RU2568044C1 - Electrothermal method for detecting and identifying defects in walls of structural members - Google Patents
Electrothermal method for detecting and identifying defects in walls of structural members Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568044C1 RU2568044C1 RU2014134829/28A RU2014134829A RU2568044C1 RU 2568044 C1 RU2568044 C1 RU 2568044C1 RU 2014134829/28 A RU2014134829/28 A RU 2014134829/28A RU 2014134829 A RU2014134829 A RU 2014134829A RU 2568044 C1 RU2568044 C1 RU 2568044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- defects
- structural element
- tested
- section
- reference samples
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к тепловым способам неразрушающего контроля и диагностики дефектов в стенках элементов конструкции и может быть использовано для дефектоскопии действующих трубопроводов, железнодорожных цистерн, судовых танков, газгольдеров, котлов, наполненных газом, нефтью, горячей или холодной водой, сыпучими продуктами, а также для дефектоскопии сварных соединений, дисков колес, осей, пластин, и т.п.The invention relates to thermal methods of non-destructive testing and diagnosis of defects in the walls of structural elements and can be used for inspection of existing pipelines, railway tanks, ship tanks, gas tanks, boilers filled with gas, oil, hot or cold water, bulk products, as well as for defectoscopy welded joints, wheel disks, axles, plates, etc.
Способ предназначен для контроля, в том числе и в условиях эксплуатации, дефектов, расположенных в стенке элемента конструкции, на ее внутренней или внешней поверхности и вызывающих изменение толщины стенки, причем пространство со стороны внешней и со стороны внутренней поверхности может быть заполнено какой-либо твердой, жидкой средой, или газом.The method is intended to control, including under operating conditions, defects located in the wall of a structural element, on its internal or external surface and causing a change in wall thickness, and the space from the side of the external and from the side of the internal surface can be filled with any solid , liquid medium, or gas.
Известно, что при эксплуатации, например, трубопровода да и других деталей конструкций, дефекты возникают как на наружной, так и на внутренней их стороне, возможно возникновение дефектов и внутри стенки, и в сварных швах. Если дефекты достигают предельных значений, то они могут быть причиной аварии. Все существующие способы дефектоскопии, в том числе и наиболее распространенные: ультразвуковые, токовихревые, рентгеновские, акустической эмиссии и другие, не являются универсальными и не всегда достоверны и удобны для практики, не всегда позволяют с достаточной степенью надежности определять опасные дефекты и их параметры.It is known that during operation, for example, of a pipeline and other structural parts, defects occur both on their outer and inner sides, and defects can occur both inside the wall and in welds. If defects reach the limit values, then they can cause an accident. All existing methods of flaw detection, including the most common ones: ultrasonic, eddy current, X-ray, acoustic emission, and others, are not universal and are not always reliable and convenient for practice, they do not always allow dangerous defects and their parameters to be determined with a sufficient degree of reliability.
Действительно, в практике нужно обнаружить на изделии, например на трубе максимальный дефект. Если взять широко применяемые для измерения толщины стенки труб ультразвуковые или токовихревые методы, то в них использует щуп, представляющий собой практически карандаш, который прижимают к проверяемой поверхности. Поэтому при обследовании больших поверхностей, никто не может гарантировать, что оператор щупом попадет в зону локального максимального дефекта, например, каверны от коррозии, расположенной внутри или на другой стороне стенки, то есть такой контроль является субъективным, а при определении величины и расположения максимального дефекта, особенно на больших, по сравнению с размерами щупа, контролируемых поверхностях, абсолютно ненадежным, ибо зависит не только от квалификации, но и от настроения оператора. При этом следует отметить сложность объективного протоколирования полученных результатов. В настоящее время ультразвуковой метод широко применяется при обследовании сварных швов, однако если ультразвуковое излучение параллельно поверхности дефекта, расположенного, например, в сварном шве, то обнаружить дефект не удастся. Надежность ультразвукового и токовихревого контроля, в виду малости контролируемых зон, невелика и зависит от ориентации дефекта и от человеческого фактора.Indeed, in practice, it is necessary to detect the maximum defect on a product, for example, on a pipe. If we take ultrasonic or eddy-current methods that are widely used to measure pipe wall thickness, then they use a probe, which is almost a pencil, which is pressed against the surface being tested. Therefore, when examining large surfaces, no one can guarantee that the probe operator will fall into the zone of local maximum defect, for example, a corrosion cavity located inside or on the other side of the wall, that is, such control is subjective, and when determining the size and location of the maximum defect , especially on large, in comparison with the sizes of the probe, controlled surfaces, it is absolutely unreliable, because it depends not only on qualifications, but also on the mood of the operator. It should be noted the difficulty of objective recording of the results. Currently, the ultrasonic method is widely used in the examination of welds, however, if ultrasonic radiation is parallel to the surface of a defect located, for example, in a weld, then it will not be possible to detect a defect. The reliability of ultrasonic and eddy current control, in view of the smallness of the controlled zones, is small and depends on the orientation of the defect and on the human factor.
