Neardomasis bandymas (ND)- objekto ar jo elementų parametrų patikimumo technologinė kontrolė. Jo įgyvendinimo metu tiriamas objektas nėra išimamas iš eksploatacijos, nedemontuojamas.

Neardomieji bandymai naudojami pastatų ir konstrukcijų diagnostikai, taip pat sudėtingai technologinei įrangai. Neardomųjų bandymų technologija yra saugi ir esminis elementas pramonės saugos ekspertizė. Dėl neardomųjų bandymų techninė sauga užtikrinama bet kuriuose objektuose.

Akustinės emisijos kontrolės metodas

Akustinės emisijos metodas (AE)- paremtas reiškiniu, vadinamu akustine emisija. Akustinėms bangoms kylant ir sklindant deformuojant įtemptą medžiagą ar nutekėjus dujoms ir kitiems procesams, atsiranda tamprūs akustinių bangų svyravimai, kurių duomenimis nustatomas defektų susidarymas pradinėje konstrukcijos gedimo stadijoje. Dėl terpės judėjimo AE galima naudoti procesų ir medžiagų diagnostikai, pavyzdžiui, medžiagos vientisumo kriterijui.
Akustinės emisijos neardomasis bandymo metodas– Tai yra tyrimo objektų techninės būklės kontrolė. Jis pagrįstas spinduliavimo ir įtempių bangų registravimo medžiagoje principais, kuriuos veikia jėgos, slėgio, temperatūros ir kt. Krovinio tipo pasirinkimą lemia tikrinamo objekto eksploatavimo sąlygos, jo konstrukcija, bandymų pobūdis.

Taikymas
Šis metodas taikomas gaminant valdymo objektus, atliekant jų gamybos bandymus, atliekant techninę apžiūrą, taip pat tiesiogiai eksploatacijos metu.

Kodėl mums reikia AE kontrolės metodo?

Akustinės emisijos NDT paskirtis – aptikti, nustatyti koordinates ir sekti akustinės emisijos šaltinius, susijusius su kraujagyslės sienelės paviršiaus arba tūrio, suvirintų jungčių ir gaminamų dalių bei komponentų netolydumu.
Jei yra techninių galimybių, būtina AE šaltinius įvertinti kitais NDT metodais.
Defektų išsivystymo greičiui įvertinti galima naudoti NDT akustinės emisijos metodą. Tuo pačiu galima iš anksto sustabdyti testavimą ir užkirsti kelią objekto (gaminio) sunaikinimui. Šis metodas leidžia nustatyti įvairių įtrūkimų, nesandarumų ir kitų sandariklių, kamščių, jungiamųjų detalių gedimų susidarymą.

Kas yra defektų detektorius?

Defektoskopuotojas yra neardomųjų bandymų specialistas. Defektų detektoriaus pareigos apima objektų, taip pat jų dalių (agregatų) diagnostiką, siekiant nustatyti įvairius defektus. Jau vien profesijos pavadinimas sufleruoja, kad ydų detektoriaus profesija yra labai atsakinga, daugiadalykė ir nelengva. Neardomųjų bandymų specialistas privalo užtikrintai dirbti su brangia ir sudėtinga įranga, turėti plačias technines žinias, išmanyti standartus, defektų detektorių normas, reglamentus ir įvairią dokumentaciją.

Defektų detektoriaus sertifikatas

Personalo atestavimas (sertifikavimas) skirtas neardomieji bandymo metodai I, II ir III kvalifikacinius lygius išlaiko pagal reikalavimus.

Norėdami tiksliai apskaičiuoti atestavimo kainą, turite pasirinkti metodus ir objektus, kuriuos reikia studijuoti.

Pagrindiniai neardomojo bandymo (NDT) metodai ir objektai

Defektoskopijos metodai:

• - paremtas reiškiniu, vadinamu akustine emisija. Akustinėms bangoms kylant ir sklindant deformuojant įtemptą medžiagą ar nutekėjus dujoms ir kitiems procesams, atsiranda tamprūs akustinių bangų svyravimai, kurių duomenimis nustatomas defektų susidarymas pradinėje konstrukcijos gedimo stadijoje. Dėl terpės judėjimo AE galima naudoti procesų ir medžiagų diagnostikai, pavyzdžiui, medžiagos vientisumo kriterijui;
• - remiantis 0,5 - 25 MHz dažnio ultragarso virpesių sklidimo proceso tyrimu kontroliuojamuose gaminiuose, naudojant specialią įrangą - ultragarso defektų detektorių;
• Magnetinis (MK)- remiantis sąveikos analize magnetinis laukas su valdomu objektu;
• Elektros (EC)- remiantis parametrų registravimu elektrinis laukas sąveikaujantis su valdomu objektu arba atsirandantis valdomame objekte dėl išorinio poveikio;
• Sūkurinė srovė (VC)- remiantis sūkurinės srovės keitiklio išorinio elektromagnetinio lauko sąveikos su analize elektromagnetinis laukas valdomame objekte sukeltos sūkurinės srovės;
• Radijo banga (RVK)- remiantis parametrų pakeitimų registravimu elektromagnetines bangas radijo diapazonas, sąveikaujantis su valdomu objektu;
• Šiluminis (TC)- remiantis defektų sukeltų valdomų objektų šiluminių ar temperatūros laukų pokyčių registravimu;
• Optinis (gerai)- remiantis optinės spinduliuotės, sąveikaujančios su valdomu objektu, parametrų registravimu;
• - remiantis prasiskverbiančios jonizuojančiosios spinduliuotės registravimu ir analize po sąveikos su valdomu objektu. Žodis „radiacija“ gali būti pakeistas žodžiu, žyminčiu tam tikrą jonizuojančiosios spinduliuotės rūšį, pvz., rentgeno spindulius, neutronus ir kt.;
• prasiskverbiančios medžiagos- remiantis medžiagų įsiskverbimu į kontroliuojamo objekto defektų ertmes. Yra keletas šio metodo tipų, pavyzdžiui, „kapiliarinis (PVC)“ arba „nuotėkio aptikimas (PVT)“, kuris naudojamas defektams aptikti;
• - remiantis suvirintų siūlių vizualine apžiūra ir kokybės kontrole, ruošinių paruošimu ir surinkimu suvirinimui. Šios apžiūros tikslas – nustatyti įlenkimus, įdubimus, rūdis, nudegimus, įdubimus ir kitus matomus defektus. Šis metodas yra prieš kitus trūkumų nustatymo metodus ir yra pagrindinis;
• Vibordiagnostika (VD) - remiantis vibracijos parametrų, atsirandančių valdomo objekto veikimo metu, analize. Vibracijos diagnostika skirta gedimams surasti ir vibracijos diagnostikos valdymo objekto techninei būklei įvertinti.

Defektoskopijos objektai:

1. Katilo priežiūros objektai

• 1.1. Garo ir karšto vandens boileriai
• 1.2. Elektriniai katilai
• 1.3. Indai, veikiantys esant didesniam nei 0,07 MPa slėgiui
• 1.4. Garo vamzdynai ir karštas vanduo kai darbinis garų slėgis didesnis nei 0,07 MPa ir vandens temperatūra virš 115°С
• 1.5. slėgio kameros

2. Dujų tiekimo sistemos (dujų paskirstymas)

• 2.1. Lauko dujotiekiai
• 2.1.1. Išoriniai dujotiekiai plieniniai
• 2.1.2. Išoriniai polietileniniai dujotiekiai
• 2.2. Vidaus dujotiekiai plieniniai
• 2.3. Dalys ir mazgai, dujų įranga

3. Kėlimo įrenginiai

• 3.1. Kranai
• 3.2. Liftai (bokštai)
• 3.3. Lynų takai
• 3.4. Funikulieriai
• 3.5. Eskalatoriai
• 3.6. liftai
• 3.7. Vamzdžių klojimo kranai
• 3.8. Krautuvai kranai
• 3.9. Kėlimo platformos neįgaliesiems
• 3.10. Kranų būdai

4. Kasybos įrenginiai

• 4.1. Kasyklų, perdirbimo, granuliavimo ir sukepinimo gamyklų paviršinių kompleksų pastatai ir statiniai
• 4.2. Kasybos keltuvai
• 4.3. Kasybos transportas ir kasybos įranga

5. Anglies pramonės objektai

• 5.1. Kasybos keltuvai
• 5.2. Pagrindiniai ventiliatoriai
• 5.3. Kasybos transporto ir anglies paruošimo įranga

6. Naftos ir dujų pramonės įranga

• 6.1. Šulinių gręžimo įranga
• 6.2. Šulinio eksploatavimo įranga
• 6.3. Šulinio užbaigimo ir darbo įranga
• 6.4. Naftos ir dujų siurblinių įranga
• 6.5. Naftos ir dujotiekiai
• 6.6. Naftos ir naftos produktų cisternos

7. Metalurgijos pramonės įranga

• 7.1. Techninių prietaisų, pastatų ir konstrukcijų metalinės konstrukcijos
• 7.2. Apdoroti dujotiekius
• 7.3. Geležinių laikiklių, plieninių kaušų, metalo liejimo kaušų kaiščiai

8. Įranga, skirta sprogioms ir chemiškai pavojingoms pramonės šakoms

• 8.1. Chemijos, naftos chemijos ir naftos perdirbimo pramonės įranga, veikianti esant slėgiui iki 16 MPa
• 8.2. Chemijos, naftos chemijos ir naftos perdirbimo pramonės įranga, veikianti esant didesniam nei 16 MPa slėgiui
• 8.3. Vakuume veikianti chemijos, naftos chemijos ir naftos perdirbimo pramonės įranga
• 8.4. Sprogstamųjų ir toksiškų medžiagų laikymo talpos
• 8.5. Izoterminis saugojimas
• 8.6. Kriogeninė įranga
• 8.7. Amoniako šaldymo įranga
• 8.8. Krosnys
• 8.9. Kompresorių ir siurblių įranga
• 8.10. Centrifugos, separatoriai
• 8.11. Cisternos, konteineriai (statinės), balionai sprogioms toksinėms medžiagoms
• 8.12. Proceso vamzdynai, garo ir karšto vandens vamzdynai

9. Geležinkelio transporto objektai:

• 9.1. Riedmenys ir konteineriai, skirti pavojingiems kroviniams vežti
  medžiagų.
• 9.2. Geležinkelio atšakos.

