Способ обнаружения дефектов в материалах

 

Изобретение относится к методам исследования материалов с помощью изучения характеристик газового разряда и может быть использовано в неразрушающем контроле. Целью способа является упрощение регистрации дефектов . Способ осуществляется путем заполнения зазора между объектом и электродом жидким диэлектриком, создания в объекте нестационарного теплового поля, приложения высокого напряжения между объектом и электродом и регистрации свечения разряда. Новым является то, что жидкий диэлектрик предварительно нагревают до образования на поверхности объекта газовых пузырьков. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„! 76034 др 4 G 01 N 27/62

0ПИСЛНИЕ ИЗ0Б ЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М

Cb

4Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4114347/31-25 (22) 21.09.86 (46) 23.02.88. Бюл. Р 7 (7 1) Институт прикладной физики

АН БССР (72) Н.Е.Домород (53) 772.93(088.8) (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ В

МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к методам исследования материалов с помощью изучения характеристик газового разряда и может быть использовано в неразрушающем контроле. Целью способа является упрощение регистрации дефектов. Способ осуществляется путем заполнения зазора между объектом и электродом жидким диэлектриком, создания в объекте нестационарного теплового поля, приложения высокого напряжения между объектом и электродом и регистрации свечения разряда. Новым является то, что жидкий диэлектрик предварительно нагревают до образования на поверхности объекта газовых пузырьков. 1 ил.

1376034

Изобретение относится к методам исследования или анализа материалов и изделий путем исследования характеристик газового разряда и может быть использовано в неразрушающем контроле, Целью изобретения является упрощение регистрации дефектов.

На чертеже изображена схема реали- 10 зации способа.

Способ реализуется в следующей последовательности. У поверхности объекта 1 располагают с зазором электрод 2, зазор заполняют диэлектричес- 15 кой жидкостью 3, предварительно нагретой до образования на поверхности нагрева газовых пузырьков размерами, меньшими критических (т.е. не растущих и не всплывающих в жидкости).Для 20 более точного получения нужной температуры в нагреваемую диэлектрическую жидкость 3 помещают, эталонный объект с модельными дефектами и прекращают нагрев при появлении пузырь- 25 ков на его поверхности, о чем судят, например, по характерному шуму схлопывающихся пузырьков. Диэлектрическая . жидкость 3 должна смачивать поверхности объекта 1 и электрода 2. Элект- 30 род 2 и объект 1 (или второй электрод 4, если объект 1 диэлектрический) подключают к выходу источника высокого напряжения (не показан) и осуществляют тепловое воздействие на объект

1 с помощью нагревателя 5. Свечение разрядов, возникающих в газовых пузырьках 6 над дефектами 7 и 8, регистрируется и усиливается фотоэлектрическим преобразователем 9.

Способ осуществляется следующим . образом.

На поверхность объекта 1 наносят тщательно очищенную от твердых примесей, но не обезгаженную диэлектрическую жидкость 3, предварительно нагретую до образования газовых пузырьков на поверхности эталонного объекта (перед вскипанием или началом термического разложения с образованием газообразных продуктов, что характерно, например, для некоторых масел). Электрод 2 подносят к объекту

1 до касания поверхности жидкости 3, причем зазор между электродом 2 и объектом 1, в зависимости от вязкости жидкости и характера дефектов, составляет обычно 0,5-0,05 мм. Затем электрод 2 и объект 1 (или второй электрод 4) подключают к выходу источника высокого напряжения (не показан) и воздействуют на объект нагревателем 5. Равномерный по площади тепловой поток от нагревателя 5 в объеме объекта 1 рассеивается и поглощается в зависимости от локальных свойств материала объекта 1, прежде всего количества и размеров внутренних и поверхь стных дефектов 7 и 8.

