Рассмотрены характер и величины температурных полей и напряжений, возникающих при внезапном приложении высокой температуры и давления к внутренней стенке трубы. На примере трубы горячего промперегрева из стали 15X1М1Ф показан большой градиент распределения температуры и напряжений в направлении радиуса. Для целостности труб в этих случаях рекомендовано медленное повышение давления при подаче пара на внутреннюю стенку трубы.

Рассмотрены вопросы формирования событий акустической эмиссии (АЭ) и надежности локации при использовании сложных и множественных локационных антенн. Показано влияние избыточности данных на получение достоверной АЭ информации. Показана важность и возможности оптимизации алгоритмов обработки АЭ информации при больших потоках данных.

Представлены основные результаты исследований и разработок в области создания технологии контроля на основе акустической эмиссии (АЭ), выполненных в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины с 1963 г. по настоящее время. Показано применение технологии АЭ контроля в промышленности. Освещены вопросы создания нормативной базы и подготовки специалистов в области АЭ контроля. Рассмотрены перспективы развития данного направления с учетом общемировых тенденций.

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.

Изучены акустико-эмиссионные (АЭ) характеристики широко используемой в промышленности стали 12Х18Н10Т в условиях нормальных и высоких (<$E 560~symbol Р roman C>) температур при испытаниях на статическую прочность. Показаны особенности, характерные для процесса накопления повреждений при деформировании и возникновения сопутствующей этому процессу АЭ. Установлено, что для объектов из стали 12Х18Н10Т при высоких температурах (до <$E 560~symbol Р roman C>) возможна эффективная оценка накопления повреждений и прогнозирование разрушения с использованием метода АЭ.

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.

Отмечено, что акустико-эмиссионный мониторинг трубопроводов, работающих при высоких температурах, показывает наличие зон акустической активности. Понимание механизмов формирования дефектов в таких зонах позволяет повысить качество проводимого АЭ контроля и выработать рекомендации по безопасной эксплуатации трубопроводов. Рассмотрен характер и величины температурных полей, возникающих при внезапном приложении высокой температуры к внутренней стенке трубы. На основе преобразования Лапласа выделена и показана динамическая составляющая температурного поля при внезапном приложении тепловой нагрузки. Установлено наличие высокого градиента распределения температуры в направлении радиуса при динамическом нагреве. Показано, что более благоприятное распределение "пусковой" температуры в стенке трубы происходит при более медленной подаче тепловой нагрузки к ее внутренней стенке.

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.

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.630.36

Рубрики:

Поширення хвиль < Пластини >

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

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.

Поставлена задача управления безопасностью промышленных конструкций на основе постоянно действующих информационных систем. Кратко изложены основы создания и внедрения на производстве систем непрерывного акустико-эмиссионного мониторинга (НАЭМ), включая последовательность внедрения и требования к аппаратному, программному обеспечению и организации работ. Рассмотрены некоторые проблемы при внедрении систем НАЭМ и способы их решения. Показана важность использования в проводимых работах современных информационных технологий, и приведены примеры их практической реализации. Отмечены современные возможности автоматизации принятия решения о состоянии и мерах по обеспечению безопасной работы конструкций. Рассмотрены вопросы взаимодействия мониторинговых систем с оператором и применение на практике такой разработки как "нормированный интеллектуальный совет". Показано, что на основе рассмотренной системы НАЭМ может быть создана технология управления эксплуатационными параметрами конструкций и оборудования с целью обеспечения их надежной работы.

Рассмотрены вопросы применения на основе метода акустической эмиссии (АЭ) непрерывного мониторинга трубопроводов горячего промперегрева пара в процессе эксплуатации с прогнозированием разрушающей нагрузки. Проанализированы возможности внедрения АЭ метода для непрерывного мониторинга паропроводов энергоблока N 1 Киевской ТЭЦ-6. Исследованы акустические свойства материала паропроводов. Проведены предварительные АЭ высокотемпературные исследования материала паропроводов. Выполнены монтаж и испытания системы непрерывного АЭ мониторинга, запуск ее в режим опытной эксплуатации, коррекция настроек на основании полученных результатов измерений. Показано, что прогнозируемая системой непрерывного АЭ мониторинга разрушающая нагрузка определяется с достаточной для практики точностью. Приведена схема контроля и особенности практического применения системы.

