Современное состояние рынка средств вихретокового неразрушающего контроля РФ

д.т.н. А.Г. Ефимов, д.т.н. А.Е. Шубочкин

ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР»

            Данная статья представляет собой аналитическое исследование, целью которого является обобщение данных о представленных на российском рынке вихретоковых средствах неразрушающего контроля (НК) российского производства и выпускающих их предприятиях. Рассмотрены различные группы оборудования, такие как: дефектоскопы, толщиномеры, структуроскопы, измерители удельной электрической проводимости.

This article is an analytical market research, the purpose of which is to summarize the data on eddy current non-destructive testing (NDT) equipment and manufacurers in Russian Federation. Various equipment groups are described, such as: flaw detectors, thickness gauges, structuroscopes, conductivity meters.

            В настоящий момент указанный сегмент рынка составляет продукция полутора десятков предприятий, которые условно можно разделить на две группы: предприятия, история которых давно связана с вихретоковым методом НК, и предприятия, для которых данное направление стало развиваться относительно недавно и параллельно с основным, чаще всего акустическим, методом НК.

            Основные фирмы-производители оборудования вихретокового метода НК в алфавитном порядке:

1. ООО «АЛТЕК» основано в 1998 году и основным направлением деятельности является ультразвуковой метод НК. Предприятие выпускает ручные вихретоковые дефектоскопы, совмещенные ручные дефектоскопы, основанные на вихретоковом и ультразвуковом методах неразрушающего контроля. «АЛТЕК» является одним из лидеров отрасли в области создания многоканальных автоматизированных вихретоковых дефектоскопов для контроля колесных пар железнодорожных вагонов.

2. ООО «АКА контроль»  было основано в 1991 году и ведет свою историю из ЗАО «МНПО «СПЕКТР». Основными направлениями деятельности является выпуск толщинометрия защитных покрытий и вихретоковая структуроскопия методом высших гармоник.

3. ООО «АКА Скан» был основан в 2011 году группой разработчиков ушедших из «АКА контроль». На первых порах ассортимент выпускаемой продукции был аналогичен ООО «АКА контроль». Сейчас выпускает приборы собственной разработки, также является агрегатором различных решений в области НК. Выпускают ручные вихретоковые дефектоскопы, вихретоковые дефектоскопы, низкочастотные электромагнитные дефектоскопы для контроля стенок резервуаров.

4. АО «ВНИИЖТ» имеет более чем столетнюю историю. Институт железнодорожного транспорта являлся разработчиком ряда ручных и автоматизированных вихретоковых дефектоскопов для деталей и узлов железнодорожного транспорта, но
в настоящее время производство большинства из них свернуто. ВНИИЖТ является одним из основных разработчиков нормативной документации по неразрушающему контролю вихретоковым методом для локомотивного, вагонного и путевого хозяйства.

5. ООО «Главдиагностика»  основано в 2005 году и специализируется на выпуске ручных вихретоковых дефектоскопов.

6. ООО «К.И.Д.» работает на рынке приборов НК с 2000 года и также исторически связано с МНПО «СПЕКТР». Основной продукцией предприятия являются автоматизированные поточные дефектоскопы для контроля металлопроката. Также предприятие выпускает вихретоковые толщиномеры защитных непроводящих покрытий и вихретоковые структуроскопы.

7. ООО «Константа»  было основано в 1993 году и основным направлением деятельности предприятия было разработка и производство вихретоковых толщиномеров гальванических и лакокрасочных покрытий. В настоящее время выпускает толщиномеры защитных покрытий, в том числе гальванических, измерители удельной электропроводности и меры к ним, ручные вихретоковые дефектоскопы. Сотрудники предприятия активно участвуют в нормотворческой деятельности, разработке профильных ГОСТов. ООО «КОНСТАНТА» имеет давние тесные связи с Санкт-Петербургским Горным Университетом и ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, активно участвует в работе ТК 371 Росстандарта и РОНКТД.

8. ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР» - одно из старейших предприятий в области НК с 55-ти летней историей, выпускает ручные и автоматизированные поточные вихретоковые дефектоскопы, в том числе многоканальные, толщиномеры гальванических покрытий для нужд предприятий аэрокосмической отрасли, вихретоковые структуроскопы для контроля алюминиевых сплавов. ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР» также известно как НИИ Интроскопии и имеет широкую известность в научных кругах. Действует диссертационный совет по специальности 05.11.13 и 05.11.10.

