На чем основывается электроискровой метод контроля

Электроискровой и трибоэлектрический метод контроля. Область применения.

Электроискровой метод основан на регистрации электрического пробоя на участке поверхности объекта контроля, использ для обнаружения нарушения сплошности диэлектрических покрытий на электропроводящей основе а также для обнаружения трещин диэлектрических обьектов. В первом случае например прикладывают между электродом на покрытии и электропроводящей основе.

Во втором случае между двумя электродами расположенными с обоих сторон обьекта. В первом случае высокое переменное, импульсное или постоянное напряжение прикладывается между электропроводящим основанием и специальным электродом на покрытии, а во втором – между двумя электродами, расположенными с противоположных сторон диэлектрического ОК. Если в диэлектрике, к которому приложено напряжение имеются газовые пузыри, поры, трещины, то в этом месте возникает искровой пробой, т. е. скачкообразное увеличение электрической проводимости. Температура газа в канале искры достигает 10 4 К, что приводит к термической ионизации.

Напряжение искрового пробоя (U_пр= E_прd, где E_пр – электрическая прочность диэлектрика, т. е. напряженность электрического поля, при которой возникает пробой; d — расстояние между электродами (длина разрядного промежутка). Значение Е_пр для различных диэлектриков может быть определено по справочникам. Так, для воздуха при нормальных условиях E_пр

3000 кВ/м. Следовательно, для разрядного промежутка d = 10 мм U_пр

Трибоэлектрический метод основан на регистрации электрических зарядов, возникающих, в ОК при трении двух тел из разнородных материалов. Оба трущихся тела электризуются под действием контактной разности потенциалов, причем приобретаемые ими заряды равны по абсолютному значению и противоположны по знаку. При трении двух диэлектриков положительно заряжается тот, у которого больше диэлектрическая проницаемость. При трении диэлектрика о металл диэлектрик приобретает положительный заряд. Измеряя заряд, полученный объектами контроля при трении об одно и то же тело, можно сортировать объекты.

Вихретоковый контроль, физические основы, область применения.

Сущность метода. Вихревые (электромагнитные) ме­тоды контроля основаны на регистрации изменения поля вихревых токов, наводимых в поверхностном слое из­делия. Методами вихревых токов обнаруживаются только поверхностные и подповерхностные (на глубине 2—3 мм) дефекты.

На сопротивляемость поверхностного слоя проникновению вихревых токов влияют, с одной стороны, поля дефектов, на чем основана дефектоскопия изделия, и, с другой стороны, электрическая проводимость и магнитная проницаемость. Благодаря последнему свойству вихретоковые методы применяют для измерения элек­трической проводимости бесконтактным методом.

Так как электрическая проводимость зависит от хи­мического состава и физико-механических свойств ма­териала, вихретоковые методы успешно применяют в структуроскопии изделий из магнитных и немагнитных материалов. Магнитная проницаемость значительно боль­ше, чем электрическая проводимость, зависит от хими­ческого состава, структуры и состояния ферромагнитного материала. В связи с этим контроль изделий из фер­ромагнитных материалов в большей степени основыва­ется на определении изменения свойств, связанных с магнитной проницаемостью.

На изменении электрической проводимости успешно контролируют качество контактной точечной и роликовой сварки алюминиевых сплавов. В случае наличия литого ядра электропроводность в зоне последнего для сплавов Д16 и АМг уменьшается на 10—15% по срав­нению с электропроводностью основного металла. Для В-95, AM-6 и других сплавов это изменение может достигать 15—30%. При наличии дефектов типа «слипание» или непровара электропроводность литого ядра примерно равна электропроводности основного металла.

Вихретоковый метод пока широко не применяют при контроле сварных швов, так как электропроводность отдельных зон шва и околошовной зоны значительно меняется, что создает большие помехи при выявлении дефектов сварки. Вихретоковые методы могут быть использованы для фазового и структурного анализа указанных зон.

Методика контроля. Методика контроля включает следующие основные операции (рис. 11.14):

1. Внешний осмотр изделия и устранение наружных дефектов, мешающих проведению контроля.

2. Установление полезадающей системы 1 на контролируемое изделие 2 и пропускание тока через возбуждающую катушку.

3. Сканирование датчика 3 и регистрирующих приборов 4,5 вдоль по­верхности контролируемого объекта.

