ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности акустико-эмиссионной диагностики из "Рекомендации по применению акустико-эмиссионной диагностики технологического оборудования и трубопроводов " Метод акустико-эмиссионной диагностики связан с регистрацией волновых явлений, возникающих при деформировании (в том числе и при контакте) и разрушении твердых тел. [c.10] В основе практического значения явления акустической эмиссии лежит тот факт, что волновой процесс в твердом теле возникает при локальном, ограниченном во времени воздействии и регистрация волнового процесса может быть проведена таким образом, что в регистрируемом сигнале будет содержаться (сохранена, выделена и т.д.) информация о соответствующем локальном источнике. [c.11] Акустическую эмиссию вызывают процессы, характеризующиеся высокой скоростью локальных изменений напряжений в материале. К ним относится движение дислокаций, изменение их скорости, изменение формы дислокаций. Высокая энергия упругих волн возникает при коллективном движении дислокаций, их торможении у препятствий, которое сопровождается быстрыми местными сдвигами. Источниками могут служить синхронные повороты узлов решетки (двойникование) фазовые превращения, сопровождающиеся либо локальными изменениями объема, либо сдвиговыми смещениями процессы трения, которые связаны как с пластической деформацией микронеоднородностей поверхности, так и с образованием (нарушением) зон контакта. Скачкообразное образование новых поверхностей, создающих волны, может происходить при коррозии, коррозионном растрескивании, охрупчивании в виде эффекта Ребиндера. [c.11] Все указанные процессы интенсивно протекают при наличии трещиноподобных дефектов, причем в зависимости от вида и состояния этих дефектов природа излучения волн может быть различна. [c.11] Таким образом, физическая сущность явления акустической эмиссии имеет свой, достаточно четко очерченный круг, не позволяющий напрямую сопоставить используемые в АЭД признаки с признаками, которые используются в других методах диагностики. Одновременно ничем не юправданно видеть в том, что в процессе АЭД регистрируются не сами дефекты, а связанные с ними динамические процессы (эта связь может быть сложная, многофакторная), как априорное преимущество метода АЭД перед другими методами неразрушающего контроля. [c.12] Проводя сравнение методов АЭД и УЗД, необходимо подчеркнуть, что метод УЗД основан на регистрации либо отраженных, либо рассеянных, либо ослабленных ( искаженных ) дефектами искусственно генерируемых волн. При этом может быть получена информация как о точном положении дефекта, включая положение его концевой зоны, так и информация о его размерах, типе, строении, степени раскрытия в некоторых случаях - информация о состоянии металла в концевой зоне. Несомненным достоинством УЗД является возможность гибко устанавливать порог (диапазон) выявления, что важно для осуществления ранней диагностики и прогнозирования технического состояния элементов для возможных условий нагружения. [c.12] Принципиальными для регулирования практического применения АЭД являются два момента. Во-первых, АЭД применяется, как правило, при проведении испытаний (гидро-, пневмо) сосудов и трубопроводов, так как в этом случае удается существенно снизить уровень посторонних щумов, препятствующих выявлению полезных сигналов. Указанные испытания являются только частью мероприятий по обеспечению надежности и безопасности соответствующего объекта, так как невозможно в одном испытании отразить все виды нагрузок, которые действуют на объект в процессе эксплуатации (пуск, остановки и т.д.). Известно, что дефекты могут расти при длительных нагрузках, но оставаться стабильными при более высоких статических нагрузках. Основные системы НТД, такие как ASME, DIN, ОСТ-26-291, ПНАЭ F-002-86 и др., учитывают это обстоятельство, предполагая, что надежность и безопасность может быть обеспечена системой взаимосвязанных мер. Нет ни одной системы НТД, где ограниченное во времени испытание повышенным давлением являлось бы единственным (или решающим) основанием для сертификации технического состояния (работоспособности, ресурса) объекта. Возможно, единственным исключением являются городские тепловые сети, для аттестации которых основным является испытание повышенным давлением. При этом уровень технического состояния тепловых сетей хорошо известен. В последнее время ситуация меняется даже в этой технически запущенной области (введение мониторинга увлажненности, внутритрубной дефектоскопии, тепловидения и т.