Tahribatsız test yöntemleri

1. Tahribatsız test yöntemleri Termal Muayene

2. Renk değişkenli termometre • Genel olarak 3 tipten bahsedilebilir. • Geri dönüştürülemez renk değişkenli göstergeçler. • Kendi kendine yapışan şerit göstergeçler (self-adhesive strips indicators) • Renk değiştirme boyaları • Tek renk değişimli boyalar • Çok renk değişimli boyalar • Basınçlı kap boyaları • Değişen renkli mum boyalar • Termokromik sıvı kristal göstergeçler (geri gönüştürülebilir renk değişkenli) • Cam termometrelerdeki sıvı göstergeçler

3. Geri dönüştürülemez renk değişkenli termometreler • Kendi kendine yapışan şerit göstergeçler (self-adhesive strips indicators) Şerit ve sıcaklık aralığı sayısına göre hassasiyeti değişir. • Renk değiştirme boyaları: Geri dönüştürülemez boya paketleri ile 104-1270 derece aralığında 41 standart renk değişim noktası ile sıcaklık ölçülür. Avantajları: Reaksiyon süresi çok kısadır. Normal veya kötü çevresel şartlarda iyi performans gösterir. Termal iletim ile ısı transferi şartları için uygundur. Güçlü ve net renk kontrastları oluşur. Yağ(petrol), buhar, veya suya dirençlidir. İlave bir kimyasala ihtiyaç duymaz.

4. Renk değiştirme boyaları • Tek renk değişimli termal boyalar: REnk değişimi hızlı olur. Kimyasal tepkimelere dirençlidir. Kimyasal ve petro kimyasal endütrilerde kullanışlıdır. Yüzey sıcaklıklarındaki artışlar çizgisel damar boyanın izlenmesi şeklinde takip edilir. Bu boyalar 135-630 derece arasında %5 hata payı ile sonuç verir. • Çok renk değişimli termal boyalar: Kötü çevresel şartlara dirençlidir. Gaz türbinlerinde jet motorlarında, roket ve yüksek hız uçuş uygulamalarında kullanışlıdır. Yüksek sıcaklıklarda yüzeye tutunabilen boyalardır (104-1270). %5 hata payı ile sonuç verir. • Basınçlı kap boyaları: Basınçlı buhar kabı şartlarında çok ayrı renklere sahip olabilen boyadır. Bu boya metale, cama, plastiğe, kağıda, giysi etiketine boya tabancası ile püskürtülerek uygulanabilir. Parçaya 116-127 derece arasında buhar uygulanması ile 15-30 dakika içinde renk değişimi olur. • Değişen renkli mum boyalar: Ön ısıtmalı yüzeylere uygulandıklarında bu boyalar 1-2 saniye içinde %5 hassasiyetle renk değiştirir. Eğer parçanın sıcaklığı mumun sıcaklığından düşükse renk değişimi 2 saniyeden sonra olur. Lastik, plastik, kimyasal ve elektrik endüstrilerinde kullanılır. Aluminyum işlemede ,cam endüstrisinde, demir-çelik endüstrilerinde tavlama, kaynak ve üretim işlemlerinde kullanılabilir.

5. Mum boyaların farklı sıcaklıklardaki renk değişimleri

6. Termokromik sıvı kristal göstergeçler (geri gönüştürülebilir renk değişkenli) • Uzay ve savunma sanayisi uygulamaları için 1960larda geliştirilmiştir. Standart uygulamalarda 1 derece, medikal uygulamalarda 0.5 derece hata payı vardır. 1-10 derecelik renk bandı genişlikleri ile -30 +90 derece aralığında kullanılabilir. Medikal, eğitim, endüstriyel, evsel sektörlerde kullanılabilir. Örnek olarak elektronik çiplerin çalışma sıcaklığı aralığında olup olmadığını kontrol etmek için sıcaklıklarının ölçümünde kullanılabilir. • Yöntemde cihazın sıcaklık aralığı seçilir, cihazın yüzeyi hazırlanır, yeterli aydınlatma sağlanır, cihaza güç verilir, dijital kamera ile renk değişimleri kaydedilir, ve sonraki kullanımlarda karşılaştrımak üzere kalıcı kayıt yapılır. • Çeşitli tipleri • Sıvı kristal boyalar su katkılı boyalardır. Solventle temas halinde olmamalıdırlar. • Termokromik boyalar su katkılı, solvent katkılı veya UV formulasyonlu olabilir. • Fotokromik boyalar UV ışını altında renk değiştirirler. İçerde renksiz olan bu boya dışarıda güneş ışını altında renk alır. Renklenmesi 15 saniye rengini kaybetmesi 5 dakika sürer.