4. Расшифровку результатов контроля и оценку качества изделия.

Чувствительность метода. На чувствительность элект­ромагнитного метода значительно влияет зазор между датчиком и поверхностью контролируемого изделия, а также их взаимное расположение, форма и размеры. С увеличением зазора резко падает чувствительность метода. Допускаемый максимальный зазор 2 мм. Структурная неоднородность изделия существенно снижает чувствительность метода к обнаружению дефектов. Этим методом удается выявить поверхностные и подповерхностные трещины глубиной 0,1—0,2 мм и протяженностью более 1 мм, расположенные на глубине до 1 мм.

Перечисленные геометрические факторы обусловили ряд новых возможностей метода вихревых токов; изме­рение толщины слоя гальванических, лакокрасочных, теплоизоляционных покрытий и пленок, определение толщины стенки труб, пустотелых деталей и других тон­колистовых изделий при одностороннем доступе к ним, измерение диаметра прутков и проволоки.

Однако в ряде случаев геометрические факторы существенно затрудняют практическое применение метода. Последнее объясняется тем, что при контроле деталей, например, по свойствам их материала, связанным с электропроводностью, отклонения в размерах деталей (даже в пределах допусков) могут оказывать более сильное влияние на параметры датчика, чем исследуемые свойства материала деталей.

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 756 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Электроискровой метод основан на пробое воздушных промежутков между касающимся поверхности сухого изоляционного покрытия щупом или щеточным электродом, подключенным к одному полюсу источника высокого напряжения, и самим защищаемым объектом ( например, подземным резервуаром), подключенным к другому полюсу источника высокого напряжения непосредственно или через грунт при помощи заземлителя. На основе этого метода разработан ряд моделей электроискровых дефектоскопов. Так, на рис. 8.3 приведен общий вид электроискрового дефектоскопа КРОНА-2И, серийно изготовляемого АО ИНТРОСКОП и предназначенного для контроля эпоксидных, битумных, полимерных и эмалевых покрытий трубопроводов. Этот же прибор может быть использован для контроля защитных неэлектропроводящих покрытий других изделий любой конфигурации.  [2]

Электроискровой метод используют для обработки твердосплавных деталей в следующих операциях: вырезка заготовок необходимой cpqpMbi из твердосплавных пластин ( три отсутствии заготовок требуемого размера и формы), прошивка сквозных и глухих отверстий любой формы; плоское и круглое шлифование деталей из твердого сплава, вырезание нспрофилированным проволочным электродом; расточка проволочным электродом.  [3]

Электроискровой метод является наиболее эффективным и удобным.  [4]

Электроискровой метод используется для обнаружения нарушений сплошности диэлектрических защитных покрытий на электропроводящих ОК и для обнаружения сквозных пор и трещин в диэлектрических ОК. Электроискровой метод основывается на регистрации возникновения электрического пробоя в ОК или на его участке.  [5]

Электроискровой метод основан на возникновении электрического разряда в месте нарушения сплошности. Применяют для контроля качества неэлектропроводящих защитных покрытий ( лакокрасочные, эмалиевые и другие изоляционные покрытия) на трубах и различных деталях из металла.  [6]

Электроискровой метод основан на пробое воздушных промежутков между касающимся поверхности сухого изоляционного покрытия щупом или щеточным электродом, подключенным к одному полюсу источника высокого напряжения, и самим защищаемым объектом ( например, подземным резервуаром), подключенным к другому полюсу источника высокого напряжения непосредственно или через грунт при помощи заземлителя. На основе этого метода разработан ряд моделей электроискровых дефектоскопов. Так, на рис. 8.3 приведен общий вид электроискрового дефектоскопа КРОНА-2И, серийно изготовляемого АО ИНТРОСКОП и предназначенного для контроля эпоксидных, битумных, полимерных и эмалевых покрытий трубопроводов. Этот же прибор может быть использован для контроля защитных неэлектропроводящих покрытий других изделий любой конфигурации.  [8]

Электроискровой метод основан на разрушении металла в результате импульсного разряда между поверхностью обрабатываемой детали и электродом.  [9]

Электроискровой метод является универсальным, надежным и производительным методом определения сплошности гуммиро-вочных покрытий.  [10]