10. Grūdų sandėliavimo ir perdirbimo objektai:

• 10.1. Orapūtės (oro turbokompresoriai, turbopūtės).
• 10.2. Ventiliatoriai (išcentriniai, radialiniai, VVD).
• 10.3. Plaktukiniai trupintuvai, voliniai malūnai, entoleitoriai.

11. Pastatai ir statiniai (statybos objektai)

• 11.1. Metalinės konstrukcijos
• 11.2. Betoninės ir gelžbetoninės konstrukcijos
• 11.3. Akmens ir armuoto mūro konstrukcijos

Išmokite būti trūkumų detektoriumi

Žinoma, defektų detektoriaus darbas turėtų būti pagrįstas plačiomis žiniomis, kurias galima įgyti baigus defektų detektoriaus kursus. Akustinės emisijos NDT defektų detektoriaus mokymą pagal profesiją Maskvoje vykdo specialios nepriklausomos institucijos, atestuojančios neardomųjų bandymų sistemos personalą. Baigus studijas, vykdomas defektų detektoriaus atestavimas, pagal kurio rezultatus išduodamas defektų detektoriaus inžinieriaus atestatas. Mūsų įmonė padės jums ir jūsų darbuotojams išmokti būti trūkumų detektoriumi Įvairios rūšys, in Ši byla, NDT akustinės emisijos metodo defektoskopuotojas, nenutraukiant gamybos.

Kodėl reikalingas defektų detektoriaus sertifikavimas?

Pagal visus neardomųjų bandymų specialistus (defektoskopuotojus), atlikdami kontrolę 17 punkte nustatytais metodais, 1 priede nustatytose patalpose turi būti atestuojami.

Savo specialistus atestuoti turėtų įmonės ir organizacijos, užsiimančios neardomaisiais bandymais atliekant techninę diagnostiką, remontuojant, rekonstruojant pastatus ir statinius, taip pat jų dalis ir techninius įrenginius gamybos objektuose, susijusiuose su padidėjusiu pavojumi. Taip pat organizacijos, užsiimančios sertifikavimu, aukštesniu personalo mokymu, turi būti sertifikuojamos specialiose nepriklausomose įstaigose, kurios sertifikuoja personalą neardomųjų bandymų sistemoje.

3 defektų detektoriaus kvalifikacijos lygiai:

I kvalifikacijos lygis— NDT specialistas, turintis įgūdžių, žinių ir įgūdžių pagal 4 priedo 1.2 punktą.

Kvalifikacijos lygio I NDT specialistas gali atlikti neardomojo bandymo darbus tam tikru NDT metodu, tam tikrus objektus, vadovaudamasis instrukcijomis, griežtai laikantis NDT technologijos ir metodikos bei prižiūrint personalui, kurio kvalifikacijos lygis aukštesnis nei jo.

I lygio defektų detektoriaus pareigos apima:

• atitinkamu būdu paruošti įrangą, kuri naudojama NDT atlikti;
• NDT atlikimas tokiu būdu, kuriam jis yra sertifikuotas;
• stebėjimo ir kontrolės rezultatų aprašymas.

I kvalifikacinio lygio specialistas negali atlikti savarankišką NDT metodo, įrangos, technologijos ir valdymo režimo pasirinkimą, įvertinti kontrolės rezultatus.

II kvalifikacijos lygis— NDT specialistas, turintis žinių, įgūdžių ir gebėjimų pagal 4 priedo 2.2 ir 2.3 punktus.

II kvalifikacijos lygio NDT specialistas gali atlikti neardomųjų bandymų darbus, turi pakankamai kvalifikacijos vadovauti NDT pagal norminę ir techninę dokumentaciją, parinkti kontrolės būdą, apriboti metodo apimtį. Sureguliuoja įrangą, įvertina objekto ar elemento kokybę pagal dokumentus, dokumentuoja gautus rezultatus, rengia instrukcijas ir įvairius dokumentus konkretiems gaminiams jos sertifikavimo srityje, rengia ir prižiūri I lygio specialistus. II NDT kvalifikacijos lygio specialistas pasirenka kontrolės technologiją ir priemones, padaro išvadą apie kontrolės rezultatus, kuriuos atlieka pats arba I lygio NDT specialistas.

III kvalifikacijos lygis— NDT specialistas, turintis žinių, įgūdžių ir gebėjimų pagal 4 priedo 3 punktą.

III kvalifikacijos lygio NDT specialistas turi kvalifikaciją, reikalingą vykdyti bet kokias operacijas pagal NDT metodą, kuriai jis yra atestuotas, savarankiškai pasirenka NDT metodus ir būdus, personalą ir įrangą. Prižiūri I ir II lygių personalo darbą, atlieka šių lygių pareigas. Kontroliuoja ir tvirtina II lygio specialistų parengtą technologinę dokumentaciją. Užsiima NDT metodinių dokumentų ir techninių reglamentų rengimu bei kontrolės rezultatų vertinimu ir interpretavimu. Dalyvauja mokymuose, I, II, III lygio personalo atestavime, jei įgaliota Nepriklausomos institucijos. Tikrina I ir lygių personalo atliekamus darbus, parenka technologijas ir valdymo įrankius, padaro išvadą apie jo rezultatus, kuriuos atliko pats arba jam vadovaujantis I lygio specialistas.

Taip pat yra įvairių defektų detektorių gretos, kurias gauna tiesiogiai iš įmonių, kuriose dirba.

Galite būti apmokyti nepriklausomai nuo to, kokią kvalifikaciją jau turite šiuo metu. Jei jau turite darbo patirties šioje profesijoje ir norite įgyti 6 laipsnio defektų detektoriaus statusą, turite baigti kvalifikacijos kėlimo mokymą, skirtą defektų detektoriams. Specialistams, neturintiems pakankamai patirties ir žinių, yra kursai, kur Profesionalus mokymas defektų detektoriai, kuriuose galite išmokti tapti defektų detektoriumi nuo nulio.

SVARBU

Norėdamas užsiimti NDT akustinės emisijos metodo neardomojo bandymo veikla, darbuotojas turite gauti gydytojo pažymą terapeutas ir oftalmologas, apie sveikatos būklę.

Galiojimas I, II lygio defektų detektoriaus atestacija - 3 metai, III lygis - 5 metai nuo atestavimo datos.

Kainadefektų detektoriaus sertifikatai skaičiuojama tik pagal prašymą, pagal tai, kokie darbai ir veikla bus atestuoti!

17 paskaita AKUSTINIŲ EMISIJŲ KONTROLĖS METODAS Fiziniai pagrindai Akustinės emisijos kontrolė Akustinės emisijos (AE) reiškinys buvo žinomas nuo praėjusio amžiaus pradžios kaip „alavo verksmas“, atsirandantis deformuojant skardos strypelius ir girdimas ausimi. Ilgą laiką šis reiškinys nerastas praktinis pritaikymas. Ir tik nuo praėjusio šimtmečio vidurio, kai paaiškėjo, kad prieš apkrautų konstrukcijų sunaikinimą sklinda plataus dažnių diapazono tamprios bangos, kurias užregistravus galima numatyti ir, svarbiausia, užkirsti kelią katastrofai. apkrautų konstrukcijų sunaikinimo pasekmės, pradėti sistemingi AE tyrimai. AE reiškinys ir jį sukėlusios priežastys pasirodė daug sudėtingesnės nei tikėtasi Pradinis etapas studijuoti. Tik aštuntojo dešimtmečio viduryje buvo sukurta itin jautri įranga ir surinkta eksperimentinė medžiaga, kurios pakako praktiniams uždaviniams spręsti. Reglamentas GOST 27655–88 apibrėžia AE akustinę emisiją kaip medžiagos mechaninių elastinių bangų spinduliavimą, kurį sukelia dinaminis vietinis jos vidinės struktūros pertvarkymas. Laikui bėgant AE pradėjo apimti aukšto dažnio akustinę spinduliuotę, kurios šaltinis yra skysčių ir dujų nutekėjimas per indų ir vamzdynų defektus, taip pat akustiniai signalai, lydintys kietųjų medžiagų trintį. Šiuo metu manoma, kad AE yra reiškinys, lydintis beveik visus fizikinius procesus kietose medžiagose ir jų paviršiuje, o jo aptikimo galimybę lemia tik naudojamos įrangos jautrumo slenkstis.

AE atsiranda tiek vykstant procesams mikrolygmenyje kietose medžiagose, tiek makroreiškiniuose, susijusiuose, pavyzdžiui, su medžiagų deformacija ir konstrukcijų sunaikinimu. Todėl AE registravimas ir jo parametrų analizė suteikia plačias galimybes tirti medžiagų savybes, jų sąveiką su skystomis ir dujinėmis terpėmis, taip pat diagnozuoti įtemptų konstrukcijų būklę. Palyginti su kitais NDT metodais, tokiais kaip ultragarsinis defektų nustatymas, rentgeno tyrimas ir kt., AE metodas turi daug privalumų. Tai visų pirma apima: vystymosi aptikimą eksploatacijos metu, taigi ir pavojingiausių apkrautų reaktoriaus komponentų defektų aptikimą; materialinės žalos padidėjimo stebėjimas realiu laiku atliekant vamzdynų ir slėginių indų, kurie yra atominės elektrinės dalis, bandymus; galimybė atlikti operatyvinę kontrolę elektrinė; galimybė nustatyti įtrūkimų defektų, plastinių deformacijų zonų, nesandarumo ir kt. vietas, esančias pakankamai toli nuo priimančių keitiklių; galimybė pagal tam tikrus atominės elektrinės avarijų raidos scenarijus numatyti ir iš anksto užkirsti kelią metalinių konstrukcijų ir įrenginių sunaikinimui; greitas sunkiai pasiekiamų slėginių indų ir vamzdynų plyšimo ar nuotėkio aptikimas avarijos atveju; AE metodo suderinamumas su kitais NDT metodais, leidžiantis padidinti patikrinimo rezultatų patikimumą naudojant kelis nepriklausomus metodus; galimybė nuotoliniu būdu automatizuoti valdymą radiacijai pavojingose ​​atominės elektrinės patalpose.

