Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Питання до контрольної роботи №1.

Ударний метод визначення міцності бетону за своєю фізичною суттю не відрізняється від ультразвукового і побудований на тій самій залежності, що існує між міцністю бетону та швидкістю розповсюдження в ньому звукової хвилі.

Звукові хвилі в бетоні збуджуються ударом молотка. На поверхні елемента встановлюють два приймачі на певній відстані. Звуковий імпульс, прийнятий приймачем А і підсилений підсилювачем, передається на лічильник часу і запускає його.

Звукова хвиля, досягнувши приймача В, підсилена підсилювачем зупиняє лічильник часу. Так вимірюється час t проходження хвилі на базовій відстані а. Межу міцності бетону залежно від швидкості розповсюдження ударної хвилі визначають за допомогою тарувальної кривої або за спеціальними таблицями, що будують під час паралельних досліджень зразка.

Для випробувань використовують прилади АМ-5, ПІК-6, МК-1.

Рис. 28. Схема дослідження ударним методом: 1 - приймач; 2 - підсилювач; 3 - лічильник часу; 4- дослідний зразок; 5 - молоток

1.2.3. Резонансний метод полягає в збудженні у зразках коливань змінної частоти і побудові резонансної кривої, за якою визначають динамічний модуль пружності, модуль зсуву, логарифмічний декремент коливань та міцність бетону.

Залежно від мети дослідження використовують поздовжні, крутильні та прогинні коливання. Отримання одного з видів залежить від місця розташування випромінювача та приймача на досліджуваному зразку. Враховується і умова розташування опор.

а) б)

Рис. 29. Ультразвукові прилади: а - УК-10ПМСБ; б - УК-14ПМ

До виходу приймача під¢єднується реєструвальний пристрій - осцилограф. Електронний промінь на екрані осцилографа накреслить криву, яка відповідає коливанням зразка.

Рис. 30. Схеми дослідження коливань: а -поздовжніх; б - прогинних; в- крутильних; 1 - зразок; 2 - випромінювач; 3 - приймач; 4 - опори

Зі зміною частоти вимушених коливань міняється амплітуда кривої на екрані і за деякого значення частоти амплітуда кривої буде найбільшою. Це відповідає моменту утворення резонансу, тобто збігаються частоти власних і вимушених коливань. Значення резонансної частоти визначають за шкалою генератора.

Логарифмічний декремент коливань знаходять за шириною резонансного піку кривої на рівні половини максимальної амплітуди коливань за формулою

, (10)

де f₀ - резонансна частота коливань зразка; f₁ та f₂- частоти коливань, що відповідають амплітудам, рівним половині максимальної до і після резонансу.

Залежність між динамічним модулем пружності та частотою власних поздовжніх коливань виражається формулою

, (11)

де l - довжина зразка; r - акустична густина бетону; f_n - частота власних коливань зразка.

Рис. 31. Резонансна крива

У практиці користуються такими приладами, як вимірювач частоти коливань ІЧМК-2, вимірювач резонансної частоти ІРЧ-1, вимірювач амплітудного загасання ІАЗ, УЗ-5, ПІК-8.

1.2.4. Імпедансний метод базується на реєстрації величини акустичного імпедансу (опору) ділянки виробу, що контролюється. Зміна вхідного імпедансу може бути виявлена за зміною амплітуди або фази сили, що діє на датчик та збуджує в ньому пружні коливання. Датчиком 1 є стрижень, який має контакт із поверхнею і здійснює поздовжні коливання. Якщо обшивка 2 жорстко склеєна з основним матеріалом 4, то вся конструкція коливається як одне ціле й імпеданс системи “обшивка-клей-конструкція-датчик” визначається жорсткістю всієї конструкції. При цьому сила взаємодії датчика та конструкції буде суттєвою. Якщо стрижень попадає в зону, де відсутній клей 5, то ділянка обшивки коливається як тонкий елемент. Оскільки жорсткість обшивки суттєво нижча, ніж жорсткість системи в цілому, то сила взаємодії суттєво зменшиться.

Рис. 32. Схема імпедансного методу: 1 - датчик; 2 - обшивка; 3 - клейовий шов; 4 - основний матеріал; 5 - дефект

1.2.5. Основою методу акустичної емісії є вловлювання та підсилення пружних хвиль, що випромінюються дефектами, а також дислокаціями під час перебудови структури в момент навантаження конструкції.

Під повільним навантаженням у твердому тілі поступово зростає механічна напруженість, кристалічна решітка твердого тіла накопичує пружну потенціальну енергію. Оскільки здебільшого навантажувані об'єкти неоднорідні за своїми фізико-механічними властивостями, в деякій ділянці твердого тіла локальне напруження досягає у визначений момент своєї межі і внутрішні зв'язки кристалічної решітки розриваються. В цей момент активно виділяється частина пружної енергії, накопичена раніше, значна доля якої використовується на швидке переміщення частинок у локальній зоні з порушеними зв'язками. Пружна хвиля випромінюється, а напруження, сконцентровані в зоні неоднорідності, релаксують.

Головна особливість тіл з дефектами полягає в тому, що в дефектах концентруються напруження під навантаженням. Тому в таких зонах в першу чергу протікають пластична деформація, деформаційне зміцнення і руйнування.

Про присутність дефекту судять за появою сигналів акустичної емісії, про рівень напруженого стану - за їх інтенсивністю (кількість сигналів за 1 с).