Электроискровой метод является основным, универсальным, самым надежным и производительным методом определения сплошности гуммировочных покоы-тий.  [11]

Электроискровой метод дает точечную линию записи, полученную прожиганием ( пробиванием) искрой бумаги между двумя электродами, к которым подводится электрическое напряжение порядка 3000 — 5000 в. Этот метод не обеспечивает искробезопасности приборов, поэтому он редко применяется в автоматических показывающих и самопишущих приборах.  [12]

Электроискровой метод применяют при обработке отверстий и пазов различных форм на деталях машин; при изготовлении штампов, пресс-форм, кокилей и твердосплавных фильер; при гравировальных работах; при изготовлении металлических порошков; при прошивании криволинейных отверстий; при извлечении сломанного инструмента из дорогих деталей; при обработке деталей из жаростойких, магнитных и нержавеющих сталей и сплавов; при упрочнении режущих лезвий инструмента и штампов. Область применения этого метода продолжает расширяться.  [14]

Электроискровой метод контроля основан на электроизоляционных свойствах пластмасс. Пластмассы относятся к материалам с высокими диэлектрическими показателями. Если поместить изделие из пластмассы в пространство между электродами, к которым приложена большая разность потенциалов ( 15 — 20 кВ), то в области дефекта в сварном соединении ( например, непровара, трещины, поры и др.) проскакивает искра. На рис. 86 приведена схема электроискрового дефектоскопа. Источником высокого напряжения ( 15 — 20 кВ) является индуктор 4, к которому подсоединены щупы-щетки /, сделанные из мягкой медной проволоки. Исследуемое сварное изделие 2 помещают между щупами-щетками. Когда при сканировании щуп проходит через дефектный участок, проскакивает искра и одновременно зажигается индикаторная неоновая лампа. Электроискровой метод может быть применим для контроля швов сварных соединений тонких пленок. Так как во всех электроискровых дефектоскопах используются электрические поля с высокой разностью потенциалов, то при контроле необходимо соблюдать максимальную осторожность.  [15]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ

Электрические методы НК основаны на регистрации электрических полей и электрических параметров ОК.

Электрическое поле — частная форма проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля, определяющего действие на электрический заряд со стороны поля силы, не зависящей от скорости движения заряда.

По своим электрическим свойствам все вещества разделяют на проводники, полупроводники и диэлектрики.

В проводниках электрические заряды могут перемещаться под действием электрического ПОЛЯ.

В отличие от проводников вещества, плохо проводящие электрический ток, называют диэлектриками (англ, dielectric, от греч. біа — через, сквозь и англ, electric — электрический). Термин «диэлектрик» был введён Фарадеем (М. Faraday — английский физик, 1791 — 1867) для обозначения веществ, в которые проникает электрическое поле. Под действием электрического тока в диэлектриках происходит упругое смещение разноимённых зарядов, т.е. поляризация.

Механизмы поляризации диэлектриков зависят от характера химической связи. Например, в ионных кристаллах (NaCl и др.) поляризация является результатом сдвига ионов (от греч. iov — идущий) друг относительно друга (ионная поляризация) и деформации электронных оболочек отдельных ионов (электронная поляризация).

В кристаллах с ковалентной связью (например, алмаз) поляризация обусловлена главным образом смещением электронов, осуществляющих химическую связь.

В полярных диэлектриках, например твёрдый H₂S, молекулы или радикалы представляют собой диполи. Диполь (от греч. Si — приставка, означающая дважды, двойной и лоХосг — полюс) — совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Такая ориентационная поляризация типична для многих жидкостей и газов.

Промежуточное положение между проводниками и диэлектриками занимают полупроводники. Полупроводники — обширный класс веществ, характеризующийся значениями удельной электрической проводимости (УЭП) промежуточными между проводимостью металлов (% = 10 6 . 10 8 См/м) и хороших диэлектриков (х = 10 -14 . 1(Г 12 См/м) (Сименс, Е. Siemens — немецкий электротехник и промышленник, 1816- 1892).