При использовании рентгеновских установок нужно фокусировать рентгеновское излучение на дефекте, но, обычно, глубина, на которой находится дефект, не известна, а если неправильно сфокусировать, то дефект на рентгенограмме будет нечетким - размытым, и по такому изображению дефекта на рентгенограмме его легко пропустить. Кроме того, если поверхность дефекта перпендикулярна рентгеновскому излучению, а поверхности дефекта близки друг к другу, то обнаружить дефект также не удается. Отметим также небольшие размеры контролируемой поверхности и громоздкость рентгеновских установок и также сложную систему защиты обслуживающего персонала.When using X-ray systems, it is necessary to focus the X-ray radiation on the defect, but usually the depth at which the defect is located is not known, and if it is not correctly focused, the defect on the X-ray diffraction pattern will be blurry - blurred, and it is easy to skip this image of the defect on the X-ray pattern. In addition, if the surface of the defect is perpendicular to x-ray radiation, and the surface of the defect is close to each other, then the defect cannot be detected either. We also note the small size of the surface to be monitored and the bulkiness of the X-ray units and also the complex system of protection for staff.
Метод акустической эмиссии требует, чтобы проверяемый участок был нагружен до начала обрыва межатомных связей, то есть нагрузкой, которая должна быть больше эксплуатационной, что обычно недопустимо. Кроме того, метод акустической эмиссии отличается сложностью нагружения контролируемого элемента конструкции, а также большими габаритами используемой измерительной аппаратуры. Этим методом можно определить местоположение только развивающегося дефекта в монолитных элементах, но нельзя определить размер, ориентацию и, особенно, форму дефекта. Для элементов конструкций, имеющих неподвижные и трущиеся соединения, этот метод не применяют.The acoustic emission method requires that the site being tested be loaded before the breakage of interatomic bonds begins, that is, a load that should be greater than the operational one, which is usually unacceptable. In addition, the acoustic emission method is distinguished by the complexity of loading the controlled structural element, as well as by the large dimensions of the measuring equipment used. This method can determine the location of only a developing defect in monolithic elements, but it is impossible to determine the size, orientation and, especially, the shape of the defect. For structural elements having fixed and rubbing joints, this method is not used.
Известен тепловой способ дефектоскопии оболочек и трубопроводов путем использования инфракрасного (ИК) излучения. (1. Неразрушающий контроль: Справочник, Т.4, М., 1992). В соответствии с этим способом производится тепловое воздействие на наружную или на внутреннюю поверхности контролируемого участка стенки трубопровода, вызывающее повышение или понижение температуры его наружной поверхности. После теплового воздействия наружная поверхность трубопровода сканируется оптической системой тепловизора. Полученное изображение ИК излучения представляет собой картину температурного потенциала наружной поверхности. Эта картина зависит от местной толщины прогреваемой или охлаждаемой стенки. Дефекты как наружной, так и невидимой внутренней поверхности или раковины в толще стенки скачком изменяют ее толщину и становятся различимыми в картине изображения ИК излучения наружной поверхности.Known thermal method for flaw detection of shells and pipelines by using infrared (IR) radiation. (1. Non-destructive testing: Handbook, T.4, M., 1992). In accordance with this method, a thermal effect is made on the outer or inner surface of the controlled section of the pipeline wall, causing an increase or decrease in the temperature of its outer surface. After thermal exposure, the outer surface of the pipeline is scanned by the optical system of the thermal imager. The resulting image of IR radiation is a picture of the temperature potential of the outer surface. This picture depends on the local thickness of the heated or cooled wall. Defects of both the outer and the invisible inner surface or shell in the thickness of the wall abruptly change its thickness and become distinguishable in the picture of the IR radiation of the outer surface.
Известен способ тепловизионного контроля внутренних дефектов в многослойных и композиционных конструкциях (2. Авт. св. SU №1712852 А1, G01N 25/72, опубл. 15.02.92 г.). В этом способе для повышения надежности обнаружения дефектов, предлагается три ступени нагружения, с разовым измерением, на каждой ступени ИК излучения контролируемой наружной поверхности в момент времени, когда на каждой из этих ступеней будет равенство средних значений полей теплового излучения по всему контролируемому участку. Однако определять эти моменты времени в практических условиях затруднительно.A known method of thermal imaging control of internal defects in multilayer and composite structures (2. Auth. St. SU No. 1712852 A1, G01N 25/72, publ. 15.02.92,). In this method, to increase the reliability of detection of defects, three loading stages are proposed, with a single measurement, at each stage of IR radiation of a controlled external surface at a time when at each of these stages there will be equality of the average values of the thermal radiation fields over the entire controlled area. However, it is difficult to determine these points in time under practical conditions.