Експериментально встановлено, що окремі сигнали акустичної емісії являють собою імпульс високочастотних коливань у мегагерцевому діапазоні тривалістю декілька мікросекунд.

Два процеси - пластична деформація і ріст тріщин - розрізняються за амплітудним розподілом сигналів. Під час руйнування шляхом росту тріщин сигнали акустичної емісії мають більші амплітуди і рідші, ніж за пластичної деформації.

Характерною особливістю акустичної емісії під циклічним навантаженням є швидке зменшення кількості імпульсів та їх амплітуд після повторних за першим навантаженням. Абсолютне зникнення акустичної емісії під час повторного навантаження свідчить про те, що матеріал не руйнується.

Апаратура для акустичної емісії складається з приймача коливань, системи фільтрів та підсилювачів, реєструвальних приладів, лічильника сигналів за одиницю часу, графобудувача.

Встановлюється визначений мінімальний рівень сигналу (поріг), вище якого враховуються сигнали, їх реєструють записом на магнітну плівку, висвітленням порахованих сигналів па екран дисплея, звуковим відтворенням у вигляді потріскування, інтенсивність якого зростає з розвитком дефектів, або на екран осцилографа чи на вхід графобудувача.

Метод акустичної емісії дозволяє значно точніше визначити координати дефекту. Для цього встановлюють принаймні три приймачі. Координати визначаються на основі аналізу різниці часу надходження сигналу акустичної емісії на різні приймачі. Розроблені комп'ютерні програми такого аналізу дозволяють миттєво знайти місцезнаходження дефекту та графічно побудувати рисунок.

Через значну залежність інтенсивності акустичної емісії від структури і механічних властивостей матеріалу метод має недостатні метрологічні властивості.

Використовують його здебільшого для визначення моменту ініціювання руйнування, оскільки відомо, що старт тріщини і навіть передстартовий стан супроводжуються початком інтенсивної акустичної емісії.

1.3. Досягнення атомної фізики використовуються і в області неруйнівних методів досліджень. Вагомі практичні результати отримано за допомогою так званих "закритих" джерел випромінювання, під якими розуміють радіоізотоп, закритий непроникною оболонкою та не зв'язаний з досліджуваним матеріалом.

У випробуваннях за допомогою проникальних випромінювань використовують два методи:

1) проникальної радіації, в якому застосовують потік фотонів, здатний проникати крізь товщу матеріалу, і які відносяться до рентгенівського та гамма-випромінювань;

2) зі швидкими нейтронами.

1.3.1. Випромінювання, що проникає крізь бетон, повітря, воду, арматуру тощо, є проникальною радіацією, взаємодіє з атомами матеріалу, який знаходиться на шляху, і частково поглинається ними або розсіюється. Взаємодія між випромінюванням та атомами матеріалу тим більша, що щільніший матеріал.

На цьому простому принципі, аналогічно розповсюдженню світла в непрозорих тілах, базується метод радіаційної дефектоскопі, (визначення ступенів корозії та ущільнення бетону, товщини, діаметра, профілю, розташування арматури в бетоні та ін).

Рентгенівське та гамма-випромінювання, подібно радіохвилям та світлу мають спільну природу - вони електромагнітні і відрізняються лише частотою коливань.

Для досліджень використовуютьрентгенівські випромінювання, які отримують гальмуванням попередньо прискорених в електричному полі електронів. На шляху електрони взаємодіють з екраном, виготовленим з важкого металу, який відіграє роль гальма. При гальмуванні електронів у речовині виникає неперервний спектр рентгенівських променів. Кванти рентгенівського випромінювання мають властивості часток (фотоефект, розсіювання) та хвиль (інтерференція, дифракція, заломлення). Довжина хвилі випромінювання залежить від частоти коливань. Що коротша довжина хвилі, то більша енергія випромінювання, а відповідно, проникальна здатність.

Для отримання рентгенівських променів використовують рентгенівські трубки зі значною енергією випромінювання. Для менш потужних випромінювань - бетатрон (індукційний прискорювач електронів). В останній час широко вживають лінійні прискорювачі електростатичної дії та прискорювачі з хвилею, що біжить. Мікротрон - резонансний циклічний прискорювач. Це малогабаритні джерела випромінювання.

Інтенсивність рентгенівських променів зменшується зі збільшенням товщини перешкоди, а також за наявності щільніших включень у тілі.Присутність пустот рівноцінна зменшенню товщини перепони.

Гамма-випромінювання утворюється завдяки переходу нестабільних радіоізотопів у стійкий стан. Воно супроводжується випромінюванням альфа- (ядра гелію) та бета-часток (електрони).

Існують різні способи реєстрації рентгенівського та гамма-випромінювання.

Радіографічний спосіб полягає у фіксації інтенсивності випромінювання, що пройшло крізь досліджуваний об¢єкт. Для цієї мети використовують рентгенівську плівку, на якій фіксується, після відповідної обробки, результат. Перевагою способу є те, що в руках дослідника залишається об¢єктивний документ, що характеризує стан об¢єкта в момент дослідження.

Так, контроль якості зварювання виконується радіографічним методом. Джерело випромінювання 1 розміщується над швом, що досліджується, а касета з плівкою 2 - під ним. Пучок випромінювання проходить через шов і діє з інтенсивністю, прямо пропорційною щільності шва. Для оцінювання якості знімків та визначення чутливості радіографічного методу контролю використовують пластинчасті еталони з канавками й дротяні еталони, які розміщують в місцях просвічування. Пластинчасті еталони з канавками 4 використовують для просвічування виробів, у яких можуть бути дефекти у вигляді раковин, різноманітних включень, газових пор. Дротяні еталони використовують під час радіографії виробів, у котрих можуть бути дефекти у вигляді непроварів та мікротріщин.

