Стимуляція дефектів в активному тепловому контролі
Калашников Д.А.
Науковий керівник:
Ширяєв В.В., доцент, к.т.н.
Введення
«Класичні» методи теплового навантаження (конвективний і оптичний), використовуються в активному тепловому неруйнівному контролі, не завжди застосовні для виявлення тих чи інших дефектів. Зокрема тріщини, розташовані перпендикулярно поверхні контрольованого об'єкту практично неможливо виявити за допомогою даних методів. Тому існує необхідність використання" нетрадиційних" джерел нагріву.
Індукційний та ультразвукової методи відмінно вирішують дану проблему, так як при стимуляції нагрівається сам дефект, а не вся площа контрольованої поверхні, як у випадку з традиційними методами.
Експериментальні дослідження.
. Активний теплової контроль з використанням індукційного нагріву (індукційна інфрачервона термографія)
Індукційний нагрів проводиться наступним чином. Електропровідна (металева, графітова) заготівля поміщається в так званий індуктор, що представляє собою один або кілька витків дроту (найчастіше мідного). У індукторі за допомогою спеціального генератора наводяться потужні струми різної частоти (від десятка Гц до декількох МГц), в результаті чого навколо індуктора виникає електромагнітне поле. Електромагнітне поле наводить у заготівлі вихрові струми. Вихрові струми розігрівають заготовку під дією джоулева тепла. Нагрівається тільки поверхневий шар, який називається скін-шар. У разі якщо на поверхні заготовки є тріщина, то вона нагрівається до більшої температури, ніж бездефектная область, оскільки має більший опір (малюнок 1) [1].
Малюнок 1. Схема установки індукційного нагріву
Як об'єкт дослідження використовувався перехідною переводник для бурильних колон з поздовжньою тріщиною (Малюнок 2).
Малюнок 2. Об'єкт контролю
індукційний ультразвукової стимуляція дефект
При проведенні експериментів використовувалося наступне обладнання: тепловізор TH9100ML фірми NEC Avio для запису термографических послідовностей, в якості джерел нагріву застосовувалася система індукційного нагріву.
Загальний вигляд тепловізійного дефектоскопа представлений на малюнку 3.
Малюнок 3. Тепловізійний дефектоскоп з індукційної стимуляцією
Нагрівання виробляли протягом 5 секунд. Далі на малюнку 4 представлені результати обробки отриманих термограмм за допомогою програми ThermoFit Pro, розробленої у Томському політехнічному університеті.
Малюнок 4. Отримані термограмми: до початку нагріву (ліворуч) і після нагрівання (праворуч)
З отриманих термограмм видно, що температура в області тріщини більше, ніж у бездефектної області. Температурний сигнал (різниця температур тріщини і бездефектної області) склав близько 6,5 0 С.
Далі на малюнку 5 представлений графік залежності температури від часу інфрачервоної зйомки.
Малюнок 5. Графік залежності темпер...
