NO843360L

NO843360L - BALANCED INVIRATORY DEVICE FOR NON-DESTRUCTIVE INVESTIGATION OF MATERIALS.

Info

Publication number: NO843360L
Application number: NO843360A
Authority: NO
Inventors: Julius Hartai; Terje Olsen; Nils Christian Lekven
Original assignee: Julius Hartai; Terje Olsen; Nils Christian Lekven
Priority date: 1984-08-23
Filing date: 1984-08-23
Publication date: 1986-02-24

Description

BALANSERT HVIRVELSTRØMSANORDNING FOR IKKE DESTRUKTIV UNDERSØKELSE AV MATERIALER. BALANCED EDDY CURRENT DEVICE FOR NON-DESTRUCTIVE EXAMINATION OF MATERIALS.

Oppfinnelsen angår en giver og mottakeranordning som ved hjelp av magnetisk induksjon undersøker magnetiske og ikke-magnetiske materialer for sprekker både i lengde og tverr-retningen samt for korrosjon og for måling av veggtykkelse. The invention relates to a transmitter and receiver device which, by means of magnetic induction, examines magnetic and non-magnetic materials for cracks both in the longitudinal and transverse directions as well as for corrosion and for measuring wall thickness.

Ved kjente anordninger av denne art, arbeider en givervikling og en detektorvikling med en gitt avstand fra hverandre. I elektrisk ledende materialer vil p.g.a. vekslende magnetfelt fra giverviklingen induseres små hvirvler av elektrisk strøm som kortsluttes i materialet. Den resterende magnetiske energi kan indusere elektrisk strøm i mottakerviklingen. Faseforskyvningen og den induserte spenning er uttrykk for materialets kvalitet, som veggtykkelse, homogenitet og materialtype. In known devices of this kind, a transmitter winding and a detector winding work at a given distance from each other. In electrically conductive materials, due to alternating magnetic field from the donor winding induces small eddies of electric current which are short-circuited in the material. The residual magnetic energy can induce electric current in the receiver winding. The phase shift and the induced voltage are expressions of the material's quality, such as wall thickness, homogeneity and material type.

Disse anordninger er beheftet med svakheter som vanskeliggjør tolkningen av måleresultatene. Forskjellige metaller har forskjellige strukturer for kortslutning av hvirvelstrømmen og utstyret må derfor kalibreres for hver metalltype. Magnetisk støy fra omgivelsene kan også resultere i feiltolkning av signaler. Deteksjonsanordningen krever kompliserte måleapparater og stor nøyaktighet ved kalibrering. These devices are affected by weaknesses that make it difficult to interpret the measurement results. Different metals have different structures for short-circuiting the eddy current and the equipment must therefore be calibrated for each type of metal. Magnetic noise from the surroundings can also result in misinterpretation of signals. The detection device requires complicated measuring devices and great accuracy during calibration.

Hensikten ved oppfinnelsen er å unngå ulempeneThe purpose of the invention is to avoid the disadvantages

ved hjelp av en anordning som benytter hvirvelstrømsbelast-ningen og deteksjonen på en annen måte. by means of a device that uses the eddy current load and the detection in a different way.

Dette oppnås iflg. oppfinnelsen ved at sender-According to the invention, this is achieved by sending

og mottakerviklingen er bygget sammen av minst to sendere og en mottaker, hvor mottakerviklingens kjerne samtidig er fellespol for 2 eller flere magnetiske motpoler som giverviklingene driver og hvor giverviklingene arbeider med samme-eller motsatt - magnetisk retning avhengig av hva målingen skal benyttes til. and the receiver winding is built together of at least two transmitters and one receiver, where the core of the receiver winding is at the same time a common pole for 2 or more magnetic opposite poles that the transmitter windings operate and where the transmitter windings work in the same - or opposite - magnetic direction depending on what the measurement is to be used for.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skalAn embodiment of the invention shall

nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningen som viser anvendelseseksempel. below is explained in more detail with reference to the drawing showing an application example.

Oscillator (l) produserer nødvendig strøm for senderviklinger (3). Magnetfeltet induserer hvirvelstrøm i materialet (l) og så lenge material (l) kortslutter magnetfelt (a) og (b) likt, induseres ikke noe spenning i detektor-vikling ( k). Hvis det foreligger ulikheter i materialet over felt (a) i forhold til (b), vil detektorvikling ( k) levere strøm til forsterker (9) som driver registreringsenhet (li). Oscillator (l) produces the necessary current for transmitter windings (3). The magnetic field induces eddy current in the material (l) and as long as material (l) short-circuits magnetic fields (a) and (b) equally, no voltage is induced in the detector winding (k). If there are differences in the material over field (a) in relation to (b), detector winding (k) will supply power to amplifier (9) which drives recording unit (li).

Strømforbruket i sendervikling (3) er avhengig av materialtype (l) og trekker innstilt strøm først når materialet dekker hele magnetfeltet over ferritkjernen. Potensiometer (7) og motstand (6) danner målebro for registrering av materialtype og når måling skal starte. Signalene fra forsterker (8) kan også benyttes til avstandsmåling mellom ferrittkjerne (2) og materialet (1). The current consumption in the transmitter winding (3) depends on the type of material (l) and draws the set current only when the material covers the entire magnetic field above the ferrite core. Potentiometer (7) and resistor (6) form a measuring bridge for recording the type of material and when the measurement should start. The signals from amplifier (8) can also be used to measure the distance between the ferrite core (2) and the material (1).