Рис. 33. Дефектоскопія зварних швів: 1 - джерело випромінювання; 2 - досліджуваний матеріал; 3 - фотоплівка в касеті; 4 - еталон чутливості; 5 - дефект

Дефекти ділянки шва характеризуються викривленим зображенням на плівці. Ступінь затемнення, форма та положення затемнених ділянок указують на місце розміщення тріщин, непроварів, шлакових включень та інших дефектів. Для виявлення тріщин необхідно, щоб напрям випромінювання збігався з напрямом тріщин. Непровари в зварних з¢єднаннях можуть виявлятися під час просвічування виробів перпендикулярно шву і під кутом 45°. Газові пори й шлакові включення в зварних швах виявляються при спрямуванні променів перпендикулярно шву.

Оцінювання однорідності матеріалів та виявлення в них дефектів здійснюється аналогічно дефектоскопії зварних з'єднань. Дефектні місця матеріалів (тріщини, раковини, каверни тощо) будуть менше ослаблювати потік випромінювання порівняно з бездефектними ділянками. Наявність більш щільних включень призводить до послаблення інтенсивності випромінювання. Під час дефектоскопії неоднорідних матеріалів (у тому числі і бетону) слід мати на увазі, що вони за своєю структурою неоднорідні, тому дефекти доводиться визначати на фоні цієї неоднорідності. В зв'язку з цим у бетонних конструкціях удається визначати дефекти, розміри яких в два-три рази більші від розмірів крупного заповнювача. Необхідно зауважити, що орієнтація однакових дефектів відносно напряму просвічування відчутно впливає на інтенсивність затемнення зображення. Тонкі дефекти, перпендикулярні напряму просвічування, можуть бути не виявленими під час радіаційного контролю. Тому дефекти у вигляді тріщин фіксуються тоді, коли напрям просвічування не відхиляється від напряму розповсюдження (росту) тріщини на кут більше ніж 5°.

Просвічування дає також можливість виявити внутрішні дефекти пластмаси у вигляді тріщин, раковин тощо і деревини - сучки, тріщини, місця її загнивання.

Під час використання радіаційних випромінювань можливі два способи просвічування: наскрізний (рис. 34, а), коли можливий двосторонній доступ до конструкції, й розсіяний (рис. 34, б), який базується на реєстрації інтенсивності випромінювання, що розсіюється матеріалом.

Рис. 34. Способи дефектоскопії: а - при двосторонньому доступі до конструкції; б - при односторонньому доступі до конструкції; 1 - джерело випромінювання; 2 - детектор; 3 - прилад, що реєструє випромінювання; 4 - дефекти

Радіоскопічний спосіб - перетворення прихованого рентгенівського або гамма- зображення досліджуваного об'єкта в видиме на екрані перетворювачів. Це можуть бути перетворювачі флюороскопічного, рентгенівського, електролюмінісцентного, електронно-оптичного типів. Недоліком способу є пониження точності отриманих результатів.

При визначенні товщини захисного шару бетону, розмірів и розташування арматури в залізобетонних конструкціях роблять два знімки з двох положень випромінювача 1 і 1¢ (рис. 35). За цими знімками можна визначити шукані величини

(12)

де d - шуканий діаметр; b - товщина захисного шару; C - відстань між двома положеннями випромінювача; C¢, d¢ - визначаються за рентгенограмою.

Рис. 35. Застосування радіаційного методу: 1, 1¢ - джерела випромінювання; 2 - досліджуваний матеріал; 3 - арматура

Глибину розташування дефекту можна визначити з двох позицій випромінювача (рис. 36).

З елементарних міркувань отримуємо

, (13)

Рис. 36. Схема визначення глибини розташування дефекту:

1 - випромінювач; 2 - дефект; 3 - дослідний зразок; 4 - реєструвальний прилад

Знаючи розмір відбитка на реєструвальному приладі, можна визначити і розмір дефекту:

, (14)

де d - розмір дефекту; D - розмір його зображення.

Радіометричний спосіб базується на оцінці зміни інтенсивності пучка випромінювання, що пройшов через об'єкт. Для вимірювання інтенсивності пучка променя за об'єктом використовують сцинтиляційні, напівпровідникові, газорозрядні лічильники або так звані іонізаційні камери. Радіометричний спосіб найбільш розповсюджений.

Ксерографічнгій метод полягає в тому, що результат просвічування фіксується на ксерорадіографічній або електрорадіографічній пластинці, яка складається з алюмінієвої підкладки та нанесеного на неї шару фотопровідного матеріалу з аморфного селену. Щоб зробити пластинку чутливою до іонізуючого випромінювання, поверхні селенового шару дають електричний заряд, після чого її, подібно рентгенівській плівці, розміщують у світлонепроникну касету. При просвічуванні елементів конструкції на поверхні селенового шару утворюється приховане електростатичне зображення. Це зображення проявляють, спилюючи селеновий шар дрібним наелектризованим порошком крейди. Частинки порошку, заряджені електричним зарядом протилежного знаку, прилипають до поверхні селенового шару, утворюючи при цьому видиме зображення об'єкта, що просвічується.