Praktika rodo, kad AE metodo taikymas branduolinės energetikos objektuose leidžia: pagerinti elektrinės eksploatavimo saugą, nustatant galimus konstrukcijų gedimų šaltinius; sumažinti konstrukcijų ir įrenginių apžiūros ir diagnostinių tyrimų laiką; pagrįsti energijos agregatų instaliuotos galios panaudojimo koeficiento (ICUF) padidėjimą dėl daug energijos suvartojančių įrenginių valdymo ir diagnostikos; didinti saugą ir gerinti darbo sąlygas AE eksploatuojančiam ir prižiūrinčiam personalui. Žinoma, kaip ir bet kuris kitas neardomojo bandymo metodas, AE metodas nėra be trūkumų - tai visų pirma: būtinybė sukurti papildomas apkrovas diagnozuojamam objektui, išskyrus atvejus, kai šios apkrovos yra numatytos operacijos metu arba techninės priežiūros taisyklės; visuotinai priimtų ryšių, siejančių AE signalų parametrus su valdomo objekto medžiagos pažeidimu, nebuvimas; sunkumai izoliuojant AE signalus stiprių triukšmo trukdžių, lydinčių diagnozuoto objekto veikimą, fone.

Dėl minėtų privalumų, galimybės tirti didelius ir mažus objektus esant įvairioms apkrovoms, įskaitant šiluminę konstrukcijų apkrovą, AE metodas rado pritaikymą medžiagų stebėjimui ir AE įrangos diagnostikai. Pakanka atkreipti dėmesį į tokį faktą. Svarbių AE vamzdynų suvirintos jungtys nuolat tikrinamos rentgeno spinduliais. Tačiau jei plokštuminių defektų nustatymo patikimumas šiuo metodu yra apie 45%, tai naudojant akustinės emisijos diagnostiką, patikimumas yra daug didesnis ir siekia 85%. Kai rentgeno spindulių metodą taikyti sunku, akustinės emisijos kontrolė tampa vienintele įtrūkimų susidarymui įvertinti atominių elektrinių konstrukcinių elementų virintinėse jungtyse.

Akustinės emisijos rūšys Akustinės emisijos kontrolė registruoja valdomo objekto virpesius, kurių šaltinis – objekto medžiagoje vykstantys fizikiniai procesai. Elektromechaninių keitiklių pagalba tampriosios vibracijos paverčiamos elektros signalais ir analizuojami jų parametrai. AE yra atsitiktinis procesas, tai yra procesas, kurio parametrai laikui bėgant keičiasi atsitiktinai. Signalo apdorojimo metodai ir jų informaciniai parametrai priklauso nuo įrašyto AE tipo. Akustinės emisijos padalijimas į du tipus yra susijęs su šiomis aplinkybėmis. Dėl medžiagos struktūros diskretiškumo jose vykstantys procesai taip pat yra diskretiški. Stebimų procesų tęstinumas yra vidurkio pasekmė didelis skaičius atskiri elementarūs įvykiai. Šie įvykiai sukelia kieto kūno mikrodeformaciją, dažniausiai tokią nereikšmingą, kad jos neįmanoma užregistruoti įprastiniais matavimo prietaisais. Tačiau daugybė elementarių įvykių gali sukelti makroskopinius reiškinius, kurie pastebimai keičia kūno energetinę būseną. Pavyzdžiui, plastinė metalų deformacija normaliomis sąlygomis daugiausia atsiranda dėl linijinių defektų dislokacijų pasislinkimo. kristalinė gardelė. Atskiro dislokacijos judėjimo požymius registruoti nelengva. Tačiau daugelio dislokacijų judėjimas, esant įtempimui, makrolygyje pasireiškia kaip liekamoji arba plastinė metalo deformacija.

Keičiantis kūno energetinei būklei, dalis energijos išsiskiria elastinių bangų spinduliavimo pavidalu. Šios bangos yra akustinės emisijos. Jei elementarių įvykių, lemiančių elastingų bangų emisiją, skaičius yra didelis, o kiekvieno įvykio metu išsiskirianti energija yra maža, tai atskiri AE signalai, esantys vienas ant kito, suvokiami kaip silpnas nuolatinis triukšmas, vadinamas nuolatiniu AE. Tokiu atveju dėl vieno įvykio metu išsiskiriančios energijos mažumo kūno energetinė būsena šiek tiek pakinta. Todėl kito tokio įvykio tikimybė praktiškai nepriklauso nuo ankstesnio. Dėl to nuolatinio AE charakteristikos laikui bėgant kinta gana lėtai, Fig. 1 a. Jei dėl atskirų įvykių stipriai pasikeičia kieto kūno energetinė būsena, tai per trumpą laiką išspinduliuojamos tamprios bangos, kurių energija nepertraukiamo spinduliavimo metu gali daugybe dydžių viršyti bangų energiją. Tampriųjų bangų emisija šiuo atveju yra sprogstamojo arba impulsinio pobūdžio. Atskirų energijos šuolių skaičius yra žymiai mažesnis nei nuolatinės spinduliuotės atveju. Kiekvieno ankstesnio įvykio įtaka kitam tampa reikšminga, o tampriosios bangos susidarymo procesas nebegali būti laikomas stacionariu. Iš viso AE impulsai yra palyginti maži, tačiau jie turi didelę amplitudę. Ši emisija vadinama diskrečiąja, pav. 1 b. Tokia emisija stebima, pavyzdžiui, subkritiniam mažo plastiškumo metalų plyšių augimui. 1 pav. Akustinės emisijos tipai: a nuolatinis; b diskretiškas. ab

AE skirstymas į nuolatinį ir diskretišką yra gana savavališkas, nes galimybė atskirai įrašyti AE impulsus priklauso tik nuo naudojamos įrangos savybių ir jos skiriamosios gebos. Be to, padidinus nuolatinės akustinės emisijos signalų diskriminacijos lygį, Fig. 1a pav., galima registruoti tik didelės amplitudės akustinio signalo emisiją, tai yra formaliai pereiti nuo nuolatinio įrašymo į diskrečiųjų AE įrašymą, nors akivaizdu, kad AE reiškinio esmė šiuo atveju nepasikeis. Praktikoje, kaip taisyklė, tenka susidurti su abiejų tipų emisijomis. Pavyzdžiui, subkritinis įtrūkimų augimas metaluose, veikiant išoriniams ir vidiniams veiksniams, atsiranda staiga. Ilgi stabilios plyšio būklės periodai, kai gali padidėti plastinė deformacija jo gale, kaitaliojasi su laiko momentais, kai plyšys keičia savo ilgį transoniniu greičiu, pereidamas į naują pusiausvyros būseną. Toks perėjimas yra susijęs su įtempių būsenos pasikeitimu, iškraunant medžiagą šalia įtrūkimo, ir jį lydi elastinių bangų emisija, kurią keitiklis užfiksuoja kaip atskirą AE signalą. Intervaluose tarp šuolių, kai plyšio viršūnėje atsiranda plastinė deformacija, stebimas nuolatinis plastinei deformacijai būdingas AE. Be to, per šį laiką plastinės deformacijos zonoje susidaro ir išsivysto mikroįtrūkimai. Šiuos procesus taip pat lydi atskirų AE impulsų emisija. Subkritinėje plyšio vystymosi stadijoje jos Vidutinis greitis pažanga nedidelė, ir tai dar nekelia rimto pavojaus struktūrai. Atsirandanti akustinė emisija yra gedimo pirmtakas dar gerokai prieš pavojingą katastrofiško plyšio augimo etapą. Norint numatyti sunaikinimą, dėl didelės amplitudės signalų registravimo paprastumo naudojamas atskiras emisijos komponentas. Atkreipkite dėmesį, kad panašus vaizdas susidaro ir nuovargio įtrūkimų atsiradimo metu.

Pagrindiniai metalų akustinės emisijos šaltiniai Pagal šiuo metu egzistuojančias idėjas galima išskirti šiuos pagrindinius AE šaltinius, veikiančius skirtinguose metalų struktūriniuose lygmenyse: 1. Už plastines deformacijas atsakingi mechanizmai: su dislokacijų judėjimu susiję procesai konservatyvūs išnirimų slydimas ir anihiliacija, dislokacijų dauginimas pagal Frank-Read mechanizmą; dislokacijos kilpų atskyrimas nuo tvirtinimo taškų ir pan.; dislokacijų sąveika su kliūtimis priemaišų atomais, kitomis dislokacijomis, grūdelių ribomis; grūdų ribos slydimas; susigiminiavimas. 2. Mechanizmai, susiję su pirmos ir antros rūšies fazinėmis transformacijomis ir fazių perėjimais: polimorfinio tipo transformacijos, įskaitant martensitines; antrosios fazės dalelių susidarymas skaidant persotintus kietus tirpalus; fazių perėjimai magnetuose ir superlaidininkuose; magnetomechaniniai efektai, atsirandantys dėl ribų poslinkio ir magnetinių sričių perorientavimo, pasikeitus išoriniam įmagnetinimo laukui. Nuolatinė AE spinduliuotė yra susijusi su metalų plastinės deformacijos procesais ir kitais fiziniais procesais kietose medžiagose. Taigi, medžiagos šliaužimą pirmoje (nestacionarioje) ir antroje (stacionarioje) stadijose lydi nuolatinis AE. Trečiajame etape, be nuolatinės emisijos, stebima ir atskira emisija dėl mikroįtrūkimų susidarymo ir vystymosi. Panaši situacija vyksta ir įtempių korozijoje, kurios paskutinė stadija yra korozinis įtrūkimas, lydimas akustinių diskrečiųjų AE blyksnių.

