سفارش تبلیغ
صبا ویژن

شرکت خشکه و فولاد پایتخت

اثر تابش منابع تحریک

برای بررسی اثر زاویه تابش منابع تحریک، دو آزمایش طراحی شد. که در آن دو پروژکتور در زاویه 60 درجه نسبت به سطح نمونه. و در فاصله 60 سانتی متری از آن قرار گرفته. و تحت تحریک 5 ثانیه ای قرار گرفت. در آزمون دیگری همین آزمایش با زاویه 40 درجه انجام شد. شکل 8 تصویر دمایی دو تست در بهترین کنتراست حرارتی را نشان می دهد. همان گونه که مشخص است در شکل HSRA 60 درجه سانتی گراد وضوح عیوب (کنتراست حرارتی بیشتر). بهتر از شکل HSRA 40 درجه ی سانتی گراد می باشد.

در نمودار دما – پیکسل شکل 9 که مربوط به دما در مسیر عیوب با قطر 5 میلی متر میباشد. مشاهده می شود. که کنتراست حرارتی تست HSRA 40 درجه ی سانتی گراد (اختلاف دمای محل عیب با سایر نقاط). بالاتر از تست HSRA 60 درجه سانتی گراد است. بنابراین این وضوح عیوب از نقاط بدون عیب، زمانی که زاویه تابش به سمت عمود بر سطح نمونه میل کند. بیشتر خواهد بود. در نمودار – پیکسل که مربوط به دمای نقاط مختلف در مسیر عیوب با قطر 4 میلی مت می باشد. کنتراست حرارتی با افزایش زاویه تابش نسبت به سطح نمونه، افزایش می یابد.

به کار گیری-(SS شکل 7 مقایسه نمودارهای اثر فاصله در نمونه فولاد آلیاژی ( 304
(St شکل 9 مقایسه نمودارهای اثر زاویه تابش در نمونه فولاد کم کربن ( 37

در آزمون دیگری، دو پروژکتور در زاویه 40 درجه. و در فاصله 60 سانتی متری نسبت به نمونه فولادآلیاژی قرار گرفته. و تحت تحریک 5 ثانیه ای قرار گرفت. سپس همین چیدمان، در آزمون دیگری با زاویه 60 درجه انجام گرفت. در شکل 10 HSRA 60 درجه سانتی گراد وضوح عیوب (کنتراست حرارتی بیشتر) بهتر. و تعداد عیوب قابل رویت بیشتر است.

به کار گیری

اگر در راستای عیوب با قطرهای 3،4،5 میلی متر مسیرهایی ایجاد شود. و نمودار دمایی آن در هر دو تست مورد بررسی قرار گیرد، تفاوت ها مشخص تر خواهند شد. همانطور که در نمودار دما – پیکسل شکل 11 مشاهده می شود. کنتراست حرارتی عیوب 5 میلی متر در تست HSRA 60 درجه سانتی گراد. بالاتر از تست HSRA 40 درجه ی سانتی گراد می باشد.

بنابراین عیوب با وضوح بیشتری قابل رویت خواهند بود. در نمودار دما -پیکسل عیوب با قطر 4 میلی متر، مشاهده می شود. که کنتراست حرارتی تست HSRA 60 درجه ی سانتی گراد از تست HSRA 40 درجه سانتی گراد بالاتر است. در نمودار دما-پیکسل که مربوط به دمای نقاط مختلف در مسیر عیوب 3 میلی متر است، مشاهده می شود. که همچنان کنتراست حرارتی نمودار تست HSRA 60 درجه ی سانتی گراد. بیشتر از تست HSRA 40 درجه ی سانتی گراد می باشد. و تشخیص عیوب با قطر کمتر و عمق بیشتر راحت تر است.

به کار گیری

قدرت شناسایی عیوب و وضوح تصاویر حرارتی با افزایش زاویه تابش حرارت بهبود می یابد. یکی از دلایل عمده آن افزایش انعکاس امواج انرژی از سطح نمونه و عدم جذب آن است. بنابراین هرچه زاویه منابع تحریک نسبت به سطح نمونه به 90 درجه نزدیک شود. میزان جذب انرژی افزایش می یابد. در نتیجه نرخ افزایش دمای سطح نمونه، افزایش می یابد. شناسایی عیوب با قطر کوچکتر امکان پذیر شده و همچنین رویت عیوب سریع تر میشود.

