Спустя почти 50 лет после создания на Урале первых коэрцитиметров серии КИФМ был разработан абсолютно новый пор- тативный коэрцитиметр-структуроскоп КСП-01. Ключевым отличием нового прибора от предшественников является его ком- пактность, автономность и мобильность, а также наличие беспроводного интерфейса связи Bluetooth, который позволяет ис- пользовать прибор совместно c коммуникаторами на базе ОС Android. Описана методика применения коэрцитиметра для реше- ния задач мобильного периодического мониторинга потенциально опасных объектов, в том числе находящихся в труднодоступ- ных местах. Кроме того, приведены примеры использования сменных наконечников датчика коэрцитиметра для неразрушающего контроля изделий сложной формы, в том числе в полевых условиях.
Уже в середине ХХ века инженеры-дефекстоскописты знали, что структурные изменения, происходящие, например, при термических и деформационных воздействиях, для многих ферромагнитных сталей и чугунов сказываются на изменении коэрцитивной силы. При наличии однозначной связи между испытуемыми свойствами и коэр-цитивной силой возможен неразрушающий контроль качества изде-лий при их производстве и эксплуатации. Коэрцитиметрический метод контроля широко применяется в прикладных задачах в нашей стране, начиная с 40-х годов, а за рубежом с 50-х годов XX века. Первое упоминание переносных приборов-коэрцитиметров сделано в работе уральского ученого М.Н. Михеева. Конструкции коэрцитиметров с приставными преобразователями описаны, например, в об-зорной работе. Основными областями применения коэрцитиметров являются контроль качества термической и химико-ермической обработок стальных деталей, оценка механических свойств стального проката, рассортировка сталей по маркам, контроль одноосных меха-нических напряжений. Как правило, все коэрцитиметры прошлого века и их современные наследники (рис. 1) состоят из настольного блока ввода-вывода информации и управления, и внешнего датчика, подключенного к блоку с помощью кабеля. В XXI веке развитие радиоэлектронной базы и технических средств позволяет создавать более компактные и удобные приборы, в частности, приспособленные для мобильного, «полевого» использования. Одним из удачных при-меров разработки последних лет является портативный коэрцитиметр – структуроскоп КСП-01, созданный на Урале сотрудниками НПП «Структурная диагностика». Прибор является полноценной заменой коэрцитиметров КИФМ-1 и КИФМ-1М, широко внедренных на металлургических и машиностроительных предприятиях России и стран СНГ.
Первой отличительной особенностью прибора, позволяющей использовать его для мобильного периодического мониторинга, является принцип «все в одном»: датчик, аккумулятор на 8 часов автономной работы, индикатор и кнопка опроса находятся в одном монолитном корпусе, при этом прибор получился легкий и удобный. В приборе реализована методика отстройки от неконтролируемого зазора (до 1,5 мм), который может возникать в процессе контроля между полюсами коэрцитиметра и контролируемым изделием. Дополнительно для контроля деталей с неплоской поверхностью коэрцитиметр поставляется со сменными наконечниками.
Второй важной особенностью, которая была заложена в коэрцитиметр вследствие повсеместного распространения мобильных коммуникаторов, стало наличие в приборе КСП-01 модуля беспроводной связи Bluetooth. Благодаря встроенному в прибор беспроводному модулю и наличию бесплатного программного обеспечения для ком-муникаторов на базе ОС Android появилась возможность использо-вать прибор совместно с телефоном или планшетным компьютером. В настоящее время этот подход используется для решения задач мо-бильного периодического мониторинга потенциально-опасных объек-тов, в том числе находящихся в труднодоступных местах. Человек держит прибор одной рукой и, нажимая на кнопку опроса, встроенную в ручку, производит измерения коэрцитивной силы в интересующих его местах исследуемого объекта. При этом рабочему не обязательно смотреть на индикацию прибора – об успешном считывании и сохранении показаний в телефон он узнает по специальному звуковому сигналу, который он слышит в наушнике, когда данные считаны, переданы и сохранены в коммуникатор. Когда работа на объекте закончена, и цикл измерений выполнен, сотрудник сразу же может отправить все сохраненные в коммуникаторе результаты по электронной почте в удаленный офис для анализа, обработки и составления отчета. Благодаря наличию в большинстве современных коммуникаторах встроенного GPS модуля и фотокамеры, каждое измерение автоматически сопровождается фотоснимком и координатами, таким образом удаленно можно проконтролировать способ и ме-сто полученных результатов измерения.
Третьим существенным достоинством коэрцитиметра КСП-01 является возможность быстро, в том числе в полевых условиях, сменить наконечники датчика. Например, специалисты челябинского завода в этом году приняли решение отказаться от использования твердомеров, которые они использовали ранее для оценки механических свойств готовых изделий, и перейти на неразрушающий метод контроля с использование коэрцтиметров. После измерения и сравнения коэрцитивной силы для бракованных и годных деталей, которые сотрудники завода предоставили в ФГУП УНИИМ, была наглядно подремонтирована (значения коэрцитивной силы для годной и бракованной деталей отличались на величину существенно большую, чем точность измерения) возможность использования для поставленных целей коэрцитиметров. При этом научные сотрудники УНИИМ разработали для завода методику, позволяющую производить измерения для деталей разной формы одним прибором сменяя только наконечники с плоских на полукруглые. Как известно , коэрцитиметры достаточно давно применяются для оценки механических свойств проката, напряженно-деформированного состояния конструкционных сталей и стального проката. Например, измерение коэрцитивной силы в продольном и поперечном направлении позволяет, соответственно, определить величину и направление имеющихся усилий, оценить степень деградации механических свойств и остаточного ресурса трубного проката. Для решения задачи оценки механических свойств труб на практике также оказываются незаменимыми сменные наконечники датчика, которые позволяют сделать измерения снаружи и изнутри трубы.
Кроме задачи мобильного неразрушающего контроля, блоки коэрцитиметров КСП-01 объединённые в сеть (на шине RS-485) могут быть использованы для создания систем непрерывного мониторинга стальных конструкций или автоматизированных измерительных ком-плексов диагностики изделий в металлургии и машиностроении. Таким образом, можно сделать вывод, что даже в ХХI веке спустя десятилетия после создания первых коэрцитиметров, методика изме-рения коэрцитивной силы находит широкое применение, особенно при использовании современных приборов мобильного использования, отвечающих последним тенденциями в работе электронных научных устройств.