Целью диссертационной работы является повышение достоверности феррозондового контроля дефектов крупногабаритных деталей в совместном постоянном и переменном приложенных магнитных полях, на основе научно обоснованного выбора параметров базовых элементов магнитной системы. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: 1. Произвести анализ современных методов феррозондового контроля крупногабаритных деталей в приложенном поле (произвести анализ современных принципов построения технических средств феррозондового контроля крупногабаритных деталей в приложенном переменном магнитном поле). Разработать новые и адаптировать известные математические модели магнитных и электромагнитных полей дефектов и устройств намагничивания, а также алгоритмы их численной реализации. 2. Провести теоретические исследования электромагнитных полей дефектов при контроле в электромагнитном поле, создаваемом П-образным намагничивающим устройством. 3. Разработать конструкцию локального измерительного преобразователя, учитывающего особенности контроля дефектов при совмещении постоянного и переменного полей. 4. Исследовать режим работы феррозонда второй гармоники в переменных синусоидальных полях различной частоты. 5. Разработать и исследовать методы обработки сигналов феррозондов при комбинированном режиме контроля. 6. Провести теоретические исследования магнитомодуляционного измерительного преобразователя с воздушным зазором (магнитомодуляционной головки) как перспективного элемента магнитной и электромагнитной де- фектоскопии. 7. Создать феррозондовый дефектоскоп, работающий в комбинированном режиме, обладающий увеличенной достоверностью обнаружения дефектов крупногабаритных деталей. СОДЕРЖАНИЕ СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 5 ВВЕДЕНИЕ 6 РАЗДЕЛ 1 Анализ состояния вопроса и постановка задачи исследования 12 1.1 Классификация и характеристики дефектов сварных швов крупногабаритных конструкций 12 1.2 Анализ применимости методов неразрушающего контроля для дефектоскопии сварного шва крупногабаритных объектов 16 1.3 Магнитные дефектоскопы для контроля параметров сварного шва. Анализ конструкции и характеристик 24 1.4 Методы расчета полей дефектов в магнитной дефектоскопии 38 1.5 Программные комплексы автоматизированного проектирования средств неразрушающего магнитного контроля 41 Выводы к разделу 1 45 РАЗДЕЛ 2 Математические модели электромагнитных полей рассеяния дефектов 46 2.1 Математическая модель электромагнитных полей рассеяния дефектов 46 2.2 Математические модели источников поля 49 2.3 Приведение математических моделей процессов магнитного контроля к расчетному виду 59 2.3.1 Приведение системы ГИУ к расчетному виду 59 2.4 Расчет коэффициентов СЛАУ 64 2.5 Численное интегрирование 67 2.6 Решение системы линейных уравнений 68 2.7 Проверка адекватности математических моделей 72 Выводы к разделу 2 77 РАЗДЕЛ 3 Математическая модель магнитного поля в нелинейной ферромагнитной среде 80 3.1 Задачи теоретических исследований при разработке математических моделей в нелинейной магнитной среде 80 3.2 Математическая модель магнитного поля в нелинейной ферромагнитной среде 81 3.3 Предварительный расчет магнитного поля 86 3.4 Алгоритмы решения системы алгебраических уравнений 93 3.4.1 Использование внутренних и внешних циклов 93 3.4.2 Одновременное вычисление вектора намагниченности во всех ЭО с возвратом в первоначальное состояние 99 3.4.3 Одновременное вычисление намагниченностей во всех ЭО с учетом значений вновь вычисленных векторов намагниченности 99 3.5 Расчет магнитного поля дефектов 100 3.6 Модель магнитного поля катушек 103 3.7 Расчет поля катушки ЛНУ, расположенной горизонтально 112 Выводы к разделу 3 116 РАЗДЕЛ 4 Устройства электромагнитного контроля дефектов магниточувствительными преобразователями 117 4.1 Методы построения магниточувствительных элементов при электромагнитном контроле дефектов феррозондовым методом 117 4.2 Определение частотного диапазона феррозондов 124 4.2.1 Аналитические зависимости для коэффициентов преобразования феррозондов и ЛМЭ, измеряющих переменное магнитное поле 134 4.3 Расчет функции преобразования ЛМЭ со встроенным в магнитную цепь модулятором 143 4.3.1 Математическая модель определения рабочего магнитного потока дефекта в магнитопроводе ЛМЭ 150 4.3.2 Результаты численных экспериментов 153 Выводы к разделу 4 159 РАЗДЕЛ 5 Принципы построения приборов дефектоскопии сварных швов 160 5.1 Универсальный магнитоизмерительный канал для контроля сварного шва 161 5.2 Построение измерительной ячейки магнитного дефектоскопа сварного шва 167 5.3 Магнитная система непрерывного контроля дефектов сварного шва 171 5.4 Определение достоверности магнитного контроля 184 Выводы к разделу 5 186 ВЫВОДЫ 187 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 189 ПРИЛОЖЕНИЕ А 199 ПРИЛОЖЕНИЕ Б 211 ПРИЛОЖЕНИЕ В 212 ПРИЛОЖЕНИЕ Г 213 ПРИЛОЖЕНИЕ Д 214