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

Рассмотрены вопросы совершенствования методологии акустической эмиссии (АЭ) контроля путем решения проблемы быстрой и оперативной оценки возможных погрешностей при локации источников АЭ на объектах сложной геометрии. Оценка выполняется при помощи автоматизированного программного виртуального тестирования для заранее задаваемых конфигураций локационных антенн. Несомненным преимуществом предложенного решения является выполнение оценки до начала расстановки датчиков на объекте, что позволяет подбирать оптимальные схемы их размещения и наиболее подходящий алгоритм расчета координат источников АЭ. Выполненная работа полезна для автоматизации АЭ контроля, углубленного анализа АЭ данных, разработки новых алгоритмов и программ локации источников АЭ и является очередным этапом разработки интеллектуальных систем контроля.

Рассмотрены результаты проведенных испытаний методом акустической эмиссии реактора типа 103-D, применяемого в производстве аммиака, в процессе эксплуатации. Показано, что в сосуде на момент испытаний формируются области с концентрацией дефектов. Отмечено, что в дальнейшем эти области могут накапливать развивающиеся дефекты, которые будут представлять определенную опасность, классифицируемую шкалой прогнозного алгоритма испытательной аппаратуры, в связи с чем для таких конструкций рекомендуется непрерывный мониторинг и периодическая оценка ресурса.

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.

Рассмотрены закономерности возникновения и развития повреждений в материалах при их деформировании. В качестве примера подробно рассмотрено изменение структуры при растяжении образца из стали 12Х1МФ. Показано, что процесс накопления повреждений начинается с возникновением пластических деформаций, стимулирующих интенсивное движение и объединение дислокаций. Далее образуются микронесплошности, постепенно превращающиеся в поры, которые развиваются и объединяются в более крупные образования. Процесс появления повреждений достаточно хорошо регистрируется путем применения существующей технологии на основе метода акустической эмиссии. Это позволяет установить начало образования повреждений и их развитие вплоть до разрушения. Аналитическая часть технологии дает возможность построить модель накопления повреждений и разрушения.

Композиционные материалы, в том числе и на основе нитей углерода, обеспечивающие вместе с необходимой прочностью достаточно большую экономию в весе создаваемой конструкции любой формы и позволяющие реализовать уникальные характеристики при их использовании, находят все более широкое применение при создании конструкций и требуют разработки надежного неразрушающего метода оценки их состояния, в том числе в процессе эксплуатации. Выполнена оценка возможности применения метода акустической эмиссии (АЭ) на базе аппаратуры типа ЕМА для контроля композиционного материала Udo UD CST 150/300 на основе связующего ARALDITE 564. Выполнена проверка локации координат источников АЭ на ненагруженной пластине и образцах, подвергнутых статическому нагружению. Проверена возможность выделения различных стадий нагружения по сигналам АЭ. Показано, что исследуемый композиционный материал является контролепригодным с точки зрения метода АЭ, позволяет определять координаты источников АЭ с достаточно высокой точностью при тестовом прозвучивании и излучает волны АЭ в процессе деформирования и разрушения. При наличии концентраторов можно с достаточной для практики точностью определить их местоположение в процессе нагружения образца. При проведенных АЭ испытаниях образцов на растяжение выделено две разделенные во времени группы событий, первая из которых возникает вскоре после начала нагружения, а вторая непосредственно перед разрушением и в процессе его. Отмечено резкое двукратное повышение уровня непрерывной АЭ при регистрации предразрушающего состояния и момента разрушения. Отмечена принципиальная возможность создания методики контроля композитов с применением АЭ технологии и прогнозированием их состояния после дополнительных исследований с целью четкой отработки критериев, характеризующих разрушение.

Учитывая, что применение акустической эмиссии при непрерывном мониторинге эксплуатирующихся конструкций позволяет эффективно решать целый ряд вопросов обеспечения и управления их безопасностью, а использование интернета обеспечивает контроль этого процесса практически из любой внешней точки, все большую актуальность приобретает применение методов оценки состояния материалов на основе данных акустической эмиссии. Данные, полученные как при мониторинге реальных конструкций, так и при испытаниях образцов, показывают, что для оценки состояния материалов конструкций может представлять интерес энергия, связанная с деформированием материала и образованием в нем повреждений. Выделение из общей энергии разрушения части, связанной с образованием повреждений, может существенно уточнить расчеты на прочность и оценить состояние материала в каждый момент времени его эксплуатации под нагрузкой. Приведены возможности использования данных акустической эмиссии по выделению этой части энергии и показано, какую часть общей энергии разрушения она составляет и ее связь с накоплением повреждений структуры материала, которые в процессе повреждаемости суммируются и, в конечном счете, приводят к разрушению.

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.