شکل 10 مقایسه اثر زاویه تابش در تصاویر حرارتی نمونه فولاد آلیاژی ss304
به کار گیری-(SS شکل 11 مقایسه نمودارهای اثر زاویه تابش نمونه فولاد آلیاژی ( 304

آماده سازی و ساخت نمونه ها

از دو ورق به ضخامت 5 میلی متر، مربعی شکل به ضلع 15 سانتی متر. از جنس فولاد کم کربن و فولاد آلیاژی انتخاب شدند. بر روی هر دون نمونه، الگوهایی سوراخ کرای گردید. با توجه به شکل 2، قطر این سوراخ ها از 5 تا 2 میلی متر. و با عمق های 1 تا 4/7 میلی متر می باشد. همچنین، قطر سوراخ ها بصورت عمودی ثابت و بصورت افقی از چپ به راست کاهش می یابند. عمق سوراخ ها بصورت افقی ثابت و بصورت عمودی کاهش می یابند. جهت به حداقل رساندن نویزهای ناشی از بازتاب نور و جذب حداکثر حرارت اعمالی به نمونه ها. پشت نمونه ها با اسپری مشکلی مات رنگ آمیزی شد. در شکل 2 نقشه نمونه های ساخته شده آورده شده است.

به کار گیری

آماده سازی چیدمان حرارت نگاری و طراحی آزمایشات تجهیزات مورد استفاده در آزمایش ها. یک دوربین حرارتی فلیر سری A دارای رزولیشن 240 × 360 با توانایی ضبط 9 الی 60 هرتز. دقت 0/01 درجه سانتی گراد و دو پروژکتور با توان 1 کیلووات بودند. تمامی آزمایش ها در دمای محیط 27 درجه سانتی گراد، در محیط بسته آزمایشگاه اجرا شد. پارامترهای مورد بررسی عبارتند از تأثیر زمان پالس، فاصله منبع تحریک تا نمونه HSD. زاویه تابش HSRA و در نهایت جنس نمونه می باشند.

فاصله دوربین از نمونه 30 سانتی متردر نظر گرفته شد. که با توجه به ابعاد نمونه و نقطه فوکوس دوربین ثابت می باشد. دوربین عمود بر سطح نمونه قرار گرفت. بر این اساس 16 تست انجام گرفت که به ترتیب، زاویه و فاصله منابع تحریک را تنظیم و ثابت کرده. و پالس های 5 ثانیه و سپس 10 ثانیه اعمال شد. و این تست ها با تغییر زاویه و فاصله و در نهایت تغییر جنس نمونه ادامه پیدا کرد.

بحث بر روی نتایج بدست آمده

اثر فاصله منابع تحریک

در ابتدا آزمایشی با دو پروژکتور تنگستنی را با زاویه 40 درجه نسبت به سطح نمونه فولاد کم کربن. و در فاصله های 30 سانتی متر و 60 سانتی متر طراحی شد. تحریک برای هر دو تست 5 ثانیه در نظر گرفته شد. در شکل 3 تصاویری از هر آزمون که در بهترین کنتراست حرارتی در طول تست قرار داشتند، آورده شده است. همان طور که در شکل مشخص است. دمای سطح نمونه HSD 30cm بالاتر و وضوح عیوب و همچنین تعداد عیوب قابل تشخیص نیز بیشتر است.

شکل 4 در راستای عیوب با قطر 5 و 4 میلی متر دو مسیر ایجاد شد. و نمودار دما – پیکسل آن استخراج گردید. و نمودارهای دو آزمایش، در هر قطر با هم مقایسه شد. که در شکل تفاوت ها به وضوح مشخص می شوند.

در تصاویر شکل 5، در نمودار دما – پیکسل عیوب با قطر 5 مشاهده می شود. که کنتراست حرارتی در تست HSD 30CM بالاتر از تست HSD 60CM می باشد. و تشخیص عیوب به علت کنتراست بالا راحت تر است. همچنین مرز بین عیوب و سطح سالم نمونه، تیزتر و به ابعاد واقعی نزدیک تر هستند. در تصاویر شکل 5، در نمودار دما – پیکسل عیوب با قطر 4 میلی متر نتایج مشابهی را نشان می دهد.