Известен способ обнаружения дефектов в многослойных изделиях (3. Авт. св. SU №1173285 A1, G01Ν 25/72 1992, опубл. 15.08.1985 г.) путем локального нагрева поступательно движущегося изделия и регистрации приемниками распределения теплового излучения по его поверхности путем нагревания одновременно и идентично по направлению и мощности одну из поверхностей как изделия, так и движущегося синхронно и параллельно с ним эталонного той же толщины образца.A known method for detecting defects in multilayer products (3. Aut. St. SU No. 1173285 A1, G01Ν 25/72 1992, publ. 08/15/1985) by local heating of a translationally moving product and registration by the receivers of the distribution of thermal radiation on its surface by heating simultaneously and identical in direction and power, one of the surfaces of both the product and the reference sample of the same thickness moving synchronously and parallel to it.
Вышеперечисленные технические решения не обладают достаточной разрешающей способностью и достоверностью.The above technical solutions do not have sufficient resolution and reliability.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является термоэлектрический способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла (4. Пат. US №5292195, G01N 25/72, 1994), в котором производится принудительная тепловая обработка наружной или внутренней поверхности контролируемого участка стенки проверяемого трубопровода, вызывающая повышение или понижение температуры его наружной поверхности, после этого наружная поверхность проверяемого трубопровода сканируется оптической системой тепловизора. По полученным термограммам определяют дефекты, которые местно изменяют толщину стенки трубопровода, вызывая локальное изменение температуры в этих местах.The closest technical solution chosen for the prototype is the thermoelectric method of non-destructive quality control of the surface layer of metal (4. Pat. US No. 5292195, G01N 25/72, 1994), in which forced heat treatment of the outer or inner surface of the controlled section of the wall of the tested pipeline , causing an increase or decrease in the temperature of its outer surface, after which the outer surface of the tested pipeline is scanned by the optical system of the thermal imager. The obtained thermograms identify defects that locally change the wall thickness of the pipeline, causing a local temperature change in these places.
Недостатком этого способа-прототипа является низкая разрешающая способность и достоверность получаемого ИК изображения, неопределенность расположения дефекта по толщине стенки и невозможность определения его объемной конфигурации.The disadvantage of this prototype method is the low resolution and reliability of the obtained IR image, the uncertainty of the location of the defect along the wall thickness and the inability to determine its volumetric configuration.
В известном способе не устранена всегда имеющаяся при тепловом воздействии неравномерность теплового потока, вызывающего большую неравномерность разогрева контролируемой наружной поверхности проверяемого элемента от источника теплового воздействия, Это может привести к тому, что неравномерность теплового потока от источника теплового возбуждения даст неравномерный разогрев наружной контролируемой поверхности проверяемого элемента конструкции. Эти неравномерности температурного поля на термограммах не зависят от дефектов и могут быть приняты за дефект или за особенности дефекта, и не позволят выявить и определить границы дефекта, например, если он плавно изменяет глубину, если он является протяженным, имеет плавные границы, даже если этот дефект является опасным для контролируемого элемента конструкции.In the known method, the non-uniformity of the heat flux, which is always present during the heat exposure, causing a large non-uniformity of heating of the monitored outer surface of the element under test from the heat source, is not eliminated. This can lead to the fact that the non-uniformity of the heat flux from the source of thermal excitation will result in uneven heating of the outer monitored surface of the element being tested designs. These temperature field irregularities in the thermograms are independent of defects and can be taken as a defect or as features of a defect and will not allow us to identify and determine the boundaries of a defect, for example, if it smoothly changes the depth, if it is extended, has smooth boundaries, even if this the defect is dangerous for the controlled structural element.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в повышении достоверности и разрешающей способности получаемого ИК изображения, увеличении надежности связи изображения ИК излучения контролируемого участка наружной поверхности проверяемого элемента конструкции, с параметрами дефекта, определении объемной конфигурации дефекта и расположения дефекта по толщине стенки элемента конструкции.The problem solved by the claimed technical solution is to increase the reliability and resolution of the obtained IR image, increase the reliability of the connection of the image of the IR radiation of the controlled portion of the outer surface of the tested structural element with the defect parameters, determine the defect volumetric configuration and the defect location along the wall thickness of the structural element.