Активные и пассивные тепловые методы контроля.

Неразрушающий контроль — контроль свойств и параметров объекта, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к использованию и эксплуатации.

Тепловой контроль основан на мониторинге, измерении и анализе изменения температурного фона на поверхности и внутри контролируемых объектов. Тепловой контроль применим к объекту при одном главном условии, а именно, наличие в контролируемом объекте конвекции тепловых потоков. Процесс отдачи тепловой энергии окружающей среде, выделение или поглощение тепла внутри объекта, перемещение по всему объему объекта, неизменно приводит к медленному изменению температуры относительно окружающего пространства. Характер распределения температурного фона по поверхности контролируемого объекта является важным техническим параметром в методе теплового контроля, так как содержит данные о процессе теплопередачи, постоянном и временном режимах работы объекта, его внешнем и внутреннем устройстве и наличии скрытых внутренних дефектов. Возникновение тепловых потоков в контролируемом объекте обусловлено внешним воздействием и различными внутренними причинами.

Приборами для теплового контроля и тепловизионной диагностики являются: тепловизоры, пирометры, термометры, логгеры данных, измерители тепловых потоков и теплопроводности, термоэтикетки и термокраска.

По методам тепловой контроль различают:

1)пассивныйТНК.
2) активный ТНК.

Активный метод теплового контроля применяется когда во время эксплуатации объект контроля не перенимает тепловое излучение от внешнего источника воздействия, достаточного для проведения теплового контроля при помощи приборов: тепловизор, пирометр, инфракрасный термометр (например, изделия из современного многослойного композиционного материала, объекты искусства, настенные фрески), либо во время эксплуатации произвести температурное измерение объекта просто невозможно из-за специфичных условий применения (лопасти вертолета). При проведении диагностики активным методом теплового контроля производят нагрев, передачу тепловой энергии, объекта специальными внешними источниками тепла для создания тепловых потоков внутри изделия. Активный метод преимущественно применим для неразрушающего контроля к отдельным частям промышленных изделий и к материалам. Приборы применяемые при активном методе ТНК:

· Измерители теплопроводности

· Тепловизор

· Контактный термометр

В методе АТНК можно выделить три основных направления развития:

Тепловая дефектоскопия состоит в определении факта наличия дефекта и его расположения в объекте контроля. Метод основан на зависимости характера распределения температурного поля на поверхности объекта от факта наличия в нем различных дефектов (трещин, несплошностей и т.д.) В настоящее время это наиболее разработанное направление.

Тепловая дефектометрия – направление АТНК, представляющее методы и средства количественной оценки глубины залегания дефектов, их толщины и поперечных размеров. С математической точки зрения ТД требует решения обратных теплофизических задач.

Тепловая томография (ТТ) является последующим развитием ТД и состоит в послойном синтезе внутренней структуры объекта контроля на основе использования методов проективной компьютерной томографии. Пассивный тепловой неразрушающий контроль не нуждается во внешнем источнике теплового воздействия (ИТВ) – тепловое поле в объекте контроля (ОК) возникает при его эксплуатации (изделия радиоэлектроники, энергетическое оборудование, металлургические печи и т. п.) или изготовлении (закалке, отжиге, сварке и. т. п.).

Область применения активного теплового контроля: Авиакосмическая индустрия, Инфракрасная-влагометрия: дефекты структуры композитов, готовых панелей, мест клеевого соединения, толстых термозащитных покрытий. Энергетика, Тепловизионный контроль статоров, защитных покрытий, термоизоляции и термопары. Микроэлетроника - Лазерный контроль пайки, термография сварных швов: ИК-томография полупроводников, БИС; дефекты теплоотводов. Машиностроение - тепловая толщинометрия пленок, Термоволновая дефектоскопия антикоррозионных покрытий. Нефтехимия - Термографический контроль уровня жидкостей в закрытых резервуарах. Лазерная техника - Контроль термонапряжений в лазерных кристаллах,ТФК квантронов, световой (фотонной) прочности элементов силовой оптики. Материаловедение - Тепловая диагностика напряженного состояния объектов на основе термоэластического эффекта. Строительство - Контроль теплопроводности строительных материалов, защитных ограждений, обнаружение пустот, промоин. Агрокомплекс Контроль ТФК продуктов, дефектоскопия деталей с.х. техники.

Пассивный метод теплового контроля проводится без теплового воздействия извне, возникновение теплового поля в объекте контроля происходит при его эксплуатации или изготовлении. При пассивном контроле может использоваться постоянно действующее, естественное тепловое возбуждение в объекте (стеновая панель здания или дверца холодильника, являющиеся преградой между теплым и холодным пространством, работающий электродвигатель, электрические соединения и переходники под напряжением и т.д.). Наряду с постоянным тепловым фоном, существуют переходные тепловые процессы (анализ на теплопотери кровли здания, контроль сотовых панелей, применяемых в авиастроении, поиск участков неравномерного наслоения штукатурки на стене и т.д.). Приборы теплового неразрушающего контроля, применяемые при пассивном методе:

· Тепловизор

· Пирометр

· Инфракрасный термометр

· Измерители тепловых потоков

· Логгеры данных температуры

Область применения пассивного ТНК: Область - Способ, объекты контроля, выявляемые дефекты методом термографии. Машиностроение - Контроль тепловых режимов машин, механизмов. Энергетика - Тепловой анализ работы роторных турбин, обслуживание дымовых труб, энергоагрегатов, контактных сетей под напряжением, теплоизоляции. Экологический мониторинг - Контроль утечек тепла на безопасном расстоянии, загрязнений на водных поверхностях, выявление тепловых аномалий, обнаружение пустот, промоин. Нефтехимия - Тепловизионный контроль реакторных колонн и энергоагрегатов, обнаружение малейших утечек из нефте-газопроводов. Строительство - Обнаружение утечек тепла в зданиях и сооружениях, тепловизионный контроль над состоянием кровли, ограждающих конструкций, измерение тепловых потоков в помещениях. Медицина - Термодиагностика сосудистых заболеваний, онкологии, кожных заболеваний. Металлургия - Пирометрический контроль температуры расплавов и полу готовых изделий, тепловизионная диагностика футеровки, контроль горячего проката. Транспорт - Обнаружение перегрева букс и тормозных колодок, дефектов контактных сетей, токоприемников, изоляторов, тепловая диагностика электрооборудования подвижного состава. Авиация - Световая пирометрия лопаток ТТД, аэродинамический эксперимент, контроль теплового режима бортовых РЭА.

В зависимости от взаимного расположения источника нагрева, термочувтвительного элемента и объекта контроля а также последовательности контрольных операций различают односторонний, двухсторонний, комбинированный, синхронный и несинхронный способы теплового неразрушающего контроля. Кроме этого способы теплового контроля делят на статические и динамические.

Когда источник нагрева и регистрирующее устройство находятся с одной стороны объекта контроля, такая схема контроля называется односторонней.
Преимущества активного ТК наиболее полно проявляются при односторонней схеме контроля.
При двусторонней схеме активного ТК источник нагрева и регистратор расположены по разные стороны от объекта исследования.Двусторонняя схема контроля требует прогрева всего изделия и почти не применима на образцах большой толщины.

Дата добавления: 2015-11-16