16.5. Оформление результатов контроля
Форма протокола по результатам работы
1. Дата проведения контроля: "__"_________ 20 _ г.
2. Организация, проводящая контроль: ____________________________________
_________________________________________________________________________
3. Данные об объекте:
марка материала __________; ГОСТ (ТУ) __________________________________;
толщина стенки _____________ мм; диаметр внутренний _________________ мм;
размеры контролируемой зоны __________________________________________ м;
рабочая температура __________________________________________________°C;
состояние поверхности __________________________________________________;
магнитные свойства _____________________________________________________;
характеристики затухания волн __________________________________________;
4. Тип и характеристика АЭ аппаратуры, включая название организации-
изготовителя, модель и номер прибора ____________________________________
_________________________________________________________________________
5. Число и тип преобразователей: ________________________________________
_________________________________________________________________________
6. Контактная среда: ____________________________________________________
7. Режимы работы аппаратуры АЭ и проверка ее работоспособности (до и
после испытаний):
- коэффициент предварительного усиления _________дБ (__________ дБ);
- коэффициент основного усиления по каналам ___________ дБ (______);
- уровень порога по каналам __________________ дБ (___________ мкВ);
- уровень собственных шумов (приведенных ко входу предусилителя);
- рабочая полоса частот: ______________________________________ кГц.
- о сновные сведения о результатах контроля, (включая описание источников,
распределение их по классам: "пассивный", "активный", "критически
активный", "катастрофически активный" и критериям).
Лекция №17. Контроль в процессе эксплуатации. Тепловой контроль
Тепловой контроль основан на измерении, мониторинге и анализе температуры контролируемых объектов. Основным условием применения теплового контроля является наличие в контролируемом объекте тепловых потоков. Процесс передачи тепловой энергии, выделение или поглощение тепла в объекте приводит к тому, что его температура изменяется относительно окружающей среды. Распределение температуры по поверхности объекта является основным параметром в тепловом методе, так как несет информацию об особенностях процесса теплопередачи, режиме работы объекта, его внутренней структуре и наличии скрытых внутренних дефектов. Тепловые потоки в контролируемом объекте могут возникать по различным причинам.
Рис. 17.1. Тепловизор.
Достоинствами теплового контроля являются: дистанционность, высокая скорость обработки информации; высокая производительность испытаний; высокое линейное разрешение : возможность контроля при одно- и двустороннем подходе к изделию; теоретическая возможность контроля любых материалов; многопараметрический характер испытаний; возможность взаимодополняющего сочетания ТНК с другими видами неразрушающего контроля; сочетаемость со стандартными системами обработки информации; возможность поточного контроля и создания автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами.
Различают:
1)пассивный ТНК;
2) активный ТНК.
Активный метод теплового контроля используется, если в процессе эксплуатации контролируемый объект не подвергается достаточному тепловому воздействию (например детали из композиционных материалов, объекты искусства, настенные фрески), либо измерение температуры объекта в процессе эксплуатации технически невозможно (лопасти вертолета). Активный метод теплового контроля предполагает нагрев объекта специальными внешними источниками энергии для создания тепловых потоков в во время контроля. Активный метод применяется преимущественно для неразрушающего контроля материалов и изделий.
Область применения активного ТНК:
Авиакосмическая индустрия: дефекты структуры копозитов, готовых панелей, клеевых соединений, защитных покрытий.
Микроэлетроника: лазерный контроль пайки, сварки:ИК-томография полупроводников, БИС; дефекты теплоотводов
Машиностроение: термоволновая дефектоскопия антикорозионных покрытий, тепловая толщинометрия пленок.
Лазерная техника: контроль термонапряжений в лазерных кристаллах, ТФК квантронов, световой прочности элементов силовой оптики.
Материаловедение: тепловая диагностика напряженного состояния объектов на основе термоэластического эффекта.
Строительство: контроль теплопроводности строительных материалов, защитных ограждений, обнаружение пустот, промоин.
