Получил дальнейшее развитие метод прозвучивания образцов-свидетелей и образцов, вырезанных из различных участков конструкций, акустическими сигналами, имитирующими акустическую эмиссию. Проведены испытания на прозвучивание по трем направлениям специальных образцов, вырезанных из различных участков действующих газопроводов, проходящих по территории Украины, и образцов, взятых из аварийного запаса, что позволило отработать методику испытаний, установить границы применимости метода и предложить критерий оценки опасности накопленных в металле трубопроводов повреждений. Достоверность критерия подтверждена прямой оценкой поврежденности некоторых испытанных материалов методом взвешивания.

Рассмотрен неразрушающий метод контроля состояния металла труб, основанный на определении характеристик рассеяния твердости. Показана эффективность метода и достаточно хорошая корреляция с данными, полученными методом акустического сканирования материала труб, имеющих разную степень эксплуатационной поврежденности.

Рассмотрены отдельные элементы методики испытания материалов конструкций при высоких температурах, связанные с особенностями технологии, основанной на применении метода акустической эмиссии (АЭ). С учетом этих особенностей на базе разрывной машины P-20 изготовлен специальный испытательный стенд, включающий оригинальные средства нагрева и его контроля, средства регистрации АЭ, нагрузок и температур. Разработанные методика и стенд позволяют производить испытания материалов тепловых и электрических станций, элементов конструкций атомной энергетики, оборудования химических и металлургических производств, работающих в диапазоне температур от 20 до 560 <$E symbol Р>C с получением и анализом АЭ характеристик материалов. Приведена конструкция испытательного стенда.

Рассмотрены результаты исследований образцов с целью получения экспериментальных данных по АЭ свойствам некоторых металлических материалов при статическом нагружении в условиях высоких температур.

Рассмотрен вопрос образования и распространения квантов волн акустической эмиссии, тесно связанных с дискретным характером развития разрушения и накопления повреждений (дефектов). Измерение и анализ волн деформаций позволяет судить о степени поврежденности материала и влиянии этого процесса на несущую способность конструкции.

Представлены результаты анализа современного состояния работ в области акустико-эмиссионной (АЭ) диагностики материалов конструкций. Показана структура технологии по обеспечению безопасности эксплуатации конструкций на основе АЭ. Рассмотрена схема прохождения информации в действующих диагностических системах с прогнозированием разрушающих нагрузок и остаточного ресурса. Изложены основы методики прогнозирования разрушающих нагрузок на основе АЭ информации, реализованные в системах типа ЕМА. Приведены примеры применения и результаты прогнозирования на некоторых конструкциях.

Рассмотрены особенности формирования событий акустической эмиссии в биметаллах при их деформировании. Результаты получены при растяжении образцов, сваренных из стали 25Х1МФ и манурита (36ХМ). Соединение двух материалов с различными свойствами в испытываемых образцах осуществлено сваркой в средней их части. В результате испытаний установлено, что при протяженности привариваемого материала более 0,2 мм наличие границы раздела свойств приводит только к уменьшению амплитуды распространяющихся в материалах волн и не влияет на локацию координат сигналов акустической эмиссии на выбранной базе измерений. В процессе испытаний образца из биметалла на растяжение, вплоть до разрушения, установлено, что технология испытаний, основанная на акустической эмиссии, может быть распространена на испытания разнородных материалов и позволяет отслеживать всю кинетику возникновения и развития повреждений в материале при его деформировании.

Рассмотрены процессы искажения акустических волн, вызванные наличием дефектов в пластинах. Задача решена для плоского случая, когда в пластине движется единственная цилиндрическая волна со скоростью C1. Показано, что этот вариант может быть приемлем для расстояний порядка 5 см и более от места приложения источника возбуждения волны. Разработана специальная компьютерная программа, позволяющая проводить аналитические исследования распространения цилиндрических волн в пластинах при любых значениях параметров, характеризующих форму и величины перемещений распространяющейся волны. Результаты выполненных расчетов могут быть использованы на практике для оценки некоторых критериальных параметров образования и распространения АЭ волн. В частности, показано, что сопротивление распространению акустических волн оказывает плотность и размеры области с дефектами, в результате чего появляются волны, отраженные от дефектной области. С увеличением коэффициента сопротивления форма волн, преодолевших акустический барьер, существенно меняется. Расчеты, выполненные с использованием разработанной модели, показали, что наличие дефектов структуры материалов, выражающиеся в увеличении акустического сопротивления областей, содержащих эти дефекты, приводит к появлению отраженных волн, распространяющихся симметрично в обе стороны от цилиндрической поверхности с дефектами, а сама поверхность становится источником излучения.