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом электротермическом способе выявления и определения дефектов в стенках элементов конструкции, включающем принудительное тепловое воздействие на поверхность проверяемого участка конструкции, и регистрацию инфракрасного ИК излучения его наружной поверхности при помощи тепловизора, предварительно подготавливают два эталонных образца, имеющие участок, идентичный по материалу и по размерам проверяемому участку поверхности элемента конструкции и заполненные той же средой; на этом участке первый эталонный образец не имеет дефектов, а на внутреннюю или внешнюю поверхность второго эталонного образца наносят ступенчато увеличивающиеся по глубине дефекты, их размеры вводят в банк данных компьютера; наружные поверхности проверяемого элемента конструкции, первого и второго эталонных образцов зачищают, на зачищенные поверхности наносят покрытие с равномерным и высоким коэффициентом излучения, затем путем теплового воздействия, на проверяемый участок второго эталонного образа выбирается величина и вид режима теплового воздействия, а также выбирается интервал времени между моментами фиксации термограмм на выбранном режиме для получения наиболее четкого изображения, после этого первый и второй эталонные образцы и проверяемый участок элемента конструкции подвергают тепловому воздействию на выбранном режиме; затем через выбранные интервалы времени проводят регистрацию интенсивностей ИК излучения наружных поверхностей проверяемых участков; эти ИК излучения записывают в банк данных компьютера и вычисляют сначала разности интенсивностей ИК излучения для соответствующих выбранных интервалов времени, для первого и второго эталонных образцов, а затем разности для проверяемого элемента конструкции и второго эталонного образца, эти разности заносят в банк данных компьютера; сравнивают вышеназванные разности термограмм, соответствующие выбранному времени, и оценивают наличие, местоположение и размер дефектов в стенке проверяемого элемента конструкции, получая расположение и объемную форму дефектов в виде послойных, соответствующих выбранным интервалам времени, срезов изображений дефектов по толщине стенки.The problem is solved due to the fact that in the inventive electrothermal method for detecting and determining defects in the walls of structural elements, including forced thermal exposure to the surface of the test section of the structure, and registering infrared infrared radiation of its outer surface with a thermal imager, two reference samples having a section are preliminarily prepared , identical in material and dimensions to the inspected section of the surface of the structural element and filled with the same medium; in this section, the first reference sample is free from defects, and defects that stepwise increase in depth are applied to the internal or external surface of the second reference sample, their sizes are entered into the computer database; the external surfaces of the tested structural element, the first and second reference samples are cleaned, a surface with a uniform and high emissivity is coated on the cleaned surfaces, then by heat exposure, the magnitude and type of the heat exposure mode is selected on the tested section of the second reference image, and the time interval between the moments of fixing the thermograms in the selected mode to obtain the clearest image, after that the first and second reference samples and the verified part approx structural element is subjected to thermal effect on the selected mode; then, at selected time intervals, the intensities of infrared radiation of the external surfaces of the test areas are recorded; these IR emissions are recorded in the computer data bank and first the differences in the intensities of the IR radiation for the corresponding selected time intervals, for the first and second reference samples are calculated, and then the differences for the tested structural element and the second reference sample, these differences are entered in the computer data bank; comparing the above-mentioned differences in thermograms corresponding to the selected time, and assessing the presence, location and size of defects in the wall of the tested structural element, obtaining the location and volumetric shape of the defects in the form of layers, corresponding to the selected time intervals, of image slices of defects along the wall thickness.
В прототипе же не учитывается влияние на полученные этим способом изображения ИК излучения контролируемого участка наружной поверхности проверяемого трубопровода излучательной способности его наружной поверхности, из-за возможной неодинаковости коэффициента излучения по его поверхности и влияние всегда существующей, весьма значительной неравномерности распределения теплового потока по контролируемому участку наружной поверхности проверяемого элемента конструкции и второго эталонного образца, при тепловом воздействии на их наружную поверхность. Эти неравномерности сказываются на изображениях ИК излучения наружной поверхности проверяемого трубопровода, по которым определяют дефекты, что приводит к низкой достоверности обнаружения утонений и дефектов в стенке трубопровода, к низкой достоверности определения их размеров. Кроме того, по способу-прототипу, объемная конфигурация дефекта и расположение его по толщине стенки элемента конструкции не диагностируются.The prototype does not take into account the effect on the images of infrared radiation obtained by this method of the controlled area of the external surface of the tested pipeline of the emissivity of its external surface, due to the possible unevenness of the emissivity on its surface and the effect of the always existing, very significant uneven distribution of the heat flux over the controlled external area the surface of the tested structural element and the second reference sample, when exposed to heat zhnuyu surface. These irregularities affect the images of IR radiation on the outer surface of the pipeline under test, by which defects are determined, which leads to low reliability of detection of thinning and defects in the pipeline wall, to low reliability of determining their sizes. In addition, according to the prototype method, the volumetric configuration of the defect and its location along the wall thickness of the structural element are not diagnosed.