Нефтехимия: термографический контроль уровня жидкостей в резервуарах. Энергетика: тепловизионный контроль статоров, защитных покрытий, термоизоляции. Агрокомплекс: контроль ТФК продуктов, дефектоскопия деталей с.х. техники
Пассивный метод теплового контроля не нуждается во внешнем источнике теплового воздействия, тепловое поле в объекте контроля возникает при его эксплуатации или изготовлении. При пассивном контроле может использоваться как постоянно действующее естественное тепловое нагружение объекта (стена здания или холодильника, разделяющая теплое и холодное помещения, работающий электродвигатель, контактные электрические соединения под нагрузкой и т.д.) так и переходные тепловые процессы (диагностика кровли здания, контроль авиационных сотовых панелей, поиск зон отслоения штукатурки от стен и т.д.)
Область применения пассивного ТНК:
Энергетика: тепловая диагностика турбин, дымовых труб, энергоагрегатов, контактных сетей, теплоизоляции, нефтехимия, тепловизионный контроль реакторных колонн и энергоагрегатов, обнаружение утечек из продуктопроводов.
Машиностроение: контроль тепловых режимов машин, механизмов.
Строительство: обнаружение утечек тепла в зданиях, тепловизионный контроль качества кровли, ограждающих конструкций.
Экологический мониторинг: дистанционный контроль утечек тепла, загрязнений на водных поверхностях, выявление тепловых аномалий, обнаружение пустот, промоин. Металлургия: пирометрический контроль температуры расплавов, тепловизионная диагностика футеровки, контроль горячего проката.
Транспорт: обнаружение перегрева букс, дефектов контактных сетей, изоляторов, тепловая диагностика электрооборудования подвижного состава.
Авиация: световая пирометрия лопаток ТТД, аэродинамический эксперимент, контроль теплового режима бортовых РЭА.
Медицина: термодиагностика сосудистых заболеваний, онкологии, кожных заболеваний.
Тепловизионная техническая диагностика с использованием пассивного метода получила широкое распространение в энергетике, строительстве и промышленности. Основное преимущество метода — контроль объектов без вывода из эксплуатации и без какого-либо воздействия на них. Очевидно, что успешному внедрению теплового метода контроля способствует развитие средств измерений, в основном тепловизионной техники. Доля задач теплового контроля, решаемая с помощью тепловизоров настолько велика, что часто употребляется термин тепловизионный контроль.
Методы и средства теплового неразрушающего контроля.
Вибротепловизионные метод
Вибротепловизионный метод особенно перспективен для анализа изделий, работающих в условиях вибрации. В материалах с дефектами структуры под воздействием вибрации возникают температурные поля, что обусловлено рассеянием энергии колебаний на дефектах и превращением ее в теплоту за счет внутреннего перегрева в материале. В областях нарушения гомогенности структуры возникают локальные зоны перегрева объекта. На термограммах вибрирующих пластин и других объектов четко выявляются дефекты типа расслоений, несплошноностей и т.п.
Метод тепловой томографии
Тепловая томография - метод визуализации внутренних сечений объекта с помощью тепловых эффектов. Его можно реализовать импульсным облучением объекта плоским равномерным пучком излучения и последовательной регистрацией " тепловых отпечатков "дефектов или неоднородностей теплофизических параметров контролируемой структуры на противоположной стороне изделия с помощью быстродействующего тепловизора.
Методы теплового контроля на основе термофотоупругости
В современной технологии, особенно лазерной, широко применяются высокопрозрачные оптические кристаллы, например в качестве линз для фокусировки форсированного излучения, резонаторов мощных лазеров, защитных иллюминаторов, материалов для вытяжки ИК световодов и т.п. Важнейшей характеристикой подобных материалов является абсолютное значение натурального показателя поглощения оптического излучения , который , в свою очередь, определяет долю энергии, поглощенную в материале при прохождении через него мощного потока излучения. Эта характеристика позволяет прогнозировать лучевую прочность материалов, динамику их разогрева в процессе облучения, потери в линиях световодной связи и т.п.