Kaizerio efektas Nuolatinė akustinė emisija pasižymi Kaizerio efekto pasireiškimu. Tai reiškia, kad pakartotinai apkraunant objektą išmetamųjų teršalų nebuvimas arba reikšmingas sumažėjimas iki to momento, kai pakartotinės apkrovos metu apkrova nepasiekia didžiausios vertės, pasiektos ankstesniame cikle. Kaizerio efekto esmė parodyta fig. 2, kuriame ištisinė linija rodo apkrovos pokytį dviem medžiagos pakrovimo ciklais; punktyrinė horizontali linija yra didžiausia apkrovos vertė per pirmąjį pakrovimo ciklą. Vertikalios linijos, įrašytos AE signalo įrašymo įrenginiu. Matyti, kad esant pakartotinai apkrovai, emisijos praktiškai nėra iki laiko t 0, kai apkrova pakartotinai apkrovus pasiekia didžiausią pirmojo ciklo apkrovos reikšmę. At toliau didinti atkuriama apkrovos emisija. Ryžiai. 2. Kaizerio efekto paaiškinimas: apkrovos kitimas laikui bėgant; maksimali apkrovos vertė pirmame pakrovimo cikle; didžiausios pirmojo ciklo apkrovos vertės pasiekimo momentas antrajame apkrovos cikle

Polikristalinėse metalinėse medžiagose nuolatinio AE atsiradimas dažniausiai siejamas su atskirų polikristalinių grūdelių plastine deformacija. Praktikoje akustinė emisija pakartotinai apkraunant pradeda atsirasti kiek anksčiau, nei pasiekiamas pradinis maksimalus įtempių lygis, o visiškai atsistato kiek vėliau, kai šis lygis pasiekiamas. Medžiagos atkaitinimas po pirminės deformacijos pažeidžia Kaizerio efektą, o padidėjus atkaitinimo laipsniui, padidėja AE signalų charakteristikų atkūrimo laipsnis. Visiškai atkaitinus medžiagą, akustinė emisija atkuriama iki pradinio lygio. Kaizerio efektas nepastebimas, kai atsiranda įtrūkimų. Taip yra dėl to, kad deformacija, apskaičiuota pagal medžiagos tūrį, nebūdinga atskirų jos sričių deformacijai dėl įtrūkimų koncentratorių buvimo plyšio viršūnėje. Pakartotinai apkraunant, deformacija šalia įtrūkimų galiukų gali viršyti anksčiau pasiektą, todėl atsiranda akustinė emisija.

Informaciniai akustinės emisijos parametrai Būtina atskirti atskirų diskrečiųjų AE impulsų parametrus, impulsų srautus ir nuolatinio AE parametrus. 1. AE impulsai arba signalai bendruoju atveju yra visų tipų tamprių bangų, galinčių sklisti valdomame objekte, superpozicija. AE impulsams būdinga 2. amplitudė; 3.trukmė; 4.forma; 5. dažnių spektras; 6. pasirodymo laikas. Impulso forma yra susijusi su jo dažnių spektru ir priklauso nuo daugelio veiksnių. Jį lemia fizinis procesas, dėl kurio atsirado akustinė spinduliuotė, akustinio kelio elementų perdavimo funkcijos, kuriomis impulsas sklinda iš kilmės vietos į priimantįjį keitiklį, ir priėmimo dažnių juosta. keitiklis. Impulso forma taip pat priklauso nuo elastinių bangų slopinimo ir sklaidos. Kadangi bangos slopinimas didėja nuvažiuojant atstumą ir stipriai didėja didėjant dažniui, impulse, nukeliavusiame ilgą atstumą nuo šaltinio iki imtuvo, dominuos žemo dažnio spektro komponentai. Kadangi impulsų spektro pločio ir jo trukmės sandauga yra lygus vienetui pagal dydį, aukšto dažnio spektro komponentų susilpnėjimas, taigi ir jo pločio sumažėjimas, padidina impulsų skaičių. užregistruoto pulso trukmė. AE impulsas turi platų dažnių spektrą, tai yra, tai yra daugelio skirtingų dažnių tamprių harmoninių bangų superpozicija. Dėl dispersijos skirtingi komponentai sklinda skirtingu greičiu. Dėl to atsiranda fazės poslinkis tarp impulso dažnio komponentų. Jis didėja didėjant nuvažiuotam atstumui. Dėl to iškraipoma įrašyto impulso forma ir kuo reikšmingesnis iškraipymas, tuo didesnis atstumas tarp elastinių bangų šaltinio ir imtuvo.

Esant nedideliam atstumui tarp AE šaltinio ir imtuvo, dispersijos ir bangos slopinimo poveikis impulso formai yra mažas. Jei AE registraciją atlieka siauro pralaidumo keitiklis, kuris, kaip taisyklė, turi didesnį jautrumą nei plačiajuostis, tada AE signalo dažnį daugiausia lemia pagrindinis keitiklio dažnis, 1 pav. 3. Pastiprinus ir nustačius impulsą, nustatoma jo gaubtinė, kurios didžiausia reikšmė imama AE signalo amplitude. t, s pav. 3 pav. AE impulso, gaunamo iš pirminio keitiklio, turinčio siaurą dažnių juostos plotį t, c, forma 3 pav. AE impulso, gaunamo iš pirminio keitiklio, turinčio siaurą pralaidumą, forma Kadangi AE impulsų dažnių spektras priklauso nuo akustinio kelio ir priimančiojo keitiklio perdavimo funkcijų, kurias sunku išmatuoti realiose situacijose, praktiškai nenaudojamas kaip informacinis parametras.

AE signalų srautas – tai impulsų seka, kuriai atsitiktiniai dydžiai yra įvykio amplitudė ir laikas. Signalo srautą galima apibūdinti: 1. amplitudės pasiskirstymu; 2.amplitudės-laiko pasiskirstymas; 3. vidutinė impulso amplitudės reikšmė; 4. amplitudės dispersija; 5. laiko intervalų tarp impulsų pasiskirstymas; 6. vidutinis jų atsiradimo dažnis; 7. spektrinis tankis; 8. koreliacijos funkcija. Kiekviena charakteristika yra susijusi su generuojančiu AE fiziniu procesu ir joje yra informacijos apie jo raidą. Atskirai AE impulsų srautui pateikiami šie informaciniai parametrai. Bendras impulsų skaičius yra užfiksuotų atskirų AE impulsų skaičius stebėjimo metu. Šis parametras naudojamas apibūdinti nepersidengiančių impulsų srautus, ty impulsus, kurių trukmė yra mažiau tarpų laikas tarp jų. Bendras impulsų skaičius apibūdina procesus, susijusius su medžiagų sunaikinimu, ir rodo atskirų branduolių susidarymo ir konstrukcijų defektų plitimo aktų skaičių.

AE veikla iš viso impulsų per laiko vienetą. Šio parametro informacijos turinys yra toks pat, kaip ir ankstesnio, tačiau laikui bėgant yra išsamesnis, o tai leidžia atsekti naikinimo proceso dinamiką. Bendras AE yra užregistruotų nustatyto lygio AE signalų pertekliaus (išspinduliavimo) skaičius per tam tikrą laiko intervalą. Skaičiavimo greitis yra užregistruotų AE signalų, viršijančių nustatytą lygį per laiko vienetą, skaičius. Ši charakteristika yra viso AE išvestinė laiko atžvilgiu. Kartais tai vadinama AE intensyvumu. AE impulsų amplitudės pasiskirstymas yra funkcija, rodanti AE impulsų skaičių, kurių amplitudė yra mažame intervale nuo A iki, A+dA, vadinama šiuo intervalu dA. Jeigu stebėjimo metu registruojama N Σ impulsų, tai

Amplitudės pasiskirstymo ir jo kitimo laike analizė leidžia atsekti fizinių procesų, kurie yra AE signalų šaltinis, raidą, ypač atsekti materialinės žalos augimą būsimoje lūžio vietoje. Pavyzdžiui, pav. 4 paveiksle parodytas AE signalų srovės amplitudės pasiskirstymo pokytis, užfiksuotas apkraunant suvirintą plieninį bandinį, didėjant apkrovos trukmei. Iš 4 pav. matyti, kad laikui bėgant didėja didelės amplitudės AE impulsų dalis amplitudės pasiskirstyme, o tai rodo lūžio vietos susidarymą ir vystymąsi suvirintoje jungtyje. Vėliau suvirinimo siūlėje atsirado makro įtrūkimas, kurio augimas užbaigė mėginio sunaikinimą. Ryžiai. 4 pav. AE signalų amplitudės pasiskirstymo pokyčiai laikui bėgant apkraunant plieno pavyzdį suvirintu jungtimi, veikiant pastoviai tempimo apkrovai

Iš pav. 4 paveiksle parodyta, kad laikui bėgant didėja didelės amplitudės AE impulsų dalis amplitudės pasiskirstyme, o tai rodo lūžio vietos susidarymą ir vystymąsi suvirintoje jungtyje. Vėliau suvirinimo siūlėje atsirado makro įtrūkimas, kurio augimas užbaigė mėginio sunaikinimą. Amplitudė, amplitudė ir amplitudės-laiko skirstiniai yra svarbiausios akustinės spinduliuotės charakteristikos. AE impulsų amplitudė ir atitinkamai atitinkamų amplitudės skirstinių parametrai priklauso nuo daugelio veiksnių. Šiuos veiksnius galima suskirstyti į dvi grupes pagal įtakos AE impulsų amplitudei pobūdį, lentelė. 2. Ši informacija pasirodo esanti naudinga analizuojant ir interpretuojant valdymo duomenis ir leidžia numatyti, kaip pasikeis spinduliuotės amplitudė, keičiantis AE diagnostikos režimams ar sąlygoms. Diskretinio AE spektrinis tankis apibūdina proceso galią vienoje dažnių juostoje. Spektrinis tankis apibūdina AE signalus inicijuojančio proceso greitį.