Существенными отличительными признаками заявляемого технического решения является совокупность отличительных признаков, изложенная в отличительной части формулы.The salient features of the claimed technical solution is the combination of features set forth in the characterizing part of the formula.
Проведенный патентный поиск позволил сделать вывод о том, что заявляемое техническое решения соответствует критерию «новизна», поскольку совокупность существенных отличительных признаков не выявлена в существующем уровне техники.A patent search has led to the conclusion that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty", since the combination of essential distinguishing features is not identified in the existing level of technology.
Технический результат заявляемого способа заключается в том, что он позволяет путем неразрушающего контроля действующего оборудования, без остановки производственного процесса, получить с высокой разрешающей достоверностью и способностью расположение и объемное изображение дефектов в виде послойных срезов изображений дефектов по толщине стенки проверяемого элемента конструкции.The technical result of the proposed method is that by non-destructive testing of existing equipment, without stopping the production process, it is possible to obtain with high resolution accuracy and ability the location and volumetric image of defects in the form of layer-by-layer sections of images of defects along the wall thickness of the tested structural element.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.
Перед измерением изображения ИК излучения контролируемого участка наружной поверхности элемента конструкции эта наружная поверхность зачищается, затем на нее наносят покрытие с равномерным и высоким коэффициентом ИК излучения, чем устраняется возможная неодинаковость коэффициента излучения отдельных мест контролируемых участков проверяемой поверхности элемента конструкции. Наружную поверхность стенки элемента конструкции на проверяемом участке зачищают, например, специальной фрезой и наносят на эту наружную поверхность равномерное покрытие, например сажу, матовую нитрокраску и т.п. Затем такие же операции проводят на проверяемом участке первого эталонного образца, представляющего собой участок такого же элемента конструкции, но без утонений и дефектов в стенке этого участка элемента конструкции.Before measuring the image of infrared radiation of a controlled portion of the outer surface of the structural element, this outer surface is cleaned, then a coating with a uniform and high coefficient of infrared radiation is applied to it, which eliminates the possible unevenness of the emissivity of individual places of the controlled areas of the inspected surface of the structural element. The outer surface of the wall of the structural element in the test area is cleaned, for example, with a special cutter and a uniform coating is applied to this outer surface, for example, soot, matte nitro paint, etc. Then, the same operations are carried out on the test section of the first reference sample, which is a section of the same structural element, but without thinning and defects in the wall of this section of the structural element.
Первый эталонный образец используется для того, чтобы использовать термограммы интенсивности ИК излучения его проверяемого участка наружной поверхности на выбранных режимах теплового воздействия с целью учета и устранения неравномерности теплового потока, действующего на поверхность проверяемого элемента конструкции от источника теплового воздействия на каждом из используемых режимах теплового воздействия. Неравномерность теплового потока, действующая на проверяемую поверхность элемента конструкции, на первый и второй эталонные образцы, на каждом режиме теплового воздействия своя, зависит от режима теплового воздействия, от расстояния источника теплового воздействия до контролируемой поверхности и от времени измерения термограммы, после теплового воздействия. Если эта неравномерность теплового потока не будет учтена, то это может привести к тому, что по термограмме интенсивности ИК излучения наружной поверхности контролируемого участка проверяемого элемента конструкции дефект не будет обнаружен, или неправильно будут определены его местоположение и размеры, так как эта неравномерность ИК излучения температурного поля контролируемой поверхности из-за особенности теплового воздействия может быть принята за дефект. Эта неравномерность разогрева на используемых режимах теплового воздействия скажется и на термограммах ИК излучения второго эталонного образца, которые используются для определения размеров дефектов проверяемого элемента конструкции.The first reference sample is used in order to use infrared intensity thermograms of its inspected portion of the outer surface at the selected heat exposure modes in order to take into account and eliminate the unevenness of the heat flux acting on the surface of the tested structural element from the heat source at each of the used heat exposure modes. The unevenness of the heat flux acting on the test surface of the structural element, on the first and second reference samples, each has a different heat exposure mode, depends on the heat treatment mode, on the distance of the heat treatment source to the surface being monitored and on the time taken to measure the thermogram after the heat treatment. If this non-uniformity of the heat flux is not taken into account, then this can lead to the fact that the thermogram of the IR radiation intensity of the outer surface of the monitored section of the tested structural element does not detect a defect, or its location and dimensions are incorrectly determined, since this non-uniformity of the IR radiation of the temperature field controlled surface due to the peculiarities of thermal effects can be taken as a defect. This non-uniformity of heating in the used modes of heat exposure will also affect the thermograms of infrared radiation of the second reference sample, which are used to determine the size of defects of the tested structural element.