Вихретокотепловой метод
Вихретокотепловой метод основан на радиоимпульсном возбуждении металлических объектов полем индуктора, приеме теплового отклика приповерхностным преобразователем вовремя и после теплового воздействия и анализе амплитудно-временной информации. Ход теплового процесса определяется теплофизическими и одновременно электромагнитными параметрами объекта, что позволяет в одном эксперименте проводить исследования как тепловыми, так и вихретоковыми методами. В частности, коэффициент температуропроводности чувствителен к химическому составу, тепловому старению, термообработке, размерам зерна сплавов. С помощью метода ВТТ возможна так же тепловая толщинометрия ферромагнитных и тонкостенных изделий, изделий с грубой поверхностью и др.
Теплографический ТНК композитов
Контроль тонкостенных оболочек из полимерных композиционных материалов, прочность которых существенно зависит от дефектов типа воздушных расслоений, "слипнутых" отслоений и т.д., эффективен с помощью комбинированного теплоголографического метода. Он заключается в нагреве(тепловом нагружении) изделия и совместной регистрации термограмм и голографических интерферограмм нагретой поверхности. При этом обнаружение дефектов производится по наличию аномалий интерференционных полос, а их протяженность и глубина залегания на основании анализа термограмм контролируемой зоны изделия при его нагреве галогенными лампами.
Приборы тепловизионного контроля.
Среди приборов, осуществляющих тепловой контроль, пожалуй, одним из самых популярных являются тепловизоры. Широкую известность они получили благодаря возможности использования их в самых разнообразных отраслях, это и строительство, и электрооборудование, и энергетика, и нефтегазовая сфера, металлургия, химическая, автомобильная, пищевая промышленность, электронная техника, судостроение, авиакосмическая и военная техника, железнодорожный транспорт, метрополитен, ветеринария, медицина, обеспечение охраны и безопасности, и даже используется в сфере искусства, с целью контроля за состоянием мировых шедевров живописи и кинематографии. Тепловизоры удобны в применении, компактны и малогабаритны. Они представляют собой тепловизионную матрицу, объектив и блок обработки информации. Тепловизоры отслеживают даже самые незначительные изменения и перепады в температурном поле объекта, информация об изменениях сохраняется в виде статичного изображений или видео. При этом определённый цвет сигнализирует об определённом уровне температуры.
Пирометр – прибор, предназначенный для дистанционного определения температуры объектов, он обеспечивает безопасность для определения температуры сильно раскалённых объектов, в случаях отсутствия возможности непосредственного физического взаимодействия с наблюдаемым объектом. Выделяют два вида пирометров – пирометр стационарный и пирометр переносной. Стационарные пирометры предназначены в основном для крупных предприятий для беспрерывного контроля над технологическим процессом. Переносной пирометр инфракрасный отличается мобильностью, оснащён небольшим дисплеем, на котором отображается графические и текстово-цифровые данные.
Логгеры данных используются для измерения температуры и влажности. Логгеры данных подходят для долгосрочного измерения и представляют собой компактное малогабаритное устройство, оснащённое дисплеем для работы с полученными данными, картой памяти, высокопрочным и водонепроницаемым корпусом, возможностью программирования момента начала и конца измерений, конфиденциальность информации обеспечивается навесным замком.
Измерители плотности тепловых потоков и температуры предназначены для работ узконаправленного профиля. Их используют в строительстве и эксплуатации зданий и сооружений для определения плотности тепловых потоков, проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий и сооружений по ГОСТ 25380, через теплоизоляцию и облицовку энергетических объектов. Полученные данные передаются на ПК, где происходит их автоматическая архивация и хронологизация по дате и времени измерения.
Рис. 17.2. Результаты тепловизионного контроля