В результате распределение температуры на поверхности объекта 1 в каждый момент времени после начала теплового воздействия в определенной степени отражает макроструктуру объекта 1. Под действием неоднородного теплового и электрического поля на поверхности объекта 1 в жидкости

3, находящейся в критическом (неустойчивом) состоянии, начинают образовываться и расти пузырьки 6, содержащие растворенный в жидкости 3 газ и пар или газообразные продукты термического разложения жидкости 3 (например, для масла — водород), причем зародышами служат неровности и электрические неоднородности объекта 1, а рост происходит тем быстрее, чем больше температурный напор, т.е. разность локальной температуры поверхности и температуры жидкости. Под действием приложенного высокого напряжения в парогазовых пузырьках, обычно уже содержащих заряженные частицы, развивается ионизация, как только они достигают определенного минимального объема (так как давление, состав газа и приложенное напряжение известны). Удобно подобрать величину напряжения так, чтобы разряд начинался, как только диаметр пузырька достигнет величины зазора между объектом 1 и электродом 2, тогда жидкость 3 не испытывает химических изменений под действием разряда. Начальную температуру жидкости 3 (перед помещением ее на поверхность объекта.1) и режим теплового воздействия на объект 1 подбирают на .эталонном образце из того же материала с модельными дефектами, Эксперимент для сравнения предлагаемого способа с известным проводят на плоских образцах из стали и алюминия, в которых изготовлены подповерхностные (размером 0,5-1 мм на глубине О, 1 мм) и поверхностные (раскрытием 0,1-0,2 мм) дефекты произвольной

137б034

ВНИИПИ Заказ 786/45 Тираж 847

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 формы. Для обнаружения дефектов под диэлектрическим покрытием используют те же образцы с помещенной на дефектную поверхность диэлектрической

5 пленкой или пластинкой (из полиэтилена, лавсана, оргстекла) толщиной О, 1—

0,5 мм, а также диэлектрические ппастинки толщиной 1 мм с воздушными и проводящими включениями. В качестве диэлектрической жидкости применяются дистиллированная вода, этиловый спирт и трансформаторное масло. Дефекты регистрируются визуально или фотографируются (через прозрачный электрод). 15

Эксперимент показал, что известный способ позволяет с некоторой вероятностью установить наличие дефектов, не обнаруживаемых обычным мето- 20 дом, т.е. по распределению свечения разряда на поверхности объекта без

его нагрева — прежде всего подповерхностных дефектов в проводящих материалах, а также дефектов в циэлектри- 25 ках, расположенных на глубине, превышающей размер дефекта, однако характер информации (подвижность микроразрядов, зависящая,в основном, от конвекции над нагреваемой поверхностью) 3О практически не дает возможности сделать количественнь;й вывод о состоянии объекта, в том числе о размерах и форме дефектов. Кроме того, металлические образцы, не покрытые диэлектриком, заметно повреждаются разрядом с образованием точечной коррозии (стальные больше, чем алюминиевые), Предлагаемый же способ позволяет не только уверенно обнаружить и зафиксировать на фотоматериале указанные дефекты, но и судить об их размерах и форме, а также в некоторой степени о тепловых свойствах и глубине залегания (так, если плавно увеличивать тепловой поток от нагревателя и регистрировать разряды в появляющихся пузырьках, последовательно обнаруживаются все более глубоколежащие дефекты, дефекты с малой теплопроводностью, например газовые включения, обнаруживаются по отсутствию пузырьков при их появлении равномерно по всей поверхности), при этом получаемая информация удобна для дальнейшей обработки. Повреждений поверхности образцов не обнаружено (кроме случая использования дистиллированной воды, когда имеет место начало образования точечной коррозии в дефектных местах).

Формула изобретения

Способ обнаружения дефектов в ма» териалах, заключающийся в том, что между образцом исследуемого материала и электродом прикладывают высокое напряжение, создают в образце нестационарное тепловое поле и регистрируют свечение разряда, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью упрощения регистрации дефектов, зазор между объектом и электродом заполняют жидким диэлектриком, нагретым до образования на поверхности объекта газовых пузырьков.