1.3.2. Метод швидких нейтронів використовується в основному для визначення вологості матеріалу і побудований на взаємодії нейтронів з ядрами водню, оскільки основна кількість цього елемента в будівельних матеріалах знаходиться в складі молекули води.

Нейтронним методом можна визначити кількість атомів водню, що знаходяться в масі матеріалу, введенням в нього швидких нейтронів та вимірюванням кількості повільних, що утворилися в результаті взаємодії швидких нейтронів з атомами матеріалу.

На практиці швидкі нейтрони отримують бомбардуванням ядрами гелію (альфа-частинки) легких елементів, в результаті чого утворюються вільні нейтрони.

Дослідницька апаратура складається з джерела швидких нейтронів, детектора теплових нейтронів, лічильника з індикатором. Для визначення вологості матеріалу використовують глибинні та поверхневі зонди.

Недоліком цього методу є те, що не можна розрізнити вільну та зв'язану воду.

Усі роботи з використанням радіоактивних речовин і джерел іонізуючих випромінювань регламентуються відповідними документами.

Використовувані в роботі радіоактивні речовини поділяють на відкриті і закриті. До відкритих відносяться порошки, рідини і т.п. речовини, при використанні яких можливе вилучення радіоактивних речовин у навколишнє середовище. Всі роботи з відкритими речовина слід проводити в спеціально обладнаних лабораторіях. При роботі з закритими речовинами, які розміщені в захисні металеві ампули, необхідно дотримуватися заходів, що забезпечують захист від випромінювання.

Рис. 37. Схема визначення вологості нейтронним методом: а - при двосторонньому доступі до конструкції; б - при односторонньому доступі до конструкції; в) - у середині конструкції: 1 - джерело швидких нейтронів; 2 - детектор; 3 - прилад, що вимірює випромінювання

Експлуатація промислових приладів із джерелами випромінювання повинна здійснюватися у строгій відповідності до інструкцій; на підприємстві, наказом адміністрації, назначається особа, відповідальна за дотримання інструкцій.

Санітарні правила передбачають, що до роботи з джерелами випромінювання допускаються особи у віці не молодше 18 років, що попередньо пройшли медичний огляд.

Всі працюючі повинні періодично проходити медичний огляд і перевірку знань про безпечні методи роботи, захисні пристосування та правила особистої гігієни.

При всіх роботах, незалежно від їхньої кількості, повинний здійснюватися радіометричний контроль. Встановлено граничні дози опромінення персоналу й окремих осіб із населення.

1.4. Магнітні методи (магнітопорошковий, магнітографічний, ферозондовий, пондемоторний);

1.5. Електромагнітні методи (індукційний, метод поглинання електромагнітних хвиль, термоелектричний, діелектричний, електростатичний, термоелектричний, електроіндуктивний);

1.6. Інфрачервона дефектоскопія.

1.7. Метод капілярної дефектоскопії.

Література:

[1], стор. 59-65; [2], стор.91-104;

ГОСТ 21104-75 Контроль неразрушающий. Феррозондовый метод;

ГОСТ 21105-87 Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод;

ГОСТ 18442-80 Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования;

ДСТУ Б В.2.6-4-95 Конструкції будинків і споруд. Конструкції залізобетонні. Магнітний метод визначення товщини захисного шару бетону і розташування арматури.

1.4. Магнітні методи контролю базуються на реєстрації магнітних полів розсіювання, що виникають над дефектами, або на визначенні магнітних властивостей досліджуваних виробів .

Серед них можна виділити найбільш уживані у практиці: магнітопорошковий, магнітографічний, ферозондовий. Менш уживаними, але цікавими є такі: перетворювач Холла, пондеромоторний, з використанням ефекту Баркгаузена, магнітних позначок та ін.

Магнітопорошковий метод - найбільш розповсюджений для знаходження дефектів, що порушують суцільність металу. Він дозволяє виявити неметалічні та шлакові включення, пустоти, розшарування, дефекти зварювання та тріщини.

Якщо досліджувану деталь помістити в магнітне поле, то в результаті орієнтації магнітних полів доменів за напрямом зовнішнього магнітного поля вона намагнічується.

Магнітний потік у бездефектній зоні не міняє напряму. Якщо на його шляху зустрічаються ділянки з пониженою магнітною проникливістю через відкритий або прихований дефекти, то частина магнітних ліній виходить за межі деталі (рис.38). Там, де вони виходять з деталі і входять в неї, виникають місцеві магнітні полюси М, N і магнітне поле над дефектом. Після зняття зовнішнього магнітного поля магнітне поле над дефектом та місцеві полюси залишаються (залишкова індукція).

Для виявлення таких магнітних полів на досліджувані ділянки виробу наносять феромагнітні частинки (порошок), які орієнтуються за магнітними силовими лініями поля, через що виникає малюнок, який характеризує тип дефекту. Так, зовнішня тріщина утворює чітке скупчення порошку вздовж своїх країв. Внутрішні тріщини ініціюють розмиті смуги, орієнтовані вздовж них.

а) б)

Рис. 38. Схема утворення магнітного поля над дефектом: а - прихований дефект; б - відкритий

Магнітопорошковий метод дозволяє виявити тріщини з шириною розкриття 0,001мм, глибиною 0,01мм і більше. Однак він використовується тільки для повільних тріщин і дуже незручний для вимірювання під час дослідження.

