Публикации
Контроль качества листового проката тепловым методом
Автор:
№ 6 (69) от 09 июня 2009, в рубрике: Промзона
Аппаpaтура для неразрушающего контроля дефектов металлопроката должна быть компактной, оперативной и выдерживать высокие температуры. На металлургических предприятиях, в основном, используют УЗ-метод, причем ввод и съем ультразвукового излучения производится через струю воды, что не очень удобно. Известны и разработки в области радиационного метода, но необходимость защиты от радиации сужает область их применения. Оптимальным методом контроля является тепловой контроль.
Сегодня существует системы теплового контроля (ТК) дефектов металлопроката, в которых нагрев движущегося по рольгангу металлического листа производятся с помощью лампочного нагревателя (применяются газовые горелки или линейчатые лампы типа КГ-220-1000). Съем информации о распределении температуры на поверхности листа, противоположной нагреву, производят с помощью нескольких тепловизоров или линейных сканеров.
В промышленной системе предусмотрено использование нескольких тепловизоров (оптических головок) для того, чтобы обеспечить полное перекрытие движущегося листа по ширине с сохранением требуемого пространственного разрешения. Плотность энергии нагрева должна быть от 100 до 400 кВт/м", а время нагрева каждой точки 0,5-1 сек. при скорости перемещения сортового металлопроката от 100 до 2200 мм/с. При указанных параметрах контроля время анализа одного кадра составляет 1 сек., причем 0,04 сек. уходит на запись температуры, а 0,96 сек. отводится на обработку информации.
В момент начала движения металлопроката с датчика перемещения в компьютер поступает стартовый сигнал, который инициирует блок управления нагревателем и программу ввода и анализа температурных полей. Через оптимальное время контроля, величина которого задается оператором, нагретый участок поверхности проката визируется тепловизором.
В ПО предусмотрено решение обратной задачи ТК, что позволяет оценить площадь, глубину и раскрытие (толщину) обнаруженных дефектов.
Основные факторы помех: наличие окалины, ржавчины, полированных зон, трещин, изменения толщины листа и температуры окружающей среды. Окалина и ржавчина служат теплоизоляторами, что приводит к локальным повышениям температуры листа, однако параллельный больший отток тепла в этих местах не приводит к существенным изменениям средней температуры листа.
Участки с полированной поверхностью ведут себя аналогично, однако в момент их прохождения в поле зрения тепловизора, создают блики, которые могут фиксироваться автоматизированной системой в качестве дефектов. Биения листа металлопроката в пределах 50 мм изменяют поглощенную мощность на 10%, но не сказываются на достоверности выявления дефектов, поскольку основным информативным критерием является текущий контраст. Аналогичным образом слабо сказываются на результатах ТК изменения толщины листа. Влиянием трещин также можно пренебречь в силу малых размеров зон возмущения. Температура окружающей среды вносит постоянную составляющую в основной сигнал и не сказывается на принятии решения о качестве.
Для метрологической аттестации системы ТК металлопроката использованы стандартные образцы, в которых расслоения имитированы воздушными полостями, закрытыми пробками из металла. Автоматизированная система ТК обеспечивает обнаружение дефектов Ø 5 мм и раскрытием 0,05 мм с погрешностью оценки площади и контура дефектов не более 12 %. Очевидно, что столь высокие параметры обнаружения требуют использования специальных алгоритмов обработки информации, которые способны существенно увеличить отношение сигнал/шум.
В таблице приведено сравнение систем теплового и ультразвукового методов неразрушающего контроля. Видно, что параметрам, предъявляемым потребителями к гипотетической оптимальной системе НК. в наибольшей степени соответствует система ТК.
Статья написана на основании данных опубликованных в справочники «Неразрушающий контроль» под общей редакцией В.В. Клюева, данных предоставленных производителем тепловизоров ThermoView (Fluke)
|