2. Термоелектричний метод контролю і його технічна реалізація. Дефектоскопи типу іскра-1м
Термоелектричний метод контролю базується на реєстрації термоЕРС, що виникає при контакті різнорідних провідників, один із яких – об’єкт контролю.
З курсу фізики відомо, що при контакті провідників різного хімічного складу в тонкому контактному шарі виникає електрорушійна сила, яка часто називається контактною. Якщо з різнорідних провідників скласти замкнутий контур, то струм у ньому визначається сумою контактних ЕРС. У контурі алгебраїчна сума контактних ЕРС дорівнює нулю, якщо усі ділянки контуру мають однакову температуру. Отже, у такому ланцюзі при відсутності ЕРС іншого походження (сторонніх, індукційних, тощо) струм відсутній. Якщо ж контакти різнорідних провідників мають різну температуру, то виникаюча в ланцюзі ЕРС (термоелектрична ЕРС), створює струм. Це явище називають термоелектричним ефектом або ефектом Зеебека. ТермоЕРС визначається формулою:
Et=α(tГ-tХ),
де α - коефіцієнт термоЕРС, що залежить від хімічного складу пари провідників, що контактують; tг - температура нагрітого (“гарячого”) контакту; tх — температура не нагрітого (“холодного”) контакту.
Якщо в якості одного з електродів пари використовувати металевий об'єкт, а гарячі і холодний електроди при цьому виготовити з відомого металу, то, знаючи різницю температур (tГ-tХ) і вимірюючи термоЕРС Ег, можна визначити α і, отже, ідентифікувати матеріал об'єкта контролю. В цьому полягає суть використання термоелектричного ефекту для сортування металів і сплавів згідно марок (хімічного складу).
При контролі термоелектричним методом застосовують дві основні схеми: абсолютну і диференціальну. Гарячий електрод (переважно мідний) нагрівається змінним струмом підігрівача і розташовується у термоізольованому корпусі. У цьому ж корпусі знаходиться давач температури (терморезистор), за допомогою якого регулюється струм підігрівника так, щоб різниця температур гарячого і холодного електродів була постійною. При використанні абсолютної схеми (рис. 11.4,а) вимірюється абсолютне значення термоЕРС Еt і по ньому за допомогою довідкових таблиць, визначається марка матеріалу об'єкта контролю. Диференціальна схема (рис. 11.4,б) дозволяє порівнювати об'єкт контролю 1 із контрольним зразком 2, який виготовлений із заданого матеріалу. При цьому вимірюється різниця ΔEt ( термоЕРС пар електрод — ОК і електрод — контрольний зразок. При співпадінні хімічного складу матеріалів ОК і контрольного зразка ΔEt=0. Склавши у процесі попередніх експериментів на контрольних зразках таблицю залежності ΔEt від наявності тої чи іншої домішки в сплаві, можна сортувати ОК по наявності цієї домішки.
Рисунок 11.4 – Схеми термоелектричного методу контролю з застосуванням абсолютного (а) та диференціального (б) способів вимірювань.
Очевидно, що термоелектричні прилади можна застосовувати тільки для контролю металевих об'єктів, що не мають ізоляційних покрить (лакових, емалевих тощо).
Електроіскровий метод контролю і його технічна реалізація
Електроіскровий метод контролю базується на реєстрації електричного пробою на ділянці поверхні об'єкта контролю. Він використовується для виявлення порушень суцільності діелектричних захисних покрить на об'єктах, що проводять струм, а також для знаходження тріщин у діелектричних об'єктах. У першому випадку висока змінна, імпульсна або постійна напруга прикладається між підставкою, яка електропровідна, і спеціальним електродом на покритті, а у другому - між двома електродами, розташованими з протилежних боків діелектричного ОК. Якщо в діелектрику, до якого прикладена напруга, є газові бульбашки, пори, тріщини, то в цьому місці виникає іскровий пробій, тобто стрибкоподібне збільшення електричної провідності.
Електроіскрові дефектоскопи містять джерело регульованої високої напруги, електронний блок, набір електродів і допоміжних пристроїв. Електронний блок служить для регулювання і індикації випробувальної напруги, обчислення кількості пробоїв, світлової і звукової сигналізації про пробій. Він містить електронні пристрої блокування випробувальної напруги при коротких замиканнях електродів на підставу ОК або у випадку торкання електродів оператором, чим забезпечується безпека роботи. Виникнення іскрового пробою реєструється електронними пристроями дефектоскопа по зміні електричного режиму кола, у якому відбувається пробій (зміна струму і напруги).
Випускаються стаціонарні дефектоскопічні установки неперервного технологічного контролю, які дозволяють контролювати якість ізоляційних покрить труб, діелектричних покрить на металевих стрічках, листах.
Напруга між електродами залежить від товщини випробовуваного діелектричного шару і коливається в межах 0,5-35 кВ, а в окремих випадках досягає 70 кВ. Дефектоскопи можуть вмикатися в мережу, або комплектуються автономним живленням. Електроіскрові дефектоскопи широко використовуються для контролю якості діелектричних покрить товщиною до 10 мм із полімерних матеріалів, епоксидних смол, скла, емалі, бітуму, лаків і фарб. В багатьох випадках вони дозволяють виявляти пори, тріщини, подряпини та інші дефекти, коли інші методи і засоби неруйнівного контролю практично не можуть бути застосовані.