Магнітографічний метод контролю полягає в записуванні магнітних полів розсіювання над дефектом на магнітну стрічку шляхом намагнічування досліджуваної ділянки деталі разом з притиснутою до її поверхні магнітною стрічкою з подальшим відтворенням і розшифруванням отриманого запису (рис. 39).

Рис. 39. Магнітографічний метод контролю: 1 - електромагніт; 2 - магнітна стрічка; 3 - дефект; 4 - деталь, що контролюється

Неабияке значення має напрям силових ліній магнітного поля стосовно орієнтації тріщини. Тріщини, паралельні силовим лініям магнітного поля, не взаємодіють з ними зовсім. Найбільш чітко відображаються тріщини, перпендикулярні до таких ліній.

Для запису на магнітну стрічку розкриття тріщини необхідно, щоб вона переміщалась відносно зразка, наприклад, в напрямі, перпендикулярному росту тріщини. Використовуючи імпульсне намагнічування зразка з деякою частотою, отримаємо на стрічці ряд послідовних магнітних зображень розкриття (росту) тріщини.

Відтворюють запис за допомогою магнітофона з подальшим перетворенням сигналу і візуальним спостереженням його на екрані осцилографа.

Ферозондовий метод базується на перетворенні градієнта магнітного поля в електричний сигнал. Ним можна виявити поверхневі дефекти глибиною 0,1 мм та приховані на глибині до 10 мм.

Ферозонд (магнітоскоп) (рис.40) являє собою магнітний підсилювач з розімкнутим магнітопроводом, в якому під час дії зовнішнього магнітного поля виникає ЕРС.

За відсутності дефекту магнітні силові лінії не виходять на поверхню досліджуваного об'єкта і не взаємодіють з магнітоскопом. В зоні дефекту силові лінії огинають його і виходять на поверхню об'єкта. При суміщенні дефекту з розімкнутим магнітопроводом у магнітоскопі виникає ЕРС, що реєструється приладом.

Ферозондовим методом можна вимірювати та контролювати товщину деталей на поточних лініях. Принцип роботи такого устаткування показано на рис.41.

Рис. 40. Схема магнітоскопа: 1 - електромагніт; 2 - ферозонд; 3 - дефект: 4 - дослідний зразок

З однієї сторони виробу та справа встановлено постійні магніти. Між ними розміщені два ферозонди, з яких сигнали надходять на вимірювальну схему (міст), яка балансується. При заданій товщині виробу струм нульовий. У разі відхилення товщини схема розбалансовується і струм набуває якогось значення. Шкала приладу може бути проградуйована у відповідних одиницях.

Пондемоторний метод використовується для контролю товщини немагнітного покриття на матеріалах, що намагнічуються. Принцип дії приладу (магнітний товщиномір) базується на зміні зусиль відриву магніту від матеріалу залежно від товщини покриття. Величину зусилля можна визначити пружинним динамометром або вимірюючи струм намагнічування електромагніту. Шкала приладу проградуйована в одиницях товщини покриття.

Метод, оснований на ефекті Холла, застосовують для виявлення дефектів та в приладах для вимірювання товщини, контролю структури та механічних властивостей. Ефект Холла полягає в тому, що коли прямокутну пластинку з напівпровідникового матеріалу помістити в магнітне поле перпендикулярно до вектора напруженості і пропустити крізь неї струм в напрямі двох протилежних граней, то на двох інших гранях виникне ЕРС, пропорційна напруженості магнітного поля. Використовуючи такі пластинки як давачі, розташувавши в одній площині значну їх кількість, можна створити екран, який, подібно рентгенівському, відображатиме матеріал з дефектами, “просвічений” магнітним полем.

Рис. 41. Схема визначення товщини виробу: 1 - ферозонд; 2 - постійний магніт; 3 - виріб; 4 - прилад

Цікавим методом дослідження процесів руйнування є метод з використанням ефекту Баркгаузена. Суть його полягає у стрибкоподібній зміні намагнічування феромагнітних матеріалів за неперервної зміни зовнішніх умов, наприклад магнітного поля. Причиною ефекту є різноманітні неоднорідності в кристалічній структурі феромагнетик, що заважають перебудові магнітної структури. Так, ріст тріщини супроводжується пружним розвантаженням ділянки, в яку входить кінець тріщини. Отже, якщо феромагнітний зразок намагнітити до насичення, то ріст тріщини супроводжуватиметься стрибкоподібною зміною намагнічування в ділянці, що межує з кінцем тріщини. Давачі, розташовані в ділянці тріщини, виробляють імпульси, які можна аналізувати, обробивши їх на ЕОМ.

Перспективним для визначення напружень у матеріалах є також метод магнітних позначок. При цьому методі на елемент до його деформування зовнішнім магнітним полем наносять позначки, які розміщені на деякій відстані одна від одної. За зміною відстані між позначками судять про деформації об¢єкта, а потім переходять до оцінювання напружень.

1.5. До електромагнітних неруйнівних методів контролю матеріалів можна віднести метод електромагнітної індукції та метод поглинання електромагнітних хвиль. Їх використовують для виявлення арматури в бетоні, а також вологості в самій конструкції.

Принцип методу електромагнітної індукції полягає ось в чому. Бетон складається з матеріалів з низькими магнітними характеристиками, а також містить арматуру з високими магнітними параметрами і, частково, речовини, що відносяться до феромагнетиків. Тому магнітне поле, яке у виробі з бетону було рівномірним, з введенням арматури міняє малюнок, концентруючи солові лінії вздовж стрижня арматури.

