Тепловой контроль в строительстве

7.1 Физические основы теплового контроля.

Методы неразрушающего контроля теплового вида (ГОСТ 18353 - 79) используют при исследовании тепловых процессов в изделиях. При нарушении термодинамического равновесия объекта с окружающей средой на его поверхности возникает избыточное температурное поле, характер которого позволяет получить информацию об интересующих свойствах объектов. Методы теплового контроля основаны на взаимодействии теплового поля объекта с термодинамическими чувствительными элементами (термопарой, фотоприемником, жидкокристаллическим индикатором и т.д.), преобразовании параметров поля (интенсивности, температурного градиента, контраста, лучистости и др.) в электрический сигнал и передаче его на регистрирующий прибор.

Достоинствами теплового контроля являются: дистанционность, высокая скорость обработки информации; высокая производительность испытаний; высокое линейное разрешение : возможность контроля при одно- и двустороннем подходе к изделию; теоретическая возможность контроля любых материалов; многопараметрический характер испытаний; возможность взаимодополняющего сочетания теплового неразрушающего контроля (ТНК) с другими видами неразрушающего контроля; сочетаемость со стандартными системами обработки информации; возможность поточного контроля и создания автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами. Различают:

1) пассивный ТНК;

2) активный ТНК.

Пассивный ТНК не нуждается во внешнем источнике теплового воздействия (ИТВ) - тепловое поле в объекте контроля (ОК) возникает при его эксплуатации (изделия радиоэлектроники, энергетическое оборудование, металлургические печи и т. п.) или изготовлении (закалке, отжиге, сварке и. т. п.). Активный ТНК предполагает нагрев объекта внешними источниками энергии. В случае использования АТНК в дефектоскопии, например для обнаружения дефектов в виде нарушения сплошности (раковин, трещин, мест непроклея), информацию о дефектах несут в себе локальные неоднородности температурного поля на поверхности ОК.

Существуют следующие способы активного теплового контроля изделий:

Кратковременный локальный нагрев изделия с последующей регистрацией температуры той же(при одностороннем контроле) или при противоположной области( при двустороннем контроле). По истечении некоторого времени(чтобы изделие успело остыть) переходят к следующей точке и т.д. Так будет пройдена вся поверхность изделия, причем измеренная температура дефектных областей будет существенно отличаться от температуры бездефектных участков. С использованием сканирующей системы, состоящей из жестко закрепленных друг относительно друга источника нагрева и регистрирующего прибора(например, радиометра), перемещающихся с постоянной скоростью вдоль поверхности образца. Одновременный нагрев поверхности образца вдоль некоторой линии(при одновременном контроле) или вдоль аналогичной линии с противоположной поверхности образца( при двустороннем контроле). Подобная регистрация может быть осуществлена , например, прибором " Термопрофиль." Одновременный нагрев всей поверхности образца и последующая одновременная регистрация температурного распределения на этой же или на противоположной поверхности. Подобный способ контроля может быть осуществлен при помощи телевизора. В методе АТНК можно выделить три основных направления развития:

тепловая дефектоскопия (ТД); тепловая дефектометрия (ТД); тепловая томография (ТТ). Тепловая дефектоскопия состоит в определении факта наличия дефекта и его расположение в объекте контроля. В настоящее время это наиболее разработанное направление. Тепловая дефектометрия - направление АТНК, представляющее методы и средства количественной оценки глубины залегания дефектов, их толщины и поперечных размеров. С математической точки зрения ТД требует решения обратных теплофизических задач. Тепловая томография (ТТ) является последующим развитием ТД и состоит в послойном синтезе внутренней структуры объекта контроля на основе использования методов проективной компьютерной томографии.

7.2 Оборудование для теплового контроля.

Среди приборов, осуществляющих тепловой контроль, пожалуй, одним из самых популярных являются тепловизоры. Широкую известность они получили благодаря возможности использования их в самых разнообразных отраслях, это и строительство, и электрооборудование, и энергетика, и нефтегазовая сфера, металлургия, химическая, автомобильная, пищевая промышленность, электронная техника, судостроение, авиакосмическая и военная техника, железнодорожный транспорт, метрополитен, ветеринария, медицина, обеспечение охраны и безопасности, и даже используется в сфере искусства, с целью контроля за состоянием мировых шедевров живописи и кинематографии. Тепловизоры удобны в применении, компактны и малогабаритны. Они представляют собой тепловизионную матрицу, объектив и блок обработки информации. Тепловизоры отслеживают даже самые незначительные изменения и перепады в температурном поле объекта, информация об изменениях сохраняется в виде статичного изображений или видео. При этом определённый цвет сигнализирует об определённом уровне температуры. Последние модели тепловизоров Testo оснащены функцией отображения распределения поверхностной влажности и встроенной фотокамерой для сохранения фотографии исследуемого участка в видимом диапазоне. Компания «Техно-НДТ» предлагает тепловизионные камеры самых известных производителей : тепловизоры Testo, тепловизоры Fluke, тепловизоры FLIR, тепловизоры DALI.

Пирометр – прибор, предназначенный для дистанционного определения температуры объектов, он обеспечивает безопасность для определения температуры сильно раскалённых объектов, в случаях отсутствия возможности непосредственного физического взаимодействия с наблюдаемым объектом. Выделяют два вида пирометров – пирометр стационарный и пирометр переносной. Стационарные пирометры предназначены в основном для крупных предприятий для беспрерывного контроля над технологическим процессом. Переносной пирометр инфракрасный отличается мобильностью, оснащён небольшим дисплеем, на котором отображается графические и текстово-цифровые данные. «Техно-НДТ» предлагает разнообразный модельный ряд пирометров (Пирометр C-110 "Факел", пирометр C-300.3 "Фотон", пирометр С-500.7, пирометр IR-T1 Condtrol, пирометр CONDTROL IR-T3,пирометр CONDTROL IR-T4). Цена на пирометры варьируется от комплектации и функциональной оснащённости прибора, а так же от диапазона измеряемой температуры.