2 lentelė. Veiksniai, darantys įtaką AE impulsų amplitudei Veiksniai, didinantys AE amplitudę Veiksniai, mažinantys AE amplitudę Didelis medžiagos stiprumas ir mažas plastiškumas Didelis apkrovos ir deformacijos greitis Savybių anizotropija Medžiagos nehomogeniškumas Didelis konstrukcijos storis Žema medžiagos temperatūra Padidėjęs medžiagos defektas medžiagos struktūra Stambiagrūdė medžiagos struktūra Elastinės energijos išsiskyrimas dėl įtrūkimo Medžiagos tekstūros nebuvimas Mažas medžiagos stiprumas ir didelis plastiškumas Mažas apkrovos ir deformacijos greitis Izotropinė medžiagos struktūra Medžiagos homogeniškumas Mažas konstrukcijos storis Aukšta medžiagos temperatūra Jokių defektų medžiagos struktūroje Mažas grūdėtumas Elastinės energijos išsiskyrimas dėl plastinės deformacijos Medžiagos tekstūros buvimas

Akustinės emisijos KONTROLĖ

T.S. Nikolskaja

Remiantis linijinio lūžio mechanika, yra pagrįstas neardomasis greitasis metalų slenkstinės apkrovos ir liekamojo resurso nustatymo metodas.

Mikroįtrūkimų atsiradimo metu arba pagrindinio plyšio spazminio vystymosi metu išsiskiria iš dalies neapkrauto tūrio dinamiškai potenciali deformacijos energija, kuri išeikvojama ne tik naujam paviršiui formuotis, bet ir plastinei deformacijai priešais plyšį. įtrūkimų antgalis, dėl naujai susidariusio paviršiaus virpesių, taip pat dėl ​​kitų lydinčių procesų. Visų pirma, buvo užfiksuota elektronų emisija nuo deformuojamų metalų paviršiaus ir elektromagnetinių bangų emisija apkraunant silikatinį stiklą. Plastinė pernelyg įtemptų tūrių deformacija sukelia vietinį įkaitimą ir šilumos išsiskyrimą iš lūžio zonos. Naujai suformuoto paviršiaus virpesiai inicijuoja akustinį impulsą, kurio trukmė yra nuo dešimtųjų iki dešimčių milisekundžių. Kiekvienas impulsas, pakartotinai atsispindintis nuo gaminio paviršių ir palaipsniui išsisklaidantis ant medžiagos nehomogeniškumo, sukuria akustinį signalą, kuris įtempių bangų pavidalu įrašomas gaminio paviršiuje kaip akustinė emisija.

Šių emisijų intensyvumas leidžia spręsti apie sunaikinimo fazę ir jos kinetiką, pagal kurią vertinamas gaminio stiprumas ir likutinis tarnavimo laikas; be to, šių įverčių tikslumas pasirodo daug didesnis nei netiesioginių jėgos valdymo metodų tikslumas. Emisijos metodų jautrumas taip pat yra eilės tvarka didesnis nei kitų neardomųjų metodų ir leidžia aptikti 1 μm dydžio defekto atsiradimą ar vystymąsi. Be to, emisijos metodai leidžia nustatyti silpnosios grandies koordinates nenuskaitant gaminio. Šiuo metu dėl istorinių priežasčių labiausiai išplėtoti akustinės emisijos (AE) registravimo metodai. Jie dažniau nei kiti emisijos metodai naudojami lūžiams ir stiprumui kontroliuoti.

Paprastai AE registruojamas naudojant pjezoelektrinį keitiklį, sumontuotą ant gaminio paviršiaus ir turintį akustinį kontaktą su juo per tepalo, skysčio sluoksnį arba per bangolaidį. Keitiklio elektrinis signalas stiprinamas, registruojamas ir analizuojamas akustine-elektronine sistema, kuri labai iškreipia signalo parametrus. Atsižvelgiant į tai, perspektyvesnis, nors ir mažiau išvystytas AE optinio nustatymo metodas, t.y. naudojant lazerį.

Pagrindinis įrašymo įrangos rodiklis yra jo paties triukšmo lygis, sumažintas iki stiprintuvo įvesties; šiuolaikinėse akustinėse-elektroninėse sistemose šis lygis yra 2-30 μV. Įranga yra atjungiama nuo savo triukšmo, naudojant diskriminatoriaus mazgą, kuris sukonfigūruotas taip, kad su laisvai pakabintu keitikliu (be akustinio kontakto su kietas) įranga neregistravo jokių signalų, įskaitant elektromagnetinius imtuvus.

Akustinė-elektroninė sistema registruoja bendrą akustinių signalų skaičių N, jų skaičių per laiko vienetą – AE aktyvumą N, taip pat informaciją apie signalų amplitudes ir tikimybinį šių amplitudių pasiskirstymą. Jei yra keli kanalai, AE šaltinio koordinates galima nustatyti pagal signalų iš skirtingų kanalų delsą. Signalo amplitudė labai priklauso nuo atstumo tarp AE šaltinio ir jutiklių. Aktyvumas N AE nustatomas pagal įvykių skaičių per laiko vienetą, ypač pagal mikrokrekingo intensyvumą arba pagrindinio plyšio augimo greitį, todėl jame yra daugiau informacijos apie lūžio procesą. Deja, N mikrokrekingas dažnai labiausiai užmaskuoja N

pavojingas defektas, o AE signalo dažnių spektras priklauso nuo medžiagos tamprumo modulio ir nuo rezonatoriaus dažnio, t.y. ant mikroertmės, kurios riboje inicijuojamas signalas, matmenų. Medžiaga su santykinai didelėmis ertmėmis (mediena, betonas ir kt.) pakraunant skleidžia girdimą garsą, o medžiaga su mažesniais defektais skleidžia ultragarsą. Deformuojant keramiką daugiausiai signalų fiksuoja 20-200 kHz dažnio rezonansiniai keitikliai, o lydinių deformacijos metu 200-2000 kHz dažnio rezonansiniai keitikliai. Rezonatoriaus matmenų pokyčiai, pvz., įtrūkimai arba medžiagos atsipalaidavimas, lemia pokyčius dažnių spektras AE signalas.

Vienas pirmųjų tyrinėtojų A.E. Kaiseris atkreipė dėmesį (1953) į tokią savybę, kuri pradėta vadinti Kaizerio efektu: kai produktas vėl pakraunamas, AE atsiranda tik tada, kai viršijama ankstesnio pakrovimo didžiausia apkrova L. Taip yra dėl to, kad mikroplastinės deformacijos, reikalingos mikrokrekingui, išsklaidytos arba zonoje, kurios spindulio vektorius p yra prieš plyšio viršūnę, atsiranda jau pirmos apkrovos metu, o pakartotinai apkraunant ties b, neišsivysto.<Ьмакс. Однако, если за время разгрузки и повторного нагружения изделия трещина подросла, то вместе с ее вершиной переместится и зона с радиусом р, который к тому же увеличится. В результате уже при Ь<Ьмакс зона реализации разрушения перед вершиной трещины захватит новый объем материала, и АЭ появится при Ь<Ьмакс. Это отклонение от эффекта Кайзера используют как признак развития наиболее опасного дефекта в предшествующем нагружении.

Kaizerio efektas apsunkina gaminio būklės įvertinimą pagal AE po avarinės apkrovos ba, kuri yra daug didesnė nei eksploatacinė apkrova baek. Šiuo atveju, esant kontroliuojamai apkrovai, AE nėra iki b< Ьав. В то же время при Ь = Ьав возможно заметное развитие опасного дефекта, снижение прочности изделия, а иногда и его разрушение при контрольном нагружении. В частности, по этой причине для оценки состояния изделия по АЭ его целесообразно нагружать до Ь < Ьэк и регистрировать АЭ не при нагружении, а в процессе разгрузки, когда не развиваются микропластические или пластические деформации и нет АЭ микрорастрескивания или роста опасного дефекта. Однако при разгрузке с Ь « Ьо (где Ьо - пороговая или максимальная неразрушающая нагрузка) трещина перестает закрываться еще до полного снятия нагрузки. Этот эффект, обнаруженный Эльбером в 1978 г., получил название «закрытие трещины». Вызван он тем, что при Ь « Ьо старту трещины предшествуют микропластические деформации перед фронтом трещины, которые при разгрузке приводят к несовпадению микрорельефа поверхностей трещины у вершины. Это несовпадение вызывает шумы трения («зубной скрежет») перед окончанием разгрузки . Современная аппаратура позволяет регистрировать такие шумы и тем самым без разрушения изделия определять значение Ьо изделия, даже если при его нагружении АЭ отсутствовала, например, из-за эффекта Кайзера.

Bendruoju atveju gaminio patvarumas apibrėžiamas kaip toliau vystytis galinčio įtrūkimo susidarymo ir jo augimo laiko iki gaminio suskilimo laiko suma. Esant ciklinei apkrovai, prieš prasidedant plyšiui, pastebimas Elberio efektas - paviršių kontaktas plyšio viršūnėje net iki visiško jo iškrovimo, tiksliau, iki apkrovos pabaigos. Plyšio uždarymą lydi akustiniai signalai – plyšio pradžios pirmtakai; jie buvo naudojami plyšių susidarymo laikui 3, 45, 40Kh ir 12Kh18N10T plieno pavyzdžiuose kambario temperatūroje įvertinti stacionarios ciklinės įtampos sąlygomis nuo nulio iki didžiausio įtempio vmax arba lenkimo. Elberio efektas taip pat leidžia nustatyti slenkstinę apkrovą b0, kurios neviršijant plyšys neišsivysto, ir atitinkamą vardinį įtempį b0. Šiuo tikslu mėginys buvo įkeltas ir

visiškai iškraunant, registruojant akustinę emisiją (AE) ir padidinant maksimalią ciklo apkrovą 3 %, kol apkrovos pabaigoje pasirodys AE. AE buvo įrašytas naudojant AF-15 įrenginį, kurio vidinis triukšmo lygis yra 15 μV. Rezonansinis pjezokeraminis keitiklis (600–1000 kHz) buvo prispaustas prie kalibruotos spyruoklės pavyzdžio per tepalo sluoksnį, kuris pagerina akustinį kontaktą.

