Способ контроля локальных повреждений конструкций

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к методам неразрушающего контроля стационарных конструкций, и может быть использовано для обнаружения локальных повреждений антенных мачт и других конструкций, используемых в том числе в составе систем вооружения и военной технике противовоздушной обороны. Способ контроля локальных повреждений конструкций заключается в том, что предварительно на контролируемую поверхность протяженной конструкции наносят изоляционный слой, после чего на нанесенный изоляционный слой наносят секционированный рисунок из электропроводящего слоя и делают отводы для обеспечения возможности измерения сопротивления отдельных участков рисунка, при этом рисунок наносят таким образом, что в случае локального разрушения контролируемой конструкции происходит разрушение и нанесенного на поврежденную поверхность рисунка, выполненного из электропроводящего слоя, и, следовательно, изменяется и сопротивление локального участка. Применение предложенного способа обеспечивает возможность локализации места дефекта контролируемой конструкции и снижение количества используемого технологического оборудования при контроле группы объектов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к методам неразрушающего контроля крупногабаритных стационарных конструкций, и может быть использовано для обнаружения локальных повреждений антенных мачт и других конструкций, используемых в том числе в составе систем вооружения и военной технике противовоздушной обороны.

Уровень техники

Известен способ контроля случайных повреждений конструкций, описанный в изобретении по патенту РФ №2120133 (кл. G01V 3/11, 1990 г.), принимаемый за прототип.

Сущность способа, принятого за прототип, заключается в том, что через металлоконструкцию пропускают ток I катодной защиты специальной формы, проводят непрерывное измерение потенциала V, наведенного в металлоконструкцию моделируемым током I катодной защиты, а также сопротивления R покрытия по соотношению (R=V/I), на основе чего выявляют повреждение металлоконструкций.

Недостатками способа, принятого за прототип, являются:

- отсутствие возможности локализации места повреждения конструкции, вследствие чего в случае обнаружения случайного повреждения требуется проведение обследования всей конструкции. Процесс локализации места отказа может быть сопряжен с рядом трудностей. Во-первых, в зависимости от характера конструкции зачастую трудно обеспечить доступ к самой конструкции для проведения дефектации. В частности, с подобным трудностями можно столкнуться в случаях протяженных конструкций, скрытых под землей либо для обследования которых требуется работа на высоте. Во-вторых, не во всех случаях возможна локализация места дефекта путем визуального осмотра, т.к. дефект может быть скрытым и не вызывать серьезных видимых разрушений на поверхности конструкции. Таким образом, отсутствие возможности локализации места отказа приводит к значительным временным и финансовым затратам, связанным с необходимостью организации дорогостоящих процедур локализации места отказа;

- невозможность контроля неметаллических конструкций и металлических конструкций с перекрестными конструктивными связями;

- необходимость непрерывной подачи тока катодной защиты, что требует постоянного подключения к объекту контроля достаточно сложного стационарного оборудования. В случае контроля состояния двух и более конструкций количество необходимого оборудования равно количеству контролируемых объектов, что приводит к дополнительным финансовым затратам.

Сущность изобретения

Техническим результатом от применения заявленного способа является устранение недостатков прототипа, а именно:

- обеспечение более простой локализации места дефекта контролируемой конструкции;

- обеспечение возможности контроля металлических и неметаллических конструкций, а также конструкций с перекрестными конструктивными связями;

- снижение количества необходимого технологического оборудования при контроле группы объектов.

Указанный технический результат достигается тем, что предварительно на контролируемую поверхность протяженной конструкции наносят изоляционный слой, после чего на нанесенный изоляционный слой наносят секционированный рисунок из электропроводящего слоя и делают отводы (фиг.1) для обеспечения возможности измерения сопротивления отдельных участков рисунка, при этом рисунок наносят таким образом, что в случае локального разрушения контролируемой конструкции происходит разрушение нанесенного на поверхность этой конструкции рисунка, выполненного из электропроводящего слоя. Каждому нанесенному участку рисунка электропроводящего слоя ставится в соответствие участок контролируемой конструкции, на который наносится рисунок. Данное соответствие идентифицируется с помощью отводов (проводников), которые используются при локализации места обнаруженного дефекта. Для обеспечения предотвращения воздействий внешней среды (осадки, пыль, грязь) на электропроводящий слой может быть нанесен сверху изоляционный защитный слой.