Различают следующие методы (ГОСТ 2535-82) электрического НК:

• — термоэлектрический, регистрирующий величину термоЭДС, возникающую при контакте нагретого образца известного материала с ОК;
• — трибоэлектрический, основанный на регистрации величины электрических зарядов, возникающих в ОК при трении разнородных материалов;
• — электропотенциальный, регистрирующий распределение потенциалов по поверхности ОК;
• — электроёмкостный, основанный на регистрации ёмкости участка ОК;
• — электростатический порошковый, основанный на регистрации электрических полей рассеяния с использованием в качестве индикатора неэлектризованного порошка;
• — электропараметрический, при котором регистрируют электрические характеристики ОК;
• — электроискровой, основанный на регистрации возникновения электрического пробоя и(или) изменений его параметров в окружающей ОК среде или на его участке;
• — рекомбинационного излучения, основанный на регистрации рекомбинационного излучения р-л-переходов в полупроводниковых изделиях;
• — экзоэлектронной эмиссии, основанный на регистрации экзоэлектронов, эмитированных поверхностью контролируемого объекта при приложении к нему внешнего стимулирующего воздействия;
• — контактной разности потенциалов, основанный на регистрации контактной разности потенциалов на участках ОК, через который пропускается электрический ток.

Кроме того, известен метод визуализации и фотографирования в электромагнитных полях высокой напряжённости.

В электрических методах НК изделие помещают в постоянное или переменное электрическое поле, создаваемое между электродами, контактирующими с электропроводящим ОК (электропотенциальный метод), либо между обкладками электрического конденсатора, диэлектриком которого служит изделие (электроёмкостный метод). Электрическое поле в ОК может создаваться также путём электризации изделия трением (трибоэлектрический метод). Фиксируя тем или иным способом параметры электрического поля в ОК, либо параметры электрических цепей, включающих весь объект или его часть, можно судить о свойствах или состоянии изделия. Для регистрации параметров этого поля используют топографию электрического поля, например изменения эквипотенциальных поверхностей или линий, либо такой электрический параметр, как разность потенциалов между точками, находящимися на фиксированном расстоянии друг от друга.

В качестве регистрируемых при контроле электрических параметров ОК применяют: электрическое сопротивление R, электрический ток I, электрическую ёмкость С, относительную диэлектрическую проницаемость (ДП) е_г, тангенс угла диэлектрических потерь tgS, термоЭДС Е.

Для контроля конкретных объектов выбирают один параметр или их совокупность, коррелированных с контролируемыми параметрами объекта. Например, ДП &_г связана с соотношением компонентов гетерогенных (от греч. т]єтєроу?уєст — разнородный) сред, что позволяет определять коэффициент армирования (укрепления) композиционного материала (КМ).

Электроёмкостный метод базируется на зависимости электрической ёмкости и(или) тангенса угла диэлектрических потерь первичного измерительного преобразования (ПИП) в виде электрического конденсатора от информативного параметра ОК. Если ОК выполнен из диэлектрика (пластик, бумага, композит и т.д.), то электрическое поле в нём создаётся электроёмкостным преобразователем (конденсатором), обкладки которого подключают к генератору переменного напряжения. Если же ОК электропроводящий, например металлический, или содержит диэлектрические слои на электропроводящей основе, то одной из обкладок электро-ёмкостного преобразователя может служить само изделие либо его электропроводящая основа. Возможно также размещение электропроводящего ОК между обкладками конденсатора.

Информативными параметрами электроёмкостного ПИП являются электрическая ёмкость С и тангенс угла диэлектрических потерь tgS. С ними коррелируют различные характеристики ОК: относительная ДП є_г, размеры и форма, плотность, состав, влажность, степень полимеризации и старения полимерных материалов, наличие и размеры нарушений сплошности (пустот, включений), прочность, предел пластичности, внутренние механические напряжения и т.д.

Степень корреляции информативных параметров емкостного ПИП С и tgS с перечисленными параметрами ОК всегда различна. Так, ёмкость С сильно зависит от но в то же время значения С зависят от геометрических параметров, влажности, состояния поверхности, степени полимеризации и др. Очевидно, что ёмкость ПИП зависит и от неинформативных параметров: состава и состояния ОС, например от давления, температуры и влажности воздуха. Значение тангенса угла диэлектрических потерь в значительной мере определяется составом и влажностью объекта, степенью полимеризации его материала. Поскольку выходные параметры ПИП С и tgS зависят от многих параметров ОК, необходимо принимать меры для выделения информации об измеряемых параметрах.