Второй эталонный образец - набор эталонных дефектов, представляет собой элемент, имитирующий часть поверхности проверяемого элемента конструкции, тех же поперечных размеров, изготовленный из того же материала что и проверяемый участок элемента конструкции с предварительно нанесенными на нем ступенчато увеличивающимися по глубине дефектами - утонениями стенки, глубина которых на каждой ступени утонения известна. Дефекты наносятся на внутреннюю или внешнюю поверхность второго эталонного образца. Наружную поверхность второго эталонного образца подготавливают так же, как и наружную поверхность проверяемого участка элемента конструкции: ее также зачищают и на нее наносят такое же покрытие с равномерным и высоким коэффициентом ИК излучения, что и на контролируемый участок проверяемого элемента конструкции. Среда, с внутренней стороны первого и второго эталонных образцов, при измерении ИК излучения контролируемого участка их наружной поверхности, должна быть такой же, как и среда с внутренней поверхности соответствующего проверяемого участка элемента конструкции. Наружные поверхности проверяемого участка поверхности элемента конструкции. Первый и второй технологические образцы изготавливается из того же материала, что и проверяемый элемент конструкции.The second reference sample, a set of reference defects, is an element that imitates a part of the surface of a structural element being checked, of the same transverse dimensions, made of the same material as the tested section of a structural element with defects previously applied on it, stepwise increasing in depth - wall thinning, depth which at each stage of thinning is known. Defects are applied to the inner or outer surface of the second reference sample. The outer surface of the second reference sample is prepared in the same way as the outer surface of the checked section of the structural element: it is also cleaned and the same coating is applied with a uniform and high IR coefficient as on the controlled section of the checked structural element. The medium from the inner side of the first and second reference samples, when measuring the IR radiation of the controlled portion of their outer surface, should be the same as the medium from the inner surface of the corresponding checked portion of the structural element. Outer surfaces of the inspected portion of the surface of the structural member. The first and second technological samples are made of the same material as the tested structural element.
Тепловое воздействие производится кратковременной подачей: холодной или горячей воды, охлаждающего или нагревающего воздушного потока, охлаждающей среды: жидкого азота, жидкостей с низкой температурой кипения: спирта, эфира, ацетона, или среды, подаваемой через сопло Лаваля, с помощью тепловой пушки, инфракрасных импульсных облучателей, лазера и т.д. При использовании точечных, протяженных источников теплового воздействия их мощность, расстояние до проверяемой поверхности элемента конструкции при каждом измерении ИК излучения должны быть постоянными, а сам тепловой поток по контролируемой поверхности - равномернее.The thermal effect is produced by a short-term supply of: cold or hot water, a cooling or heating air stream, a cooling medium: liquid nitrogen, liquids with a low boiling point: alcohol, ether, acetone, or a medium supplied through a Laval nozzle using a heat gun, infrared pulsed irradiators, laser, etc. When using point, extended sources of heat, their power, the distance to the surface of the structural element to be checked should be constant during each measurement of IR radiation, and the heat flux along the surface to be controlled should be more uniform.
Выбор режимов возбуждения, отличающихся величиной и формой потока теплового излучения, и выбор интервалов времени между моментами фиксациями термограмм производится предварительно при получении термограмм ИК излучения второго эталонного образца с известными дефектами. Выбор производится таким образом, чтобы на выбранных режимах теплового возбуждения границы эталонных дефектов на этих термограммах были максимально четкими. Выбор интервала времени между моментами фиксации термограмм, производимых тепловизором с большой скоростью кадровой развертки, на выбранных режимах возбуждения, зависит от скорости кадровой развертки тепловизора и определяется количеством термограмм 2-го эталонного образца, границы эталонных дефектов которого на этих термограммах получаются резкими. Изменение температуры внешней контролируемой поверхности проверяемого элемента конструкции, 1-го и 2-го эталонного образцов от теплового воздействия зависит от режима возбуждения и обычно находится в пределах (1÷30)°С.The choice of excitation regimes differing in the magnitude and shape of the thermal radiation flux, and the choice of time intervals between the moments of fixation of thermograms is made previously upon receipt of infrared thermograms of a second reference sample with known defects. The choice is made in such a way that, at the selected modes of thermal excitation, the boundaries of the reference defects in these thermograms are as clear as possible. The choice of the time interval between the moments of fixing the thermograms produced by the thermal imager with a high frame scan rate at the selected excitation modes depends on the frame scan speed of the thermal imager and is determined by the number of thermograms of the 2nd reference sample, the boundaries of the reference defects of which are sharp on these thermograms. The change in the temperature of the external controlled surface of the checked structural element, the 1st and 2nd reference samples from thermal exposure depends on the excitation mode and is usually in the range (1 ÷ 30) ° С.
