. A.
DIFFERENTIATION OF SURFACE AND INTERNAL DEFECTS BY USING TAIL FIELD LEAKAGE DATA AT HIGH-SPEED MFL TESTING
(pp. 14-24)
Abstract. In the practice of magnetic flux leakage non-destructive testing the problem of distinguishing signals generated by dangerous internal defects from signals generated by surface flaws is very acute. In this paper on the basis of three-dimensional computer simulation it was shown that at significant inspection speed the area of the maximum magnetization of the most remote from the surface metal layers under the influence of emerging eddy currents is shifted behind the rear pole of the magnetizing system. Studies of magnetic induction distributions in the testing object in the form of a rail from speed, from the distance of the section under consideration relative to the rear pole and from the depth of the layer are carried out. Also, the distributions of the field in the presence of two types of defects – surface and internal – are studied. It was found that the magnetic field distribution behind the rear pole differs significantly from the distribution in the interpole space. Two contrary magnetic fluxes are formed behind the rear pole: in the bulk of the object the magnetic flux moves in one direction and near the surface magnetic flux flows in the opposite one. Since the flux directions are opposite, the signals from surface and internal defects have different polarity, which can be used to differentiate them.
Keywords: tail field, rail non-destructive testing, magnetic flux leakage.
А. Г. Антипов, А. А. Марков (ОАО «Радиоавионика», Санкт-Петербург, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. G. Antipov, A. A. Markov (JSC “Radioavionika”, Saint Petersburg, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Щербинин В. Е., Костин В. Н., Смородинский Я. Г. и др. О необходимых мерах по обеспечению безопасной эксплуатации трубопроводного транспорта средствами неразрушающего контроля // Дефектоскопия. 2011. № 12. С. 77 – 90.
2. Булычев О. А., Шлеенков С. А., Шлеенков А. С. Многоканальная магниторезистивная система магнитного контроля бесшовных толстостенных труб // Дефектоскопия. 2018. № 10. С. 58 – 63.
3. Марков А. А., Антипов А. Г. Магнитодинамический метод контроля рельсов // В мире неразрушающего контроля. 2012. Т. 57, № 3. С. 66 – 71.
4. Sukhorukov V. V., Slesarev D. A., Vorontsov A. N. Electromagnetic Inspection and Diagnostics of Steel Ropes: Technology, Effectiveness and Problems // Materials Evaluation. 2014. V. 72. P. 1019 – 1027.
5. Liu S., Sun Y., Jiang X., Kang Y. A Review of Wire Rope Detection Methods, Sensors and Signal Processing Techniques // Journal of Nondestructive Evaluation. 2020. V. 39. Article number 85.
6. Wu J., Sun Y., Feng B., Kang Y. The Effect of Motion-Induced Eddy Current on Circumferential Magnetization in MFL Testing for a Steel Pipe // IEEE Transactions on Magnetics. 2017. V. 53. Р. 7827093.
7. Pullen A. L., Charlton P. C., Pearson N. R., Whitehead N. J. Magnetic Flux Leakage Scanning Velocities for Tank Floor Inspection // IEEE Transactions on Magnetics. 2018. V. 54. Р. 7402608.
8. Feng B., Kang Y., Sun Y., Deng Z. Magnetization Time Lag Caused by Eddy Currents and Its Influence on High-Speed Magnetic Flux Leakage Testing // Research in Nondestructive Evaluation. 2019. V. 30. P. 189 – 204.
9. Usarek Z., Chmielewski M., Piotrowski L. Reduction of the Velocity Impact on the Magnetic Flux Leakage Signal // Journal of Nondestructive Evaluation. 2019. V. 38. Article number 28.
10. Wu J., Xia H., Feng B., Li E., Huang X., Kang Y. The Effect of Motion-Induced Eddy Current on Axial MFL Inspection for a Steel Pipe // International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 2019. V. 59, No. 4. P. 1187 – 1193.
11. Антипов А. Г., Марков А. А. Зависимость данных магнитного контроля рельсов от скорости по результатам компьютерного моделирования и эксперимента // Контроль. Диагностика. 2020. Т. 23, № 12. С. 24 – 33.
12. Wang R., Tang J., Deng Z., Kang Y. Motion Induced Eddy Current Based Testing Method for the Detection of Circumferential Defects Under Circumferential Magnetization // International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 2020. V. 64. P. 501 – 508.
13. Piao G., Guo J., Hu T., Leung H. The Effect of Motion-Induced Eddy Current on High-Speed Magnetic Flux Leakage (MFL) Inspection for Thick-Wall Steel Pipe // Research in Nondestructive Evaluation. 2020. V. 31. P. 48 – 67.
14. Yuan F., Yu Y., Li L., Tian G. Investigation of DC Electromagnetic-Based Motion Induced Eddy Current on NDT for Crack Detection // IEEE Sensors Journal. 2021. V. 21, No. 6. P. 7449 – 7457.
15. Yuan F., Yu Y., Wang W., Tian G. A Novel Probe of DC Electromagnetic NDT Based on Drag Effect: Design and Application in Crack Characterization of High-Speed Moving Ferromagnetic Material // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2021. V. 70. P. 6006210.
16. Марков А. А., Антипов А. Г. Возможности магнитодинамического метода дефектоскопии рельсов // Контроль. Диагностика. 2016. № 6. С. 36 – 45.
