ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ДЕФЕКТОСКОПИИ на основе эффекта БАРКГАУЗЕНа

Это краткая справка для тех, кто мало знаком с физикой или с основными принципами известных методов дефектоскопии.
     Тем, кто желает больше узнать о разработчике кликните ЗДЕСЬ.

    Итак, об усиленно пропагандируемой дефектоскопии средствами на основе эффекта Баркгаузена. Сегодня это, прежде всего, приборы типа замечательные StressScan и PollScan.
   Суть физики процесса в следующем.
   Ферромагнитные материалы состоят из намагниченных продолговатых микрообластей, которые называют доменами. Если участок металла намагничивать, то размеры и направления доменов изменяются. Эти изменения происходят скачками - домены "сопротивляются" внешним воздействиям. Чтобы скачок произошел, нужна некая внешняя сила. Эту силу можно привнести либо увеличивая магнитное поле, либо иным способом, например, механическим - нагружая материал.

Из-за этого число скачков зависит от величины магнитного поля и напряжения, которое испытывает металл.

  Как только происходит скачок, то из-за микроизменения магнитного состояния доменной области рождается электромагнитная волна. Ее можно зарегистрировать общеизвестными способами. Чаще всего для этого используют катушку индуктивности. С ее помощью акт свершения скачка преображается в электрический импульс. Ну, а дальше не составит труда выполнить подсчет таких электрических импульсов. Щелчков много, металл как бы "шумит". Такие электрические импульсы были названы в честь их первооткрывателя - шумом Баркгаузена.

Магнитное поле можно достаточно точно задать с помощью электромагнита. Если теперь взять образец металла, закрепить его в разрывной машине и начать нагружение металла образца (то есть изменять напряженное состояние металла), то прибором можно будет определить сколько щелчков регистрируется при каждом уровне механического напряжения и при каждом уровне магнитного поля.

После этого, поместив прибор на контролируемом изделии можно измерить сколько будет щелчков при заданном уровне намагничивания металла. В простейших устройствах количество щелчков преобразуют в амплитуду регистрируемого сигнала. В материала, имеющих "положительную магнитную анизотропию" (железо, кобальт, стали),при сжатии металла интенсивность шума Баркгаузена снижается, а при растяжении - увеличивается.

Именно этот эффект используется в приборах StressScan 500С и PollScan-200. Время измерения (без обработки) в одной точке до 2 секунд (в рекламных материалах объявляют время в 10 раз меньшее). Это вполне приемлимо для практики.

  Однако, этот метод, прекрасный для лабораторных условий и высокотехнологичных производств, не может применяться на трубах магистральных трубопроводов, при контроле стальных резервуаров, мостовых конструкций, в судостроении и пр.
   

На этом трубопроводе
не захотели применить
сканер-дефектоскоп
"КОМПЛЕКС-2.05"!

При работе с прибором "КОМПЛЕКС-2.05"
не требуется никакой дополнительной
обработки результата измерения.
Результат автоматически отображается на диплее.

Для обработки данных, получаемых приборами, использующими эффект Баркгаузена, надо иметь еще целый комплект сложной аппаратуры, обслуживаемой высококвалифицированными специалиствами. Нужна Вам эта "головная боль"?

Ну, а теперь сравните с прибором "Комплекс-2.05"! Вам не потребуется приобретать громоздкое, сложное и дорогое оборудование для обработки данных, содержать дорогих, высококлассных специалистов для работы на нем, переживать за его техническое состояние..... Каким средством удобнее и проще работать?

            Электромагнитная волна, проявляемая в виде щелчков Баркгаузена, достаточно высокочастотная. Из-за этого она не может выйти из слоя металла с глубины более 0,2 мм (в лабораторных условиях с большим трудом ее можно зарегистрировать для глубин менее 2,0 мм!). Что творится в более глубоких слоях - останется "тайной".

              Щелчкам Баргаузена присущ эффект, подобный эффекту Кайзера в акустической эмиссии: если металл ранее был нагружен до некоторого напряженного состояния, то при повторном нагружении того же уровня щелчки не будут зарегистрированы, пока это механическое напряжение не будет превзойдено. Поэтому, если трубопровод прошел стадию "опрессовки" давлением, более высоким, чем рабочее давление, то зарегистрированный шум не будет отражать характеристику фактического напряженного состояния.На показания приборов, основанных на эффекте Баркгаузена, влияет магнитоупругий гистерезис, то есть предыстория напряженного состояния конструкции и многие другие факторы, "убийственные" и для вихретоковых приборов, и для приборов на основе "магнитной памяти" и других (кроме приборов "Комплекс-2.05"!).

.На показания прибора влияет состояние поверхностного слоя металла ("зоны наклепа"), где напряжения превышают напряжения основного металла в тысячи раз. Прибор учитывает состояние металла в слоях всего лишь до 0,2 мм, то есть как раз из "зоны наклепа".

Результаты измерений надо дополнительно подвергать сложной математической обработке. Это влечет за собой расходы на приобретение специального (!) вычислительного оборудования, занимающего целый салон (фургон) автомобиля Mersedes, на обучение и содержание дополнительного штата высококвалифицированных специалистов по обработке данных и т.д.

Карты концентраторов напряжений, а тем более, консультаций,  эти приборы "напрямую" не дают - надо подождать, пока дополнительно поработает персонал вычислителей, да металловедов-прочнистов, да расчетчиков...., тогда карта будет, но без комментариев, подобных тем, что приходят с картами на дисплей при работе с прибором "Комплекс-2.05", к тому же "расчетная" карта, а не "фактическая".   

Из всего описанного у Вас не должно сложиться чисто отрицательное отношение к этому методу - каждый метод имеет достинства и недостатки. Но достоинства проявляются в области применимости метода. Просто для трубопроводов, резервуаров и сосудов высокого давления сегодня этот метод еще сложно использовать.

У Вас возникли вопросы или есть, что обсудить?
Тогда на ФОРУМ: здесь обсуждаем насущные вопросы