9. ООО «МИКРОАКУСТИКА» было организовано в 1992 году группой специалистов по акустическим и магнитным методам неразрушающего контроля Уральского отделения   ВНИИЖТ и исторически связано с железнодорожным транспортом. Предприятие выпускает ручные вихретоковые дефектоскопы и автоматизированные стенды для контроля роликов, наружных, внутренних и упорных колец подшипников буксового узла грузовых и пассажирских вагонов.

10. ООО «НПК «ЛУЧ» было создано в 1997 году и имеет основное направление деятельности связанное с ультразвуковым методом НК. Выпускает ручные вихретоковые дефектоскопы

11. ООО «НПК «Техновотум», ранее ООО «Вотум»  было основано в 1994 году и в первую очередь известно своими разработками в области акустических методов контроля. В настоящее в гамме выпускаемой продукции присутствуют вихретоковые структуроскопы, роботизированные установки ультразвукового и вихретокового контроля, а также универсальные дефектоскопы, совмещающие в себе акустические и вихретоковые методы НК.

12. ООО «НПП «Машпроект» было создано более 30 лет назад на базе ЦНИИ Материалов (г. Ленинград). Широкое распространение получили магнитно-вихретоковые ручные дефектоскопы, производимые данной компанией.

13. ООО «НПП «ПРОМПРИБОР»основано в 2008 году и является российской дочкой украинского предприятия ООО «Промприлад». Из ассортимента продукции наиболее интересны портативные ручные вихретоковые дефектоскопы с вращающимися преобразователями для контроля в отверстиях и отображением информации в виде комплексной плоскости. Новым активно развиваемым направлением является разработка автоматизированных стендов для неразрушающего контроля деталей подшипников качения буксовых узлов грузовых и пассажирских вагонов.

14. ООО «НПЦ «Кропус» было основано в 1989 году. Основу центра составляет коллектив отдела неразрушающего контроля Федерального Научно-Производственного Центра "Прибор", ведущего предприятия в военной отрасли, созданного в СССР в 1941 году, как завод № 398 по производству взрывателей и снаряжению боеприпасов. В дальнейшем предприятие последовательно получало наименования КБ-398, ГСКБ-398, НИИ приборов, НПО «Прибор», ФГУП «ФНПЦ «Прибор». В настоящее время предприятие можно отнести к одному из крупнейших производителей оборудования для НК и ТД. НПЦ «Кропус» выпускает как ручные, так и предназначенные для встраивания в промышленную линию вихретоковые дефектоскопы, также производятся ферритометры, толщиномеры покрытий и др.

            Для удобства дальнейшего изложения материала фирма-производитель будет обозначаться в виде верхнего индекса с номером, соответствующим данному списку, например, ВД-90НП⁸ - производства ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР».

1. РУЧНЫЕ ДЕФЕКТОСКОПЫ

            Наиболее широко на рынке представлены ручные дефектоскопы. Условной границей, отделяющей их от класса портативных устройств будем считать массу до 1,5 кг. Глобально представленные на рынке ручные дефектоскопы можно разделить по типу обработки и представления информации на дефектоскопы с временной разверткой сигнала, с отображением в виде комплексной плоскости, с цифровой или аналоговой индикацией уровня сигнала от дефекта.

            Самыми примитивными с точки зрения объема предоставляемой дефектоскописту информации являются:   ГАЛС ВД-103⁵, Зонд ВД-96⁵, ВД-2^5, ВД-12НФМ⁸, ВИД-345¹², ВИД-245МД¹², ВИД-245М¹², ВД-213.1⁹, ВД-213.3⁹, ВД1⁷, и снятые с производства
ВД-89НП⁸ , ВД-12НФ⁴, ВД-15НФ⁴, Эксперт ВД-95⁹. В данных средствах НК информация о дефекте отображается с помощью стрелочных индикаторов, столбчатых диаграмм, мгновенных или максимальных цифровых значений. Отсутствие графического отображения сигнала от дефекта значительно снижает достоверность контроля, особенно при наличии мешающих параметров, таких как: переменный зазор, остаточная намагниченность, изменение шероховатости, коррозионные повреждения. Не смотря на моральное устаревание, данные приборы продолжают выпускаться. Основными причинами этого является внесение этих средств НК в различные руководящие документы и в целом низкий уровень дефектоскопистов в эксплуатирующих организациях, что зачастую определяет выбор «стрелочных» приборов при наличии на рынке современных микропроцессорных устройств с цветными экранами и возможностью протоколирования результатов контроля.

            Современные требования, предъявляемые эксплуатирующими организациями к обязательному электронному протоколированию результатов контроля и возможности передачи их на персональный компьютер, а, в перспективе, и в единую базу данных, постепенно приводит к вытеснению таких приборов с рынка, не смотря на их более низкую цену по сравнению с современными аналогами.

