Инфракрасное и термическое тестирование

Инфракрасные и термические испытания относятся к методам пассивного термографического контроля , классу неразрушающего контроля, определенному Американским обществом неразрушающего контроля (ASNT). ^{[ 1 ]} Инфракрасная термография — это наука об измерении и картировании температуры поверхности.

«Инфракрасная термография, неразрушающий метод дистанционного зондирования, оказалась эффективным, удобным и экономичным методом испытаний бетона. Она может обнаруживать внутренние пустоты, расслоения и трещины в бетонных конструкциях, таких как мостовые настилы, дорожные покрытия, полы гаражей. , тротуаров и стен зданий, некоторые из его наиболее важных качеств заключаются в том, что (1) он точен, (2) он воспроизводим, (3) он не вызывает неудобств; общественность и (4) это экономично». ^{[ 2 ]}

Принципы

Существует три способа передачи тепловой энергии:

Все объекты излучают электромагнитное излучение которого , длина волны зависит от температуры объекта. Длина волны излучения обратно пропорциональна температуре. Согласно термодинамике , излучаемая энергия будет течь от более теплых областей к более холодным, а скорость передачи энергии будет варьироваться в зависимости от эффективности процессов теплопередачи и изолирующих эффектов материала, через который протекает энергия. В принципе, целевой объект или объект будут иметь тепловые свойства, отличные от его окружения; например, закопанная металлическая труба проводит тепло лучше, чем окружающая почва, поэтому, если жидкость, которую она несет, имеет температуру, отличную от температуры окружающей среды, труба будет видна тепловизионному датчику без необходимости проведения раскопок для проверки. найдите трубу. ^{[ 3 ]}

Различные виды строительных материалов обладают разными изоляционными способностями. Кроме того, разные типы дефектов трубопровода имеют разные изоляционные свойства и/или различаются по величине подводимой энергии. Из-за потенциальной неоднородности окружающей трубы (т. е. различных типов грунта) может быть сложно отличить целевые объекты от фонового шума. ^{[ 3 ]}

Чувствительность

Система инфракрасного термографического сканирования может измерять и просматривать температурные режимы на основе разницы температур всего в несколько сотых градуса Цельсия. Инфракрасное термографическое тестирование может проводиться днем или ночью, в зависимости от условий окружающей среды и желаемых результатов. ^{[ 1 ]}

На практике

В инфракрасной термографии тепловое излучение обнаруживается и измеряется с помощью тепловизоров, также известных как термографические камеры или радиометры. Снимки содержат инфракрасный детектор, который преобразует испускаемое излучение в электрические сигналы, которые отображаются на цветном или черно-белом мониторе компьютера.

После обработки тепловых данных их можно отобразить на мониторе в нескольких оттенках серого или цвета. Цвета, отображаемые на термограмме, произвольно устанавливаются термографом, чтобы лучше иллюстрировать анализируемые инфракрасные данные. ^{[ 4 ]}

Примеры приложений

Типичным применением регулярно доступного оборудования для ИК-термографии является поиск «горячих точек» в электрическом оборудовании, которые иллюстрируют области с высоким сопротивлением в электрических цепях . Эти «горячие точки» обычно измеряются в диапазоне от 40 до 150 ° C (от 104 до 302 ° F) выше температуры окружающей среды .

Когда инженеры используют запатентованные системы для обнаружения подземных объектов, таких как подземные резервуары для хранения (UST), трубопроводы , утечки в трубопроводах и их шлейфы, а также скрытые туннели , их местоположение определяется по температурным характеристикам, обычно в диапазоне от 0,01 °C до 1 °C выше. или ниже температуры окружающей среды.

Кровельные работы

В этом приложении для исследования кровли данные инфракрасной термографии собирались в дневное время, как в солнечные, так и в дождливые дни. Такое время сбора данных позволило обеспечить солнечный обогрев крыши и любую захваченную воду в кровельной системе в дневное время. Данные ИК наблюдения наблюдались до тех пор, пока крыша не нагрелась достаточно, чтобы можно было обнаружить захваченные влажные зоны из-за их способности собирать и сохранять больше тепла, чем сухие изолированные зоны. Влажные участки также будут передавать тепло быстрее, чем сухие изолированные участки крыши. В этот момент влажные участки имели более высокую температуру поверхности крыши, чем окружающие их сухие фоновые участки крыши.

В дождливый день, при минимальной солнечной нагрузке, любые захваченные шлейфы протечек станут очевидными из-за более низкой температуры по сравнению с сухими участками крыши.

Тестирование трубопроводов

Система инфракрасного термографического сканирования измеряет только температуру поверхности. Однако поверхностные температуры, измеряемые на поверхности земли над заглубленным трубопроводом, в значительной степени зависят от подземных условий.