"Ved å plassere f erritkj ernene radiellt rundt i en tolk kan utstyret benyttes for måling av innvendig rørdiameter og samtidig kontrollere rørets innvendige beskaffenhet m.h.t. korrosjon og sprekkdannelser. Tilsvarende måling kan også gjøties ved å plassere f erritkj ernen i en ring med innvendig diamaeter tilnærmet utvendig rørdiameter på materialet som skal kontrolleres for måling av utvendig diameter og evt. utvendig feil. "By placing the ferrite cores radially around in an interpreter, the equipment can be used to measure the internal pipe diameter and at the same time check the internal condition of the pipe in terms of corrosion and crack formations. A similar measurement can also be cast by placing the ferrite core in a ring with an internal diameter approximately the outside pipe diameter of the material to be checked for measuring the external diameter and any external defects.

Ved å føre materialet (l) forbi senderviklingensBy passing the material (l) past the transmitter winding

poier, fra felt (a) mot felt (b), vil evt. feil registreres først over felt (a) og deretter over felt (b) og på denne måten gir systemet 2 like målinger av feil. Magnetisk og annen støy er eleminert. buoys, from field (a) towards field (b), any errors will be registered first over field (a) and then over field (b) and in this way the system gives 2 equal measurements of errors. Magnetic and other noise is eliminated.

Ved å kontrollere rør med rotasjon kreves bare hBy controlling pipes with rotation, only h is required

følere, dvs. 2 stk plassert langs lengdeaksen og 2 stk plassert på tvers av lengdeaksen. Ved å variere frekvensen kan følsomheten endres for nøyaktigere måling av overflatefeil, (høyere frekvens) sensors, i.e. 2 placed along the longitudinal axis and 2 placed across the longitudinal axis. By varying the frequency, the sensitivity can be changed for more accurate measurement of surface defects, (higher frequency)

og feil i dybden (lavere frekvens).and error in depth (lower frequency).

Veggtykkelsen kan måles ved å overføre avstands-målingsresultåtene fra innvendig og utvendig føler til data-behandling for beregning av veggtykkelse. Ved å plassere 2 stk balanserte hvirvelstrømsanordninger fra hver side mot materialet slik at magnetfelt (a) på den ene arbeider mot magnetfelt (b) på The wall thickness can be measured by transferring the distance measurement results from the internal and external sensor to data processing for calculating wall thickness. By placing 2 balanced eddy current devices from each side towards the material so that magnetic field (a) on one works against magnetic field (b) on

den andre (motfasedoblet), kan veggtykkelsesmålingen foretas direkte ved hjelp av signalene fra deiektorviklingene. Innesluttede feil i materialet, samt sprekker, vil registreres på samme måten (redusert hvirvelstrømsbelastning). the other (opposite-phase doubled), the wall thickness measurement can be made directly using the signals from the detector windings. Enclosed defects in the material, as well as cracks, will be registered in the same way (reduced eddy current load).

Hvis materialet er merket med en kode f.eks. små fordypninger i et bestemt mønster på steder hvor mekanisk styrke ikke blir svekket kan disse tjene som identifikasjonskode for materialet som skal kontrolleres. Verdifull statistikk over korrosjonsutvikling, materialtretthet og individuelt sertifikat over rørledninger kan skaffes ved hjelp av en datamaskin. If the material is marked with a code, e.g. small indentations in a specific pattern in places where mechanical strength is not weakened, these can serve as an identification code for the material to be checked. Valuable statistics on corrosion development, material fatigue and individual pipeline certificates can be obtained with the help of a computer.

Claims

1. Balanced eddy current device for non-destructive measurement of metallic materials consisting of an E-shaped ferrite core with 3 windings, characterized by 2 transmitter windings which are operated with alternating current and a detector winding which is placed on. the middle leg of the E-core and the transmitter windings on each of the outermost legs. The transmitter windings are connected in series so that the outermost legs have opposite magnetic polarity and the magnetic fields are formed mainly towards the middle leg. As long as both magnetic fields are equally loaded, no voltage will be induced in the detector winding. In the case of different loads, due to defects in the metal being passed, the one transmitter winding's magnetic field will dominate and induce current in the detector winding. The induced current is used to measure the size of the error, such as cracks and corrosion.

2. Eddy current device characterized by several transmitter windings placed peripherally with a detector winding in the center where the magnetic fields work with opposite magnetic polarity in relation to each other, so that the detector winding is in the neutral zone until one or more of the magnetic fields change and thereby destroy the magnetic balance for the core of the detector winding.

3« Eddy current device for measuring material thickness, characterized in that the field strength of one transmitter winding is slightly less than the field strength of the other transmitter winding. The detector winding emits a signal mainly dependent on the thickness of the material.

4. Eddy current device for measuring internal defects, internal cracks/impact pockets, H^ S induced lamellar cracks, characterized in that 2 eddy current devices with opposite polarity face each other with the material to be checked placed in between. In the case of material without defects, the fields will mutually cancel each other and no current is induced in the detector winding. In the event of a fault in the material between the first pair of poles, the field pattern changes and current is induced in the detector winding. The error is registered once more at the next pole pair*.