Способ контроля сплошности диэлектрических покрытий металлических объектов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01R31/12 

. Изобретение относится к дефектоскопии диэлектрических покрытий металлических объектов и может быть применено для контроля сплошности указанных покрытий. Известен способ контроля сплошности диэлектрических покрытий металлических объектов, состоящий в формировании и приложении высоковольтного напряжения между перемещающимся по поверхности покрытия щупом и металлическим основанием покрытия и фиксации электрических пробоев зазора между ними, возникающих в местах нарушения сплошности покрытия. Величина напряжения на щупе при этом устанавливается в зависимости от толщины покрытия исходя из нормируемого удельного его значения, равного 4-5 кВ на каждый миллиметр толщины покрытия. Удельные

нормы установлены на основе известных значений электрической прочности воздуха (порядка 3 кВ/мм) с введением определенпого коэффициента запаса (порядка 1,31,5), и, хотя в нормативных документах разных стран имеются некоторые расхождения в их значениях в среднем для толщин покрытий 0,5-6 мм, они находятся на уровне 4-6 кВ на каждый миллиметр толщины покрытия. Поэтому обычными в практике контроля сплошности защитных покрытий являются напряжения на щупе дефектоскопов 20 кВ и более.

Столь высокие значения напряжения на щупе дефектоскопов для осуществления известного способа контроля сплошности дизлектрических покрытий металлических объектов обусловливаю его недостатки.

Известный способ может применяться лишь для контроля сплошности диэлектрических покрытий, электрическая прочность которых существенно выше указанных значений, равных 4-6 кВ/мм. Имеется также опасность электрического пробоя контролируемого покрытия даже с большей электрической прочностью в местах возможного уменьшения его толщины, не нарушающего сплошности покрытия и во многих случаях не ухудшающих его защитных антикоррозионных свойств. При этом требуемый неразру-шающий контроль сплошности покрытия трансформируется в разрушающий контроль толщины покрытия, в большинстве случаев неоправданный и приводящий к необходимости ремонта покрытия в местах его повреждения при контроле. Кроме того, применение способа для контроля относительно толстых покрытий приводит к необходимости получения и приложения к щупу напряжений в несколько десятков киловольт, что сопряжено со значительными техническими затруднениями по обеспечению необходимой электрической изоляции высоковольтных узлов и их безопасности.

Цель изобретения - расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что контроль сплошности диэлектрических покрытий металлических объектов, состоящий в формировании и приложении электрического напряжения между перемещающимся по поверхности покрытия щупом и металлическим основанием покрытия и фиксации электрических пробоев зазора между ними, возникающих в местах нарушения сплошности покрытия, проводят в газовой среде с пониженной (по сравнению с воздухом при атмосферном давлении) электрической прочностью, Создаваемой в объеме, окружающем щуп и по крайней мере примыкающий к нему участок покрытия, при напряжении на щупе не более 500 В независимо от толщины покрытия.

В качестве газовой среды с пониженной электрической прочностью может быть использован воздух при пониженном давлении, отвечающем условию

4 Р -d 10,

где Р - давление воздуха, мм рт.ст.;

d - расстояние от щупа до металлического основания покрытия (зазор), мм.

В качестве указанной газовой среды может быть также использован один из следующих инертных газов: аргон, неон или гелий, при давлениях, отвечающих соответственно условиям: 10 Р d 40; 20 Р d 100:20 .

Например, пусть толщина покрытия равна 4 мм, а в качестве среды, окружающей

щуп и прилегающий к нему участок покрытия, с пониженной электрической прочностью используют воздух при давлении в пределах от 4/4- 1 до 10/4 2,5 мм рт.ст. При этом напряжение на щупе можно устанавливать на уровне 400-500 В, что в указанных условиях обеспечивает электрический пробой зазора в 4 мм между прилегающих к покрытию щупом и металлическим основанием в местах нарушения сплошности покрытия (с коэффициентом запаса по напряжению, равным 1,1-1,5). Таким образом, на каждый миллиметр толщины покрытия при этом приходится 100-125 В, что в 40 раз меньше, чем при применении известного способа. Более лучшие результаты могут быть получены при использовании в объеме, окружающем щуп и покрытие, указанных инертных газов. Давление среды при этом может быть выше, чем при применении воздуха, а напряжение на щупе может не превышать (для гелия) 260-300 В, т.е. 65-75 В на каждый миллиметр толщины покрытия (равной 4 мм).

Такой результат оказывается возможным благодаря нелинейной зависимости электрической прочности газов от параметра P-d (закон Пашена) и рациональному выбору значения этого параметра вблизи минимума указанной зависимости.

Применение предлагаемого способа контроля сплошности диэлектрических покрытий металлических объектов позволяет осуществлять контроль качества покрытий со сниженным значением электрической

прочности, в том числе с электрический прочностью ниже электрической прочности воздуха (при атмосфе рном давлении).

Предлагаемый способ обеспечивает также значительное снижение вероятности

электрического пробоя контролируемых покрытий в местах локального уменьшения их толщины, не нарушающих их сплошности.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно упростить схемы и

конструкции узлов формирования высоковольтного напряжения, подаваемого на щуп, а также повышает безопасность проведения контроля.