            Следующие дефектоскопы помимо цифровой оценки величины дефекта (в мм или условных единицах) отображают дефектограмму в виде временной развертки амплитудного, фазового канала или частотного канала: ВД-12НФП⁸, ВД-90НП⁸, ВД-70¹⁰, ВД-10А¹⁴, УД2-102ВД¹.

            Наиболее широкие возможности с точки зрения возможности анализа информации о дефекте предоставляют следующие ручные дефектоскопы: ВД-100¹, УД3-307ВД¹,
УД3-103ВД¹, ВД3-71¹³, ВД3-81¹³, Вектор-50¹⁴, Вектор-60¹⁴, Вектор-СКАН³, Томографик УД4-ТМ¹¹. В данных приборах реализован амплитудно-фазовый метод вихретокового неразрушающего контроля с выводом информации, как в виде комплексной плоскости, так и временной развертки амплитудного и фазового каналов. Впервые в СССР комплексная плоскость, цифровой ввод параметров и даже запись дефектограмм во внешнюю память были реализованы в конце 80-х в относительно компактном ВД-87НСТ⁸, разработанном МНПО «СПЕКТР» и выпускавшемся вплоть до 2005 года АО «Интроскоп».

2. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ДЕФЕКТОСКОПЫ

            В СССР выпускалась достаточно широкая номенклатура специализированных дефектоскопов для контроля массовых изделий, например: деталей подшипников, патронных и снарядных гильзы, штампованных деталей и т. д. В настоящее время в основном выпускаются только автоматизированные дефектоскопы для контроля деталей и узлов железнодорожной отрасли, в основном, это составляющие части подшипников буксовых узлов грузовых и пассажирских железнодорожных вагонов. Родоначальником этих специализированных дефектоскопов можно считать ВНИИЖТ, который разработал ВД-13НФ⁴, ВД-18НФ⁴, ВД-20НФ⁴ — автоматизированные установки для контроля роликов и сепараторов подшипников буксового узла локомотивов и вагонов, которые до сих пор широко применяются на железнодорожном транспорте. В настоящий момент выпускается только ВД-20НФ⁴, который был модернизирован и оснащается микропроцессорным электронным блоком разработки и производства ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР». Основным отличием ВД-20НФ⁴ от других дефектоскоп для контроля роликов является универсальность, он может контролировать широкий диапазон типоразмеров роликов от ø18х18 мм до ø80х60 мм, включая бочкообразные, и не требует для этого замены дорогостоящего модуля преобразователя или длительной перенастройки.

                        Широкую гамму дефектоскопов для контроля деталей подшипника буксового узла выпускает ОАО «МИКРОАКУСТИКА» это ВД-233.100⁹ для контроля наружных колец, ВД-233.200⁹ для контроля внутренних колец, ВД-233.300⁹ для контроля упорных колец, семейство автоматизированных дефектоскопов ВД-211.5⁹ для контроля ряда типоразмеров цилиндрических роликов подшипников буксового узла (к сожалению для контроля каждого типоразмера требуется покупка кассеты дорогостоящей кассеты преобразователей), семейство автоматизированных дефектоскопов ВД-211.7⁹ для контроля трех типоразмеров латунных сепараторов подшипников буксового узла (также минусом является необходимость покупки оборудования под каждый типоразмер в отличие от «универсального» ВД-18НФ⁴).

            Более современным является модернизированный вариант дефектоскопа

ВД-131-НД.3¹³, он осуществляет контроль поверхности качения и двух торцев цилиндрических роликов подшипников типоразмеров ø32х52 мм, ø28х50 мм, ø24х38 мм и может сохранять результаты контроля, однако требует переналадки с одного типоразмера на другой и имеет более низкую производительность. Скоро в продаже должен появиться дефектоскоп для наружного кольца подшипников буксового узла ВД-301НД¹³.

            Большой интерес представляет автоматизированный комплекс ультразвукового и вихретокового контроля колесных пар вагонов PELENG-AUTOMAT¹ (модификация «МС-В»). Использование систем автоматизации и механизации и матрицы вихретоковых преобразователей для контроля поверхностей со сложной геометрией позволяют значительно повысить производительность контроля и его достоверность. На рынке сейчас не представлены аналогичные по функционалу системы других российских производителей.