Логгеры данных используются для измерения температуры и влажности. Логгеры данных подходят для долгосрочного измерения и представляют собой компактное малогабаритное устройство, оснащённое дисплеем для работы с полученными данными, картой памяти, высокопрочным и водонепроницаемым корпусом, возможностью программирования момента начала и конца измерений, конфиденциальность информации обеспечивается навесным замком. Некоторые модели логгеров (логгер testostor 171-4, логгер testo 177-H1, логгер testo 174Н) оборудованы функцией одновременного подключения нескольких зондов, что позволяет проводить температурные замеры сразу в нескольких местах.

Измерители плотности тепловых потоков и температуры предназначены для работ узконаправленного профиля. Их используют в строительстве и эксплуатации зданий и сооружений для определения плотности тепловых потоков, проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий и сооружений по ГОСТ 25380, через теплоизоляцию и облицовку энергетических объектов. Полученные данные передаются на ПК, где происходит их автоматическая архивация и хронологизация по дате и времени измерения. В модельном ряде измерителей плотности тепловых потоков и температуры реализуемом компанией «Техно-НДТ», представлены измеритель плотности тепловых потоков и температуры ИТП-МГ4 "ПОТОК", в зависимости от количества каналов существуют модификации - трехканальный, пятиканальный, 10-канальный, 100-канальный.

Измерители теплопроводности используются в строительстве зданий, сооружений, в производстве, а также для определения теплопроводности материалов, применяемых в тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов. Данные приборы оснащены функцией связи с ПК и автоматическим сохранением полученных данных с указанием даты и времени исследования. Измеритель теплопроводности ИТП-МГ4 «Зонд» разработан специально для определения теплопроводности однослойных конструкций (материалов). Измерители теплопроводности ИТП-МГ4 «250» и ИТП-МГ4 "100" обеспечивает автоматическое регулирование температур холодильника и нагревателя и их термостатирование в процессе испытаний. Средняя температура исследуемого материала, должна быть от +15° до +42,5°С.

Легко применимы, доступны по цене, предназначены для менее масштабных исследований, но достаточно эффективны и мобильны следующие методы теплового контроля: самоклеящиеся этикетки, Термокарандаши Tempilstik, температурные индикаторы Tempstik, жидкие температурные индикаторы Tempilaq, нереверсивные самоклеящиеся температурные этикетки Tempilabel, нереверсивные самоклеящиеся температурные этикетки THERMAX, высокотемпературная краска Pyromark, теплоотводящая паста Anti-Heat. Данные инновационные методы предназначены для определения температуры объектов в диапазоне от 38°C до 427°C, а также для теплового контроля нагревающихся объектов.

Таким образом, тепловой контроль может осуществляться как высоко автоматизированными и технологичными приборами, требующими высокого уровня компетентности и знаний от специалистов, так и достаточно простыми в применении методами неразрушающего контроля, доступными любому обывателю.

7.3 Область применения.

Область применения активного ТНК: Авиакосмическая индустрия Ик-влагометрия:дефекты структуры копозитов,готовых панелей,клеевых соединений,защитных покрытий. Микроэлетроника Лазерный контроль пайки,сварки:ИК-томография полупроводников,БИС;дефекты теплоотводов Машиностроение Термоволновая дефектоскопия антикорозионных покрытий,тепловая толщинометрия пленок. Лазерная техника Контроль термонапряжений в лазерных кристаллах,ТФК квантронов,световой прочности элементов силовой оптики. Материаловедение Тепловая диагностика напряженного состояния объектов на основе термоэластического эффекта. Строительство Контроль теплопроводности строительных материалов, защитных ограждений,обнаружение пустот,промоин. Нефтехимия Термографический контроль уровня жидкостей в резервуарах. Энергетика Тепловизионный контроль статоров, защитных покрытий,термоизоляции Агрокомплекс Контроль ТФК продуктов, дефектоскопия деталей с.х. техники

Область применения пассивного ТНК: Область Способ, объекты контроля, выявляемые дефекты. Энергетика Тепловая диагностика турбин, дымовых труб, энергоагрегатов, контактных сетей, теплоизоляции Нефтехимия Тепловизионный контроль реакторных колонн и энергоагрегатов, обнаружение утечек из продуктопроводов. Машиностроение Контроль тепловых режимов машин, механизмов. Строительство Обнаружение утечек тепла в зданиях, тепловизионный контроль качества кровли, ограждающих конструкций. Экологический мониторинг Дистанционный контроль утечек тепла, загрязнений на водных поверхностях, выявление тепловых аномалий, обнаружение пустот, промоин. Металлургия Пирометрический контроль температуры расплавов, тепловизионная диагностика футеровки, контроль горячего проката. Транспорт Обнаружение перегрева букс, дефектов контактных сетей, изоляторов, тепловая диагностика электрооборудования подвижного состава. Авиация Световая пирометрия лопаток ТТД, аэродинамический эксперимент, контроль теплового режима бортовых РЭА. Медицина Термодиагностика сосудистых заболеваний, онкологии, кожных заболеваний.

Геолокация

Физические основы геолокации.

Используемое оборудование для геолокации.

Достоинства и недостатки метода геолокации.