Электротермический способ дефектос-копии

 

О П И С А Н И Е (п)824003

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Севвтсннх

Соцнаннстнчвсних .Рвспублнн

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22)Заявлено 23.04.79 (21) 2756938/18-25 (51)Я. Кл.

G 01 N 25/72 с присоединением заявки М(23) П риоритет— 1шЮЭР @шшн11 квантвт

ВЕВР ю ашшн ахебретеннй н атнрьпнй

Опубликовано 23.04.81 ° Бюллетень _#_e 15 (5З) уп К 536.6

{088.8) Дата опубликования описания 25.04.81 (72) Авторы изобретения.

Ю. И. Головин и В. А. Киперман, c . „,".h !

Тамбовский институт химического машиностроения;; — I (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ДЕФЕКТОСКОПИИ!

Изобретение относится к неразрушающему контролю проводящих материалов.

Известен способ тепловой дефектоскопии, основанный íà нагреве новерхности изделия токами высокой частоты и регистрации дефектов по наличию градиента . температуры пореррроств fl) .

Недостатком указанного способа является низкая разрешающая способ ность

Наиболее близким по технической .сущности a предлагаемому являетоя электротермический способ дефектоскопии, в котором нагрев контролируемой злы производится электрическш током а о наличии дефекта судят по Йеличиие термоэДСрJ возникающей в зоне сварно-. го соединения разнородных металпов 2 е

Недостатком способа является невозможность обнаружения дефекта вне. зоны сварного шва. Кроме того, способ не позволяет установить наименьший радиус кривизны дефекта, который onределяет влияние дефекта на конструкционную прочность изделия.

Цель изобретения — повышение информативности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в электротермическом способе дефектоскопни, .основанном на нагреве изделия путем нропускания через него электрического тока, по изделию пропускают ряд импульсов электрического тока неизменной амплитуды с увеличивающейся длительностью с, разделенныхво времени паузой, достаточной для полного охлаждения изделия после пропускания предыдущего импульса, измеряют максимальную температуру в зоне дефекта в момент окончания импульса тока и определяют величину наимень-, шего радиуса кривизны обнаруженного дефекта r, по формуле r=107Ht,где Нкоэффициент температуропроводности маи териала изделия, -длительность импульса, после которого измеряемая тем824003

3 пература перестает прямо пропорционально зависеть от

Для пояснения сущности предлагаемого способа рассмотрим распределение электрического тока в металли.ческом листе со сквозным эллиптическим отверстием. Известно, что с помощью эллипса можно онисать острые и тупые трещины, продолговатые и круглые неметаллические включения и др. непроводящне дефекты.

Комплексный потенциал электрического тока s бесконечном листе с эл липтическим отверстием равен

g ф* — "((ос- zs(s -Ь ) совр (1)

+ (Ьв- 6 4"- l .. gj где Š— значение напряженности

CO поля на бесконечности; .,=y ig -,комплексная переменная, угол между вектором на 25 пряженности и положительным направлением оси Х, совпадающим с большой осью эллипса, а и в- соответственно большая и малая полуоси эллипса °

Напряженность электрического поля . определится как модуль производной комплексного потенциала. 35

В верпине дефекта, имеющей координаты (а,о), она. равна

E = E (i+ > ) s in y или, заменяя Ь через ra

Я. ;„(з)

С учетом закона Ома аналогичное выражение имеет место и для плотности. 45 тока. Таким образом, в вершние дефекта эллиптической форьы происходит увеличение плотности потока по сравнению со средней по образцу в Р раз р

=(<+К)в<о р, где P — . коэффициент концентрации электрического тока в вершине дефекта (трещины);

К= - безразмерный параметр, определяющий степень вытянутости и остроты дефекта.

Очевидно, концентрация тока вблизи устья трещины приводит к заметному повышению температуры в этой области, которое позволяет обнаружить дефект.

Максимальной величины температура достигает в условиях адиабатического нагрева, когда за время действия импульса тока теплопроводность не успеет существенно выравнять температурный градиент (закон Джоуля-Ленца) (5) „ 3 1 бс> где jо — плотность тока;

t — длительность импульса тока;

g NCy- проводимость и объемная теплоемкость материала изделия °

Если длительность импульса тока превышает характерное время термической диффузии, которое определяется как 1" =*г /Н (Н вЂ” коэффициент температуропроводности}, то локальный разогрев в вершине будет намного слабее. Для больших длительностей импульса. тока реальный распределенный источник тепла заменяют линейным, расположенным в центре трещины.

Его мощность определяется интегрированием квадрата распределения тока

j2 2 . (6)

q=2 4 — " г2

Тогда температура, нормированная на удельное тепловыделение в вершине трещины, определится выражением где 3 — коэффициент теплопроводности;

Е - интегральная показательная

4 функция;

S - расстояние от вершины трещины °

Чем больше радиус кривизны кончика трещины, тем,для длинных импульсов более пренебрегают теплопроводностью и пользуются аднабатическим приближением. За границу применимости адиабатического приближения (5) принимают условие с 4. 0,01 i, из ко* л+ торого и получается соотношение о%

1 — )00 с илн Р = 10(Йс °

Предлагаемый способ позволяет не только обнаруживать дефект, но и с

824003

Формула изобретения

Составитель С. Беловодченко

Редактор Л. Кеви Техред Ж.Кастелевич Корректо С. Шекма

Заказ 2096/61 Тираж 907, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Ра ская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 удовлетворительной точностью опре" . делять его минимальный радиус кривизны, что дает возможность. оценивать влияние этого дефекта на конструкционную прочность контролируемого изделия.

Электротермический способ дефек- . тоскопии, основанный на нагреве изде,лия путем пропускания через него электрического тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения информативности способа, прону" скают ряд импульсов тока неизменной амплитуды с увеличивающейся длительностью t, разделенных во времени ( паузой, достаточной для полного охлаждения изделия после пропускания предыдущего импульса измеряют максимальную температуру в зоне дефекта в момент окончания импульса и опре5 деляют величину наименьшего радиуса кривизны обнаженного дефекта r no формуле r-=10 Н, где Н вЂ” коэффициент температуропроводности материала изделия,,ь - длительность импульса, л

® после которого измеряемая температура перестает прямо пропорционально зависеть от t.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент С111А У 3681970, кл. 73-15.4, 19?0.

2. Авторское свидетельство СССР

9 263969, кл. G 01 М 25/72, 1970

20 (прототип).