به کار گیری-(St شکل 3 مقایسه اثر فاصله در تصاویر حرارتی نمونه فولاد کم کربن ( 37
(St شکل 4 مسیرهای رسم شده در راستای عیوب نمونه فولاد کم کربن ( 37
به کار گیری-(St شکل 5 مقایسه نمودارهای اثر فاصله در نمونه فولاد کم کربن ( 37

در آزمایش دیگری چیدمان همانند آزمون اول برای نمونه فولاد آلیاژی نیز انجام داده شد. بهترین وضوح از آمون ها در شکل 6 آورده شده است. همانطور که در شکل مشخص است. دمای سطح نمونه HSD 30cm بالاتر و وضوح عیوب با قطر کمتر، بیشتر است.

اگر در راستای عیوب با قطرهای 5،4 و 3 میلی متر مسیری کشیده و نمودار دما – پیکسل آن استخراج شود. و نمودارها با هم مقایسه شود، تفاوت ها به وضوح مشخص خواهند شد. در شکل 7 که نمودار دما – پیکسل عیوب با قطرهای 5، 3 و 4 میلی متر را نشان می دهد. مشاهده می شود. که دمای نقاط مختلف آزمون HSD 30cm از آزمون HSD 60cm بالاتر است. و همچنین کنتراست حرارتی (اختلاف دمای بین نقاط بدون عیب نمونه و محل معیوب). در تست HSD 30cm بالاتر از تست HSD 60cm می باشد. و تشخیص بصری عیوب به علت کنتراست حرارتی بیشتر راحت تر است.

در نهایت می توان گفت که هرچه منبع حرارتی از سطح نمونه دورتر باشد. مقدار انرژی انتقالی به سطح نمونه و به دنبال ان نرخ افزایش دما نیز کاهش می یابد.


به کار گیری تکنیک حرارت نگاری پالسی در ارزیابی عیوب خوردگی در ورق های فولادی-برای تشخیص و بررسی عیب خوردگی در ورق های فلزی از روش های آزمون غیر مخرب، روش حرارت نگاری پالسی استفاده شده است.

به کار گیری تکنیک حرارت نگاری پالسی -Pulse thermography on steel sheets

حرارت نگاری پالسی امروزه در صنایع مختلف برای بازرسی. و پایش برخی قطعات و مجموعه های در حال کار، مورد استفاده قرار می گیرد. خوردگی در سازه های فلزی و قطعات مکانیکی از مهمترین عیوبی است. که هر ساله هزینه های زیادی را به صنایع تحمیل می کند. که با تشخیص به موقع آن می توان بخشی از این هزینه ها را کاهش داد. روش های زیادی برای تشخیص عیب خوردگی وجود دارد. اما سرعت زیاد انجام آزمون، عدم نیاز به تماس با نمونه، بررسی و بازرسی سطوح بزرگ در زمان کم. و قابلیت انجام آن بر روی بسیار از مواد، از جمله مزایای حرارت نگاری پالسی است.

در این مقاله، برای تشخیص و بررسی عیب خوردگی در ورق های فلزی از روش های آزمون غیر مخرب، روش حرارت نگاری پالسی استفاده شده است. نمونه های مورد آزمایش در این مقاله از جنس فولاد کم کربن و فولاد آلیاژی ساخته شدند. که کاربردهای فراوان در صنایع مختلف دارند. هدف این پژوهش شبیه سازی و شناسایی عیوب خوردگی در قطعات فولادی بود. عیوب مختلفی جهت بررسی قدرت این آزمون غیر مخرب در تشخیص حداقل قطر و بیشترین عمق، طراحی و ساخته شدند.

به کار گیری تکنیک حرارت نگاری پالسی

اثر فاصله منابع تحریک، زاویه تابش، جنس نمونه ها و طول زمان تحریک در آزمون های انجام شده. مورد بررسی قرار گرفت. توانایی و قدرت تشخیص عیوب بدون نیاز به پردازش تصویر از مزایای روش به کار برده شده است. از الگوی عیوب ایجاد شده در نمونه ها در نمونه فولاد کم کربن. کوچکترین عیب با قطر 4 میلی متر در عمق 1 میلی متر و در نمونه فولاد آلیاژی. کوچکترین عیب با قطر 3 میلی متر در عمق 1 میلی متر از سطح قابل تشخیص است.