После выбора режимов теплового воздействия проверяемые поверхности проверяемого элемента конструкции, а затем и 1-го и 2-го эталонного образцов подвергаются тепловому воздействию на выбранном режиме теплового воздействия. После каждого теплового воздействия через выбранные интервалы времени проводят при помощи тепловизора регистрацию интенсивности ИК излучения наружной поверхности контролируемого участка проверяемого элемента конструкции и наружных поверхностей 1-го и 2-го эталонных образцов, а также запись термограмм этих интенсивностей ИК излучения в банк памяти компьютера.After selecting the heat exposure modes, the surfaces to be checked of the tested structural element, and then the 1st and 2nd reference samples, are exposed to heat at the selected heat exposure mode. After each heat exposure, at selected time intervals, the infrared radiation intensity is recorded on the outer surface of the monitored section of the structural member under test and on the outer surfaces of the 1st and 2nd reference samples, as well as recording thermograms of these IR intensities in the computer memory bank.
Из каждого изображения ИК излучения участка проверяемой поверхности 2-го эталонного образца вычитают соответствующее по режиму теплового воздействия и времени измерения изображение ИК излучения соответствующего участка поверхности 1-го эталонного образца. Полученная разность каждого из этих изображений ИК излучений (назовем ее 1-ой разностью) может быть предварительно получена до обследования проверяемого элемента конструкции и записана в банке памяти компьютера. Эта разность не зависит от неравномерности разогрева контролируемой поверхности 2-го эталонного образца источником теплового воздействия на выбранном тепловом режиме, но зависит от параметров утонений и дефектов на 2-ом эталонном образце, а также от параметров режима тепловой обработки и времени измерения интенсивностей ИК излучения на этом режиме.The image of IR radiation corresponding to the surface area of the 1st reference sample is subtracted from each image of the IR radiation of the portion of the surface of the 2nd reference sample that is examined according to the mode of heat exposure and the measurement time. The resulting difference of each of these images of infrared radiation (let's call it the first difference) can be preliminarily obtained before the inspection of the checked structural element and recorded in the computer memory bank. This difference does not depend on the uneven heating of the controlled surface of the 2nd reference sample by the heat source in the selected thermal regime, but it depends on the parameters of thinning and defects in the 2nd reference sample, as well as on the parameters of the heat treatment mode and the time of measuring the intensities of IR radiation at in this mode.
Затем из каждого изображения ИК излучения контролируемой поверхности проверяемого участка элемента конструкции вычитают соответствующее по режиму теплового воздействия и времени измерения изображение ИК излучения поверхности 1-го эталонного образца. Полученная разность каждого из этих изображений ИК излучений рассчитывается и записывается в банке памяти компьютера. Эта разность (назовем ее 2-ой разностью) не зависит от неравномерности разогрева контролируемой поверхности элемента конструкции источником теплового воздействия на используемом режиме теплового воздействия. Она зависит от параметров утонений и дефектов в стенке трубопровода, а также от параметров режима теплового воздействия и от времени измерения интенсивностей ИК излучения на этом режиме.Then, from each image of the IR radiation of the controlled surface of the tested section of the structural element, the corresponding image of the IR radiation of the surface of the 1st reference sample is subtracted by the heat exposure mode and the measurement time. The resulting difference of each of these images of infrared radiation is calculated and recorded in a computer memory bank. This difference (let us call it the second difference) does not depend on the uneven heating of the controlled surface of the structural element by the source of heat exposure in the used heat exposure mode. It depends on the parameters of thinning and defects in the pipe wall, as well as on the parameters of the heat exposure mode and on the time of measuring the intensities of IR radiation in this mode.