В зависимости от расположения ОК и электродов ПИП их можно разделить на накладные и проходные. Электроды накладных датчиков расположены с одной стороны изделия, а электроды проходных охватывают его с разных сторон. Накладные преобразователи используют чаще для контроля объектов с плоскими поверхностями, а проходные — для контроля линейно протяжённых объектов (проволока, пряжа, волокна). Обычно их выполняют в виде погружаемых в контролируемую среду электродов либо в виде сосудов, заполняемых контролируемой средой. Такие преобразователи используют для измерения состава, влажности, дисперсности сыпучих материалов.

ДП и тангенс угла диэлектрических потерь материала ОК вычисляют по формулам:

где Co — начальная ёмкость ПИП (без ОК); С_ь С₂ — ёмкости ПИП без ОК и с ним (с учётом влияния паразитных ёмкостей); tg5_ni, tgS_n2 — тангенс угла диэлектрических потерь без ОК и с ним; є_гм — ДП материала изделия.

Для измерения размеров диэлектрических, полупроводниковых и проводящих объектов применяют накладные и проходные ПИП.

Толщину диэлектрических линейно протяжённых объектов измеряют бесконтактным способом с помощью двух электродов, между которыми существует зазор h, куда вводят ОК. Тогда, зная параметры преобразователя S (площадь электродов) и h, а также г,- материала изделия, по измеренной ёмкости С можно определить толщину изделия

где е₀ — ДП вакуума.

Здесь учтено, что толщина воздушного слоя T_R = h-T.

Аналогично можно определить толщину диэлектрика и в случае электродов с цилиндрической поверхностью, используя формулы для ёмкости цилиндрического конденсатора с двухслойным диэлектриком.

Электроёмкостные ПИП для измерения размеров находят применение для измерения диаметра тонкой (до нескольких микрометров) проволоки, текстильных нитей и волокон, толщины диэлектрических, полупроводниковых и проводящих пластин, лент, плёнок. Во многих случаях они успешно конкурируют с оптическими и вихретоковыми приборами.

Контролируя непрерывно значения параметров г_г и tg6, можно следить за кинетикой (от греч. kivectiq — движение) химических процессов, кристаллизацией, полимеризацией (отверждением), старением, вулканизацией и др.

Плотность материала обусловлена его макроструктурой, которая зависит от числа поляризуемых частиц в единице объёма, также связана с его диэлектрическими параметрами. Радиопрозрачность как показатель изменения амплитуды и фазы радиоволны, проходящей через слой материала, зависит от его состава, структуры и толщины. При этом tg5 определяет затухание волны, є, — фазовый сдвиг, а толщина влияет на оба параметра. По измеренным є,- композита можно определить характеристики состава и структуры, например коэффициент армирования и диэлектрические параметры компонентов, используя формулы для вычисления среднего значения ДП гетерогенных систем.

Электроёмкостные ПИП широко применяют для измерения влажности различных материалов по значениям є. поскольку ДП воды є,. и большинства пластмасс, композитов, текстиля, зерна, угля и других материалов различная. Для свободной (гигроскопической) воды є, » 80, а для названных материалов є,- не превышает 10.

ПИП электроёмкостных влагомеров имеют различную конструкцию, определяемую состоянием контролируемого материала (твёрдый, сыпучий). Диапазон влажности также зависит от возможных значений є,, для конкретных материалов (рис. 1, 2). Так, влажность зерна можно определить в диапазоне 8. 35%, бумаги и текстиля — 5. 30%, угля — 5. 20%, а диапазон измерений универсальных влагомеров составляет 0. 80%. Погрешность измерения равна 0,3.. .2,0%.

Электропотенциальный метод основан на регистрации распределения электрического потенциала по поверхности ОК. Распределение потенциала определяется свойствами ОК, проводящего электрический ток, который создаётся внешним источником. Метод используют главным образом для дефектоскопии электропроводящих объектов, в частности, для измерения глубины трещин.

На рисунке 3 показаны электрические поля в электропроводящей пластине при отсутствии и наличии в ней трещины. С помощью электродов 1 и 2, называемых токовыми и установленных по разные стороны трещины, глубину которой необходимо измерить, к пластине подводят электрический ток.

