Термографический контроль изделий новыми методами мультимасштабного анализа нестационарных тепловых полей

Приведены результаты применения новых методов, средств контроля и диагностики, основанных на компьютерном анализе картин мультимасштабной динамической термографии. В зависимости от размеров инспектируемой области, а также характера, особенностей расположения, ориентации и размеров дефектов использовали различные источники энергии для зондирующего динамического нагрева контролируемого изделия: поток воздуха, сфокусированный лазерный пучок, точечный контакт. Нестационарную тепловую картину контролируемого участка регистрировали тепловизиром высокого разрешения и затем анализировали с помощью оригинальных модельных подходов и разработанного специализированного программного обеспечения. Развитие дефектов провоцировали калиброванной локальной силовой нагрузкой с помощью встроенного генератора силы, что давало возможность выявить динамичные (склонные к росту) дефекты, оценить степень их опасности для дальнейшей эксплуатации и остаточный ресурс изделия. Используя предлагаемые методы, можно обнаруживать и количественно характеризовать дефекты различного типа (трещины, расслои, отслоения и деградацию покрытий, дефекты сварки и клеевых соединений, депозиты транспортируемых веществ и др.), размеров (от долей до десятков миллиметров) и расположения в изделии (не только вблизи наружной, но и внутренней поверхности сосудов, трубопроводов, реакторов, цистерн и др.). Разработанные методики позволяют также определять и теплофизические характеристики материала, в частности, коэффициент температуропроводности с точностью лучше чем ±3 %.

1. Клюев В. В., Артемов Б. В., Матвеев В. И. Состояние и развитие методов технической диагностики / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 4. С. 73 – 78.

2. Клюев В. В., Артемьев Б. В. О развитии неразрушающего контроля и технической диагностики в России / Контроль. Диагностика. 2014. № 3. С. 45 – 60.

3. Труханов В. М., Клюев В. В. Надежность, испытания, прогнозирование ресурса на этапе создания сложной техники. — М.: Спектр, 2014. — 312 с.

4. Махутов Н. А. Базовые характеристики конструкционных материалов при комплексной оценке прочности, ресурса и живучести опасных объектов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 1. С. 62 – 70.

5. Ibarra-Castanedo C., Maldague X. Infrared Thermography / In Handbook of Technical Diagnostics: Fundamentals and Application to Structures and Systems. — Berlin: Springer-Verlag, 2013. P. 175 – 220.

6. Вавилов В. П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. — М.: Спектр, 2009. — 544 с.

7. Oswald-Tranta B. Thermo-inductive crack detection / Nondestructive Testing and Evaluation. 2007. Vol. 22. N 2 – 3. P. 137 – 153.

8. Vavilov V. P., Burleigh D. D. Review of pulsed thermal NDT: Physical principles, theory and data processing / NDT & E International. 2015. Vol. 73. P. 28 – 52.

9. Balageas D., Maldague X., Burleigh D., Vavilov V., Oswald-Tranta B., Roche J.-M., Pradere C., Carlomagno G. Thermal (IR) and other NDT techniques for improved material inspection / Journal of nondestructive evaluation. 2016. Vol. 35. P. 18.

10. Gao B., Woo W., Tian G. Electromagnetic thermography nondestructive evaluation: Physics-based modeling and pattern mining / Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 25480.

11. Абрамова Е. В. Тепловой контроль в экспертизе промышленной безопасности / Контроль. Диагностика. 2014. № 3. С. 93 – 95.

12. Golovin Yu. I., Tyurin A. I., Golovin D. Yu., Samodurov A. A. Electric Thermal Inspection of Metal Sheets / Technical Physics Letters. 2017. Vol. 43. N 10. P. 899 – 901.

13. Golovin Yu. I., Tyurin A. I., Golovin D. Yu., Samodurov A. A. Non-stationary thermal flaw detection of coatings of the outer and inner surfaces of metal shells / Technical Physics Letters. 2017. Vol. 43. N 12. P. 1128 – 1131.

14. Golovin Yu. I., Tyurin A. I., Golovin D. Yu., Samodurov A. A. Characterization of metal shells with backside coating using non-stationary thermography / Russian Physics Journal. Vol. 60. N 12. P. 180 – 181.

15. ISO 20473. Optics and photonics — Spectral bands. 2007. — 10 p.

16. Головин Ю. И. Наноиндентирование и его возможности. — М.: Машиностроение, 2009. — 312 с.

17. Головин Ю. И. Наноиндентирование как средство комплексной оценки физико-механических свойств материалов в субмикрообъемах (обзор) / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2009. Т. 75. № 1. С. 45 – 59.

18. Golovin Yu. I. Nanoindentation and mechanical properties of solids in submicrovolumes, thin near-surface layers, and films: a review / Physics of the Solid State. 2008. Vol. 50. N 12. P. 2205 – 2236.

19. Golovin Yu. I., Tyurin A. I., Aslanyan E. G., Pirozhkova T. S., Vasyukov V. M. The physical and mechanical properties and local deformation micromechanisms in materials with different dependence of hardness on the depth of print / Physics of the Solid State. 2017. Vol. 59. N 9. P. 1803 – 1811.

20. Viktorov S. D., Kochanov A. N., Golovin Yu. I., Tyurin A. I., Shuklinov A. V., Shuvarin I. A., Pirozhkova T. S. Micro- and nano-indentation approach to strength and deformation characteristics of minerals / Journal of Mining Science. 2014. Vol. 50. N 4. P. 652 – 659.

21. Golovin Yu. I., Tyurin A. I. Dynamics and micromechanisms of the deformation of ionic crystals in pulsed microindentation / Physics of the Solid State. 1996. Vol. 38. N 6. P. 1000 – 1003.

22. Шубочкин А. Е. К вопросу о формализации образов дефектов посредством регрессионной фильтрации / Контроль. Диагностика. 2014. N 9. С. 25 – 30.

23. Синев А. И., Морозов А. К., Братчиков Д. Ю. Дефектоскопия магистральных трубопроводов в реальном времени / Территория Нефтегаз. 2010. № 11. С. 34 – 35.

24. Гумеров А. Г., Медведев А. П., Худякова Л. П., Фаритов А. Т., Рождественский Ю. Г. Концепция развития системы технического диагностирования промысловых трубопроводов / Нефтяное хозяйство. 2005. № 1. С. 78 – 83.

25. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип. — М.: Энергия, 1977. — 344 с.

26. Carslaw H. C., Jaeger J. C. Conduction of Heat in Solids. — Oxford University Press, 1959. — 510 p.