Электротермический способ дефекто-скопии

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (u)813225 (61) Дополнительное к ввт. саид-ву— (22) Заявлено 28.02,79 (21) 27 30243/18-25 р )м. кл.з

0 01 N 25/72 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 150381 Бюллетень Й9 10

Дата опубликования описания 150 381 (S3) V@K 536. 6. (088.8) (72) Авторы изобретения

fO.È. Головин, В.А. Киперман и A.A. Слетков (71) Заявитель

Тамбовский институт химического машинострое (54 ) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ДЕФЕКТОСКОПИИ

g, = orchain 9

81 +82 выр аления

Изобретение относится к контролю

Проводящих материалов и может быть использовано для определения геометрических параметров ".. ориентации, 5 непроводящих дефектов.

Известен способ контроля неоднородности металлических сплавов по измерению термо-ЭДС, возникающей при пропускании тока сквозь образец io и зонд, нагревающий локальную область образца $1) .

Недостатком способа является использование двух источников энергии— электрического и теплового.

Наиболее близким к изобретениЮ техническим решением является электротермический способ дефектоскопии, в котором нагрев контролируемой зоны производится электрическим током, а 20 о наличии дефекта судят по величине термо-ЭДС, возникающей в зоне сварного соединения разнородных металлов 21 .

Недостатком способа является не- 25 возможность обнаружения дефекта вне эоны сварного шва. Кроме этого, способ не позволяет определить геометрические параметры дефекта, его ориентацию. 30

Цель изобретения — повышение информативности способа, а именно, определение отношения длины дефекта а к радиусу кривизны r в вершине, а также его ориентации.

Поставленная цель достигается тем, что в злектротермическом способе дефектоскопии, основанном на нагреве изделия путем пропускания через него электрического тока, первый импульс тока пропускают в произвольном направлении и измеряют максимальный относительный перегрев 9, в зоне дефекта, через интервал времени, в течение которого 8 становится равным единице, пропускают второй импульс тока той же амплитуды и длительности в направлении, перпендикулярном направлении первого импульса, измеряют максимальный относительный перегрев 9< и определяют величину отношения длины дефекта Я к радиусу кривизны r в его вершине по формуле О/r= 9 «9 -2Й„.+9 +1, ! 1 а угол между большой осью дефекта и направлением первого импульса иъ

813225

91= ;/Т = ьо,)2=во,.

Э "-Т (т "-Ьо/2.=,sо. в )? раз

Ь е РЙ(« Я) )п2

5О

Для пояснения сущности способа рассмотрим распределение электричес кого тока в металлическом листе со сквозным эллиптическим отверстием.

Известно, что с помощью эллипса можно описать острые и тупые трещины, продолговатые и круглые неметаллические включения и др. непроводящие дефекты.

Комплексный потенциал электрического поля в бесконечном листе с эллиптическим отверстием равен

И, wls) i(oz ь х*-(os-у))соьр а-Ь

+((Sz-o z>-(а - ))ьп1), где Е - значение напряженности поля на бесконечности, .Zx+iy — комплексная переменная, я — угол между вектором напряжен- 2О ности и положительным направлением оси Х, совпадающим с большой осью эллипса, а и Ь вЂ” соответственно большая и малая полуоси эллипса.

Напряженность электрического поля определяется как модуль производной комплексного потенциала. В вершине дефекта, имеющей координаты (а,О), она равна

0 30

E=E (2 ) Sir)g или, заменяя b через

1o r, E-E () (-„-)ь п1, 35 .ф налогичное выражение и для плотности тока, т.е. в вершине трещины происходит увеличение плотности тока по сравнению со средней по образцу где ) - коэффициент концентрации электрического поля в вершине тре щийы. 45

Тогда относительный перегрев (концентрация температурного поля) в вершине дефекта по закону Джоуля-Ленца равен

Пропуская два импульса тока во взаимно перпендикулярных направлениях, можно определить

8,*(l II+) sissE),;

ss= (oE Я) Б л (, 90 ) (gg) cos g

Из этих уравнений получаем

a/n=e++e -а в «Е «

1 Я

= Ct)sG Sin л«82

Пример. В образце из стали б5Г размерами бОх100х0,3 мм образовывают краевую трещину длиной 1 см с радиусом кривизны в ее вершине

0,1 мм под углом 60 к краю. листа.

Через образец пропускают два импульса тока плотностью 10 A/ì и длитвльностьк) 40 ° 10 с в двух взаимно перпендикулярных направлениях — вдоль длинной и короткой сторон образца.

Второй импудьс тоже пропускают через 5 мин после первого. Этого времени достаточно для выравнивания температуры по образцу. Температуру в вершийв трещины Т,, Т и на краю образца (Т ) измеряют с помощью термопары. Получают следующие значения:

Т1 =1600С, Т =б0 С, T =2 С. Тогда относительньМ перегрев (коэффициент концентрации температурного поля) зная О, и 92, определяем отношение а/г и угол, oil 9 В 66 +s ° 1*Во+Ьо-21ВО ЪО+1=до 2 1 1

9 ф "- Я)"С5 )1 — — = Р) СЪ))1 Qg 5О +82 ВО«З0

Некоторая погрешность в измерении параметров трещины связана с неточностью определении температуры перегрева.

Использование предлагаемого способа обеспечивает определение отношения а/r и ориентации дефекта. Это позволяет определять локальные механические напряжения в вершине дефекта, так как концентрация механических напряжений зависит от угла между осью дефекта и направлением прикладываемого усилия и отношения. Таким образом, предлагаемый способ позволяет не только обнаружить дефект, но и рассчитать его влияние на прочность изделия в условиях эксплуатации. формула изобретения

Электротермический способ дефектоскопии, основанный на нагреве изделия путем пропускания через него электрического тока, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения информативности способа, первый импульс тока пропускают в произвольном на— правлении и измеряют максимальный относительный перегрев 81 в зоне дефекта, через интервал времени, в течение которого 6< становится равным единице, пропускают второй импульс тока той же амплитуды и длительности в направлении, перпендикулярном направлению первого импульса, измеряют максимальный относительный перегрев &г и определяют величину отно813225

Составитель С. Беловодченко

Редактор Т. ПapheHoBa Техред 3.Гаврнлешко Корректор М. Шароши.

Заказ 758/52 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 шения длины дефекта а к радиусу кривизны в его вершине по формуле а

94+92 2 81+82 +1у а угол между большой осью дефекта и направлением первого импульса $ из выражения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 620880, кл. 6 01 и 25/32, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 263969, кл. G 01 М 25/72, 1970 (прототип) .