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.630.36 + В372.31

Рубрики:

Поширення хвиль < Пластини >

Дефекти

Шифр НБУВ: Ж14309 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України 

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.630.36

Рубрики:

Поширення хвиль < Пластини >

Шифр НБУВ: Ж14309 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України 

Рассмотрены изменения параметров сигналов при АЭ cканировании протяженных элементов конструкций типа стержней с дефектами, сосредоточенными в некоторой ограниченной области. Предположено, что совместное применение методов АЭ и АЭ сканирования может повысить точность прогнозирования состояния диагностируемых материалов. Получены аналитические зависимости, позволяющие рассчитать возбужденное внешним источником волновое поле в стержне с учетом влияния коэффициента сопротивления среды на параметры сигнала АЭ. При этом расчеты можно выполнять как с постоянным сопротивлением среды по всей длине образца, так и сосредоточенным в некотором сечении с координатой z0. Получены численные значения коэффициента сопротивления среды для различных объемов дефектов, накопленных в процессе разрушения образцов из стали 20. Показано, что ограниченная область материала с дефектами структуры оказывает существенное влияние на распространение АЭ волны. Локальное скопление дефектов вызывает искажение распространяющейся звуковой волны с ярко выраженными особенностями, которые можно использовать при оценке состояния элементов конструкций методом сканирования. Результаты применения аналитической модели сканирования образцов в широком спектре излучения позволили расширить диапазон оценок выявления мест с повышенным содержанием дефектов и показали удовлетворительную сходимость с данными эксперимента, что свидетельствует о возможности применения метода для совершенствования общей технологии оценки состояния конструкций.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж820.5 с32 + В251.620.36

Рубрики:

Технічне обслуговування. Технічне діагностування

Поширення хвиль < Стрижні >

Шифр НБУВ: Ж14309 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України 

Рассмотрены особенности распространения в тонком стержне упругих волн, вызванных мгновенным приложением импульсной нагрузки к одному из его торцов. Проанализировано влияние на параметры сканирующих волн распределения дефектов в некотором локальном протяженном объеме и оценены возможные преимущества учета указанного фактора. Получена математическая модель распространения аустической эмиссии волны в коротком стержне с областями, пораженными дефектами. Разработаны оптимальные способы расчета и созданы необходимые программы для MS Windows, позволившие выполнять расчетные работы в оптимальные сроки и с приемлемой для оценок физического явления точностью. Программы реализованы таким образом, чтобы исследователь мог достаточно просто оперировать настройками и получать результаты расчетов в виде графиков с возможностью их перестраивания в наиболее удобную для анализа форму. Установлено, что наличие протяженной области локально распределенных дефектов структуры материала, например, при его деформировании, меняет характер распространяющейся по стержню волны. Показана зависимость характерных особенностей этого изменения от протяженности поврежденного участка, что дает возможность анализа этого фактора при оценке появления и развития дефектов в материалах. Показано, что наличие в стержне сосредоточенных дефектов в тонком поперечном сечении образца или в протяженной области меняет форму проходящей акустической волны в сторону снижения амплитуды и уменьшения крутизны переднего фронта. Полученное решение предоставляет возможность оценивать накопление повреждений (дефектов) в материалах образцов по результатам их сканирования акустическими импульс

В ранее опубликованных работах приведены формулы для расчета перемещений наружной поверхности пластин, описывающие полный спектр волн, распространяющихся в пластине. Аналитически было показано, что АЭ волны в пластинах могут распространяться со скоростями значительно выше скорости С1. Однако контролирующая аппаратура воспринимает только ту часть спектра волны, которую пропускает акустический датчик, имеющий конкретную амплитудно-частотную характеристику. Эта характеристика связана, в первую очередь, с конструкцией и размерами чувствительного элемента и корпуса датчика. Рассмотрены особенности регистрации волн АЭ с использованием датчиков с различной амплитудно-частотной характеристикой.

Подведен итог анализа тепловых полей и температурных напряжений, возникающих и перераспределяющихся на трех стадиях эксплуатации трубопроводов, работающих при высоких температурах - пуска, стационарного режима эксплуатации и остывания при прекращении эксплуатации. Установленные особенности теплового воздействия на материал стенки труб показывают причины появления трещин на их внутренней поверхности. Показано влияние теплоотвода на характер распределения и значение температуры в стационарном состоянии трубы при эксплуатации. Установлено, что нарушение режима теплоотвода приводит к необходимости увеличения тепловложения для компенсации отводимого тепла и ведет к росту температурных напряжений.

