Радиодефектоскопия и инфрокрасная дефектоскопия

Дефектом при этом являются скрытые раковины, полости, трещины, непровары, инородные включения и т. д., всевозможные отклонения физических свойств объекта от нормы, места локального перегрева (охлаждения) и т. п.
Температурное поля при этом характеризуется величиной локального температурного перепада, служащей индикатором наличия дефектов. Координаты места перепада, его рельеф или, иными словами, топология температурного поля и его величина в градусах являются функцией большого количества факторов. Эти факторы делятся на внутренние и внешние. Внутренние факторы зависят от теплофизических свойств контролируемого объекта и дефекта, а также от его геометрических параметров, определяют время процесса теплопередачи, в основном, процесса развития температурного перепада. Внешние факторы характеризуют процесс теплообмена на поверхности объекта исследования (коэффициент конвективной теплоотдачи), мощность источника нагрева и скорость его перемещения вдоль объекта контроля [3].
Основной информационный параметр для инфракрасной дефектоскопии, это локальная разность температур между дефектной ТА и бездефектной ТВ областями объекта:
∆Т= Т а – Т В.
Знак локальной разности температур (перепада) зависит от соотношения теплофизических свойств дефекта изделия и исследуемой поверхности. Если нагревать изделие с дефектами, которые плохо проводят тепло (например газовые включения), знак перепада будет положительным для нагреваемой поверхности (место дефекта характеризуется локальным повышением температуры), и отрицательным для противоположной стороны. если дефект проводит тепло лучше основного изделия (например, металлические вкрапления), знак перепада изменяется на обратный.
Если увеличить мощность нагревателя и уменьшить интенсивность теплообмена, то получим рост уровня нагрева изделия и лучшее выявление дефектов.
В основе аналитического решения задач активного теплового контроля лежит уравнение теплопроводности [5].
Различают следующие способы активного теплового контроля изделий:
1. Кратковременное локальное нагревание изделия с последующим измерением температуры в той же (при использовании одностороннего контроля) или в противоположной области (при двустороннем контроле). После этого ждут некоторое время (дают изделию остыть) и переходят к следующей точке и т. д. Так проходят всю поверхность изделия, при этом дефектные области будут характеризоваться существенным отличием измеренной температуры.
2. Использование сканирующей системы, которая состоит из жестко закрепленных друг относительно друга источника нагрева и регистрирующего прибора (например, радиометра), которые перемещаются с постоянной скоростью вдоль поверхности образца.
3. Одновременное нагревание поверхности образца вдоль некоторой линии и последующее измерение температуры вдоль этой же линии (при использовании одностороннего контроля) или вдоль аналогичной линии с противоположной поверхности образца (при двустороннем контроле).
4. Одновременный нагрев всей поверхности образца и последующая одновременная регистрация температурного распределения на этой же или на противоположной поверхности.
Эффективность выявления дефектов каждым из описанных способов теплового контроля уменьшается от первого к четвертому, а производительность – возрастает [7].


2.2 Физические основы теплового излучения
Бесконтактные методы теплового контроля основаны на использовании инфракрасного излучения, испускаемого всеми нагретыми телами. Инфракрасное излучение занимает широкий диапазон длин волн от 0,76 до 1000 мкм. Спектр, мощность и пространственные характеристики этого излучения зависят от температуры тела и его излучательной способности, обусловленной, в основном, его материалом и микроструктурными характеристиками излучающей поверхности. Например, шероховатые поверхности излучают сильнее, чем зеркальные. При повышении температуры мощность излучения быстро растет, а ее максимум сдвигается в область более коротких длин волн [6].


2.3 Приборы регистрации теплового излучения
Пирометры - приборы предназначены для регистрации теплового излучения нагретых объектов. В зависимости от характера полученной информации разделяют пирометры, измеряющие локальное измерение температуры в данной точке объекта и пирометры, выполняющие анализ температурных полей (тепловизоры).
По принципу действия различают яркостные, цветовые и радиационные пирометры.
Яркостные визуальные пирометры применяются при измерении яркостных температур выше 600 °С. Принцип их действия основан на зависимости спектральной яркости нагретых тел от температуры, описываемой законами Планка и Вина. Схема яркостного пирометра показана на рис. 1 [7].

Рисунок 1 – Схема яркостного пирометра
1 – объект; 2 – объектив; 3 – диафрагма; 4 – нейтральный фильтр; 5 – плоскость спирали пирометрической лампы; 6 – окуляр; 7 – красный светофильтр; а, б, в – поле зрения прибора для различных режимов накала нити лампы.

Объектив 2 проектирует объект 1 через диафрагму 3 и нейтральный фильтр 4 на плоскость 5. В этой плоскости находится нить специальной пирометрической лампы, которая рассматривается через красный фильтр 7 с помощью окуляра 6. Наблюдатель видит одновременно изображение лампы и объекта.
Потенциометром меняют яркость лампы до исчезновения ее изображения на фоне объекта (см. рис. 1, а - в), затем определяют соответствующий этому моменту ток лампы и по градуировочной шкале прибора температуру объекта.
Применяя красный фильтр 7, можно вести измерения в узком спектральном интервале. При высоких яркостях объекта вводят фильтр 4.
Основной недостаток метода – субъективность измерения. Основное преимущество – простота и удобство в работе [6].
Заключение:
При выполнении работы были изучены два метода контроля качества изделий, основанные на использовании части спектра электромагнитного излучения: радиоволновая дефектоскопия (волны радиодиапазона) и тепловая дефектоскопия (волны с длиной инфракрасного спектра), а также изучены приборы и средства осуществления контроля.
Оба этих метода дефектоскопии имеют огромное значение для контроля качества всех изделий и в частности для контроля качества конструкций зданий и сооружений, т.к. являются:
- неразрушающими методами контроля (т.е. дают информацию о качестве, без испытаний, связанных с разрушением конструкции или детали);
- позволяют проводить контроль качества изделия на расстоянии;
- позволяют отслеживать динамику развития дефектов.


Список используемой литературы:
1. Неразрушающий контроль. Том 6. Справочник. /Под общ. ред. В.В. Клюева. – Москва: Машиностроение, 2006. – 829 с.
2. Мильман И.И. Радиоволновой, тепловой и оптический контроль. Часть 1. – Екатеренбург: УГТУ-УПИ, 2001. – 75 с.
3. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Под ред. В. В. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 488 с., ил.
4. Методы неразрушающих испытаний / Под ред. Р. Шарпа. - М.: Мир, 1972. - 494с.
5. Волченко В.Н. Контроль качества сварных конструкций: - М.: Машиностроение, 1986. - 152 с.
6. Неразрушающий контроль материалов и элементов конструкций/ Под общ. ред. Гузя А.Н. - Киев: Наук. думка, 1981. - 276 с.
7. Ермолов И.Н., Останин Ю.Я. Методы и средства неразрушающего контроля качества: Учеб. пособие для инженерно-техн. спец. вузов.- М.: Высш. шк., 1988. - 386 с.: ил.












14