Прилади для виявлення арматури в бетоні, основані на методі електромагнітної індукції, називаються тахометрами або конверметрами. Принцип дії такого приладу показано на рис. 42.

На спільному магнітопроводі, виготовленому з м¢якого феромагнітного матеріалу, розміщені котушки індуктивності. Ліва котушка живиться змінним струмом з генератора і створює магнітне поле, силові лінії якого перетинають котушку індуктивності приймача. В ній індукується змінний струм, величина якого реєструється приймачем і змінюється залежно від відстані арматури до магнітопроводу.

Рис. 42. Схема тахометра: 1 - генератор; 2 - приймач; - магнітопровід; 4 - котушка генератора; 5 - котушка приймача; 6 - металева арматура; 7 - бетонний виріб

Методом електромагнітної індукції можна виміряти товщину захисного шару арматури у залізобетонній конструкції. Серед вітчизняних приладів, що працюють на такому методі слід відзначити прилад ВЗС (вимірювач захисного шару), та прилад Максимова для визначення напружень у металі.

Метод ґрунтується на виникненні магнітної анізотропії під дією прикладених напружень. Магнітний потік середньої котушки (рис. 43), потрапляючи в досліджуваний матеріал, розподіляється по чотирьом напрямках. При однаковій магнітний проникності ці потоки будуть рівні. При наявності магнітної анізотропії потоки будуть різними, що реєструється приладом.

Вимірювальна схема побудована так, що електрорушійна сила котушок може визначатися як у кожній діагоналі, так і по їхній різниці чи сумі. Метод дозволяє визначити напрямок головних напружень у металі і при відповідному таруванні приладу величину цих напружень.

До нових приладів можна віднести вимірювач параметрів армування ИПА-МГ4 , який дозволяє визначити діаметр арматурного стрижня (3...40 мм) при відомому захисному шарі, визначити захисний шар при відомому діаметрі (3...40 мм при діаметрі 3...10 мм і 5...100 мм при діаметрі 12...40 мм), а також визначити осі арматурного стрижня); прилад “Пошук-2.3” для вимірювання товщини захисного шару бетону, визначення розташування і діаметра арматури в межах діаметрів 3...50 мм класів АІ-АІY (особливістю приладу є повна обробка даних за допомогою мікроЕОМ).

Рис. 43. Прилад Максимова: 1 - електромагніт; 2 -металевий зразок, що досліджується; 3 - котушки; 4 - діагоналі магнітних силових ліній котушок

Метод поглинання електромагнітних хвиль побудований на властивості матеріалів, залежно від діелектричної постійної, по-різному поглинати електромагнітні хвилі, що пронизують матеріал.

Для визначення вологості деревини й піску застосовують термоелектричний метод, який базується на функціональній залежності теплопровідності матеріалу і його вологості. Діелектричний метод засновано на вимірі електроємності конденсатора, між пластинами якого розміщується проба піску різної вологості.

Для визначення вмісту води у бетонній суміші також використовується електричний метод. Прилад для цього складається з двох електродів і вібратора. Для визначення вмісту води коробку з електродами й вібратором частково занурюють у бетонну суміш і вмикають струм. Під дією коливань напруги електродів починає утворюватись цементне тісто. Величина струму, що проходить через це тісто, є показником кількості води, яка міститься в бетонній суміші.

У дефектоскопії найбільш широко використовуються електричні методи: електростатичний, термоелектричний і електроіндуктивний.

Електростатичний метод заснований на взаємодії дрібних частинок з електростатичним полем. Метод використовується для пошуку поверхневих тріщин в елементах, що поміщені в електростатичне поле. Поверхня елемента посипається подрібненою крейдою. В результаті неоднорідності поля частки крейди концентруються біля країв тріщини.

Термоелектричний метод базується на вимірюванні електроіндукційної сили, що виникає в замкнутому колі при нагріванні місця контакту двох різнорідних матеріалів. Якщо один із матеріалів прийняти за еталон, то при заданій різниці гарячого і холодного контактів величина електрорушійної сили буде визначатися хімічним складом другого матеріалу, котрий випробується. Цим методом звичайно визначають марку матеріалу, наприклад сталі.

Електроіндуктивний метод ґрунтується на збудженні віхрових струмів змінним магнітним полем датчика. Цей метод використовують для виявлення та оцінювання розмірів дефектів типу несуцільності, вимірювання фізико-механічних характеристик матеріалів, вимірювання розмірів деталей і їх динамічних характеристик.

1.6. Використання інфрачервоної техніки для діагностики стану конструкцій побудовано на використанні інфрачервоного випромінювання, яке являє собою електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого спектра з довжиною хвилі l= 0,74 мкм та короткохвильовим радіовипромінюванням із довжиною хвилі l=1...2 мм.. Інфрачервоне випромінювання використовується для знаходження непрозорих для видимого світла включень. Інфрачервоне зображення дефекту можна отримати в прохідному, віддзеркаленому і власному випромінюванні об¢єкта.

Приймачі інфрачервоного випромінювання перетворюють його енергію в інші, які можуть бути зафіксовані й заміряні звичайним способом, наприклад в електричну, з підключенням та виведенням інформації на монітор ЕОМ. У теплових приймачах реєструється підвищення температури теплочутливого елемента. У фотоелектричних приймачах поглинання інфрачервоного випромінювання призводить до виникнення або зміни електричного струму (напруги). Фотоелектричні приймачі мають селективні властивості, тобто вони чутливі лише у визначеній області спектра. На спеціальних пластинках в інфрачервоному випромінюванні можуть бути отримані фотографії.