7. Cam termometrelerdeki sıvı göstergeçler • Sıcaklığın yükselmesi sonucu sıvının genişlemesi ile kılcal cam borudaki seviyesi yükselir. Sıcaklık ölçeklenmiş cam üzerinden okunur. Yüksek hassasiyet ve kesinlik için çoğu endüstriyel termometrede 1-2 derecelik sıcaklık değişimi 305-405 mm arasında yükseklik değişimi ile derecelendirilir. • Ev veya bahçelerde çok daha kısa ve alkol kaynaklı kırmızı sıvı içeren termometreler kullanılır. • Bilimsel veya eğitim amaçlı kullanımlarda -39 dereceye kadar kullanılabilen mercury termometreleri kullanılır.

8. Sıcaklık sensörleri • Thermocouple: • T tipi bakır/konstantan • J tipi demir/konstantan • K tipi Kromel/Alumel • C tipi renyum-Tungsten (yüksek sıcaklık) • Direnç sıcaklık cihazları:Duyarlı elementler • Bakır • Nikel-demir • Nikel • Platinyum olabilir.

9. Thermocouple • 1921 yılında Thomas Seebeck’in bulduğuna göre iki farklı metal uçlarından birleştirildiklerinde ve bir uç sabit sıcaklıkta tutulup diğer uç ısıtıldığında veya soğutulduğunda elektrik akımı oluşur. Böylece bimetal thermocuple doğmuştur. • Isı enerjisi elektrik enerjisine dönüşür • Thermocouplede alaşımlar ve metaller kullanıldığında yüksek Seebeck katsayısından dolayı yüksek duyarlılık elde edilir. • Thermocouple uzantı çubukları ikinci bir uç oluşturmamak için genellikle aynı malzemeden yapılır. Çevresi yalıtılır. • Maksimum kullanım sıcaklıkları • Bakır konstantan için 400 derece, demir konstantan için 750 derece, kromel-alumel için 1370 derece, renyum-tungsten için 2315 derecedir. • 100 derecelik sıcaklık değişiminde, bakır konstantan 4.28 mV, demir konstantan 5.27 mV, kromel alumel 4.1 mV luk voltaj değişimine yol açar.

10. Thermocoupleler tek başlarına elektronik cihazlar olmadıkları için soğuk uç sıcaklık referans cihazı, voltaj yükseltici ve dijital okuyucu gibi enstrumanlarla birlikte kullanılırlar. • Temel Avantajları • Yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmesi • Üretim maliyetinin düşük olması • Temel dez avantajları • Uzatma kablolarının thermocouple ile aynı malzemeden yapılması gerekliliği • Direnç sıcaklık sensörleri kadar duyarlı olmaması • Soğuk uç sıcaklık referansı gerekliliği • En duyarlısı olan C tipi thermocouplenin yüksek sıcaklıklardaki hata payı %1 dir.

11. Thermocouple nin yapısı

12. Direnç-sıcaklık cihazları (RTD) • Sıcaklığın fonksiyonu olarak direnci değişen elektriksel dirençlerdir. • Duyarlı eleman genellikle tel sargısı veya iletici bir filmin üzerindeki grid dir. • Saflığı ve stabilliği nedeniyle platinyum metali ile yapılmaktadır. Endüstriel platinyum direnç-sıcaklık sensörünün 0 derecedeki direnci 100 ohmdur. • RTD sensöre uzatma kabloları biraz mesafeli bir noktadan ölçme yapılabilsin diye bağlanır. • RTD ve Thermocouple sensörler metalik kılıflarda saklanır ve ölçüm prosesinden izole edilir. • Duyarlı elementlerin kullanılabilir sıcaklık aralıkları: • Bakır -73 ten 149 dereceye, nikel-demir 0 dan 204 dereceye, • Nikel -101 den 315 dereceye, platinyum -267 den 648 dereceye

13. 2 tip Direnç-sıcaklık cihazı yapısı

14. İnfrared resimleme enerjisi • Eğer bir madde dengede ise yaydığı enerji ile absorbe ettiği enerji eşittir. • Infrared enerji maddeye etki ettiği zaman, toplam enerji madde tarafından iletilir (böylece yüzeyden radyasyon olarak verilir), absorbe edilir veya yansıtılır.