Рис. 1. Электроёмкостный влагомер

Рис. 2. Контроль влажности электроёмкостным влагомером

Рис. 3. Картины поля в электропроводящем OK: а — без трещины; б — при наличии трещины

Вектор плотности тока J в пластине определяется вектором напряжённости электрического поля Е и совпадает с ним по направлению: J — уЕ. На этом рисунке показаны линии равных значений плотности тока (сплошные) и линии равных значений электрического потенциала (штриховые), называемые эквипотенциалями, которые взаимно ортогональны.

Из сопоставления картин поля рис. З, а, б следует, что трещина в проводящей среде, ориентированная поперёк изолиний тока, вызывает искажение изолиний плотности тока и эквипотенциалей.

Это можно обнаружить, измеряя разность потенциалов между двумя точками на поверхности, с помощью потенциальных электродов 3 и 4, расстояние между которыми фиксировано. Очевидно, что степень искажения эквипотенциалей зависит от глубины трещины /?, поэтому разность потенциалов U между потенциальными электродами определяется значением h.

Разность потенциалов U зависит также от ширины трещины, тока источника, УЭП % материала и геометрических параметров ОК. Влияние ширины трещины проявляется при отношении её ширины к глубине, большем 0,1. На практике это отношение обычно меньше 0,1, поэтому влиянием изменения ширины трещины можно пренебречь.

Электропотенциальные измерители глубины трещин позволяют измерять глубину трещин от 0,1 до 120,0 мм с погрешностью 10. 20%. Они просты в устройстве и эксплуатации, имеют малые габариты, массу (2. 5 кг) и стоимость (рис. 4). Эти приборы почти вне конкуренции, поскольку возможности УЗ-дефектоскопов в измерении глубины трещин ограничены, а радиационные дефектоскопы сложнее и требуют биологической защиты.

На рисунке 5 показан электропотенциальный толщиномер на переменном токе с диапазоном измерений 0,2. 100,0 мм.

Рис. 4. Измерение глубины трещин

Рис. 5. Электропотенциальный толщиномер

Метод электрического сопротивления основан на регистрации величины электрического сопротивления участка ОК. Этот метод по физическим основам близок электропотенциальному.

Электрическое сопротивление проводника равно

где р — удельное электрическое сопротивление материала проводника; S, I- площадь поперечного сечения и длина проводника соответственно.

Из формулы (4) следует, что по измеренному значению сопротивления R можно судить об удельном электрическом сопротивлении р материала изделия и геометрических параметрах ОК. Это позволяет также контролировать свойства материала изделия, используя связи р с химическим составом, структурой и другими параметрами материала ОК.

Следует отметить, что в приборах, реализующих методы электрического потенциала и электрического сопротивления, редко используют постоянный ток, так как в этом случае на результат измерения может оказывать влияние эффект поляризации.

Термоэлектрический метод основан на регистрации термоЭДС, возникающей при контакте разнородных проводников, один из которых ОК.

Если в качестве одного из электродов пары использовать металлический ОК, а другого — известный металл, то, зная разность температур t_r — и измеряя термоЭДС, можно определить коэффициент термоЭДС а, следовательно, идентифицировать материал ОК. На этом основано использование термоэлектрического эффекта для сортировки металлов и сплавов по маркам (химическому составу).

В тех случаях, когда ОК представляет собой двухслойную среду, например металлическое покрытие на металлическом основании, электрическая цепь содержит две последовательно соединённые термоэлектрические пары: электрод — покрытие и покрытие — основание.

При этом предполагают, что в зоне холодного электрода X температура изделия равна температуре окружающей среды (ОС). Температуры t₂ и t зависят от температуры горячего электрода Г, теплопроводности и массы покрытия и основания. Так как масса покрытия зависит от его толщины, то, следовательно, термоЭДС E_t можно использовать при создании термоэлектрических толщиномеров металлических покрытий.

При контроле ОК термоэлектрическим методом применяют две основные схемы: абсолютную и дифференциальную (рис. 6).

