Опубликован: 21.01.2023 года.
Способ предназначен для обнаружение сквозных дефектов (свищей, прожогов, сквозных трещин, сквозной ржавчины и т.п.) листовых стальных сварных металлоконструкция большой площади.
Способ основан на гидрорезтстивном эффекте, который опубликован здесь: Гидрорезистивный эффект
Способ заключается в том, что электрическое сопротивление свободно распространяющейся струи жидкости в воздухе между двумя электродами зависит от физического состояния контактируемой поверхности листового электрода.
Техническая реализация способа основана на использовании обычной технической воды. В технической воде всегда присутствуют растворенные минеральные вещества, которые под действием приложенного электрического поля распадаются на ионы, способные двигаться как в электролите. По этой причине любая техническая вода проводит ток, ведя себя подобно слабому электролиту.
Струю технической воды между двумя электродами, одним из которых является кольцевое сопло, другим – исследуемый стальной листовой материал — можно рассматривать, как токопроводящий канал. Эффективность передачи по данному каналу электрической энергии (проводимость) зависит от следующих факторов:
1. Химические свойства технической воды.
2. Приложенное напряжение.
3. Геометрические параметры струи.
4. Материал электродов.
5. Состояние контактируемых поверхностей электродов.
В заявленном способе считаем, что химические свойства технической воды, приложенное напряжение, геометрические параметры струи, материал электродов — является константой.
В этом случае, площадь контактируемой поверхности электрода будет изменяться в зависимости от внутренних дефектов сварного соединения. Протечки (дефекты) сварного шва приводят к увеличению площади контакта струи технической воды с диагностируемым электродом.
С электрической точки зрения сопротивление свободной струи технической воды можно представить, как сумму двух сопротивлений, включённых последовательно, согласно рис. № 24.1.
Рис. № 24.1 . Сопротивление свободной струи технической воды.
Rобщ. = R стр. + R конт.
R конт.<< R стр.
Где:
— R стр. Сопротивление участка струи до контакта с диагностируемым электродом. При условии постоянной температуры, расхода воды и расстояния между электродами — R стр. не зависит от внешних факторов и может быть представлена константой.
— R конт. Сопротивление тонкого слоя воды, равномерно растекающегося по диагностируемому электроду (стальному листу). Зависит от площади контакта растекающейся жидкости с диагностируемым электродом. Это означает, что любые поры, трещины и т.п. в диагностируемом электроде (стальном листовом материале) приводят к резкому уменьшению R конт.
R конт. будет являться главным диагностическим маркером, на основании скорости изменения которого можно принять решение о наличии/отсутствии в стальном листе сквозных протечек.
Известно, что напрямую измерить сопротивление струи технической воды не возможно. Значение сопротивления будет всегда очень большим и не стабильным. Легко подтверждается простым экспериментом, см. рис. № 24.2.
Рис. № 24.2. Измерение сопротивления струи технической воды на постоянном токе.
Это связано с тем, что современные мультимерты измеряют сопротивление материалов на постоянном токе. В жидкости постоянный ток поляризует электроды, что приводит к аномальному увеличению сопротивления. Электропроводность нужно измерять на переменном токе, что бы компенсировать поляризацию электродов.
Измерение может быть обеспечено непрерывным снятием вольт-амперной характеристики струи электропроводящей жидкости на переменном токе согласно схемы.
Рис. № 24.3. Схема измерения сопротивления струи технической воды на переменном токе.
По полученным данным в режиме реального времени рассчитывается сопротивление свободно распространяющейся струи технической воды. Это сопротивление зависит от площади контакта растекающейся жидкости с диагностируемым электродом. Любые поры, трещины и т.п. в диагностируемом электроде (стальном листовом материале) приводят к изменению площади контакта воды. Это означает, что в месте контакта струи технической воды с листовым электродом аномально изменится R конт. А это и есть наш диагностический маркер контроля наличия/отсутствия в стальном листе свищей, прожогов, сквозных трещин, сквозной ржавчины и т.п.
Технология реализация заявленного способа достаточно проста и представлена на рис. № 24.4.
Рис. № 24.4. Схема реализации гидрорезистивного способа контроля герметичности листовых сварных соединений .
В заявленном способе необходимо обеспечить постоянное расстояние между соплом истечения технической воды и диагностируемым электродом (стальным листом). Это может быть обеспечено установкой сопла на диэлектрическую штангу с колёсиком. Оператор равномерно перемещает диэлектрическую штангу вдоль сварного соединения стального листа, направляет поток технической воды на сварной шов и контролирует расчётную характеристику R конт. Аномальное изменение R конт. будет свидетельствовать о наличии в этом месте сквозных дефектов (протечек).