Устройство для осуществления предлагаемого способа контроля сплошности диэлектрических покрытий металлических объектов может быть выполнено в виде электроискрового дефектоскопа, содержащего источник электрического напряжения.

щуп с узлом его перемещения по покрытию и узел детектирования и индикации электрических пробоев и снабженного дополнительно введенными камерой с регулируемым внутри нее давлением, вмещающей объект контроля и щуп с частью узла его перемещения по покрытию и имеющей узлы для электрического подсоединения щупа и объекта контроля к дефектоскопу.

Регулирование давления камеры может быть осуществлено, например, с помощью подсоединенного к ее внутренней полости вакуум-насоса, снабженного узлами контроля и регулирования давления газовой среды в камере.

При применении в качестве газовой среды отличного от воздуха газа устройство может быть дополнительно снабжено баллоном со сжатым газом, подсоединяемом к внутренней полости камеры через редуцирующий клапан.

В другом исполнении устройство для контроля сплошности диэлектрических покрытий по предлагаемому способу рассчитано на контроль сплошности покрытий на внутренней поверхности полых цилиндрических изделий, преимущественно труб, и также содержит электроискровой дефектоскоп с источником электрического напряжения и подключенным к нему кольцевым щупом, контактирующим с поверхностью покрытия, детектором и индикатором электрического пробоя. Устройство отличается тем, что щуп размещен на дополнительно введенном поршне, устанавливаемом в начале контроля внутри изделия на одном его конце, в то время как другой конец изделия герметически закрыт дополнительно введенной крышкой так, что сам контролируемый объект образует камеру, внутри которой одним из известных способов создается газовая среда с регулируемым давлением. При этом поршень с щупом в процессе контроля имеет возможность перемещения вдоль изделия при помОщи узла перемещения.

На фиг.1 приведена конструктивная схема устройства с камерой и размещенным внутри нее объектом контроля цилиндрической формы; на фиг.2 - конструктивная схема устройства для контроля сплошности покрытий на внутренней поверхности полых цилиндрических изделий, преимущественно труб.

Устройство содержит электроискровой дефектоскоп 1 с источником 2 электрического напряжения, детектором 3 и индикатором 4 электрических пробоев, камеру 5 с герметизирующей крышкой 6, внутри которой размещено контролируемое металлическое изделие 7 цилиндрической формы с нанесенным на его внешней стороне диэлектрическим покрытием 8, а также кольцевой щуп 9, перемещаемый по поверхности 5 покрытия 8 изделия 7 посредством уЗла 10 перемещения, являющегося одновременно узлом электрического подсоединения щупа 9 и изделия 7 к дефектоскопу 1.

Устройство по фиг.2 также содержит

0 электроискровой дефектоскоп 1 с источником 2 напряжения, детектором 3 и индикатором 4 электрического пробоя и кольцевой щуп 9, размещенный на поршне 11, располагаемом в начале контроля внутри трубы 7

5 на одном из ее концов. Другой конец трубы 7 герметически закрыт крышкой 12 Q патрубком 13, посредством которого осуществляете регулирование давления газовой среды внутри трубы.

0 Поршень 11 имеет возможность перемещения вдоль трубы и фиксации в любом месте с помощью узла перемещения (не показан), который может быть различного исполнения.

5 Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

В камеру 5 при выключенном дефектоскопе 1 и снятой вместе со штоком 10 и кольцевым щупом 9 крышке помещают контролируемое. изделие 7. Далее на изделие 7 устанавливают кольцевой щуп 9 с одновременным введением в камеру 5 штока 10 и устанавкой на нее крышки, герметизирующей внутренний объем камеры.

5 После этого воздух из камеры 5 откачивают до давления, рассчитываемого по приведенному соотношению. После достижения указанной величины давления (разрежения) в камере 5 включают дефектоскоп 1,

0 При этом на щуп 9 от источника 2 электрического напряжения подается напряжение величиной 400-500 В.

Далее щуп 9 при помощи штока 10 перемещается вдоль оси изделия 7 от од(чого

5 до другого крайнего положения вблизи кромок изделия.

Если в контролируемом изделии 7 имеются нарушения сплошности диэлектрического покрытия 8 в виде сквозных пор,

0 трещин и др., то в указанных дефектных местах происходит электрический пробой промежутка между щупом 9 и металлическим основанием изделия 7. Этот электрический пробой преобразуется детектором 3

5 в электрический сигнал, который фиксируется узлом 4 индикации в дефектоскопе, например, в виде звукового или светового сигнала. При появлении такого сигнала оператор может определить местоположение дефекта в покрытии 8, например, ориентируясь на положение штока 10 относительно крышки камеры 5.

По окончании контроля внутреннюю полость камеры Б сообщают с атмосферой, После этого крышку вместе со штоком 10 и щупом 9 снимают с камеры 5, изделие 7 вынимают из нее и относят к числу годных к употреблению или направляют в ремонт или неисправимый брак в зависимости от условий производства и правил приемки изделий. При этом устройство готовом к проведению контроля сплошности диэлектрического покрытия следующего изделия с такими же геометрическими размерами.

