Электрический метод неразрушающего контроля

Как уже говорилось в предыдущей главе, электрические методы основаны на создании в контролируемом объекте электрического поля либо непосредственным воздействием на него электрическим возмущением (например, полем постоянного или переменного тока), либо косвенно с помощью воздействия возмущениями неэлектрической природы (например, тепловым, механическим и др. В качестве первичного информативного параметра используются электрические характеристики объекта контроля.

В качестве источника поля применяют электрический конденсатор, который является одновременно и первичным электроёмкостным преобразователем (ЭП), так как осуществляет преобразование физических и геометрических характеристик объекта контроля в электрический параметр.

Следует отметить, что информативные параметры ЭП зависят также от его конструкции и электрических характеристик среды, в которую помещен объект контроля. Первое обстоятельство учитывается при оптимизации конструкции ЭП, второе обычно является причиной возникновения мешающих контролю факторов.

По назначению электроемкостные методы контроля могут быть классифицированы на три группы:

1. измерение параметров состава и структуры материала,

2. определение геометрических размеров объекта контроля,

3. контроль влажности.

Влажность измеряется с помощью влагомеров. Выделение этого метода в отдельную группу объясняется, во-первых, наиболее широким применением ЭМК для контроля влажности, а во-вторых, рядом особенностей контроля, обусловленных влиянием видов влаги на свойства материалов. Так, если вода входит в состав материала как свободная (гигроскопическая), то ее относительная диэлектрическая проницаемость е = 80, в то время, как для воды, абсорбируемой в виде монослоя, е = 2,5.

Конструкция ЭП зависит от объекта контроля и в первую очередь от агрегатного состояния исследуемой среды (твердая, жидкая, газообразная). Наиболее сложную задачу представляет контроль твердых материалов, так как жидкие и газообразные среды могут принимать любую форму, и конструкцию ЭП в данных случаях выбирают на основании условий обеспечения наибольшей точности измерения, разрешающей способности метода, его пропускной способности, характера взаимодействия среды с электродами и т.п.

В случае контроля твердых сплошных материалов конструкцию ЭП определяет Б первую очередь условие обеспечения неразрушающего контроля, часто при одностороннем доступе к поверхности изделия. Для решения такого рода задач применяют накладные ЭП, электроды которых расположены на одной стороне поверхности объекта контроля или непосредственно на поверхности контролируемого объекта или в непосредственной близости от него.

Приборы для измерения состава и структуры материалов

Принцип действия приборов для измерения состава и структуры материалов основан на определении исследуемых характеристик состава и структуры материала по его электрическим параметрам (диэлектрической проницаемости и коэффициенту диэлектрических потерь). В энергетике такие методы применяются достаточно широко, особенно для кабельных линий.

В настоящее время созданы приборы для измерения толщины неметаллических покрытий (например, лакокрасочных, пластмассовых и др.) на проводящей основе независимо от электрических свойств покрытия и основания материала. Эти приборы, по существу, измеряют расстояние между накладным ЭП и проводящей поверхностью.

Электропотенциальные приборы

Работа электропотенциальных приборов основана на прямом пропускании тока через контролируемый участок и измерении разности потенциалов на определенном участке или регистрации искажения электомагнитного поля, обусловленного обтеканием дефекта током. Приборы, основанные на измерении разности потенциалов. При пропускании через электропроводящий объект тока в объекте создается электрическое поле.

Рисунок 20 – Распределение эквипотенциальных линий

Геометрическое место точек с одинаковым потенциалом составляет эквипотенциальные линии (рис. 20). На рисунке показано распределение эквипотен-циальных линий при отсутствии (рис. 20, а) и наличии дефекта (рис. 20, б). Разность потенциалов зависит от трех факторов: удельной электрической проводимости о, геометрических размеров (например, толщины) и наличия поверхностных трещин.

Приборы, основанные на регистрации искажения электромагнитного поля

В практике неразрушающего контроля находят применение приборы, работа которых основана на регистрации искажения силовых линий вектора плотности тока, обусловленного дефектом. Приборами регистрируется поперечная составляющая вектора плотности тока, которая в бездефектном участке изделия отсутствует.

Термоэлектрические приборы

Приборы неразрушающего контроля, основанные на термоэлектрическом методе, находят применение при сортировке деталей по маркам сталей, для экспресс-анализа стали и чугуна непосредственно в ходе плавки и в слитках, определения толщин гальванических покрытий, измерения глубины закаленного слоя исследования процессов усталости металла. Источником информации о физическом состоянии материала при термоэлектрическом методе неразрушающего контроля является термо-ЭДС, возникающая в цепи, состоящей из пары электродов (горячего и холодного) и контролируемого металла.