IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Трещины относятся к числу наиболее распространенных дефектов, неизбежно возникающих в процессе эксплуатации оборудования, в состав которого входят металлические узлы или детали. Наиболее часто встречаются поверхностные трещины, зарождающиеся преимущественно на участках с повышенными значениями механических напряжений.

Надежность оборудования в значительной степени зависит от размеров трещин, прежде всего их глубины. В промышленности для измерения глубины уже выявленных трещин широко используется электропотенциальный метод контроля [1], обладающий простотой реализации, приемлемой точностью и оперативностью. Данный метод основан на измерении электрического сопротивления локального исследуемого участка электропроводящего объекта и сравнении результата с сопротивлением аналогичного эталонного (заведомо бездефектного) элемента такой же длины.

Однако необходимость измерять очень малые сопротивления, значения которых не превышают долей мкОм, приводит к возникновению проблемы метрологического обеспечения дефектоскопов, реализующих электропотенциальный метод. Как правило, для калибровки таких приборов применяются образцы глубины трещин (ОГТ) (рисунок 1).

Рисунок 1.

Анализ нормативно-технической документации показал, что в настоящее время не существует методики проверки и подтверждения метрологических характеристик образцов глубины трещин, которые при эксплуатации могут изменяться и очень часто значительно. Таким образом, проблема разработки методики калибровки образцов глубины трещин является актуальной.

Для решения поставленной задачи авторами предлагается методика, которая заключается в следующем [2].

Измерение глубины трещины основано на измерении сопротивления в оцифрованных точках, нанесенных на поверхность ОГТ. Глубина пропила бруска однозначно связана с значением электрического сопротивления. Измерение сопротивления может осуществляться омметром с разрешающей способностью не менее 0,001 мкОм.

С целью получения достоверных результатов калибровки омметр должен подключаться к ОГТ с помощью специального контактно-зажимного устройства, обеспечивающего четырехзажимное подключение и необходимое усилие прижима. Внешний вид контактно-зажимного устройства и подключение его к калибруемому ОГТ приведен на рисунке 2.

 

2

1

3

4

 

1 – контактно-зажимное устройство; 2 образец глубины трещины;

3 – токовый контакт ОГТ; 4 – потенциальный контакт ОГТ.

Рисунок 2.

Так как дефектоскопы могут проводить измерение на переменном токе, необходимо измерять сопротивление ОГТ при различных частотах. Измерение сопротивления на переменном токе осуществляется косвенным методом путем измерения падения напряжения на ОГТ при пропускании через него тока известной величины.

При реализации предлагаемой методики должны выполняются три этапа.

На первом этапе производится опробование.

Контактно-зажимное устройство устанавливают на нулевую отметку на поверхности ОГТ. Подключают микроомметр к токовым и потенциальным контактам контактно-зажимного устройства и измеряют сопротивление ОГТ на нулевой отметке. ОГТ считается работоспособным, если измеренное значение сопротивления на нулевой отметке отличается от значений, полученных при предыдущей калибровке, не более чем на 25 %.

На втором этапе производится определение действительного сопротивления ОГТ на постоянном токе.

Контактно-зажимное устройство иголками устанавливают на оцифрованную отметку на поверхности ОГТ и измеряют сопротивление ОГТ микроомметром.

Операцию повторяют 10 раз. Вычисляют среднее арифметическое результатов измерений сопротивлений ОГТ на оцифрованных точках и принимают его за действительное значение сопротивления.

Операции повторяют для всех оцифрованных отметок.

На третьем этапе проводится определение действительного сопротивления ОГТ на переменном токе.

Собирают схему, представленную на рисунке 3. Контактно-зажимное устройство устанавливают на нулевую отметку на поверхности ОГТ. Подключают селективный нановольтметр к потенциальным контактам контактно-зажимного устройства.

Рисунок 3

Устанавливают на генераторе частоту 50 Гц и напряжение 10 В.

Измеряют с помощью вольтметра В7-40 падение напряжения U_mна мере сопротивления c номинальным значением сопротивления R.

Вычисляют значение тока I, проходящего через меру сопротивления по формуле:

.

Измеряют с помощью селективного нановольтметра падение напряжения U_xна нулевой отметке ОГТ.

Вычисляют значение сопротивления R_x в нулевой точке ОГТ по формуле:

.

Операции повторяют для частот 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 5 кГц.

Обработку результатов измерений сопротивления ОГТ проводят следующим образом.

Вычисляют среднее арифметическое результатов измерений сопротивлений по формуле:

,

где n – количество измерений, n = 10; R_хi– соответственно результат i-го измерения сопротивления ОГТ.

Данная методика позволяет проводить калибровку ОГТ, применяемых для метрологического обеспечения дефектоскопов, реализующих методы измерений, как на постоянном, так и переменном токах.

Список использованных источников

1 ГОСТ Р 56542-2015 Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов.

2 ГОСТ Р 8.879-2014 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики калибровки средств измерений. Общие требования к содержанию и изложению.

7

Код для цитирования: Скопировать