6.2. Электрический контроль
Электрические методы контроля основаны на создании в контролируемом изделии электрического поля и регистрации электрических характеристик изделия. Главным образом используют два метода: термоэлектрический и электропотенциальный.
Термоэлектрический метод заключается в измерении термоЭДС в цепи, состоящей из двух электродов, соединенных контролируемым изделием. При нагреве одного из электродов в его контакте с изделием возникает электрический ток. Зависимость термоЭДС Е от температуры t контакта описывается уравнением:
, (6.2)
где a, b, c– коэффициенты, определяемые природой материалов, образующих контакт.
Очевидно, что если конкретному сплаву соответствует определенная термоЭДС, то для определенного электрода (обычно медного), измерив термоЭДС и используя справочные данные, можно определить марку сплава контролируемого изделия.
Определенный интерес представляет использование термоэлектрического метода для анализа ликвационной микронеоднородности химического состава и различных структурных составляющих. Термоэлектрические характеристики различных фаз и структурных составляющих сталей и чугунов зависят от содержания углерода и изменяются в значительных пределах. Это позволяет использовать термоэлектрический метод для выявления микро- и макроскопических неоднородностей (обезуглерожение, отбел и т.п.). При этом обычно полученные данные сравнивают с эталоном, имеющим заданный химический или фазовый состав, и делают вывод и соответствии (или несоответствии) состава.
Электропотенциальный метод основан на прямом пропускании тока через контролируемое изделие и измерении разности потенциалов на определенном участке изделия или регистрации искажений электромагнитного поля при огибании дефекта электрическим током. Метод может быть использован для выявления поверхностных трещин (при этом возможно измерение их глубины), изучения изменения электрических и магнитных свойств материала при приложении к изделию механических напряжений, измерения толщины стенок изделия.
Для расчета необходимой силы тока, подаваемого на рабочие электроды и позволяющего выявить дефекты, используется формула
, (6.3)
где lэ – расстояние между измерительными электродами, lэ = 2÷5 мм; Uэ – напряжение между измерительными электродами, Uэ ≈ 40÷50 мкВ; σ – электрическая проводимость материала бездефектной зоны. Обычно I = 5÷20 A.
Для выявления трещин ток пропускают через изделие 1 между рабочими электродами 2 (рис. 6.2). Перпендикулярно к силовым линиям тока образуются эквипотенциальные линии электромагнитного поля (показаны штриховыми линиями). При наличии трещины форма эквипотенциальных линий искажается, что приводит к изменению разности потенциалов, которая измеряется с помощью двух измерительных электродов 3 и гальванометра 4. По разности потенциалов судят о наличии и глубине трещин.
