МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ ТЕПЛОВЫМ МЕТОДОМ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ДИАГНОСТИКА И ДЕФЕКТОСКОПИЯ

МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ»

(для студентов, обучающихся по направлению «Инженерное материаловедение», специальности 7.090201, 7.090203)

Луганск 2007

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ ТЕПЛОВЫМ МЕТОДОМ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ДИАГНОСТИКА И ДЕФЕКТОСКОПИЯ

МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ»

(для студентов, обучающихся по направлению «Инженерное материаловедение», специальности 7.090201, 7.090203)

УТВЕРЖДЕНО

На заседании кафедры

Прикладного материаловедения.

Протокол № от 2008

Луганск 2008

УДК 681.2

Методические указания к лабораторной работе «Выявление дефектов тепловым методом неразрушающего контроля» по дисциплине «Диагностика и дефектоскопия материалов и изделий» (для студентов, обучающихся по направлению «Инженерное материаловедение», специальности 7.090201, 7.090203) / Сост.: Л.А. Рябичева, Ю.Н. Никитин - Луганск: изд-во Восточноукр. нац. ун-та им. В. Даля, 2008. - с.

Приведен порядок выполнения лабораторной работы, содержание отчета, необходимые сведения из теории, вопросы для контроля и список рекомендуемой литературы.

Составители: Л.А. Рябичева, проф., Ю.Н. Никитин, доц.

Рецензент Е.П. Могильная, доц

Ответственный за выпуск Л.А. Рябичева, проф.

Цель работы:Определить наличие и расположение поверхностных дефектов тепловым методом неразрушающего контроля

1. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

- пирометр визуальный общепромышленный «Промінь»;

- печь электрическая высокотемпературная камерная;

- металлические образцы;

- наждачная бумага.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И СОСТАВЛЕНИЯ ОТЧЕТА

2.1. При подготовке к лабораторной работе опишите:

- физические основы тепловых методов неразрушающего контроля;

- устройство и принцип работы визуального яркостного пирометра;

2.2. Произведите контроль качества образца с помощью визуального пирометра:

- металлический образец, подлежащий контролю, очистите от ржавчины;

- поместите образец в печь и нагрейте до температуры 800°С;

- произведите выдержку образца в печи при температуре 800°С в течении 10 минут для равномерного прогрева образца;

- через отверстие в заслонке печи с помощью пирометра исследуйте поверхность образцов на наличие дефектов;

- сделайте вывод о качестве образца.

СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

В тепловых методах неразрушающего контроля в качестве пробной энергии используется тепловая энергия, распространяющаяся в объекте контроля. Температурное поле поверхности объекта является источником информации об особенностях процесса теплопередачи, которые, в свою очередь, зависят от наличия внутренних или наружных дефектов. Под дефектом при этом понимается наличие скрытых раковин, полостей, трещин, непроваров, инородных включений и т. д., всевозможных отклонений физических свойств объекта от нормы, наличие мест локального перегрева (охлаждения) и т. п.

Основной характеристикой температурного поля, являющейся индикатором дефектности, служит величина локального температурного перепада. Координаты места перепада, его рельеф или, иными словами, топология температурного поля и его величина в градусах являются функцией большого количества факторов. Эти факторы можно разделить на внутренние и внешние. Внутренние факторы определяются теплофизическими свойствами контролируемого объекта и дефекта, а также их геометрическими параметрами. Эти же факторы определяют временные параметры процесса теплопередачи, в основном, процесса развития температурного перепада. Внешними факторами являются характеристики процесса теплообмена на поверхности объекта контроля (чаще всего величина коэффициента конвективной теплоотдачи), мощность источника нагрева и скорость его перемещения вдоль объекта контроля.

Основным информационным параметром при ТНК является локальная разность температур между дефектной Т_А и бездефектной Т_Вобластями объекта ∆Т= = т_а — t_В. Знак перепада зависит от соотношения теплофизических свойств дефекта и изделия и исследуемой поверхности. При нагреве изделий, содержащих дефекты, плохо проводящие тепло (типа газовых включений), перепад положителен для поверхности, подвергнутой нагреву (т. е. место дефекта характеризуется локальным повышением температуры), и отрицателен для противоположной стороны. В случае дефекта, проводящего тепло лучше основного изделия (металлические вкрапления), знак перепада изменяется на обратный.

Увеличение мощности нагревателя и уменьшение интенсивности теплообмена приводит к росту уровня нагрева d изделия и лучшему выявлению дефектов.

Для неконтактного измерения температуры применяются на равнее с радиационными, яркостные пирометры. Их принцип действия основан на регистрации теплового излучения нагретых объектов. Тепловая энергия излучается телами в виде электромагнитных волн. Пирометры излучения используют наиболее широко видимую область спектра, примерно, 0.40 - 0.72 мкм и часть инфракрасной области, которая простирается от 0.72 до 1000 мкм. Яркостные визуальные пирометры применяют для измерения яркостных температур выше 600⁰С. Принцип их действия основан на зависимости спектральной яркости нагретых тел от температуры, описываемой законами Планка и Вина.

Схема яркостного пирометра показана на рис.1.

Рис. 1. Визуальный яркостный пирометр

а- схема пирометра, б- определение температуры тела;

1 - температура нити на 10° С ниже температуры источника излучения, 2 - равенство температур, 3- температура нити на 10° С выше температуры источника излучения:

Человек может измерить температуру по яркости излучения лишь очень приближенно. На темном фоне раскаленные предметы кажутся более яркими, на светлом - более темными. Однако сравнивать яркость излучения человеческий глаз может очень точно, его контрастная чувствительность равна 0.4-0.6 град. На этом свойстве глаза и построено измерение яркостной температуры оптическими пирометрами с исчезающей нитью.

Изображение источника излучения объективом 3 проецируется на плоскость, в которой расположена нить пирометрической лампы 1. В окуляр 4 наблюдатель видит одновременно в одной плоскости изображение объекта визирования и нагретой нити пирометрической лампы. Потенциометром 2 меняют яркость лампы до исчезновения ее изображения на фоне объекта, затем определяют соответствующий этому моменту ток лампы и по градуировочной шкале прибора температуру объекта.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что выступает в качестве пробной энергии в тепловых методах неразрушающего контроля?

2. Что является источником информации об особенностях процесса теплопередачи в материале?

3. Что понимают под дефектом?

4. Что является индикатором дефектности при исследовании нагретого материала?

5. Какие факторы определяют температурное поле?

6. Как зависит локальная разность температур между дефектной и бездефектной областями от теплофизических свойств дефектов?

7. Что способствует улучшению выявления дефектов?

8. На чем основан принцип действия яркостных пирометров?

9. Принцип работы яркостного пирометра?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Под ред. В. В. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1986. 488 с., ил.

2. Методы неразрушающих испытаний / Под ред. Р. Шарпа. М.: Мир, 1972.494с.

3. Волченко В.Н. Контроль качества сварных конструкций: -М.: Машиностроение, 1986.-152 с.

4. Неразрушающий контроль материалов и элементов конструкций/ Под общ. ред. Гузя А.Н. - Киев: Наук. думка, 1981. - 276 с.

5. Ермолов И.Н., Останин Ю.Я. Методы и средства неразрушающего контроля качества: Учеб. пособие для инженерно-техн. спец. вузов.- М.: Высш. шк., 1988.-386 с.: ил.

6. ГОСТ 23483-79 Классификация тепловых методов неразрушающего контроля.