Изоляционный, электропроводящий и дополнительный защитный изоляционный слои могут наноситься участками как на металлические, так и на неметаллические конструкции, что дает возможность проводить контроль локальных разрушений и металлических, и неметаллических конструкций, включая секционированные сборные протяженные конструкции и конструкции с перекрестными конструкционными связями.

Перед началом эксплуатации конструкции проводят измерение сопротивления Riu участков нанесенного рисунка и принимают полученные данные за эталонные. Устанавливают допуски на изменение сопротивления, в пределах которых не квалифицируется разрушение конструкции. В процессе последующей эксплуатации в случае выхода контролируемого значения Ri сопротивления, измеренного на соответствующем участке рисунка, за пределы указанных допусков делается заключение о наличии повреждения на данном участке конструкции.

В процессе эксплуатации конструкции по истечении определенного промежутка времени Tk, устанавливаемого исходя из необходимости обеспечения требований работоспособности и вероятности выхода из строя контролируемой конструкции (на основании статистики частоты возникновения дефектов аналогичных конструкций), с помощью типовых переносных средств измерения проводят измерение сопротивлений Ri участков нанесенного рисунка. Сравнивают полученные результаты измерения сопротивления Ri с установленными эталонными значениями с учетом допусков и делают вывод об исправности участков и контролируемой конструкции в целом или о наличии дефектов.

Превышение измеренного значения сопротивления Ri установленных допусков для данного участка рисунка электропроводящего слоя свидетельствует о наличии дефекта на данном участке контролируемой конструкции. Место дефекта идентифицируется по номеру отвода электрической цепи рисунка электропроводящего слоя (фиг.1), в которой впервые зафиксировано отклонение значения сопротивления Ri участка цепи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 поясняется принцип осуществления заявленного способа.

На фиг.2 представлена эквивалентная электрическая принципиальная схема электропроводящего слоя.

Осуществление изобретения

Принцип технической реализации заявленного способа поясняется на примере применения способа при контроле состояния участка плоской протяженной конструкции.

Для осуществления способа на заведомо исправную контролируемую конструкцию 1 перед началом эксплуатации наносят три слоя пленок материала (фиг.1): изоляционный слой материала 2; многосекционный электропроводящий слой материала 3; защитный слой материала 4.

При этом ширина многосекционного электропроводящего слоя для обеспечения обнаружения небольших локальных разрушений не должна превышать 2 см.

В случае необходимости контроля широкого участка конструкции параллельно наносятся дополнительные многосекционные электропроводящие слои.

На основании априорных данных о протяженности конструкции и требуемой точности определения места обнаружения дефекта конструкцию разбивают на необходимое количество контролируемых участков. При этом для обеспечения возможности измерения сопротивления электропроводящего слоя каждого участка конструкции делают отводы 5, например, в виде гибких проводников, которые подключают при контроле ко входу измерительного прибора 6. Для удобства контроля сопротивления участков цепей Ri отводы 5 могут быть объединены на диагностический разъем 7, к контактам которого поочередно подключают вход измерительного прибора 6.

Нанесенный рисунок электропроводящего слоя можно представить в виде эквивалентной электрической принципиальной схемы (фиг.2), где R01 - сопротивление электропроводящего слоя между выводами 0 и 1, R12 - сопротивление электропроводящего слоя между выводами 1 и 2 и т.д.

Измерительный прибор 6 подключают общим контактом к началу электропроводящего слоя (точка «0»), а измерительный вход подключают к отводам (фиг.1) и производят измерение сопротивлений R01, R12, R23, R34, R4…n участков контролируемой конструкции. Полученные данные для исправной конструкции фиксируют как эталонные R01Э, R12Э, R23Э, R34Э, R4…nЭ, где R01Э - эталонное значение сопротивления электропроводящего слоя между выводами 0 и 1 для исправного участка конструкции, R12Э - эталонное значение сопротивления электропроводящего слоя между выводами 1 и 2 для следующего исправного участка конструкции - и т.д.

