Разработка и исследование тепловизионной аппаратуры для контроля качества точечной сварки в металлоизделиях сложной формы

• Автор: Терешин, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 187 с. : ил

содержание

1 Научно-техническая проблема разработки аппаратуры для контроля

качества дистанционирующих решеток и пути её решения

1.1 Назначение дистанционирующих решеток в атомной энергетике

и актуальность проблемы их контроля

1.2 Сравнительный анализ различных методов неразрушающего

контроля контактно-точечных сварных соединений и современного

состояния аппаратуры для их реализации

1.2.1 Дефекты сварных соединений и предъявляемые к ним требования

1.2.2 Радиационные методы и аппаратура

1.2.3 Акустические методы и аппаратура

1.2.4 Тепловизионные методы неразрушающего контроля и аппаратура
1.3 Определение целей и задач исследования
2 Теоретические исследования активного тепловизионного метода контроля
точечной сварки
2.1 Термодинамическая модель процесса теплопереноса в зоне
контактной сварки при активном тепловизионном методе контроля
2.2 Выбор метода решения дифференциального уравнения теплопроводности
2.3 Применение метода конечных элементов для решения задачи
теплопереноса
2.4 Постановка задачи машинного эксперимента
2.5 Результаты численных исследований
2.6 Обсуждение результатов численных исследований
2.7 Краткие выводы по второму разделу
3 Разработка элементной базы тепловизионного дефектоскопа
3.1 Расчет параметров тепловизионного устройства
3.1.1 Обоснование требований, предъявляемых к дефектоскопу.
3.1.2 Этапы разработки дефектоскопа

3.1.3 Энергетический расчет тепловизионного устройства
дефектоскопа
3.1.4 Структурная схема и основные составляющие модули тепловизионной установки дефектоскопа
3.1.5 Разработка и выбор компоновки и основных параметров оптической системы
3.1.6 Исследование возможности уменьшения влияния неоднородности чувствительности элементов ІпАз матричного
фотоприемного устройства
3.1.7 Программное обеспечение для работы в комплексе с тепловизионным устройством
3.2 Определение параметров приёмного модуля ТВУ
3.3 Выводы по третьему разделу
4 Экспериментальные исследования тепловизионной аппаратуры для неразрушающего тепловизионного метода контроля контактно-точечных сварных соединений
4.1 Введение
4.2 Параметры исследуемых образцов изделия и нагревателя
4.3 Результаты исследований и их анализ
5 Разработка автоматического тепловизионного дефектоскопа
Заключение
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Библиография

Принятые в диссертации сокращения
твс тепловыделяющая сборка
ТВЭЛ тепловыделяющий элемент
пэлы поглощающие элементы
СВП стержни выемные поглощающие
ФПУ фотоприемное устройство
МРРТ минимальная разрешаемая разность температур
ПЗС прибор с зарядовой связью
оэп оптико-электронный прибор
ж инфракрасный
ТВ телевизионный
по программное обеспечение
отн. ед. относительные единицы
АЧТ абсолютно-черное тело

2 Теоретические исследования активного тепловизионного метода контроля точечной сварки
2.1 Термодинамическая модель процесса теплопереноса в зоне контактной сварки при активном тепловизионном методе контроля
Проведенный в первой главе анализ существующих методов неразрушающего контроля сварных соединений позволил выявить в качестве приоритетных тепловые методы, которые могут быть положены в основу дефектоскопической аппаратуры для неразрушающего контроля сварных соединений циркониевых дистанционирующих решеток. Для создания тепловизионной аппаратуры для активного двухстороннего неразрушающего контроля указанных изделий необходимо было определить основные характеристики и режимы работы дефектоскопического оборудования, а также методику определения качества сварных точек. Для определения всех этих параметров проведены численные исследования на основе разработанной модели сварного соединения с использованием метода конечных элементов. Рассмотрим основные теплофизические процессы, возникающие при проведении активного тепловизионного неразрушающего контроля.
При рассмотрении теплового неразрушающего контроля возникают следующие теплофизические задачи:
1) передача теплоты от источника к контролируемому объекту;
2) теплопередача в контролируемом объекте и теплообмен с окружающей средой;
3) передача теплоты от контролируемого объекта к фотоприемному устройству регистрирующей аппаратуры.
Первые две задачи сводятся к анализу теплопроводности и конвекции и могут быть описаны одним дифференциальным уравнением. Решение третьей задачи сводится к анализу теплопередачи излучением [8].