3. ПОТОЧНЫЕ ДЕФЕКТОСКОПЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОПРОКАТА

            Предназначенные для использования в цеховых условиях поточные вихретоковые дефектоскопы отличаются от «ручных» аналогов в первую очередь сетевым питанием, исполнением в высокопрочном корпусе, наличием интерфейсов для обмена данными и управления периферийными устройствами, дистанционного управления, включения в единую сеть предприятия [1]. Ряд особенностей имеют и вихретоковые преобразователи для поточных дефектоскопов, в первую очередь они отличаются использованием направляющих и защитных втулок и щечек, предохраняющих их от повреждений. Для охлаждения применяются системы подачи воздуха и жидкости, для выравнивания электромагнитных свойств объекта контроля используются намагничивающие системы, такие как ярмо для накладных преобразователей или соленоид для проходных. Для маркировки местоположения дефектов используется система краскоотметки, для интеграции в стан входы и выходы с релейной или оптической развязкой, также применяются датчики пути и оптические датчики наличия объекта в зоне контроля.

            Чаще всего в роли объекта контроля выступают прямошовные и бесшовные электросварные трубы, прутки, проволока, насосно-компрессорные штанги и трубы, медные шины и т. д. В поточных дефектоскопах широко применяются различные методы аналоговой и цифровой обработки сигнала с целью отстройки от наводок, вызванных сваркой и другим работающим оборудованием, а также шумов цеховой питающей сети, биений рольганга или объекта контроля и многих других. Все используемые методы обработки должны обеспечить работу в режиме реального времени, т. к. временной интервал между окончанием контроля и принятием решение о браковке перед выдачей сигнала на устройство сортировки обычно не превышает секунды [2]. Стандартом является амплитудно-фазовый метод обработки сигнала с выдачей информации в виде комплексной плоскости и временной развертки, также зачастую используется дополнительный амплитудный канал для выявления продольных дефектов с плавным изменением глубины.

            Так, например, ВД-41П⁸, позволяет осуществлять удаленное управление и настройку через сеть интернет, комплектуется блоком подмагничивания, поставляется с комплектом ЗИП, содержащем все электронные платы, что позволяет устранить неисправность в течение 1 минуты за счет системы самодиагностики.

Дефектоскопы Вектор-50А¹⁴, Вектор-60А¹⁴ лишены экрана и предназначены для монтажа в стойку 19’’, управление и передача информации с результатами контроля осуществляется по локальной сети Ethernet, при этом Вектор-60А¹⁴, могут быть объединены в многоканальную систему. Вектор-50П¹⁴ построен по стандартам промышленного панельного компьютера и предназначен для монтажа в пульт или шкаф, а Вектор-60П¹⁴ имеет стандартное корпусное исполнение.

                      Семейство ВД-701⁶, ВД-701П⁶, ВД-701С⁶ предназначено для контроля проволоки, труб и других ферромагнитных и немагнитных изделий металлопроката, дефектоскопы комплектуются системой подмагничивания в виде ярма или соленоида и поставляются в исполнении «стандарт» и «эксперт», отличающимися функционалом, предоставляемом пользователю. Для контроля оболочек ТВЭЛ был разработан дефектоскоп-структуроскоп ВД-701С⁶, который помимо дефектоскопии осуществляет измерение диаметра оболочки и структуроскопию за счет измерения удельной электрической проводимости материала оболочки.

4. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ДЕФЕКТОСКОПЫ

Первым ручным многоканальным дефектоскопом в РФ был разработанный в конце 90-х годов ВД-89НМ⁸, который выпускался в 8-ми и 16-ти канальных вариантах и был предназначен для контроля внешней поверхности труб большого диаметра во время их переизоляции. Сложность настройки, недостаточная надежность блока преобразователей и проблемы с эксплуатацией в зимний период ограничили распространение прибора и в 2006 году его производство было прекращено. Аналогична схема построения низкочастотной системы электромагнитного контроля Корсар-16³ предназначенного для контроля потерь металла стенок металлических объектов при одностороннем доступе. 16 преобразователей объединены в единый блок, который может быть спрофилирован под геометрию объекта контроля, для отображения информации в виде C-scan используется цветовое кодирование уровня сигнала. Для отображения данных контроля используется отдельный персональный компьютер. 

                 Многоканальный вихретоковый дефектоскоп ВД-91НМ⁸ представляет другой подход многоканальному контролю — к компактному, лишенному органов управления, влагозащищенному блоку подключаются 15 преобразователей, объединенных в блок или стоящих раздельно. Управление блоком, интеграция его в систему и передача данных контроля осуществляется по WiFi, интерфейсу Ethernet. Увеличение числа каналов может быть достигнуто за счет объединения ВД-91НМ⁸ в единую сеть. Отображение также, как и у Корсар-16³ в виде A-Scan, и С-Scan.