Устанавливают значения ΔR01, ΔR12, ΔR23, ΔR34, ΔR4…n допусков для каждого участка конструкции, в пределах которых изменение сопротивления электропроводящего слоя не квалифицируется как неисправность конструкции. Допуски устанавливают с учетом того, что в процессе эксплуатации конструкция подвергается различного рода нагрузкам, приводящим к механическим деформациям, таким как сжатие и растяжение, при которых происходят изменения сопротивления участка электропроводящего слоя, без повреждения конструкции. В дальнейшем в процессе эксплуатации конструкции производят периодические измерения значений сопротивлений электропроводящего слоя Ri на контролируемых участках конструкции и сравнивают их с эталонными значениями (R+ΔR). Измерения проводят периодически с периодом Tk, установленным на основе статистики частоты возникновения дефектов аналогичных конструкций или на основе расчетных данных.

Нахождение измеренного сопротивления участка электропроводящего слоя в заданных пределах свидетельствует об исправности протяженной конструкции на данном участке:

В случае разрушения участка конструкции происходит обрыв электропроводящего слоя. Сопротивление контролируемого участка цепи резко возрастает и выходит за границы допуска.

На основании процедуры сравнения измеренных значений Ri сопротивления с эталонными (R+ΔR) согласно (1) и (2) делают заключение об исправности или о наличии повреждения (дефекта) контролируемого участка протяженной конструкции. Это позволяет локализовать место дефекта, на основе чего проводят более детальное обследование данного участка конструкции и его ремонт. Сокращается время поиска дефекта, и предотвращаются возможные аварийные ситуации на крупногабаритных конструкциях (например, антенных мачтах радиолокационных постов).

В качестве многосекционного электропроводящего слоя может быть использован, например, материал по патенту РФ №2061713 «Электропроводящая полимерная композиция» (кл. C08L 27/18, С08К 3/00, 1993 г.) или любой другой материал с соответствующими свойствами. В качестве защитного покрытия может быть использован, например, материал по патенту РФ №2156268 «Состав защитного покрытия» (кл. C09D 191/06, C09D 5/00, 1999 г.) или другие материалы, обеспечивающие соответствующую защиту и стойкость. В качестве отводов, выполненных в виде проводников, соединяющих электропроводящий слой с общим диагностическим разъемом, могут использоваться отрезки многожильного гибкого изолированного провода, например многожильного гибкого термостойкого провода во фторопластовой изоляции (МГТФ).

В качестве средств измерений могут использоваться серийные измерительные приборы, например универсальный цифровой вольтметр В7-38, или аналогичные приборы, работающие в режиме измерения сопротивления.

1. Способ контроля локальных повреждений конструкций, включающий в себя подключение к контролируемой конструкции средств измерения электрического сопротивления, отличающийся тем, что на протяженные поверхности контролируемой конструкции наносят изоляционный слой и слой электропроводящего материала, электропроводящий слой выполняют в виде секционированных рисунков, от каждого локального участка электропроводящего слоя, совпадающего с контролируемым участком конструкции, выполняют отводы в виде проводников, вторые концы проводников, соответствующие локальным участкам рисунка электропроводящего слоя, используют для подключения измерительного входа измерительного прибора, при этом наличие повреждения локальных участков конструкций устанавливают по отклонению измеренного значения сопротивления Ri локального участка электропроводящего рисунка сверх эталонного значения R сопротивления этого участка с учетом допусков ΔR, причем эталонные значения сопротивлений локальных участков предварительно измеряют для исходного исправного состояния контролируемой конструкции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на слой электропроводящего материала наносят внешний защитный слой, защищающий электропроводящий слой от внешних воздействий.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторые концы проводников, соответствующие локальным участкам рисунка электропроводящего слоя, объединяют на разъем, к контактам которого поочередно подключают измерительный прибор.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что его применяют для контроля как металлоконструкций, так и неметаллических конструкций, а также секционированных сборных протяженных конструкций и конструкций с перекрестными конструкционными связями.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что подключение измерительных приборов и проверку целостности конструкции производят периодически с периодом Тk, установленным на основе статистики частоты возникновения дефектов аналогичных конструкций или на основе расчетных данных.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к неразрушающим способам определения механизма электрической проводимости, в частности на атомарном уровне, и может быть использовано при разработке новых изоляционных материалов с заданной протонной проводимостью, а также кристаллов, используемых в оптоэлектронике и лазерной технике.