д.). [c.13] Вторым важным моментом является особенность конструирования и расчетов на прочность оборудования газовой промышленности, состоящая в использовании концепции предельного состояния по несущей способности . Эта концепция допускает возникновение высоких локальных напряжений и деформаций. Поэтому регистрация соответствующих зон сама по себе не может служить в качестве основы для аттестации источников АЭ как дефектов, а классификация источников АЭ по степени активности без учета расположения зоны, ее масштаба, ориентации и фактического влияния на несущую способность не может рассматриваться как более правильная по сравнению, например, с классификацией дефектов по их размеру, принятой в УЗД. [c.13] Построение норм отбраковки либо только по степени локальной деформации (скорости деформации), что при самом благоприятном исходе может дать АЭ контроль, либо только по положению и условному размеру дефекта, как это имеет место в УЗД, не является правильным ни в первом, ни во втором случае. Для правильной отбраковки, в конечном счете требуется проведение прочностных расчетов, для которых необходима информация по размерам дефекта и поведению материала в зоне концентрации при интересующих условиях нагружения. Первая информация дается УЗД, вторая - АЭД. В отсутствие информации по УЗД расчет может вестись для гипотетического дефекта, что принято в ряде норм. В отсутствие информации по АЭД расчет может вестись, например, в предположении либо жестко-пластичного поведения материала, либо условно-упругого поведения материала. АЭД может дать информацию для уточнения стадии (механизма) деформирования, включая стадии предразрушения (коррелированное или некоррелированное поведение скоплений микродефектов). [c.14] Вышеуказанное относится к оценке дефектных участков. Когда рассматривается задача анализа эффективности поиска дефектов, сравнение методов АЭД и УЗД также требует корректности и понимания их физической сущности, специфики их вклада в общую систему обеспечения надежности и безопасности. Методом АЭ контроля могут выявляться мелкие дефекты (и их скопления) в зоне высоких напряжений, а также крупные дефекты, находящиеся в зоне неоднородных нагрузок, что в сочетании создает эффекты трения. Обычно декларируется, что АЭ направлена на выявление растущих трещин. При этом отсутствуют указания, о каких диапазонах идет речь. Так, скорость докритического роста обычно составляет 10 - 10 мм/с, скорость роста магистральной трещины при К] К1с (К1е) составляет 10-10 м/с. Вероятно, практический интерес может представлять промежуточная область 10 -1,0 мм/с, которая занимает небольшую часть полного диапазона, если пересчитать на длину трещины или величину К] (-0,8-0,9 от предельного значения). В действительности регистрации подлежат скачки трещин, частота которых возрастает, когда процесс предразрушения переходит в стадию объединения микротрещин и начинает формироваться структура разрушения (область коррелированного излучения). В целом эти стадии процесса разрушения малоизучены. [c.14] Применение метода АЭ для их изучения и изучение их с целью уточнения реальных возможностей метода АЭ имеет фундаментальное значение для повышения эффективности применения метода АЭ контроля на практике. [c.14] Аппаратура, используемая в АЭД, кроме своего прямого назначения, также позволяет выявлять течи, причем даже самых мелких размеров. Однако по физической сущности это уже другое явление, которое иногда неточно относят к акустической эмиссии. Учитывая, что возникновение быстрого роста трещины вполне вероятно при проведении пневмоиспытаний пробным давлением, применение АЭД в этом случае является очевидно эффективным в силу высокой опасности таких испытаний. [c.15] Поиск дефектов с помощью традиционных методов имеет другой характер. Обычно он проводится в потенциально опасных участках конструкции либо где имеется повышенное коррозионно-эрозионное воздействие, либо где имеются достаточно протяженные зоны высоких местных напряжений. Автоматизация поискового контроля позволяет снизить затраты и осуществлять диагностику практически 100 % поверхности конструкции. [c.15] Таким образом, учитывая различие в физической сущности методов АЭД и УЗД выбор их раздельного или совместного применения на базе каких-либо иных, кроме как технических аргументов, не допустим. [c.15] Вернуться к основной статье