            ВД-132-КIIIУ-ОКО-01¹³ олицетворяет собой «классический» подход к построению многоканальных систем. Достаточно тяжелый и габаритный корпус с автономным питанием и цветным экраном, одновременная обработка информации с 4-х каналов возможность подключения 4-х мультиплексорных блоков, подключение до 32-х каналов к одному мультиплексорному блоку. Вывод информации в виде комплексной плоскости, временной развертки или вида «в плане» с цветовым кодированием.

5. ТОЛЩИНОМЕРЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ, В ТОМ ЧИСЛЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ

Вихретоковые толщиномеры защитных лакокрасочных покрытий являются одними из самых распространенных в мире. Это факт обеспечивает жесткую конкуренцию со стороны китайских производителей, таким образом продукция отечественных производителей пользуется спросом лишь в областях, где требуется аттестованные и внесенные в ГРСИ средства измерения. Толщиномеры ВТ-60Н⁸, ВТ-51НП⁸ сняты с производства и, из представленных на рынке, стоит отметить толщиномеры серии Константа К5⁷, К6Ц⁷, МК4⁷, К6А⁷ в которые входят ручные толщиномеры лакокрасочных, гальванических и других типов покрытий на ферромагнитных и немагнитных основаниях. В семейство также входят толщиномеры в многоканальном и подводном исполнении. Еще одной компанией широко представленной на рынке является НПЦ «Кропус» с ручными толщиномерами различных типов защитных покрытий ТМ-2¹⁴, ТМ-3¹⁴, ТМ-4¹⁴, ТМ-4Т¹⁴ , а также универсальный прибор МВП-2М¹⁴, объединяющий в себе ферритометр, измеритель электропроводности и толщиномер покрытий. Толщиномер гальванических покрытий ТЛ-1МП⁸ был разработан для нужд предприятий аэрокосмической промышленности и поставляется с прошитыми в память прибора градуировочными кривыми под различные сочетания материалов основания и покрытия.

6. СТРУКТУРОСКОПЫ ДЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

            Структуроскопы, основанные на методе высших гармоник, широко применяются в промышленности для контроля режимов термообработки, сортировки деталей по группам прочности и др. Структуроскопы ВС-11П⁸, ВС-17П², ВС-2010² сняты с производства и в настоящий момент данное направление представлено структуроскопом АКА-3010² - предназначенном для использования в качестве базового блока при оснащении линий непрерывной сортировки черного металлопроката: труб, прутков, лент; сортировки однотипных деталей по различным электромагнитным параметрам, а также АКА-3010С² выполненным в компактном корпусе с встроенным цветным экраном и имеющем близкие характеристики.

7.ИЗМЕРИТЕЛИ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И СТРУКТУРОСКОПЫ ДЛЯ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ      

Помимо традиционного применения для сортировки заготовок по маркам материалов или проведения приемочного контроля вихретоковые измерители удельной электрической проводимости широко применяются для структуроскопии немагнитных конструкционных сплавов, в особенности алюминиевых. Накопленная повреждаемость, действующие нагрузки, нарушения технологии приводят к изменению проводимости, что позволяет определить дефектные зоны. ВЭ-26НП⁸, ВЭ-2002⁵ и Константа К6⁷ имеют близкие диапазоны и пределы погрешности и отличаются в основном конструктивным исполнением преобразователей и электронных блоков, а также диаметром зоны контроля. Для определения не только наличия действующих напряжений, но их их направления по заказу ЦНИИМАШ был разработан вихретоковый измеритель анизотропии ВАЭ-10Н⁸.

           Если проводить сравнение средств вихретокового неразрушающего контроля с мировым уровнем, то можно сделать следующее заключение: основное отставание лежит в областях, связанных с математической обработкой результатов контроля — отсутствуют дефектоскопы с одновременным возбуждением в объекте контроля нескольких частот и обработкой отклика на них в режиме реального времени, предназначенные в первую очередь для контроля трубок парогенераторов. В РФ слабо развит импульсный метод вихретокового контроля, используемый для определения потери основного металла через толстые изоляционные покрытия, так и для контроля многослойных немагнитных объектов, таких как клепанные авиационные соединения. Также значительно отставание от ведущих зарубежных производителей в области ручного многоканального контроля, особенно велик разрыв для малоразмерных гибких матричных вихретоковых преобразователей. Для остальных областей применения вихретокового метода НК можно констатировать соответствие производимых в России приборов мировому уровню.

Литература

1. СОВРЕМЕННЫЕ ВИХРЕТОКОВЫЕ СИСТЕМЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОПРОКАТА / Ефимов А.Г., Шубочкин А.Е., Мартьянов Е.В.//Контроль. Диагностика. 2014. № 12. С. 19-21.

2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ / Ефимов А.Г. //Контроль. Диагностика. 2009. № 10. С. 67-68.