Изобретение относится к области анализа материалов с использованием электрических средств, в частности измерения электрического сопротивления материалов, и может быть использовано при определении локальных дефектов изоляции электрического кабеля или металлических труб.

Изобретение относится к неразрушающему контролю объектов и может быть использовано для измерения параметров процесса коррозии металлов в электропроводящих жидких средах с целью диагностики состояния технологического оборудования и трубопроводов, используемых для переработки и транспортировки жидких электропроводящих сред, например нефти.

Изобретение относится к неразрушающему контролю электропроводящих изделий и может быть использовано в машиностроении для контроля толщины и качества упрочненных слоев конструкционных сталей, получаемых при термической и химико-термической обработке, а также для контроля металлизационных и гальванических покрытий.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля различного рода изделий и может найти применение в тех областях науки и техники, где требуется определение внутренней структуры объекта, а также дефектоскопический контроль объекта.

Изобретение относится к неразрушающим методам (конкретно электропотонциальным) контроля труб из электропроводящих материалов. .

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения скорости распространения фронта трещины в магистральном газопроводе при его испытании на протяженное разрушение

Изобретение относится к области диагностики механического состояния конструкций, а именно к технике диагностики повреждения поверхности конструкций, и может быть использовано для мониторинга поверхностей объектов авиационной техники. Распределенный сенсор трещин состоит из электрических проводников первой группы и электрических проводников второй группы, изолированных друг от друга, от материала объекта и внешней среды, причем проводники одной группы не пересекаются. Проводники первой группы пересекаются с каждым проводником второй группы в одной точке под углом α, преимущественно равным 90°. Проводники одной группы отстоят друг от друга на расстоянии h, равном для обеих групп. При этом в сенсор трещин согласно изобретению введены бескорпусные двухэлектродные симисторы, располагающиеся в узлах пересечения электрических проводников первой группы и электрических проводников второй группы и соединенные первыми электродами с электрическими проводниками первой группы, а вторыми электродами с электрическими проводниками второй группы, при этом электрические проводники выполнены тонкопленочными, и слои тонкопленочного диэлектрика, расположенные таким образом, что тонкопленочные проводники находятся между двумя слоями тонкопленочного диэлектрика. Также предложен способ регистрации возникновения и определения локализации трещин. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Предложение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения глубины трещин на сложнопрофильных объектах с поверхностью переменной кривизны, например, при измерении глубины трещин, выходящих на поверхность лопаток паровых турбин. Снижение трудоемкости измерений за счет исключения необходимости измерения кривизны поверхности на дефектном участке с помощью дополнительных средств достигается путем получения информации о кривизне поверхности по отношению напряжений U01/U02, измеренных электропотенциальным преобразователем при его ориентации в двух взаимно ортогональных направлениях, одно из которых совпадает с направлением оси объекта, имеющего цилиндрическую поверхность. 5 ил.

Изобретение относится к ремням или тросам с покрытием, используемым, например, в лифтовых системах, используемых для подвешивания лифта и/или приведения его в действие. Способ обнаружения износа ремня или троса с покрытием, включающий измерение первоначального электрического сопротивления одного (одной) или большего количества кордов, прядей или проволок ремня или троса с покрытием. Первоначальное электрическое сопротивление калибруют путем повторения измерения первоначального электрического сопротивления и внесения совокупности значений измеренных первоначальных электрических сопротивления в базу данных. Определяют истинное значение первоначального электрического сопротивления из совокупности внесенных значений первоначального электрического сопротивления и сравнивают последующие измеренные значения электрического сопротивления указанного одного (одной) или большего количества кордов, прядей или проволок ремня или троса с покрытием с истинным значением первоначального сопротивления. Изобретение обеспечивает возможность более точного контроля износа ремня или троса с покрытием для подвешивания и/или приведения в действие лифта. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