Горячий электрод (обычно медный) нагревается переменным током нагревателя и размещается в термоизолированном корпусе. В этом же корпусе находится терморезистор, с помощью которого регулируется ток подогревателя так, чтобы разность температур горячего и холодного электродов была постоянной. При использовании абсолютной схемы (рис. 6, а) измеряют абсолютное значение термоЭДС E_t и по нему определяют марку материала ОК. Дифференциальная схема (рис. 6, б) позволяет сравнивать ОК 1 с контрольным образцом 2, выполненным из заданного материала, путём измерения разности AE_t термоЭДС пар электрод — ОК и электрод -контрольный образец. При совпадении химического состава материалов изделия и контрольного образца A?_z = 0. Составив в процессе предварительных экспериментов на контрольных образцах таблицу зависимости AE_t от содержания той или иной примеси в сплаве, можно сортировать изделия по содержанию этой примеси.

Рис. 6. Абсолютная (а) и дифференциальная (6) схемы термоэлектрического контроля объектов

Очевидно, что термоэлектрические приборы можно применять только для контроля металлических объектов, не имеющих изоляционных покрытий (лаковых, красочных, эмалевых и др.).

Достоинствами термоэлектрических приборов являются относительная простота и невысокая стоимость, а также независимость результатов сортировки от геометрических параметров ОК, недостатком — необходимость непосредственного электрического контакта с изделием.

Электроискровой метод основан на регистрации электрического пробоя на участке поверхности ОК. Его используют для обнаружения нарушений сплошности диэлектрических защитных покрытий на электропроводящих объектах, а также трещин, несплошностей в диэлектрических объектах. В первом случае высокое переменное, импульсное или постоянное напряжение прикладывают между электропроводящим основанием и специальным электродом на покрытии, а во втором — между двумя электродами, расположенными с противоположных сторон диэлектрического ОК. Если в диэлектрике, к которому приложено напряжение, имеются газовые пузыри, поры, трещины и прочее, то в этом месте возникает искровой пробой, т.е. скачкообразное увеличение электрической проводимости. Температура газа в канале искры достигает 10 000 К, что приводит к термической ионизации.

Искровому разряду предшествует коронный (от лат. corona — венец), который возникает при значительной неоднородности электрического поля в разрядном промежутке. С учётом специфической формы электродов, выполняемых в виде металлических щёток, ионизация возникает лишь в тонком слое вблизи концов электродов с малым радиусом кривизны. При повышении напряжения на коронирующем электроде корона может перейти в дуговой или искровой разряд. Поскольку мощность источника напряжения в электроискровых дефектоскопах мала, дуговой разряд не возникает.

Напряжение искрового пробоя (7_пр равно

С/_пр = ^пр 12 Кл (S. Coulomb -французский физик, 1736- 1806).

В электрографическом методе обнаружения пор и трещин в металлических покрытиях на плоском металлическом основании используют электрохимический процесс.

Действие приборов, реализующих этот метод, состоит в том, что к испытуемой поверхности плоским электродом прижимают реактивную бумагу, пропитанную электролитом, и пропускают постоянный ток между электродом (анодом) и поверхностью ОК. В результате электрохимического процесса переноса ионов металла основы к аноду в тех местах, где сплошность покрытия нарушена, бумага меняет цвет и на ней образуется рисунок дефектов покрытия. Такие приборы используют для обнаружения дефектов в покрытиях из золота, платины, родия, палладия, нанесённых на медь, никель, серебро, а также в покрытиях из никеля, цинка, кадмия, олова на стали, в покрытиях из серебра на латуни или олове, из хрома на никеле.

Электрический контроль

Электрический контроль (ЭК) является одним из видов неразрушающего контроля (НК), в основе которого лежит регистрация и определение параметров электрических полей, взаимодействующих с объектами контроля (ОК), либо возникающих в них при воздействии внешних сил. Методика проведения ЭК и его разновидности регламентируются стандартом ГОСТ 25315-82.

Методами ЭК можно определять различные дефекты в ОК: трещины и другие несплошности в изделиях, выполненных из чёрных и цветных металлов, а также сплавов; в изоляционных покрытиях: поры, расслоения, пузыри, рыхлоты, трещины, утончения. Эти методы позволяют определять толщину протяжённых изделий (стержней, труб, прутков, лент, нитей), изготовленных из токопроводящих и непроводящих материалов. Косвенным путём, с помощью ЭК, можно определить физические и механические характеристики многих материалов: плотность, влажность, степень полимеризации, радиопрозрачность, процентное содержание компонентов в неоднородных системах и др.