Хорошая твердая засыпка должна иметь наименьшее сопротивление проводимости энергии, а эффекты конвекционного газового излучения должны быть незначительными. Различные типы проблем, связанных с эрозией почвы и плохой обратной засыпкой вокруг подземных трубопроводов, повышают изолирующую способность почвы за счет снижения свойств проводимости энергии без существенного увеличения эффектов конвекции. Это связано с тем, что мертвые воздушные пространства не допускают образования конвекционных потоков.

Чтобы иметь поток энергии, должен быть источник энергии. Поскольку испытания подземного трубопровода могут охватывать большие площади, источник тепла должен быть дешевым и обеспечивать равномерное распределение тепла по поверхности земли над трубопроводом. Солнце отвечает обоим этим требованиям. Поверхность земли реагирует, сохраняя или передавая полученную энергию.

Для трубопроводов, по которым передаются жидкости с температурой выше или ниже температуры окружающей среды (т. е. пар, нефть, сжиженные газы или химикаты), альтернативой является использование теплоотводящей способности земли для отвода тепла от испытуемого трубопровода. Важнейшим моментом, который следует помнить, является то, что энергия должна течь через землю и жидкости.

Почвенный покров необходимо оценить на предмет разницы температур (т. е. аномалий, таких как высокая трава или поверхностный мусор), а также того, как это может повлиять на состояние поверхности испытательного участка. Из трех методов передачи энергии излучение — это метод, который оказывает наиболее глубокое влияние на способность поверхности передавать энергию. Способность материала излучать энергию измеряется излучательной способностью материала. Это определяется как способность материала выделять энергию по сравнению с излучателем идеального черного тела. Это чисто поверхностное свойство. Обычно он проявляется в более высоких значениях для шероховатых поверхностей и в более низких значениях для гладких поверхностей. Например, шероховатый бетон может иметь коэффициент излучения 0,95, тогда как блестящий кусок фольги может иметь коэффициент излучения всего 0,05. На практике это означает, что при осмотре больших площадей почвенного покрова инженер, отвечающий за испытания, должен учитывать различия в текстуре поверхности, вызванные такими вещами, как неровности от метлы, следы от шин, масляные пятна, рыхлый песок и грязь на поверхности. поверхность и высота травянистых участков.

Стандарты

Международная организация по стандартизации (ISO)

ISO 6781, Теплоизоляция. Качественное обнаружение тепловых нарушений в ограждающих конструкциях. Инфракрасный метод.
ISO 18434-1, Мониторинг состояния и диагностика машин. Термография. Часть 1. Общие процедуры.
ISO 18436-7, Мониторинг состояния и диагностика машин. Требования к квалификации и оценке персонала. Часть 7. Термография

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Джексон, Чарльз Н.; Шерлок, Чарльз Н.; Мур, Патрик О., ред. (1998). Справочник по неразрушающему контролю . Том. 1: Испытание на утечки (Третье изд.). Американское общество неразрушающего контроля. п. 519. ИСБН 978-1-57117-071-2 .
^ Вейл, Гэри Дж. (2004). «15: Методы инфракрасной термографии». В Малхотре, В. Мохан; Карино, Николас Дж. (ред.). Справочник по неразрушающему контролю бетона (Второе изд.). Вест-Коншохокен, Пенсильвания: CRC Press / ASTM International. п. 15-1. ISBN 0-8031-2099-0 . Проверено 16 марта 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Сантулли, Карло. ИК-термография для обнаружения захороненных предметов: краткий обзор (PDF) (Отчет) . Проверено 16 марта 2021 г.
^ «Тепловой сканер» . Компания Turing Video была основана в самом сердце Кремниевой долины в 2017 году .

[Jackson,_C.N._1998,_page_519-1] Jump up to: ^а ^б Джексон, Чарльз Н.; Шерлок, Чарльз Н.; Мур, Патрик О., ред. (1998). Справочник по неразрушающему контролю . Том. 1: Испытание на утечки (Третье изд.). Американское общество неразрушающего контроля. п. 519. ИСБН 978-1-57117-071-2 .

[2] Вейл, Гэри Дж. (2004). «15: Методы инфракрасной термографии». В Малхотре, В. Мохан; Карино, Николас Дж. (ред.). Справочник по неразрушающему контролю бетона (Второе изд.). Вест-Коншохокен, Пенсильвания: CRC Press / ASTM International. п. 15-1. ISBN 0-8031-2099-0 . Проверено 16 марта 2021 г.

[Santulli-3] Jump up to: ^а ^б Сантулли, Карло. ИК-термография для обнаружения захороненных предметов: краткий обзор (PDF) (Отчет) . Проверено 16 марта 2021 г.

[4] «Тепловой сканер» . Компания Turing Video была основана в самом сердце Кремниевой долины в 2017 году .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]