Ця властивість дає можливість дистанційно аналізувати якість огороджуючих конструкцій.

Для перетворення інфрачервоного випромінювання в таке, що видно, використовують тепловізори або термовізори. В цих приладах різниця температур відтворюється на екрані телевізора візуально: більш світлі ділянки відповідають поверхням із більш високою температурою. Тепловізори дозволяють оцінити якість швів огороджуючих конструкцій, а також їх теплофізичні характеристики.

1.7. Метод капілярної дефектоскопії ґрунтується на капілярному проникненні індикаторних рідин (пенетрантів) у порожнини дефектів і фіксації цього явища.

Основні методи капілярної дефектоскопії діляться залежно від параметра, спостереження за яким дозволяє встановити дефект.В групуосновних методів входять кольоровий, яскравий, люмінесцентно-кольоровий, відфільтрованих частинок.

Крім того, в будівництві широко використовують різновидності методу відфільтрованих частинок - перевірка щільності зварного з'єднання крейдяним порошком, метод хімічної реакції, вакууму.

Під час контролю порошком на досліджувану поверхню наносять крейдяний розчин. На протилежну - розчин (гас), який, просочуючись через дефект, створює жовті плями на побіленій крейдою поверхні.

Метод хімічної реакції полягає в тому, що на одну поверхню наноситься індикатор (фенолфталеїн), а з протилежного боку створюється надлишковий тиск реагенту (аміак). За наявності дефекту (нещільність) на поверхні з індикатором з'являються темні плями.

Методом вакууму контролюють, створюючи над досліджуваною поверхнею розрідження (вакуумна камера), попередньо нанісши на пінний індикатор. За нещільності поверхні з'являються бульбашки повітря, що просочились через дефект. Метод використовується за одностороннього доступу до об'єкта.

Метод середовищ, що протікають. Цей метод можна поділити на два: метод протікання рідин і капілярний. Перший використовують для контролю герметичності резервуарів, трубопроводів, газопроводів та інших подібних споруд.

При випробуванні водою перевірні ємності заповнюються до відмітки, яка перевищує експлуатаційний рівень. У закритих посудинах тиск рідин підвищується додатковим нагнітанням води або повітря. Окремі шви металоконструкцій можуть перевірятися сильним струменем води із брандспойта, направленого нормально до поверхні шва під тиском біля 1 атм. За наявності дефектів вода просочується крізь нещільності з'єднання.

Ефективним для виявлення тріщин є керосин. Завдяки малій в'язкості і незначному поверхневому натягу порівняно з водою він легко проникає крізь пори та тріщини і виступає на протилежній стороні виробу. Поверхню шва з однієї сторони сильно змочують або збризкують керосином, а протилежну попередньо білять водним розчином крейди і висушують. За наявності тріщин па сухому світлому фоні чітко простежуються іржаві плями та смуги просочування керосину.

Суть простішого способу, в основі якого використання стиснутого повітря, - в обдуванні швів з однієї сторони під тиском 4 атм і перпендикулярно до поверхні. Протилежна поверхня попередньо змазується мильною водою. Утворення мильних бульбашок вказує на наявність наскрізних тріщин.

Ефективні ультразвукові шукачі протікань для фіксації ультразвукових коливань, які виникають під час протікання повітря із тріщин. З їх допомогою можна виявити нещільності до 0,1 мм за додаткового тиску 0,4 атм і встановити місце знаходження дефекту з точністю до 2 см. Під час перевірки особливо відповідальних конструкцій використовують замість повітря хімічні реагенти (повітряно-аміачну суміш та ін.), які мають високу проникливість.

Тріщини можна також зафіксувати шляхом створення вакууму (рис. 44).

Конструкція 3 змазується мильною водою і до неї кріпиться коробка 4, без дна з прозорою поверхнею 5. Гумові ущільнювачі 1 запобігають доступу повітря з зовні. Коробка підключається до вакуум-насоса 6. Поява мильних бульбашок 2 свідчить про наявність тріщин. Вказаний спосіб зручний тим, що використовується при доступі до конструкції тільки з однієї сторони.

Рис. 44. Схема вакуумної установки: 1 - гумові ущільнювачі; 2 - бульбашки на поверхні; 3 - дослідна конструкція; 4 - коробка без дна; 5 - прозора поверхня; 6 - вакуум-насос

Для виявлення невидимих неозброєним оком тріщин вживають капілярний метод. Ним виявляють дефекти утворенням індикаторних рисунків з високими оптичними (яскравим і кольоровим) контрастами і з шириною ліній, яка перевищує ширину розкриття дефектів.

Під час контролю (рис. 45. а) на деталь 3 наносять спеціальну рідину 1 (індикаторний пенетрат), яка під дією капілярних сил заповнює порожнини 2 поверхневих дефектів. Дефекти виявляють за рідиною, яка залишилась в їх порожнинах, після ліквідації її з поверхні, або за накопиченням частинок порошку в рідині і відфільтрованих на поверхні при заповненні порожнин дефекту рідиною (рис. 45, б). У першому випадку рідину, яка залишилась у порожнинах дефекту (рис. 45, в ), виявляють після нанесення проявника 4, який вбирає її, утворюючи індикаторний візерунок 5, а також фон, який покращує його видимість.

