Сущность метода

Тепловой метод неразрушающего контроля основан на регистрации возмущений, вносимых внутренними дефектами в регулярный (эталонный) характер распространения тепловых потоков в объекте контроля. В ходе контроля анализируют двумерное нестационарное распределение температуры на поверхности объекта контроля, причем информативными признаками скрытых дефектов являются локальные температурные сигналы или характерные времена теплопередачи.

Все вышеописанные методы в зависимости от контролируемых объектов позволяют выявить скрытые дефекты конструктивного, технологического и эксплуатационного характера. Следует отметить, что в настоящее время можно говорить о четырех группах причин возникновения дефектов или, другими словами, видах дефектов:

• металлургические;
• технологические;
• конструктивные;
• эксплуатационные.

К металлургическим дефектам относятся дефекты, возникающие на металлургической стадии производства. Включение шлака, газовые пузыри, усадочные раковины, поры, расслоения, трещины, которые образуются в процессе обработки заготовок, и другие несплошности. Характерным дефектом такого рода являются продольные микроканалы в прокате, образованные раскаткой газовых пузырей заготовок.

К образованию технологических дефектов приводит возникающие при сборке изделий с помощью неразъемных соединений (сварка, пайка, склеивание и т.п.) отклонения от требований технологии или недостаточная квалификация персонала.

Третья причина (конструктивные причины) возникновения дефектов изделий в основном связана с недостатками в конструкции изделия, таким как неправильная сборка разъемных соединений. К ним относятся низкая жесткость силовых элементов соединения и неправильный выбор материалов сопрягаемых элементов (например, без учета термических деформаций при изменении температуры эксплуатации или испытаний).

Эксплуатационные дефекты возникают при механических повреждениях, коррозии, износе уплотняющих материалов и трущихся частей, напряжений от механических или термических нагрузок.

В зависимости от типа конструкции и материала изделия можно выделить несколько типов дефектов, которые обнаруживаются с помощью теплового контроля:

• расслоения между отдельными структурными частями образца;
• непроклеи;
• плохой тепловой контакт между слоями («целующиеся» дефекты) ;
• пустоты, трещины, поры, инородные включения;
• коррозионный унос материала;
• нарушения матрицы в композитах;
• влага;
• локальные изменения теплофизических и других (связанных с теплофизическими) характеристик материала;
• изменения геометрии изделия;
• примеси.

При сравнении металлов и неметаллов, следует заметить, что структурные дефекты в металлах создают значительные температурные сигналы, которые существуют в течение коротких интервалов времени. Соответственно, в неметаллах, скрытые дефекты характеризуются небольшими амплитудами сигналов, но время наблюдения достаточно велико. Кроме того, металлические поверхности вносят существенные поверхностные помехи (например, в виде отраженного излучения), и контроль таких поверхностей требует применения специальных покрытий, наносимых на поверхность для увеличения излучательной способности поверхности. В общем случае неметаллические поверхности можно рассматривать как более пригодными для теплового контроля, однако прогресс компьютерной техники, развитие методов численного моделирования и цифровой обработки результатов измерений, а также улучшение технических характеристик инфракрасной техники делают тепловой контроль целесообразным и при испытаниях металлов.