17. ГОСТ Р 51685–2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия (EN 13674-1:2011, NEQ). М.: Стандартинформ, 2014. 95 с.
18. Piao G., Li J., Udpa L. et al. The Effect of Motion-Induced Eddy Currents on Three-Axis MFL Signals for High-Speed Rail Inspection // IEEE Transactions on Magnetics. 2021. V. 57, No. 4. P. 6200211.
19. Pat. No. US 6549005. Magnetic Detection of Discontinuities in Railway Rails Using Hall Effect Sensors / S. Hey, R. Street, R. G. Vanselow. Publication of US6549005B1 15-04-2003.
20. Антипов А. Г., Марков А. А. Сравнительный анализ методов активного и остаточного намагничивания в дефектоскопии рельсов // Дефектоскопия. 2016. № 3. С. 35 – 42.
1. Shcherbinin V. E., Kostin V. N., Smorodinskiy Ya. G. et al. (2011). On the necessary measures to ensure the safe operation of pipeline transport by means of non-destructive testing. Defektoskopiya, (12), pp. 77 – 90. [in Russian language]
2. Bulychev O. A., Shleenkov S. A., Shleenkov A. S. (2018). Multichannel magnetoresistive system for magnetic testing of seamless thick-walled pipes. Defektoskopiya, (10), pp. 58 – 63. [in Russian language]
3. Markov A. A., Antipov A. G. (2012). Magnetodynamic method of rail control. V mire nerazrushayushchego kontrolya, Vol. 57, (3), pp. 66 – 71. [in Russian language]
4. Sukhorukov V. V., Slesarev D. A., Vorontsov A. N. (2014). Electromagnetic Inspection and Diagnostics of Steel Ropes: Technology, Effectiveness and Problems. Materials Evaluation, Vol. 72, pp. 1019 – 1027.
5. Liu S., Sun Y., Jiang X., Kang Y. (2020). A Review of Wire Rope Detection Methods, Sensors and Signal Processing Techniques. Journal of Nondestructive Evaluation, Vol. 39, 85.
6. Wu J., Sun Y., Feng B., Kang Y. (2017). The Effect of Motion-Induced Eddy Current on Circumferential Magnetization in MFL Testing for a Steel Pipe. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 53.
7. Pullen A. L., Charlton P. C., Pearson N. R., Whitehead N. J. (2018). Magnetic Flux Leakage Scanning Velocities for Tank Floor Inspection. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 54.
8. Feng B., Kang Y., Sun Y., Deng Z. (2019). Magnetization Time Lag Caused by Eddy Currents and Its Influence on High-Speed Magnetic Flux Leakage Testing. Research in Nondestructive Evaluation, Vol. 30, pp. 189 – 204.
9. Usarek Z., Chmielewski M., Piotrowski L. (2019). Reduction of the Velocity Impact on the Magnetic Flux Leakage Signal. Journal of Nondestructive Evaluation, Vol. 38, 28.
10. Wu J., Xia H., Feng B., Li E., Huang X., Kang Y. (2019). The Effect of Motion-Induced Eddy Current on Axial MFL Inspection for a Steel Pipe. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol. 59, (4), pp. 1187 – 1193.
11. Antipov A. G., Markov A. A. (2020). Dependence of the rail MFL testing data on the speed according to the results of computer simulation and experiment. Kontrol'. Diagnostika, Vol. 23, (12), pp. 24 – 33. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2020.12.pp.024-033
12. Wang R., Tang J., Deng Z., Kang Y. (2020). Motion Induced Eddy Current Based Testing Method for the Detection of Circumferential Defects Under Circumferential Magnetization. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol. 64, pp. 501 – 508.
13. Piao G., Guo J., Hu T., Leung H. (2020). The Effect of Motion-Induced Eddy Current on High-Speed Magnetic Flux Leakage (MFL) Inspection for Thick-Wall Steel Pipe. Research in Nondestructive Evaluation, Vol. 31, pp. 48 – 67.
14. Yuan F., Yu Y., Li L., Tian G. (2021). Investigation of DC Electromagnetic-Based Motion Induced Eddy Current on NDT for Crack Detection. IEEE Sensors Journal, Vol. 21, (6), pp. 7449 – 7457.
15. Yuan F., Yu Y., Wang W., Tian G. (2021). A Novel Probe of DC Electromagnetic NDT Based on Drag Effect: Design and Application in Crack Characterization of High-Speed Moving Ferromagnetic Material. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 70.
16. Markov A. A., Antipov A. G. (2016). The features of MFL of rails. Kontrol'. Diagnostika, (6), pp. 36 – 45. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2016.06.pp.036-045
17. Railway rails. General specifications. (2014). Ru Standard No. GOST R 51685–2013. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
18. Piao G., Li J., Udpa L. et al. (2021). The Effect of Motion-Induced Eddy Currents on Three-Axis MFL Signals for High-Speed Rail Inspection. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 57, (4).
19. Hey S., Street R., Vanselow R. G. Magnetic Detection of Discontinuities in Railway Rails Using Hall Effect Sensors. US Patent No. US 6549005. Publication of US6549005B1 15-04-2003.
20. Antipov A. G., Markov A. A. (2016). Comparative analysis of active and residual magnetization methods in rail flaw detection. Defektoskopiya, (3), pp. 35 – 42. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2022.08.pp.014-024
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2022.08.pp.014-024
and fill out the form
.
|
Текущий номер
">
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»