Ciklų skaičius Nf, po kurių AE pirmą kartą buvo užfiksuotas esant stacionariai apkrovai, buvo paimtas kaip įtrūkimų susidarymo plieno mėginyje laikotarpio įvertinimas. Tada kiekvieną Nf ciklą naudojant AE buvo nustatyta slenkstinė įtampa o0, kurios neviršijant iškrovimo metu AE nebuvo pastebėta. o0 vertė< омакс постепенно снижалось с увеличением числа циклов. За полную долговечность принимали число циклов N от начала испытания образца до его фрагментации. Число циклов роста трещины рассчитывали как N=N Щ.

°maks. Kf N Kf/K tg

40X: 300-1 502 226 4 185 220 0,120 0,79

300 904 400 6 029 370 0,150 0,77

002=800 400 150 938 1 006 250 0,150 0,75

600+ 17 683 98 240 0,180 0,73

Rv = 1100 600-1 20 514 120 670 0,170 0,75

600 45 706 240 560 0,190 0,74

5=6% 850 2 281 11 234 0,203 0,72

950 120 629 0,191 0,73

45: 240+ 105 000 6 211 700 0,169 0,80

240-1 765 000 4 592 200 0,167 0,90

002=320 280+ 30 000 159 600 0,188 0,82

280-1 30 000 174 400 0,172 0,81

0v = 400 280 45 000 241 600 0,186 0,81

300 15 000 75 300 0,199 0,80

5=9% 360 230 8 219 0,280 0,82

380 173 524 0,330 0,72

3: 120 765 000 5 112 000 0,148 1,11

002=200 160+ 30 000 212 100 0,141 1,01

160-1 30 000 200 800 0,149 1,03

ov=220 160 60 000 305 300 0,196 1,06

180 15 000 48 300 0,311 1,09

5=30% 200 2 040 6 000 0,345 1,06

210 117 300 0,392 1,07

12X18H10T: 200-1 1 305 000 4 711 000 0,277 1,70

002=286 220+ 144 000 509 800 0,283 1,73

220-1 75 000 250 900 0,299 1,64

0v = 588 220 105 000 316 307 0,338 1,67

250 30 000 88 333 0,340 1,67

5=78% 502 1 517 4 335 0,349 1,62

540 83 198 0,419 1,67

1 lentelė. Ciklinių testų rezultatai

Tempimas su omaksu, didesnis nei takumo riba nuo (arba o02), buvo atliktas 18 s. Lenkimo metu bandiniai buvo tikrinami 50 Hz dažniu; nustatyti ^ con-

trol iškrovimas su omax 10 s buvo atliktas kas 15000 ciklų. Bandymų rezultatai pateikti lentelėje. 1, kur N, W ir N$/N yra vidutinės vertės, pagrįstos 8 mėginių tyrimo rezultatais; įtempiai g pateikiami MPa, o 5 yra santykinis pailgėjimas po plyšimo esant monotoninei apkrovai. Kai kurių GMaKe reikšmių indeksas „-1“ rodo, kad rezultatai buvo gauti lenkiant bandinių sijas per tarpatramio vidurį esant simetriško įtempių ciklo sąlygoms, kai ciklo charakteristika r ^minMmax=-1. Indeksas „+“ žymi g, ^ reikšmes simetriškam lenkimui žiediniu koaksialinės plokštės, paremtos ant žiedo, perforatoriumi (plokštumos įtempių būsena), esant pastovaus ženklo įtempių ciklui, kai r = 0,05. Kiekvienam mėginiui buvo apskaičiuotos kelios G0i Mmax reikšmės ir atitinkamos N/Np reikšmės, kur Ni yra liekamasis mėginio tarnavimo laikas po i-ojo sustojimo, norint nustatyti o0i. Tokiu būdu gauti eksperimentiniai taškai tam tikram bet kokio plieno apkrovos režimui yra sugrupuoti koordinates lg (Ni / Np) ir ^ (go / g, ^) šalia tiesės, kampo liestinės su ašimi 1g ( G0i / G max) lentelėje nurodyta kaip tg. Plieno 40Kh vidutinė šių liestinių vertė įvairiomis sąlygomis buvo 1,0, plienui 45 - 0,71, plienui 3 - 0,86, o plienui 12Kh18N10T - 1,44.

Kaip matyti iš lentelės, tiriant plieną santykis Nf / N svyruoja nuo 0,12 iki 0,42, o konkrečiam plienui jis linkęs mažėti didėjant ciklų skaičiui iki gedimo. Dėl šios priežasties, jei po žinomo veikimo laiko su g, ^, pavyzdžiui, valdymo metu gaunamas garantuotas resursas, g ^ g, ^, tai galima pakartoti veikimo laiką be tarpinio valdymo. Jei g ^ g, ^, tada Nf patartina imti viso veikimo laiko NH reikšmę, po kurios dar buvo g ^ g, ^. Šiuo atveju galime laikyti N=Nn(N/Nf), Np=N-Nn=Nn(N/Nf-1) ir N=Nh(N/^-1)(G0 MmaxD Nf/ reikšmės N ir tg pateikti 1 lentelėje.

Literatūra

1. Bormotkinas V.O., Nikolskis S.G. Apie iškrovimo vaidmenį įtrūkimų vystymuisi // Šešt. ataskaita II Stažuotojas. konf. „Mokslinės ir techninės patikimumo ir ilgaamžiškumo prognozavimo problemos...“. SPb GTU, 1997 m. 86-88 p.

2. Bormotkin V.O., Nikolskaya T.S., Nikolsky S.G. Didžiausios apkrovos nustatymo metodas, kuris dar nesumažina gaminio stiprumo. // Šešt. ataskaita II Stažuotojas. konf. „Mokslinės ir techninės patikimumo ir ilgaamžiškumo prognozavimo problemos“. Sankt Peterburgo valstybinis technikos universitetas, 1997. S. 88-89.

Dr. Adrian Pollock Physical Acoustics Corporation (PAC)

akustinė emisija yra įtempių bangų susidarymo reiškinys, kurį sukelia staigus medžiagos struktūros pertvarkymas. Klasikiniai AE šaltiniai yra deformacijos procesas, susijęs su defektų, pavyzdžiui, įtrūkimų ar plastinių deformacijų zonų, augimu. AE generavimo ir aptikimo procesas parodytas 1 pav. Dėl staigaus emisijos šaltinio judėjimo streso bangos sklinda per medžiagos struktūrą ir pasiekia keitiklį. Didėjant įtempimui, suaktyvėja daugelis objekto medžiagoje esančių emisijos šaltinių. Elektros spinduliuotės signalai, gauti konvertuojant įtampos bangas jutikliu, sustiprinami, įrašomi įrangos ir toliau apdorojami bei interpretuojami.

1 pav. Pagrindiniai akustinės emisijos principai

Taigi, akustinės emisijos energijos šaltinis yra medžiagos tamprumo įtempių laukas. Be įtempimų nėra emisijos, todėl AE bandymai dažniausiai atliekami apkraunant valdomą objektą. Tai gali būti patikros kontrolė prieš objekto startą, apkrovos pokyčių kontrolė eksploatuojant objektą, nuovargio testai, šliaužimas ar kompleksinis apkrovimas. Labai dažnai konstrukcija apkraunama savavališkai. Šiuo atveju AE valdymo naudojimas leidžia gauti papildomos vertingos informacijos apie konstrukcijos elgseną veikiant apkrovai. Kitais atvejais emisijos naudojamos taupumo ir saugumo sumetimais; tokioms užduotims atlikti sukuriamos specialios pakrovimo ir testavimo procedūros.

Ryšys su kitais kontrolės metodais

Akustinė emisija nuo daugelio neardomųjų bandymų (NDT) metodų skiriasi dviem pagrindiniais aspektais. Pirma, signalo šaltinis yra pati medžiaga, o ne išorinis šaltinis, t.y. metodas yra pasyvus (o ne aktyvus, kaip ir dauguma kitų kontrolės metodų). Antra, skirtingai nuo kitų metodų, AE nustato defekto judėjimą, o ne statinius nehomogeniškumus, susijusius su defektų buvimu, t.y. AE nustato besivystančius, taigi ir pačius pavojingiausius defektus. Pagrindinių skirtumų sąrašas pateiktas 1 lentelėje.

Kaip žinoma, tarp MNC nėra vieno metodo, kuris galėtų optimaliai išspręsti objekto vientisumo įvertinimo problemą, atsižvelgiant į tokius pagrindinius veiksnius kaip mažiausios darbų kainos gavimas ir kontrolės rezultatų techninio adekvatumo pasiekimas. Geriausias problemos sprendimas yra naudoti skirtingų NDT metodų derinį. Dėl to, kad AE savo galimybėmis smarkiai skiriasi nuo tradicinių valdymo metodų, praktikoje pasirodo labai naudinga AE derinti su kitais metodais.

1 lentelė. Kontrolės metodo AE charakteristikų palyginimas su kitais NDT metodais

Akustinė emisija	Kitos tarptautinės įmonės
Aptinka defektų judėjimą	Nustatykite geometrinę defektų formą
Reikalingas pakrovimas	Pakrovimo nereikia
Kiekviena apkrova yra unikali	Valdymas yra atkuriamas
Jautrus medžiagos struktūrai	Mažiau jautrus medžiagai
Mažiau jautrus geometrijai	Jautresnis geometrijai
Reikia mažiau pastangų kontroliuojant produktą/procesą	Reikalauti daugiau pastangų kontroliuojant produktą / procesą
Reikalinga prieiga tik tose vietose, kur sumontuoti jutikliai	Reikalauti prieigos prie viso objekto paviršiaus
Valdo konstrukciją per vieną pakrovimo ciklą	Laipsniškas konstrukcijos sekcijų nuskaitymas
Pagrindinės problemos: stipri triukšmo įtaka	Pagrindinės problemos: stipri geometrijos įtaka

Pagrindinis AE metodo privalumas yra susijęs su galimybe vieno pakrovimo ciklo metu atlikti neardomąjį viso objekto testavimą.