15. Isı ve ışık bağlantısı • Elektromagnetik spektrumda görünür ışık (fotonlar) ile infrared (radyasyon ısısı) komşu olmalarına rağmen ısı absorbe etme ve yansıtma karakterleri farklıdır. • Örneğin görünür ışığın atmosferdeki iletimi mükemmeldir. Açık bir günde kilometrelerce uzaklar ve açık bir gecede ay ve yıldızlar net olarak görülür. • Fakat bazı dalga boylarındaki ısı veya infrared radyasyon iletimi havadaki karbondioksit ve su tarafından engellenir. • Plastik te çeşitli dalga boylarındaki ınfrared radyasyonu iyi absorbe eder. • Görünür ışığı geçiren pürüzsüz cam tabaka infrared radyasyonu yansıtır. Infrared resimleme cihazları için yansıtıcı olarak kullanılabilir. • Elektriği iyi ileten metal malzemeler genellikle ısı iletiminde de iyidir.

16. Elektromanyetik spektrumun bir bölümü

17. Pirometreler • Pirometreler ateş ölçüm cihazlarıdır. • Maddenin verdiği infrared radyasyonun yoğunluğu ölçülerek sıcaklık okunur • Farklı kanunlara göre çalışan dar ve geniş band pirometreler vardır. Birde daha pahalı olan kontaksız pirometreler vardır. • Aynı sıcaklıktaki farklı nesneler farklı ısı verme, absorbe etme ve yansıtma karakteristiklerine sahiptirler. • Maddenin ısı verme karakteristiği oksitlenme, yüzey kabalığı, kir ve diğer nedenlerden dolayı zamanla değişebilir. • Probun tipi, geometrisi ve tespit açısıda ölçümün doğruluğunu etkiler. Sapma üretici firma tarafından bir faktörle tanımlanmalıdır.

18. Dar band optik pirometreler (Lazer infrared termometre) • Kontaksız termometrelerdir ve lazer teknolojisini kullanırlar. • Hedefin verdiği ısıyı ölçerek sıcaklığını belirlerler ve gösterirler. • İçindeki güçlü mikrobilgisayarlar ve özel yazılımlar yansıtılan çevresel ısı yayınımını ve yansıtma miktarını hesaplayarak düzeltme faktörünü belirler ve gerekli düzeltmeleri yaparlar. • Geniş hedef alanı vardır fakat iyi tanımlanmış hedef bölgesi çok dardır. • Doğruluk hedef uzaklık hatalarından bağımsızdır. • Çalışma dalga boyları çok dardır. Böylece infrared ısı verme miktarı etkisi çok az veya yoktur. Ve ölçülen sıcaklığı karıştırmaz.

19. Lazer termometre ve yapısının blok diyagramı

20. Hedef alanı-tanımlanmış hedef bölgesi- uzaklık ilişkisi

21. Geniş band optik pirometreler • Radyasyon yoğunluğunu görünür ve infrarede yakın spektral bölgelerdeki 8 band aralığında yüksek örnekleme frekanslarında ölçerler. • Öncelikle ısı yayan maddenin anlık sıcaklık değeri kalibrasyon için ölçülür. • Belirlenen zaman aralıklarında maddenin sıcaklıkları ve gözlenen hatalar istatistiksel yöntemlerle bir çok veri alınarak takip edilir. • 8 spektral band içindeki radyasyon yoğunlukları hakkındaki bilgi alınarak endüstriyel şartlar altında ölçümün güvenilirliğini ve doğruluğunu negatif etkileyen bozukluklar giderilir. • İçindeki mikrobilgisayarlar yardımıyla yapılan bu dengeleme işlemiyle • Pirometre ile ısıveren yüzey arasında toz ve sigara dumanı etkileri • Döküm yüzeylerde curuf kalıntılarının etkileri • Görüntü alanında dikkatsizlikten kaynaklanan engellerin etkileri • Ölçüm zamanına göre değişen çevresel şartların etkileri eşitlenir.

22. Infrared resimleme kaynakları • Kamera veya sensörler sadece verilen ışınım enerjisini tespit ederler. • İletim ve taşınım da ısı kaynağınca verilen ışınım enerjisi miktarını etkileyen faktörlerdir. • Siyah cisimler mükemmel ısı veya infrared radyasyon vericilerdir. Teorik olarak %100 infrared radyasyon vericilerdir (iletim ve taşınım %0) Bu yüzden infrared sensörlerin kalibrasyonunda siyah ısı kaynakları kullanılır. • Gri cisimler mükemmel ısı vericiler değillerdir fakat dalga boyundan bağımsız ısı verirler.

