Тепловой вид неразрушающего контроля основан на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов. Применяется для объектов из любых материалов. Температурное поле поверхности объекта является источником информации об особенностях процесса теплопередачи, которые, в свою очередь, зависят от наличия внутренних и поверхностных дефектов.
При тепловом виде неразрушающего контроля регистрируются: температура или тепловой поток. Они измеряются контактными или бесконтактными способами. При бесконтактном способе передача теплоты происходит в основном за счет радиации, т.е. излучения электромагнитных волн в инфракрасной или видимой части спектра в зависимости от температуры объекта. Наиболее эффективное средство бесконтактного наблюдения, регистрации температурных полей и тепловых потоков – сканирующий термовизор.
Методы теплового вида применяются при двух способах контроля: пассивном и активном. При пассивном способе контроля объект не подвергают воздействию источника энергии, в то время как при активном к объекту прикладывают воздействие внешнего источника энергии.
По характеру взаимодействия поля с контролируемым объектом различают методы:
- пассивный или собственного излучения – на объект не воздействуют внешним источником энергии. Измеряют тепловые потоки или температурные поля работающих объектов. Неисправности проявляются в местах повышенного нагрева. Так выявляют места утечки теплоты в зданиях, участки электрических цепей и радиосхем с повышенным нагревом, находят трещины в двигателях и т.д.;
- активный – объект нагревают или охлаждают от внешнего источника контактным или бесконтактным способом, стационарным или импульсным источником теплоты и измеряют температуру или тепловой поток с той же или с другой стороны объекта. Это позволяет обнаруживать несплошности (трещины, пористость, инородные включения) в объектах, изменения в структуре и физико-химических свойствах материалов по изменению теплопроводности, теплоемкости, коэффициенту теплоотдачи. Таким способом выявляют участки с плохой теплопроводностью в многослойных панелях. Неплотное прилегание слоев и дефекты обнаруживают как участки повышенного или пониженного нагрева поверхности панели.
Существуют следующие виды теплового контроля:
· проверка теплопроводности;
· тепловизионная проверка;
· температурное наблюдение;
· проверка плотности потоков тепла.
В РФ тепловой неразрушающий контроль регламентируется законом № 261–ФЗ, принятым 23.11.2009 года «Об энергосбережении», регулирующим положение об энергоаудите конструкций, цель которого - экономия ресурсов. В соответствии с представленными в законе определениями, к базовому методу контроля настоящего состояния промышленных объектов относится тепловой контроль.
В зависимости от варианта измерения нагрева проверяемых объектов тепловой контроль осуществляется при помощи термочувствительных элементов. Способы и приборы ТК можно разделить на 2 класса:
- Контактные. К таковым приборам для контактного замера температуры в настоящее время, можно отнести: термопары, полупроводниковые и металлические сопротивления, термокарандаши, термоиндикаторы, термометры (жидкостные и манометрические).
- Бесконтактные. Тут тепловой контроль осуществляется следующими бесконтактными приборами: тепловизорами, термографами, квантовыми счетчиками, радиационными пирометрами и др.
Среди всех приборов теплового контроля, наиболее популярными на сегодняшний день являются тепловизоры. Объем поверок способом ТК, осуществляемого тепловизорами, настолько огромен, что нередко для простоты общения используется терминология тепловизионное наблюдение.
Пирометры представляют собой инфракрасные термометры, обеспечивающие бесконтактное измерение температуры предметов. Принцип работы прибора, построен на замере мощности излучения тепла в инфракрасном и видимом свете. Тепловой неразрушающий контроль пирометрами используются, где невозможно применение контактных термометров. Данные приборы часто применяются при дистанционном ТНК раскаленных предметов и в других обстоятельствах, когда невозможен тепловой контроль с физическим контактом наблюдаемого объекта из-за недоступности или слишком большого нагрева.
Тепловизор является прибором, обеспечивающим тепловой контроль температуры проверяемой поверхности. Температурный спектр отображается на экране прибора в виде цветовой картинки, в которой каждый цвет спектра соответствует определённой температуре. У большинства тепловизоров данные наблюдения заносятся в память, с возможностью дальнейшей обработки на ПК при использовании специального ПО.
Тепловизоры различаются на:
- Измерительные. Данная аппаратура способна присваивать каждому пикселю цифрового сигнала, соответствующее ему температурное значение, в результате чего обеспечивается тепловой неразрушающий контроль поверхности.
- Наблюдательные. Эти устройства отображают инфракрасную картинку наблюдаемого объекта.
На сегодняшний день тепловизоры используются, практически, во всех вариантах, где по спектру тепла можно оценивать технические параметры наблюдаемых предметов. Тепловизоры обеспечивают быстрый и надежный тепловой контроль с выявлением точек аномального нагрева, проблемных участков при техническом обслуживании в энергетике, строительстве, производстве и прочих промышленных отраслях.
Логгеры данных предназначены для измерения влажности, температуры. Устанавливаются при долгосрочном измерении и выглядят в виде компактного устройства с дисплеем, вмонтированном в водонепроницаемый корпус, с наличием карты памяти и способностью программирования времени работы. Современные модели обладают возможностью подсоединения нескольких зондов, проводя тепловой неразрушающий контроль одновременно в нескольких зданиях. Данные логгеров подвергаются анализу с использованием специального ПО и являются основой для формирования отчетов в виде графика или таблицы.
Тепловой контроль предоставляет также возможность комбинированного применения с прочими методами НК. Комбинированное применение является более эффективным, так как использование различных методов обеспечивает более точные измерения, предохраняет от возможной ошибки.
Исследование данным методом позволяет тестировать и изучать оборудование, при этом, не мешая его полноценной работе.
Точность полученных данных, эффективность и простота процедур, относительная дешевизна оборудования в совокупности с высококвалифицированным специалистом позволит своевременно обнаружить и устранить неисправности, продиагностировать оборудование, избежав больших финансовых затрат и простоев производства.