Электротермический способ дефекто-СКОпии Советский патент 1981 года по МПК G01N25/72 

t

Изобретение относится к контролю йроводящих материалов и может быть использовано для определения геометрических параметров li ориентации, непроводящих дефектов.

Известен способ контроля неоднородности металлических сплавов по измерению термо-ЭДС, возникающей при пропускании тока сквозь образец и зонд, нагреватаШй локальную област образца 1 .

Недостатком способа является использование двух источников энергии электрического и теплового,

Нс1Иболее близким к изобретению техническим решением является электртермический способ дефектоскопии, в котором нагрев контролируемой зоны производится электрическим током, а о наличии дефекта судят по величине термо-ЭДС, возникающей в зоне сварного соединения разнородных металлов 2 .

Недостатком способа является невозможность обнаружения дефекта вне зоны сварного шва. Кроме этого, способ не позволяет определить геометрические параметры дефекта, его ориетацию.

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

Поставленная цель достигается тем что в электротермическом способе дефектоскопии, основанном на нагреве изделия путем пропускания через него электрического тока, первый импульс тока пропускают в произвольном направлении и измеряют максимальный относительный перегрев 5, в зоне дефекта, через интервал времени, в течение которого ©rj. становится равным единиue, пропускают второй импульс тока той же амплитуды и длительности в направлении, перпендикулярном направлению первого импульса, измеряют максимальный относительный перегрев 9 и определяют величину отношения длины дефекта О к раЛиусу кривизны г в его вершине по формуле

|a/r e i-e2-2 fe i,

а угол между большой осью дефекта и направлением первого импульса J, из

выражения у oircsinW 9i

L Э, Для пояснения сущности способа рассмотрим распределение электрнчес кого тока в металлическом листе со сквозныгл эллиптическим отверстием. Известно, что с помсядью эллипса мож но описать острые и тупые трещины, продолговатые и круглые неметалличе кие включения и др. непроводящие де фекты. . Комплексный потенциал электричес кого поля в бесконечном листе с эллиптическим отверстием равен W (г) (о12 - ) COS 2 о-to L i(fe2-a /z2-(a2-b))6ing, где Еоо - значение напряженности пол на бесконечности; .Z«x+iy - комплексная переменная 2( - угол между вектором напряже ности и положительным напр лением оси X, совпадающим с большой осью эллипса, а и b - соответственно большая малая полуоси эллипса. Напряженность электрического пол определяется как модуль производной комплексного потенциала. В вершине фекта, имеющей координаты (а,0), о равнаE4«,{I-|)sin« или, заменяя b через «, E-E(i-jf )sin, ,;; налогичное выражение и для пло ности тока, т.е. в вериине трещины происходит увеличение плотности то по сравнению со средней по образцу в Ь раз - - Ib-HHfjsins, где и - коэффициент концентрации эл трцческого поля в вершине т щины. Тогда относительный перегрев (к центрация температурного поля) в в шине дефекта по закону Джоуля-Ленц равен e(b(l jfj Sin 2SПропуская два импульса тока во взаимно перпендикулярных направлени можно определить е,,(., ()4ln /3/90 ;.(i fffcos ,Из этих уравнений получаем a/p 9,e,,+-9,j i , r у , ,+ 0а Пример. В образце из стали 65Г размерами 60 100x0,3 мм образовывают краевую трещину длиной 1 см с радиусом кривизнь в ее вершине ОД мм под углом 60° к краю-листа. Через образец пропускают два импульса тока илотностыо 10 А/м и длительностью 401р с в двух взаимно перпендикуляраьй; направлениях - вдоль длинной и сторон образца. Второй импульс тоже пропускают через 5 мин после первого. Этого времени достаточно для выравнивания температуры по образцу. Температуру в вершине тредины Т,, на краю образца (Тда) измеряют с помощыо термопары. Получанпг следукицие значения: , Т2., . Тогда относительвьй перегрев (коэффициент концентрации температурного поля) ®Г / 0/2- Ог . Зная Э, и &zt определяем отношение а/г и угол у, о(г Э,в -й| +9 1 8о Ъо-2 80 Ьо 1 90$ iOtrc,in /32lZ-59.5 ) Некоторая погрешность в измерении параметров треошны связана с неточностью определения температуры перегрева. Использование предлагаемого способа обеспечивает определение отнсааения а/г 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, предлагаег 1Ый 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, отличающийс я тем, что, с целью повышения информативности способа, первый импульс тока пропускают в произвольном на правлении и измеряют максимальный относительный перегрев 0 в зоне дефекта, через интервал времени, в течение которого 0 становится равным единице, пропускают второй импульс тока той же амплитуды и длительности в направлении, перпендикулярном направлению первого импульса, измеряют максимальный относительный перегрев 0ri и определяют величину отно581шения длины дефекта а к радиусу кривизны г в его вершине по формуле , i, а угол межйу большой осью дефекта и направлением первого импульса «. из выражения г S-- j fcsinU W -1- , 5 6 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе „ ЛАооГ° °Р пГм) 620380, кл. G 01 N 25/32, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР № 263969, кл. G 01 И 25/72, 1970 (прототип) .