مقدمه

خوردگی به طور کلی، از بین رفتنن مواد به علت واکنش با محیط تعریف می شود. پدیده خوردگی طبق تعریف، واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی بین یک ماده، معمولاً یک فلز، و محیط اطراف آن می باشد. که به تغییر خواص ماده منجر خواهد شد. پدیده خوردگی در تمامی دسته های اصلی مواد، شامل فلزات، سرامیک ها. پلیمرها و کامپوزیت ها اتفاق می افتد. اما وقوع آن در فلزات آنقدر شایع و فراگیر بوده و اثرات مخربی به جای می گذارد. خوردگی معمولاً فرایندی زیان آور است، لیکن گاهی اوقات مفید واقع می شود.

به طور مثال آلودگی محیط به محصولات خوردگی. و آسیب دیدن عملکرد یک سیستم از جنبه های زیان آور خوردگی. و تولید انرژی الکتریکی در یک باطری و حفاظت کاتدی سازه های مختلف از فواید آن هستند. اما تأثیرات مخرب و هزینه های به بار آمده بواسطه این فرایند به مراتب بیشتر است. امروزه هر کارخانه یا تأسیسات برای تشخیص عیوب پنهان خود حتماً نیاز به خدمات تخصصی ترموگرافی خواهد داشت.

ترموگرافی مادون قرمز یکی از جذاب ترین تکنولوژی های امروزی است. که برای انجام امور جاری شغل های تعمییرات و نگهداری در صنایع مختلف وارد شده است. استفاده از دوربین های حرارت نگاری کلیه عیوبی که منجر به تغییر در الگوی توزیع دمای سطحی می شوند. قابل شناسایی خواهند بود. دوربین حرارتی با بررسی امواج مادون قرمز ساطع شده از تجهیزات، نقاط داغ را شناسایی کرده و نمایش می دهد. و این یکی از مزیت های عمده این دستگاه است. که بدون قطع تجهیزات و عدم اتصال به وسیله خاصی با قرائت میزان دمای آن نقطه. و مقایسه با دمای محیط و شرایط می توان. میزان اهمیت نقطه مورد بررسی را سنجید. و جهت رفع عیب آن طبق یک برنامه از پیش تعیین شده اقدام نمود. ضمن اینکه بعد از رفع عیب نیز می توان به بررسی پرداخت و از رفع عیب تجهیز اطمینان حاصل نمود.

به کار گیری تکنیک حرارت نگاری پالسی

گرینزاتو و واویلو، از تکنیک حرارت نگاری مادون قرمز گذرا برای توصیف عیب خوردگی پنهان استفاده کردند[1]. آنها یک مدل انتقال حرارت سه بعدی را برای آسیب های خوردگی توسعه داده. و یک الگوریتم ساده بر پایه دمای سطحی وابسته به زمان. برای تشخیص تغییرات ضخامت ناشی از خوردگی ارائه دادند. گرینزات و همکاران یک مدل یک بعدی حرارتی را برای قطعات ضخیم استوانه ای و کره ای شکل در تشخیص خوردگی به کار گرفتند [2] آنها گزارش دادند که منطقه خورد شده را می توان با ماکزیمم، توصیف کرد. مورینتی و واویلو از حرارت نگاری مادون قرمز برای توصیف و کشف عیوب خوردگی پنهان در ورق های ضخیم فلزی استفاده کردند [3].

هان و پارک از حرارت نگاری مادون قرمز برای تشخیص خوردگی در قطعات فولادی پوشیده شده. با مواد ارگانیک استفاده کردند. مشاهده شد اختلاف دما در محل عیوب بیشترین مقدار است [4]. همچنین مطالعات مشابه ای توسط جانسون و همکاران [5]. و شونبرگر و همکاران [6]. گزارش شد. حرارت نگاری مادون قرمز همچنین برای تشخیص عیب خوردگی در پنل های آلومینیومی هواپیما استفاده شد [7].