Індикаторні візерунки, які утворюються під час контролю, або мають здатність люмінесціювати в ультрафіолетових променях, або змінюють забарвлення, викликане збірним поглинанням (або відбиттям) частин світлових променів, що на них падають. Лінії індикаторного рисунка мають ширину 0,05...0,3 мм і яскравий контраст 30...60% і більше, а також значний кольоровий контраст.

При яскравій капілярній дефектоскопії як індикаторний пенетрат використовують керосин. Як проявник - крейду у вигляді сухого порошку, водяної суспензії з добавками поверхнево-активних речовин або суспензії на основі органічних розчинників. Індикаторний пенетрат просочується у шар крейди і викликає його потемніння, яке виявляється при денному світлі. Цей спосіб має малу чутливість, але широко використовується для пошуку наскрізних тріщин.

У кольоровій дефектоскопії використовують індикаторні пенетрати або реактиви, які після нанесення проявника утворюють індикаторний візерунок, що добре проглядається на білому фоні проявника. При люмінесцентній дефектоскопії використовують пенетрат, який проникає і здатний люмінесціювати під впливом ультрафіолетових променів. Індикаторний рисунок розглядається на темному фоні, найяскравіший і кольоровий контраст забезпечується при білому, червоному або оранжевому кольорах люмінесценції. При люмінесцентно-кольоровій дефектоскопії індикаторні рисунки не тільки люмінесціюють в ультрафіолетових променях, але мають забарвлення, яке виникає через збірне поглинання частиною світлових променів. Під час використання фільтрувальних частин індикаторний пенетрат містить забарвлені або люмінесційні повислі частинки, які осідають при поглинанні пенетрату пористим матеріалом.

При підготовці до дефектоскопії поверхні повинні бути добре очищеніта висушені. Необхідно дотримуватись відповідних вимог техніки безпеки.

Рис. 45. Схема контролю капілярним методом з використанням проявника

1. За рахунок чого можна забезпечити надійну експлуатацію будівель і споруд?

2. Які види (за використанням засобів) контролю якості продукції Ви знаєте?

3. Перерахуйте види контрольних випробувань продукції.

4. Яким чином співвідносяться обстеження і випробування будівель і споруд?

5. Яким чином співвідноситься експериментальна механіка і випробування?

6. Мета випробування конструкцій, будівель і споруд?

7. Задачі, які вирішуються в ході випробування конструкцій, будівель і споруд?

8. Що включає в себе поняття надійності конструкцій, будівель і споруд?

9. Якими двома способами можна контролювати якість будівельних матеріалів, виробів конструкцій?

10. Охарактеризуйте переваги і недоліки неруйнівного способу контролю якості будівельних матеріалів, виробів, конструкцій?

11. Класифікуйте неруйнівні методи випробувань?

12. Перерахуйте механічні методи неруйнівного контролю.

13. Метод висмикування анкера (суть, прилади, що застосовуються, переваги, недоліки).

14. Спосіб відриву від поверхні бетону дисків (суть, прилади, що застосовуються, переваги, недоліки).

15. Спосіб сколювання ребра конструкції (суть, прилади, що застосовуються, переваги, недоліки).

16. Застосування методу пластичних деформацій для визначення міцності металу (спосіб Брінеля, спосіб Польді).

17. Метод оцінювання міцності бетону за допомогою молотка Фізделя.

18. Метод оцінювання міцності бетону за допомогою молотка Кашкарова.

19. Метод пружного відскоку (суть, прилади, що застосовуються, переваги, недоліки).

20. Метод ударного імпульсу (суть, прилади, що застосовуються, переваги, недоліки).

21. Які Ви знаєте акустичні методи неруйнівного контролю?

22. Яку частоту ультразвукових коливань використовують при дослідженні бетону, кераміки, металу, пластмас?

23. Опишіть схему проходження ультразвукових хвиль через межу середовищ.

24. Опишіть спрощену схему ультразвукового приладу.

25. Суть тіньового методу контролю дефектів.

26. Суть ехо-методу контролю дефектів.

27. Які дефекти можна контролювати за допомогою ультразвукових імпульсних методів?

28. Опишіть суть резонансного методу. Які характеристики матеріалів можна визначати за допомогою нього?

29. Суть імпедансного методу контролю.

30. Суть методу акустичної емісії.

31. Опишіть методи радіаційної дефектоскопії.

32. Наведіть приклад застосування радіографічного способу радіаційної дефектоскопії.

33. Суть радіоскопічного способу радіаційної дефектоскопії.

34. Суть радіометричного способу радіаційної дефектоскопії.

35. Суть ксерографічного способу радіаційної дефектоскопії.

36. Правила безпеки при застосуванні радіаційної дефектоскопії.

37. Метод швидких нейтронів.

36. Перерахуйте магнітні методи неруйнівного контролю.

37. Магнітопорошковий метод знаходження дефектів суцільності металу.

38. Назвіть електромагнітні неруйнівні методи контролю матеріалів.

39. Визначення товщини захисного шару бетону та діаметра арматури методом електромагнітної індукції.

40. Якими методами можна визначати вологість піску і вміст води у бетонній суміші?

41. Суть інфрачервоної дефектоскопії.

42. Перерахуйте методи капілярної дефектоскопії.

43. Опишіть застосування капілярного методу для виявлення тріщин.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	ВИПРОБУВАННЯ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ СТАТИЧНИМ НАВАНТАЖЕННЯМ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.027 сек.