Физические основы и алгоритм определения геометрических параметров поверхностных дефектов в ферромагнитных пластинах по данным рассеяния магнитного потока

А.В. Никитин, Ю.Л. Гобов, А.В. Михайлов, Л.В. Михайлов, В.Н. Костин, Я.Г. Смородинский

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург

 

Впервые разработана методика [1-3], позволяющая определять форму поверхностных дефектов ферромагнитной пластины по измеренным над поверхностью компонентам магнитного поля. Методика позволяет восстанавливать форму дефектов при измерении компонент магнитного поля вблизи любой поверхности пластины (поверхности с дефектом, либо бездефектной поверхности). На первом этапе использования методики измеренные в воздухе компоненты магнитного поля пересчитываются в металл, на границу металл-воздух на бездефектной поверхности. На втором этапе магнитное поле в металле восстанавливается, с помощью решения уравнений Максвелла для случая магнитостатики, в предположении, что всюду ниже упомянутой границы также находится металл. На третьем этапе для определения формы дефекта по границам поверхностей пластины в металле строятся две силовые магнитные линии. Между ними по определению магнитный поток не выходит. В действительности, величина магнитного потока, выходящего за пределы этих рассчитанных силовых линий (т.е. за пределы ферромагнетика), много меньше величины магнитного потока в металле, поэтому выходом потока даже в зоне дефекта, при использовании методики, можно пренебречь.

 
 
Рис. 1. Силовые магнитные линии для дефекта типа раковина, построенные в результате решения прямой задачи в программе FEMM (4 и 5) и построенные по предложенной методике (6).  В качестве начальных данных для построения силовых линий по предложенной методике также были взяты значения компонент магнитного поля, рассчитанные в программе FEMM в воздухе, на некотором удалении от поверхности пластины. До уровня глубины дефекта силовые магнитные линии, вычисленные двумя способами, совпадают (штрихованные линии 1-3 на рисунке). До силовой магнитной линии, обозначенной на рисунке цифрой 4, магнитные линии, полученные в результате решения прямой задачи, выходят из металла, подобно магнитной линии с номером 5. Линия 6 хорошо описывает форму дефекта.

 

  1. Методика решения обратной геометрической задачи магнитостатики для поверхностных дефектов магнитомягкого ферромагнетика / А.В. Никитин, Ю.Л. Гобов, А.В. Михайлов, Л.В. Михайлов //  Дефектоскопия. – 2022. – № 12. (в печати).
  2. Верификация методики восстановления формы дефектов в магнитомягких ферромагнетиках с использованием MFL данных / А.В. Никитин, А.В. Михайлов, Л.В. Михайлов, Ю.Л. Гобов, В.Н. Костин, Я.Г. Смородинский // Дефектоскопия. – 2022. – №11. (в печати).
  3. Solving the Inverse Geometric Problem of Magnetostatics for Corrosion Defects with Allowance for Nonlinear Properties of Ferromagnet / Yu.L. Gobov, A.V. Nikitin, S.E. Popov // Russian Journal of nondestructive testing. — 2018. — V.54. — P.849 — 854.