23. Yüksek performans termal resimleyici (tahminci bakım için) • Resim kontrastı ve parlaklık konrolü vardır. Derece/Fahrenayt, LCD aydınlatma, ölçüm modu, lazerli/lazersiz gibi kontrol seçenekleri vardır. • 0-250 derece aralığında görüntüleme yapabilir. • %2 veya 2 derece (hangisi daha büyükse) hata payı vardır. • %1 veya 1 derece hata payıyla tekrar ölçebilme özelliğine sahiptir. • Sıcaklık gösterim çözünürlüğü 0.1 derece veya fahrenayttır. • Optik veya infrared ölçüm yapabilir. • Spektral dalga boyu aralığı 7-14 mikrondur.

24. Yüksek performans termal resimleyici

25. Diğer termal ölçüm sistemleri • Yüksek performans radyometrik infrared sistemler • Termal görüntüleyici/ görünür ışık kamerası • Yüksek hız infrared çizgi kameraları • Infrared spektrometreler

27. Genel olarak termal izleme sistemleri • Yüzey sıcaklıklarının ölçülüp haritalandırılmasıdır. • İnşaatçılar için: betonların testinde etkili, uygun ve ekonomik bir yöntemdir. Köprüler, otoyol tretuarları, garaj zeminleri ve bina duvarları gibi beton yapılardaki iç boşlukların, delaminasyonların ve çatlakların tespitinde kullanılabilir. Yeraltı depo tankları, boru hatları, boru hattı sızıntıları, gizli tüneller… • Test tekniği olarak avantajları, diğerlerine göre ekonomik olması, doğru sonuç vermesi, tekrar tekrar kullanılabilmesi, halkın rahatsızlığını gerektiren bir durum olmamasıdır. • İleri termal izleme sistemleri bir parçadaki sıcaklık değişimlerini derecenin birkaç yüzde birine kadar ayırt ederek sıcaklıkları haritalandırabilir. • Termal izleme sistemleri istenen sonuç hassasiyeti ve çevresel durumlara bağlı olarak gündüz veya gece kullanılabilir.

28. Bütün malzemeler kendi sıcaklıklarına bağlı dalga boylarında elektromanyetik dalga yayarlar. Bu dalgaların frekansları sıcaklıkla ters orantılıdır. • Termal dalgalar termal görüntüleyicilerle (infrared imager) gözlenir. • Görüntüleyiciler, yayılan termal dalgaları elektrik sinyaline çevirerek bilgisayar ekranında siyah-beyaz olarak gösteren infrared yakalayıcı sensörler içerir. Termal görüntü işlendikten sonra gri ara yüzeyler çıkabilir. • Bir çatı uygulamasında, infrared data güneşli ve yağmurlu günlerde gün ışığı saatlerinde toplandığında; güneşli havada ıslak alanlar, kuru alanlardan daha çok ısı depolama özelliğine sahip oldukları için çatıdaki ıslak alanlar ılıklaşana kadar infrared data gözlenir. Islak alanlar kuru alanlardan daha fazla ısı transfer eder.

29. Termal izleme sistemleri sadece yüzey sıcaklıklarını ölçer fakat, yer zemini, gömülü boru hattı üstü gibi bölgelerden yapılan ölçümler büyük oranda alt yüzey durumlarına bağlıdır. • Alt yüzey etkileri, enerji geçişinin durdurulamaz olması teorisine bağlıdır. • Enerji akışı olması için enerji kaynağı olmalıdır. • Bir Gömülü boru hattı örneği ele alınırsa hat geniş alanlara yayıldığı için ısı kaynağı düşük maliyetli olmalı ve boru hattı üzerindeki zemin yüzeyine yeterli ısıyı verebilmelidir. Güneş bu işlevi yerine getirebilir. • Boru hattından çevresel zemin sıcaklığından farklı sıcaklıkta akışkan (buhar, petrol, gaz, kimyasal) geçiyorsa yer zemininin ısı düşürme özelliği kullanılarak boru hattındaki ısı değişimleri gözlenebilir. Burada enerji akışkan ile yer zemini arasında akar. • Yer zemini sıcaklık farkları bakımından önceden araştırılmalıdır. Ölçülen sıcaklıkları etkileyen başka etkilerin olup olmadığı belirlenmelidir.