Šis metodas yra nuotolinis, jam nereikia nuskaityti objekto paviršiaus, norint ieškoti vietinių defektų. Tiesiog reikia tinkamai išdėstyti reikiamą skaičių jutiklių ir juos panaudoti streso bangų šaltinio vietai nustatyti. Galimybės, susijusios su metodo naudojimu nuotoliniu būdu, suteikia didelių pranašumų prieš kitus tikrinimo būdus, kuriems, pavyzdžiui, reikia pašalinti izoliacinius apvalkalus, ištuštinti apžiūros konteinerius iš vidinio turinio ar nuskaityti didelius paviršius.

Tipiškas AE naudojimo pavyzdys yra defektinių sričių vietos nustatymas, o po to naudojami kiti LSM, siekiant tiksliau nustatyti defektų pobūdį.

Metodo taikymo sritis

Akustinės emisijos reiškinys pastebimas daugelyje medžiagų, konstrukcijų ir procesų. Didžiausio masto AE yra susijęs su seisminių bangų egzistavimu, o mažiausio masto emisijos lygį sukelia dislokacinis judėjimas apkrautose metalinėse konstrukcijose. Tarp šių dviejų tipų AE yra daugybė emisijų skalių, nuo laboratorinių bandymų iki pramoninės kontrolės.

Atliekant laboratorinius tyrimus, naudojant AE kontrolę, siekiama ištirti medžiagos deformacijos ir sunaikinimo procesus. Metodas leidžia realiu laiku stebėti apkraunamos medžiagos elgesį naudojant emisijos signalus. Kadangi AE atsakas priklauso nuo medžiagos struktūros ir deformacijos režimo, skirtingos medžiagos skirtingais apkrovos metodais labai skiriasi viena nuo kitos savo akustine emisija. Yra 2 pagrindiniai veiksniai, lemiantys didelę spinduliuotę – tai medžiagos trapumas ir nevienalytiškumas. Priešingai, plastinio lūžio mechanizmai, tokie kaip porų susiliejimas švelniame pliene, lemia mažą spinduliuotę (energijos ir signalų skaičiaus atžvilgiu).

Bandant gaminius, AE metodu tikrinamos ir kontroliuojamos suvirintos jungtys, termiškai suspausti tvarsčiai. Šis metodas taip pat naudojamas atliekant formavimo operacijas, tokias kaip tankinimas ar presavimas. Apskritai, AE kontrolė gali būti naudojama visais atvejais, kai vyksta apkrovos procesai, lemiantys nuolatinę medžiagų deformaciją.

Atliekant konstrukcijų bandymus, AE naudojamas slėginiams indams, saugykloms, vamzdžiams ir vamzdynams, orlaiviams ir erdvėlaiviams, elektros įrenginiams, tiltams, geležinkelio cisternoms ir vagonams, krovininėms transporto priemonėms ir daugeliui kitų objektų valdyti. AE kontrolė atliekama tiek naujai, tiek naudotai įrangai. Tai apima įtrūkimų, suvirinimo defektų ir kitų aptikimą.

Su AE metodo naudojimu susijusias procedūras paskelbė Amerikos mechanikos inžinerijos draugija (ASME), Amerikos bandymų ir medžiagų draugija (ASTM) ir kitos organizacijos. Sėkmingi projektavimo testavimo rezultatai gali būti stebimi, kai AE metodo galimybės ir privalumai yra teisingai panaudojami konkrečių studijų kontekste ir naudojant teisingus techninius sprendimus bei specializuotą AE įrangą.

Akustinės emisijos įranga yra itin jautri bet kokiam konstrukciniam judėjimui plačiame veikimo dažnių diapazone (dažniausiai nuo 20 kHz iki 1200 kHz). Įranga gali registruoti ne tik įtrūkimų augimą ar plastinių deformacijų vystymąsi, bet ir kietėjimo, kristalizacijos, trinties, smūgių, nesandarumo ir fazių virsmų procesus. Toliau pateikiamos pagrindinės programos, kuriose naudojamas AE tikrinimo metodas:

• Suvirinimo proceso kontrolė
• Įrangos susidėvėjimo ir kontakto kontrolė automatinio apdirbimo metu
• Objektų, susijusių su komponentų sukimu ir trintimi, susidėvėjimo ir tepalo praradimo kontrolė
• Pamestų dalių ir įrangos dalių aptikimas
• Nesandarumo, kavitacijos ir skysčių srautų objektuose aptikimas ir valdymas
• Cheminių reaktorių valdymas, įskaitant korozijos procesų, skysčio-kietosios perėjimo, fazių transformacijų kontrolę.

Kai įtrūkimų ir korozijos kontrolės fone vyksta tokie procesai kaip smūgiai, trintis, nuotėkis ir kiti, jie tampa nepageidaujamo triukšmo šaltiniais. Siekiant sumažinti ir atsikratyti šių triukšmo trukdžių, buvo pasiūlyta daug įvairių techninių sprendimų. Reikėtų pažymėti, kad triukšmas yra pagrindinė kliūtis plačiai naudoti AE kaip kontrolės metodą. Svarbi užduotis yra juos ištirti ir, jei įmanoma, pašalinti, siekiant padidinti metodo jautrumą.

Akustinės emisijos bangos ir jų plitimas

Paprasčiausias AE šaltinio bangos tipas parodytas 2 pav. Bangos poslinkis yra funkcija, artima laipsniškai. Poslinkį atitinkanti įtampa turi impulso formą, kurios plotis ir aukštis priklauso nuo spinduliavimo proceso dinamikos. Impulsai iš tokių šaltinių, kaip mikroįtrūkimų proveržis arba nusodintų frakcijų sunaikinimas, trunka trumpai (mikrosekundžių arba mikrosekundžių dalių eilės). Pradinio AE impulso amplitudė ir energija gali skirtis plačiame diapazone, priklausomai nuo akustinės emisijos šaltinio tipo. Sukurta banga (impulsas) sklinda iš šaltinio visomis kryptimis, o sklidimas, atsižvelgiant į šaltinio prigimtį, gali būti ryškaus anizotropinio pobūdžio, kaip parodyta 3 pav. (ty sklidimo greičio priklausomybė). kryptimi).

Pradinės bangos forma smarkiai pasikeičia sklindant medžiagos terpėje ir ją konvertuojant jutikliui, todėl iš jutiklio atėjęs signalas labai toli primena pradinį signalą iš šaltinio. Toks AE signalo formos pokytis yra svarbi problema, su kuria tenka susidurti tiek tiriant šaltinio funkciją, tiek sprendžiant praktines neardomojo testavimo problemas. Tie mokslininkai, kurie siekia nustatyti pirminę signalo formą, naudoja plačiajuosčius jutiklius ir atlieka išsamią pradinės įrašyto signalo dalies analizę. Tai svarbus, bet kartu ir labai sunkus būdas.

2 pav Paprasčiausia kylanti AE banga

3 pav AE kampinė priklausomybė nuo augimo šaltinyje. Iš esmės tai yra streso impulsas, įtrūkimas. Pagrindinė energija paskirstoma pagal medžiagos paviršiaus poslinkį

Ryžiai. keturi Bangos poslinkis, atsirandantis dėl greito apkrovos taške A.

tyrimai, nes Vieno signalo apdorojimas gali užtrukti ilgai. Šiuo atžvilgiu daugelis tyrėjų bandymų medžiagų ir NDT srityje yra labiau suinteresuoti gauti statistinius AE parametrų įverčius, o ne išsamiai ištirti atskirų emisijos šaltinių charakteristikas. Juose naudojama siaurajuostė įranga, leidžianti išmatuoti tik kai kuriuos bangos formos parametrus, bet tuo pačiu registruoti didelius signalų srautus (šimtus signalų per sekundę). Toliau aptariami pagrindiniai bangos sklidimą įtakojantys veiksniai, kurie labai skiriasi dviem minėtais AE signalų tyrimo metodais.

Pagrindiniai AE šaltinio funkcijos analizės veiksniai

Ryšys tarp šaltinio funkcijos ir dėl to atsirandančio medžiagos paviršiaus poslinkio valdymo taške buvo intensyviai tiriamas per pastaruosius 10-15 metų. Įvairių grupių mokslininkai: britų Haruelio NDT centro, Amerikos nacionalinio standartų biuro, Kornvalio ir Tokijo universitetų stengėsi išspręsti šią sudėtingą problemą. Galutinis tyrimo tikslas buvo išspręsti pradinės signalo formos nustatymo iš turimos informacijos jutiklio išvestyje problemą.

Šios problemos sudėtingumas parodytas 4 pav., kuriame parodyta pusiau begalinio kūno paviršiaus judėjimo taške B vertikalioji sudedamoji dalis, atsirandanti taške A smarkiai veikiant vertikaliai jėgai. pav., net turint paprastą objekto geometriją ir elementarų šaltinį, gaunama signalo forma yra pakankamai sudėtinga. Jei svarstysime atvejį su plokšte, problema tampa daug sudėtingesnė, nes antrasis paviršius taip pat paveiks elastingą-dinaminį bangos sklidimo procesą. Plokščių atveju paviršiaus judėjimas stebėjimo taške labai priklauso nuo atstumo iki šaltinio ir plokštės storio santykio.

5 pav Trys galimi bangos keliai nuo šaltinio iki jutiklio vamzdyje, pripildytame vandens. 1 - tiesioginis kelias, 2 - atspindėtas, 3 - ant vandens.

Be kita ko, šaltinio funkcija nėra pastovi, veikiau tai ne taškinis šaltinis, o veikiau dipolis ir (arba) dvigubas dipolis, kurių orientacija paprastai nežinoma, kurioje reikia atsižvelgti ir į horizontalias, ir į vertikalias sudedamąsias dalis. Atsižvelgiant į aukščiau išvardintus sunkumus, bandymai sukurti matematinę teoriją, skaitinius ir eksperimentinius metodus AE šaltinio funkcijai įvertinti truko daug metų.