В способе проведения исследования плоской кровли из мягких изоляционных материалов используется токопроводящий контур, приемник и источник сигнала. При этом контур представляет собой неизолированный многожильный медный провод, который выкладывают по периметру исследуемой поверхности, поверхность внутри контура увлажняют водой, изолируют воронки ливневой канализации и всевозможного оборудования с помощью кольца из неизолированного многожильного медного провода, расположенного вокруг воронки или оборудования, кольцо соединяется с контуром гибким изолированным проводом, к контуру подключается импульсный источник сигналов, вторая клемма подключается к заземлению здания, используют приемник с двумя зондами для определения, где проходит импульс от источника через место повреждения/дефект в гидроизоляционном слое к заземлению, приемник графически отображает 5-7 последних измерений в течение 16 секунд, по увеличению и/или уменьшению сигнала определяют направление движения к месту повреждения/дефекту, проверку места повреждения/дефекта проводят следующим образом: в место повреждения/дефект устанавливают один из зондов, а другим зондом на расстоянии 0,2-1,0 м выполняют измерение сигнала вокруг установленного в место повреждения/дефект зонда. Изобретение обеспечивает высокую точность выявления протечки: с точностью до 1-5 мм, в проверке целостности новых кровель, особенно зеленых кровель, имеющих верхний слой из грунта и насаждений и эксплуатируемых, засыпанных слоем защитного гравия, где удаление верхних слоев для выявления и устранения протечек было бы дорого или разрушительно для ландшафта кровли, контроля качества и выявления слабых мест гидроизолируемой поверхности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 10 ил.

Использование: для определения степени разупрочнения деталей из алюминиевых сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения степени разупрочнения деталей из алюминиевых сплавов, сопровождающийся распадом твердого раствора в алюминиевых сплавах, включает определение удельной электропроводимости контролируемого материала на участке разупрочнения, дополнительно проводят на образцах-свидетелях (тамплетах) процессы термообработки, имитирующие условия, повлиявшие на разупрочнение деталей с последующим определением на тамплетах значения удельной электропроводимости; вытачивают из тамплетов образцы, на которых определяются механические характеристики по результатам испытаний на растяжение; строят графики зависимости механических характеристик образцов от удельной электропроводимости; определяют аппроксимирующие уравнения, по которым вычисляются граничные значения удельной электропроводимости, соответствующие допустимому нижнему значению механических свойств для каждой конкретной плавки и вида полуфабриката; сопоставляют значение удельной электропроводности на детали из алюминиевого сплава на участке разупрочнения с полученными расчетными значениями после имитационной термообработки. Технический результат: обеспечение возможности определения ослабления механических свойств в темном пятне алюминиевого сплава. 4 табл., 3 ил.

Изобретение относится к исследованию свойств материалов с помощью электрических измерений и может быть использовано для неразрушающего контроля структуры изделий из алюминиевых сплавов. Сущность: способ включает определение удельной электропроводимости материала и анализ полученных значений. При этом для каждого типоразмера трубы и марки сплава определяют минимальное базовое значение удельной электропроводимости с учетом поправок на радиус кривизны поверхности и толщину стенки трубы (γБ), а также эталонную разницу ее значений в пределах измерений удельной длины трубы (Δγ). Осуществляют последовательные измерения удельной электропроводимости после термической обработки по всей длине наружной поверхности трубы через определенные равные промежутки. Сравнивают полученные значения с допустимыми. При наличии показателей электропроводимости, соответствующих базовому значению и эталонной разнице, судят об отсутствии пережога в структуре материала трубы. Технический результат: упрощение, повышение точности и способности выявления локального пережога. 1 табл.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к методам неразрушающего контроля стационарных конструкций, и может быть использовано для обнаружения локальных повреждений антенных мачт и других конструкций, используемых в том числе в составе систем вооружения и военной технике противовоздушной обороны

Наверх