Устройство позволяет контролировать сплошность диэлектрических покрытий изделий цилиндрической формы разных размеров при применении сменных кольцевых щупов 9.

При необходимости проведения контроля сплошности покрытий при напряжениях на щупе, меньших 400-500 В, камеру 5 после вакуумирования заполняют инертным газом из баллона через редуцирующий клапан до давления, определяемого по приведенным соотношениям.

Устройство по фиг.2 работает следующим образом,

В один конец трубы 7 вставляют поршень 1 1 с размещенным на нем кольцевым щупом 9, а другой конец трубы 7 закрывают крышкой 12, после чего внутри трубы создается необходимая степень разрешения. Поршень 11 в процессе откачки воздуха из трубы 7 удерживается на месте с помощью узла перемещения. После достижения внутри трубы 7 необходимого разрежения включают дефектоскоп 1, и поршень 11 перемещается вдоль трубы.

При наличии дефекта в покрытии 8 в виде нарушения его сплошности происходит электрический пробой зазора между щупом 9 и трубой 7. который фиксируется индикатором 4. После контроля внутреннюю полость трубы сообщают с атмосферой, а поршень 11 извлекают из трубы 7; устройство готово для контроля новой трубы.

Применение способа и устройства позволяет эффективно выявлять места нарушения сплошности в диэлектрических покрытиях металлических изделий с низкими значениями электрической прочности, обеспечивает снижение вероятности электрического пробоя покрытия в местах локального уменьшения его толщины, не нарушающих его сплошности, а также упрощение конструкции источника электрического напряжения и повышение безопасности проведения контроля.

Формула изобретения 1, Способ контроля сплошности диэлектрических покрытий металлических объектов, состоящий в формировании и

приложении электрического напряжения между перемещающимся по поверхности покрытия щупом и металлическим основанием покрытия и фиксации электрических пробоев зазора между ними, возникающих

в местах нарушения сплошности покрытия, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения области применения, снижения вероятности повреждения контролируемого покрытия, упрощения узла

формирования напряжения и повышения безопасности, контроль проводят а газовой среде с пониженной электрической прочностью, создаваемой в объеме, окрух ающем щуп и по крайней мере примыкающий к нему участок покрытия, при напряжении на щупе, отвечающем условию

и

Ущ К и

пр.мин

пр.мин.

где Unp.MHH - минимальное значение напряжения пробоя газовой среды, окружающей щуп. определяемое по кривой Пашена; Uut величина напряжения на щупе; 1 К 1,5 - коэффициент запаса по

напряжению,

причем в качестве газовой среды с пониженной электрической прочностью используется воздух или другой газ при давлениях, отвечающих условию

(Р d)MHH Р d (Р -dJMaKc,

где (Р dJMHH и (Р d)MaKc - минимальное и максимальное значения параметра Р d,

найденные по кривым Пашена для выбранного газа и выбранного значения напряжения на щупе;

Р - давление газа, мм рт,ст.;

d - зазор между щупом и металлическим

основанием покрытия, мм,

2, Устройство для контроля сплошности диэлектрических покрь)тий металлических объектов, содержащее электроискровой дефектоскоп с источником электрического напряжения с подсоединенным к нему щупом, с узлом его перемещения и узлами детектирования и индикации электрических пробоев, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, снижения вероятности повреждения контролируемого покрытия, упроцдения узла формирования напряжения к повышения безопасности, оно снабжено дополнительно введенной камерой с регулируемым давлением газовой среды внутри нее, вмещающей объект контроля и щуп с частью узла его перемещения по контролируемому покрытию и содержащей узлы для подсоединения щупа и объекта контроля к дефектоскопу.

3, Устройство для контроля сплошности диэлектрических покрытий на внутренней поверхности полых цилиндрических изделий, преимущественно труб, отличающееся тем, что щуп размещен на дополнительно введенном поршне, устанавливаемом в начале контроля внутри изделия на одном его конце, в то время как другой конец изделия герметически закрыт дополнительнр введенной крыщкой так, что внутренняя поверхность изделия образует герметичную камеру с регулируемым давлением газовой среды в ней, причем к поршню подсоединены узел перемещения и узел электрического подключения щупа.

Изобретение относится к дефектоскопии дизлектрических покрытий металлических объектов. Цель изобретения -расширение области применения. Способ основан на формировании и приложении электрического напряжения между перемещающимся по поверхности покрытия щупом и металлическим основанием покрытия и фиксации электрических пробоев зазора между ними, возникающих в местах нарушения с^плошности покрытия. При этом для достижения цели контроль проводится в газовой среде с пониженной электрической прочностью, создаваемой в объеме, окружающем щуп и по крайней мере примыкающий к нему участок покрытия. Устройство для осуществления способа содержит электроискровой дефектоскоп, камеру с регулируемым давлением газовой среды внутри нее. При этом в камере обеспечивается возможность перемещения щупа по контролируемому покрытию. 2 ил.40•"^^^

Шиг.

К Soffyt/M-HOCOCy

V

8 7

Фиг: 2