Сравнение 1-ой и 2-ой разностей термограмм, соответствующих выбранному времени после окончания принятого теплового воздействия, позволяет достовернее и точнее оценить наличие, местоположение и размер дефектов в стенке элемента конструкции, позволяет получить расположение и объемную форму дефектов стенки проверяемого элемента конструкции в виде послойных, соответствующих выбранным интервалам времени, срезов изображений дефектов по толщине его стенки или анализировать эти срезы как в томографе.Comparison of the first and second differences in the thermograms corresponding to the selected time after the end of the accepted heat exposure allows us to more reliably and more accurately assess the presence, location and size of defects in the wall of the structural element, allows you to get the location and volumetric shape of the wall defects of the checked structural element in the form of layered corresponding to the selected time intervals, slices of images of defects along the thickness of its wall or analyze these slices as in a tomograph.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014134829/28A RU2568044C1 (en) | 2014-08-26 | 2014-08-26 | Electrothermal method for detecting and identifying defects in walls of structural members |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014134829/28A RU2568044C1 (en) | 2014-08-26 | 2014-08-26 | Electrothermal method for detecting and identifying defects in walls of structural members |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2568044C1 true RU2568044C1 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014134829/28A RU2568044C1 (en) | 2014-08-26 | 2014-08-26 | Electrothermal method for detecting and identifying defects in walls of structural members |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2568044C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612887C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-03-13 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Method for thermal loading of non-metal structures |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1173285A1 (en) * | 1984-03-07 | 1985-08-15 | Институт технической теплофизики АН УССР | Method of fault detection in multilayer articles |
| SU1712852A1 (en) * | 1989-11-27 | 1992-02-15 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института | Method of infra-red investigating of the presence of inner flaws |
| US5292195A (en) * | 1992-09-09 | 1994-03-08 | Martin Marietta Corporation | Thermographic evaluation technique |
| US7401976B1 (en) * | 2000-08-25 | 2008-07-22 | Art Advanced Research Technologies Inc. | Detection of defects by thermographic analysis |
| RU2366936C2 (en) * | 2007-03-23 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-экологическое предприятие ЭКОСИ" | Method for diagnostics of operational condition of tuyer or dangerous zone of pyrometallurgical plant |
| JP2013053981A (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Sharp Corp | Device and method for inspecting defect of tft substrate |
-
2014
- 2014-08-26 RU RU2014134829/28A patent/RU2568044C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1173285A1 (en) * | 1984-03-07 | 1985-08-15 | Институт технической теплофизики АН УССР | Method of fault detection in multilayer articles |
| SU1712852A1 (en) * | 1989-11-27 | 1992-02-15 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института | Method of infra-red investigating of the presence of inner flaws |
| US5292195A (en) * | 1992-09-09 | 1994-03-08 | Martin Marietta Corporation | Thermographic evaluation technique |
| US7401976B1 (en) * | 2000-08-25 | 2008-07-22 | Art Advanced Research Technologies Inc. | Detection of defects by thermographic analysis |
| RU2366936C2 (en) * | 2007-03-23 | 2009-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-экологическое предприятие ЭКОСИ" | Method for diagnostics of operational condition of tuyer or dangerous zone of pyrometallurgical plant |
| JP2013053981A (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Sharp Corp | Device and method for inspecting defect of tft substrate |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612887C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-03-13 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Method for thermal loading of non-metal structures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6301951B2 (en) | Sample inspection method and system using thermography | |
| JP2017129560A (en) | Infrared thermography method for wrinkle characterization in composite structure | |
| RU2670186C1 (en) | Objects control thermographic method and device for its implementation | |
| US10954002B2 (en) | Methods for thermographic inspection of structures | |
| US7060991B2 (en) | Method and apparatus for the portable identification of material thickness and defects along uneven surfaces using spatially controlled heat application | |
| Dell'Avvocato et al. | Quantitative evaluation of the welded area in Resistance Projection Welded (RPW) thin joints by pulsed laser thermography | |
| RU2659617C1 (en) | Objects control thermographic method and device for its implementation | |
| Beine et al. | NDT for CFRP aeronautical components a comparative study | |
| Ley et al. | Line scanning thermography and its application inspecting aerospace composites | |
| JP3639958B2 (en) | Quantitative nondestructive evaluation method of cracks | |
| JP2653532B2 (en) | Surface defect inspection equipment | |
| RU2568044C1 (en) | Electrothermal method for detecting and identifying defects in walls of structural members | |
| Trimm | An overview of nondestructive evaluation methods | |
| Spiessberger et al. | Active Thermography for quantitative NDT of CFRP components | |
| KR20200064247A (en) | Rolling stock bogie and defect detection method for it and device | |
| D’Accardi et al. | Evaluation of typical rail defects by induction thermography: experimental results and procedure for data analysis during high-speed laboratory testing | |
| Sultan et al. | Active infrared thermography technique for the non destructive testing of composite material | |
| Roy et al. | Service knowledge capture and reuse | |
| Shrestha | Defect Detection on Rail Base Area Using Infrared Thermography | |
| Golovin et al. | New ways of detecting cracks, delaminations, and other defects in materials and objects via high frame-rate thermal imaging | |
| Manuel et al. | Use of Infrared Thermography for the Inspection of Welds in the Shop and Field | |
| Zhong et al. | Infrared Thermography Testing and Evaluation of Fiber-Reinforced Composite Materials | |
| RU2614190C1 (en) | Method for low-temperature local object loading in acoustic-emission nondestructive testing method | |
| US20130088707A1 (en) | Method and system for crack detection | |
| Glass | Guide to Nondestructive Evaluation Techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190827 |