Из арсенала методов ЭК наибольшее применение получили:

• метод электрических потенциалов;
• термоэлектрический метод;
• электроёмкостной метод;
• электроискровой метод;
• метод электростатического порошка.

Метод электрических потенциалов (электропотенциальный) основан на регистрации потенциалов, распределяющихся по поверхности токопроводящего ОК при пропускании через него электрического тока. На контролируемую поверхность ОК через токоподводящие электроды (I) (рис. 1) подаётся постоянный или переменный ток, который возбуждает между ними электрическое поле (Е). Проходя расстояние между электродами (I), ток создаёт на каждом участке (Δs) разность потенциалов (ΔU), величина которой через измерительные электроды (U), расположенные на определённом расстоянии между собой, подаётся на вход электронной схемы, преобразующей эту информацию к удобному для чтения виду.

На падение потенциалов влияют такие факторы, как удельная электрическая проводимость (σ) материала ОК, его площадь поперечного сечения и наличие поверхностных дефектов, уменьшающих эту площадь. На бездефектной поверхности ОК величина ΔU во всех точках контроля будет постоянной (рис. 1а), а наличие дефекта (рис. 1б) явится дополнительным сопротивлением прохождению тока, что повлечёт увеличение ΔU, по которому можно судить о само́м дефекте.

Термоэлектрический метод основан на регистрации и измерении термо-ЭДС, возникающей в электрической цепи (рис. 2), образованной токопроводящим ОК (1) и помещёнными на него двумя электродами – горячим (2) и холодным (3), к которым подключён индикатор (V). Этот метод применяется при определении марок сталей, при контроле типов проводимостей полупроводниковых материалов и др.

Информация о результатах контроля может быть получена либо путём прямого преобразования (рис. 2а), либо по дифференциальной схеме (рис. 2б).

В точке касания горячего электрода (2) с поверхностью ОК возникает термо-ЭДС, вызывающая ток в цепи (схема рис. 2а), который регистрируется прибором V.

Контроль по дифференциальной схеме (рис. 2б) предполагает сравнение термо-ЭДС эталонного образца (5) с термо-ЭДС ОК. В этом случае горячий электрод является общим для обоих изделий, а холодные, к которым подключён нуль-индикатор – раздельные. О принадлежности стали ОК к марке стали образца судят по показаниям V.

Электроёмкостной метод основан на регистрации и исследовании параметров электрического конденсатора, одним из элементов которого является ОК или его часть. Если предметом исследования является диэлектрик (бумага, пластик, композитные материалы и др.), то он помещается между обкладками, которые подключаются к источнику переменного тока. Если ОК токопроводящий, то он сам является одной из обкладок такого конденсатора, преобразующего физико-механические характеристики ОК в электрические. Источниками информации в обоих случаях являются электрическая ёмкость (C) и тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ.).

Электроискровой метод контроля применяется, в основном, для выявления дефектов в диэлектрических ОК и защитных изоляционных покрытиях электропроводящих ОК. В основу метода положена регистрация электрического пробоя участка такого покрытия, или самого́ диэлектрического объекта.

При контроле изоляционных покрытий испытательное напряжение подаётся на электропроводящее основание ОК и специальный электрод, которым сканируется это покрытие. При контроле диэлектрических объектов напряжение прикладывается к электродам, расположенным по обеим сторонам ОК.

Метод электростатического порошка основан на регистрации в ОК электростатических полей рассеяния, которые возникают при наличии в изделиях поверхностных дефектов.

Тонкий порошок карбоната кальция (СаСОз) распыляется над изделием из пульверизатора с соплом из эбонита или твёрдой резины; при трении о такое сопло, частицы порошка электризуются, получая положительный заряд. Оседающий на поверхность ОК, наэлектризованный порошок создаёт на ней противоположный электростатический заряд. Имеющиеся дефекты будут искажать электростатическое поле, создавая поля рассеяния, что приведёт к притяжению новых частиц к зоне дефекта и формированию видимого его изображения.

Методы ЭК получили широкое распространение благодаря высокой информативности и возможности работать как с токопроводящими, так и с изоляционными материалами.

Однако у этих методов есть и недостатки: для получения информации требуется контакт с ОК, необходима высокая чистота поверхности объекта, сложность автоматизации дефектоскопии.