Отмечено, что в настоящее время отсутствуют теоретические основы метрологической аттестации метода акустической эмиссии (АЭ). Это значительно сдерживает стандартизацию методик неразрушающего контроля с помощью АЭ метода, создание взаимозаменяемой АЭ аппаратуры, разработку универсальных программных продуктов, прогнозирующих возможное разрушение конструкций. Первым шагом на пути создания унифицированных диагностических АЭ средств контроля должна стать стандартизация метода АЭ. Для этого необходима разработка достаточно точной и в то же время приемлемой для практических расчетов теории распространения волн деформаций от источника АЭ возмущения, призванная аналитически описать процессы переноса АЭ информации распространяющимися волнами.

Рассмотрены вопросы прогнозирования на основе метода акустической эмиссии (АЭ) разрушающей нагрузки в действующих при высокой температуре трубопроводах тепловых станций. Показано, что прогнозируемая системой непрерывного АЭ мониторинга разрушающая нагрузка с достаточной для практики точностью определяет также и предел длительной прочности материала независимо от времени наработки и рабочей температуры. Для повышения надежности в принятии решения о необходимости остановки и вывода из эксплуатации конструкций по данным АЭ контроля установлены коэффициенты запаса по прогнозируемой разрушающей нагрузке. Учитывая наличие и готовность к применению необходимых аппаратных и программных средств, можно говорить о том, что разработаны соответствующие методика и технология.

Международная группа специалистов в области неразрушающего контроля и технической диагностики провела испытание двух сосудов, работающих под давлением. Цель испытаний - оценка различных способов определения состояния материала сосудов и прогнозирование разрушающей нагрузки на начальных стадиях нагружения сосуда. Приведены результаты прогнозирования разрушающей нагрузки для сосудов с применением методики, разработанной специалистами Института электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. Показано, что прогноз разрушающей нагрузки по указанной методике был выполнен с погрешностью, не превышающей 5 %.

Интенсивное применение акустической эмиссии в оценке состояния эксплуатирующихся конструкций приводит к необходимости дальнейшего развития методов, основанных на этом явлении, применительно к расчетам прочности контролируемого материала. Некоторые методики в этом направлении уже созданы, освоены и успешно используются при длительном мониторинговом контроле. Однако особенности условий эксплуатации конструкций, их разнообразие по формам и материалам, а также рост требований к точности и надежности оценок приводят к необходимости продолжения исследований в данном направлении. Особенно существенным это становится в настоящее время, когда большое значение начали приобретать системы непрерывного мониторинга технического состояния конструкций.

Рассмотрены изгибные колебания твердой пластинки из сплава типа ЦТС с закрепленными и свободными краями. Показано, что изгибные колебания, образующиеся в результате единичного сосредоточенного удара в центре пластинки, приводят к появлению хаотически возникающих локальных всплесков ее поверхности. Последнее приводит к трудоемкому для обработки потоку информации, что необходимо учитывать при конструировании АЭ приборов повышенной информативности (АЭ датчиков), а также программного обеспечения.

Рассмотрены колебания лежащих на упругой основе тонких пластинок ограниченных размеров при сосредоточенном центральном ударе по их поверхности. Принято во внимание, что сопротивление упругой основы зависит от скорости перемещения пластинки в направлении координаты z. Такое влияние способствует затуханию колебаний и может регулироваться в широких пределах в зависимости от свойств клеящего состава.

Освещены некоторые особенности контроля разрушения материалов конструкций с применением метода акустической эмиссии (АЭ). Рассмотрены возможные причины формирования поля повреждений на ранних стадиях деформирования. Показано, что высокая чувствительность метода АЭ и связанная с этим регистрация накапливающихся в процессе разрушения повреждений, в том числе на микроуровне, может привести к неоднозначным заключениям о состоянии материала. Приведены результаты испытаний образцов из материалов в состоянии поставки и отработавших значительный срок при эксплуатации конструкций. На примере кратковременных испытаний образцов и непрерывного мониторинга действующих конструкций показано, что влияние эффекта Кайзера на общую картину распределения АЭ событий не всегда может быть выявлено. Сделан акцент на необходимости учета выявленных особенностей при контроле промышленных конструкций.