به کار گیری تکنیک حرارت نگاری پالسی

لوپو و همکاران از تکنیک حرارت نگاری پالسی برای تشخیص خوردگی حفره ای در لوله های فلزی استفاده کردند [8]. اندازه گیری همبستگی فازی و تحلیل اجزا اصلی صورت گرفت. و مشاهده شد که یک رابطه خطی با کاهش مواد نشان می دهد. مطالعات نشان داد که سطح قابل قبول دقت در تکنیک حرارت نگاری، زمانی فراهم می شود که حداقل کاهش ضخامت در خوردگی 20 درصد ضخامت دیواره باشد [9]. چانگ و همکارانش از حرارت نگاری مادون قرمز برای اندازه گیری خوردگی در لوله های تقویت شده استفاده کردند و متوجه شدند که نرخ افزایش دما در محدوده خوردگی افزایش می یابد [10].

به کار گیری

لی و شن گزارش دادند که حرارت نگاری یک ابزار قوی برای تشخیص خوردگی پتروشیمی می باشد [11]. مطالعات آنها نشان داد که حرارت نگاری حرارتی عیوب خوردگی بزرگتر از قطر 10 میلی متر. و 40% ضخامت از عمق را تشخیص دهد. شکل 1 تصاویر حرارتی منطقه خوردگی در صفحه آلومینیومی را نشان می دهد. در تصویر فازی (b) می توان دید که منطقه خوردگی به راحتی قابل تشخیص است [12].

ورق های فولادی-به کار گیری تکنیک حرارت نگاری پالسی-Pali thermography in steel

یک بازبینی از تاریخچه مهندسی مادون قرمز توسط آقای هادسون در سال 1969 انجام شد [13]. در سال 1935 نیکلاس استفاده از یک دماسنج مادون قرمز برای آنالیز رول فلزات داغ پیشنهاد داد [14]. در سال 1937، ورنوت یک روش حرارت نگاری فعال برای مطالعه خواص حرارتی مواد پیشنهاد داد که روش های مشابه آن تا به امروز باقی مانده است [15]. یک روش حرارت نگاری فعال مشابه روش های اخیر در سال 1965، توسط بلر برای بازرسی پوسته موتور راکت پلاریس پیشنهاد شد [16]. در دوره مسابقات فضایی تعدادی از محققان هواپیما وارد محبث تست غیر مخرب حرارتی شدند. و کمیته مادون قرمز توسط انجمن تست های غیر مخرب آمریکا ASNT ایجاد شد.

به کار گیری

در آن زمان بیشتر فعالیت های تست غیر مخرب حرارتی با تکنیک امواج یا پالسی حرارتی. انجام می شد بحث در مورد اینکه کدام روش مؤثر تر است. برای چند دهه ادامه داشت [17-23].

عیوب حاصل از خوردگی، عمر قطعات را کاهش می دهد. و بازرسی وضعیت بدون تماس بر پایه حرارت نگاری، یک تخمین از کاهش مواد بر اثر خوردگی ارائه می دهد. و در نتیجه در ارزیابی عمر باقی مانده قطعات کمک می کند. در حرارت نگاری پالسی، پس از اعمال پالس حرارتی. اندازه گیری تکامل دمای سطح نمونه با یک دوربین مادون قرمز که نقایص زیر سطحی را نشان می دهد. دمای مواد به سرعت پس از اختلال حرارتی اولیه تغییر می کند. زیرا جبهه حرارتی با انتشار در زیر سطح انتشار می یابد.

به کار گیری

حضور نقص موجب کاهش میزان انتشار می شود. بطوریکه هنگام مشاهده دمای سطح. نقص ها به عنوان مناطق دمایی مختلف با توجه به مناطق سالم اطراف ظاهر می شود. ارزیابی و تشخیص عیب خوردگی در ورق های فلزی به روش حرارت نگاری فعال موضوع این تحقیق است. از روش های آزمون و بازرسی غیر مخرب، روش حرارت نگاری فعال در تشخیص عیوب استفاده شد. در این پژوهش برای تشخیص و ارزیابی خوردگی آزمون های مختلفی طراحی و اجرا گردد. توانایی این روش در تشخیص عیوب، حساسیت زاویه منابع تحریک حرارتی. فاصله منابع تحریک و زمان پالس تحریک حرارتی در شناسایی عیوب از اهداف این پژوهش بودند.

ارتباط با ما:
09121224227
09371901807
تلفن: 02166800251
فکس: 66800546