Pastaraisiais metais pirmaujančios laboratorijos padarė didelę pažangą spręsdamos įtrūkimų augimo greičio, jo orientacijos ir AE signalų laiko charakteristikų problemas, susijusias su paprasčiausios objektų geometrijos atvejai. Šiems tikslams naudojami itin jautrūs jutikliai ir analizuojama tik pradinė signalo dalis, kuri su visomis reikiamomis detalėmis fiksuojama naudojant itin tikslią įrangą. Šiandien galima tikėtis, kad gauti moksliniai rezultatai duos vaisių ir taikomose AE metodo taikymo srityse.

Veiksniai, turintys įtakos vietos nustatymo tikslumui atliekant tipinius AE matavimus

Nors šaltinio funkcijos analizė daugeliu atvejų yra pagrįsta tik pradinės signalo dalies tyrimu, AE technologija leidžia įrašyti visą signalą. Signalo dalis, einanti po pradinės dalies, susideda iš daugelio bangų komponentų, kurie skirtingais keliais sklinda į jutiklį. 5 paveikslas iliustruoja šį teiginį, tačiau paveikslėlyje parodyti tik keli galimi keliai. Paprastai signalo amplitudės maksimumas susidaro ne dėl pirmos atkeliavusios bangos komponento, o dėl kelių paskesnių komponentų trukdžių. Prieš AE bangai sunykus terpėje, ji

sužadina jutiklį. Bangos nykimo procesas gali trukti apie 100 µs stipriai slopintose nemetalinėse medžiagose arba dešimtis sekundžių silpnai slopintose metalinėse medžiagose, t.y. daug ilgiau nei laikas, per kurį šaltinis sužadinamas (paprastai kelias mikrosekundes ar mažiau).

Taigi reikia suprasti, kad įrašyto signalo forma daugiausia yra bangos sklidimo rezultatas. Kiti svarbūs sklidimo aspektai yra susiję su slopinimo efektu ir sklidimo greičiu. Slopinimą lemia signalo amplitudės sumažėjimas dėl geometrinės bangos divergencijos ir bangos energijos išsklaidymo medžiagoje. Slopinimas turi įtakos galimybei registruotis, todėl yra svarbus veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti renkantis atstumus tarp priimančių jutiklių. Paprastai prieš atliekant AE tyrimus kontroliuojamame objekte išmatuojama slopinimo funkcija, kuri nustato optimalų atstumą tarp jutiklių.

Bangos sklidimo greitis yra dar vienas veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti nustatant šaltinio vietą naudojant AE metodą. Šaltinio vieta, kuri yra svarbi AE metodo dalis, plačiai naudojama tiek laboratoriniuose tyrimuose, tiek pramoniniuose bandymuose. Vieta vaidina ypatingą vaidmenį valdant didelio dydžio objektus, tais atvejais, kai AE metodas naudojamas aktyvioms sritims aptikti ir tolesniam jų tyrimui alternatyviais LSM. Taikant šį AE metodo ir kitų kontrolės metodų derinį, sutaupomos nemažos lėšos ir pagreitinamas kontrolės procesas.

Yra keli pagrindiniai vietos nustatymo principai. Visų pirma, tai yra zonos vieta, kurioje šaltiniai nurodomi į santykinai didelius plotus (supančius tam tikrus jutiklius). Antrasis būdas – taško vieta, kai šaltinio koordinatės apskaičiuojamos gana tiksliai, naudojant signalų atvykimo laiko skirtumus (RTA) į įvairius jutiklius, sujungtus į anteną. Skaičiuojant bangos sklidimo greitis įvedamas kaip parametras vietos formulėje. Skaičiavimų tikslumas yra kontroliuojamas šiuo parametru, kuris savo ruožtu priklauso nuo objekto geometrijos ir storio, taip pat nuo medžiagos, kuri užpildo bandomąjį objektą, savybių. Būtent šie veiksniai lemia bangos sklidimo greičio įvertinimo netikslumus, o tai savo ruožtu lemia klaidas nustatant šaltinio koordinates. Palankiais atvejais vietos paklaida gali siekti 1% atstumo tarp daviklių, nepalankiais atvejais - 10%.Darbae atsižvelgiama į bangų sklidimo padarinius, sukeliančius tokį koordinačių nustatymo tikslumo skirtumą.

Akustinės emisijos rinktuvai ir pirminiai stiprintuvai*

Pagrindinis AE rezonansinio jutiklio elementas yra pjezoelektrinis kristalas, kuris mechaninį judesį paverčia elektriniu signalu. Kristalas dedamas į specialų dėklą su dugnu plokštės ir jungties pavidalu (6 pav.). Jutiklį sužadina ant jo dugno krentančios įtampos bangos ir paverčia jas elektriniais signalais. Šie signalai tiekiami į šalia esantį pirminį stiprintuvą, sustiprinami, o paskutiniame registravimo etape – į pagrindinę matavimo ir apdorojimo įrangą. Pastaruoju metu, siekiant didesnio patogumo montuojant ir tuo pačiu sumažinti jautrumą elektromagnetiniams trukdžiams, pirminiai stiprintuvai daromi miniatiūriniai ir dedami tiesiai į jutiklio korpusą, gaunant kombinuotą jutiklį-priešstiprintuvą.

6 pav Tipiška rezonansinio AE jutiklio konstrukcija

Jutiklio atsakas. Vienas iš pagrindinių jutikliui keliamų reikalavimų yra didelis jo jautrumas. Ir nors apskritai aukštos kokybės jutikliai laikomi jutikliais su plokščiu dažnio atsaku, tačiau daugeliu praktinių atvejų jautriausi ir todėl pageidaujami yra rezonansiniai jutikliai, kurie, be to, yra pigesni už plačiajuosčius. Šie jutikliai turi gana siaurą dažnių juostą, kurioje vyksta vyraujantys virpesiai. Dažnių juostą daugiausia lemia kristalo dydis ir forma. Jutiklį apibūdinantys dažniai dominuoja formuojant AE signalo formą ir spektrą.

70-ųjų pabaigoje buvo sukurta jutiklių jautrumo kalibravimo programa, kuri buvo atlikta kaip Nacionalinio standartų biuro tiriamojo darbo dalis. Šios programos pagalba buvo sukurtos procedūros, leidžiančios gauti AE jutiklių absoliutaus jautrumo priklausomybę nuo dažnio (voltų / greičio vienetais nuo dažnio).

Akustinės emisijos signalo formos keitimas. Be jau išvardytų veiksnių, signalo formai didelę įtaką turi ir pats jutiklis. Kai plačiajuosčio ryšio emisijos signalas taikomas rezonansiniam imtuvui, gaunamas varpas suskamba tam tikru dažniu, neatsižvelgiant į tai, kaip jis varomas. Taigi signalo formą jutiklio išėjime vienu metu įtakoja daugybė veiksnių: bangų sklidimo keliai, skirtingų režimų, sklindančių skirtingu greičiu, buvimas ir jutiklio įvesties signalo konvertavimo poveikis. Tipiškas emisijos signalas rezonansinio jutiklio išėjime parodytas fig. 7; Negalima nepastebėti didžiulio skirtumo tarp šio stebimo signalo ir paprasčiausio AE šaltinio generuojamo signalo (2 pav.).

7 pav Tipiškas AE impulsinis signalas

Dažnio atsakas. Pasirinkus rezonansinį imtuvą, turintį iš anksto nustatytas dažnio savybes, galima valdyti veikimo dažnių juostą. Pralaidumo valdymas yra naudingas įrankis, kuriuo, viena vertus, galite sureguliuoti įrenginį į naudingą dažnį ir, kita vertus, padidinti signalo ir triukšmo santykį. Praktiškai dauguma matavimų atliekami su jutikliais, kurių rezonansas yra 150 kHz.

Pirminio stiprintuvo atsakas. Signalas iš jutiklio tiekiamas į išankstinį stiprintuvą, skirtą signalui sustiprinti. Pirminis stiprintuvas yra šalia jutiklio arba netgi jo viduje, kad būtų kuo mažiau elektromagnetinių trukdžių. Pirminis stiprintuvas turi platų dinaminį diapazoną ir, sustiprindamas signalą, sukuria galimybę jį perduoti ilgais kabeliais taip, kad priėmimo įranga galėtų būti šimtų metrų atstumu nuo valdymo vietos.

Paprastai išankstinis stiprintuvas padidina 100 kartų (40 dB) ir turi žemo dažnio arba juostos pralaidumo filtrą, kad sumažintų mechaninį ir akustinį foninį triukšmą, kuris vyrauja esant žemiems dažniams. Dažniausiai naudojami dažnių juostos filtrai yra nuo 100 iki 300 kHz, praleidžiantys dažniausiai naudojamų rezonansinių jutiklių dažnį, lygų 150 kHz. Galima naudoti ir kitas dažnių juostas, tačiau yra tam tikrų apribojimų. Esant žemiems dažniams kyla problemų, susijusių su mechaninio triukšmo augimu, o aukšti dažniai yra labiau susilpnėję, todėl sumažėja atstumas tarp jutiklių. Taigi veikimo dažnio pasirinkimas yra ribojamas iš viršaus ir iš apačios. Paprastai žemi dažniai naudojami dujotiekio apžiūroje, kur labai svarbu pasirinkti didelius atstumus, taip pat geologiniuose darbuose dėl stipraus bangų slopinimo uolienose. Aukštesni dažniai naudojami maitinimo laiduose, kur foninio triukšmo lygis itin aukštas.

Pasiekiamas jautrumas. Kaip žinia, patys išankstiniai stiprintuvai yra elektroninio triukšmo šaltiniai, būtent šis triukšmas lemia apatinę AE metodo pritaikymo ribą. Mažiausias signalas, kurį gali aptikti aparatinė įranga, yra maždaug 10 µV jutiklio išvestyje, o tai atitinka 10–6 mikro colių paviršiaus poslinkį (naudojant tipinį didelio jautrumo jutiklį). Šio jautrumo pakanka daugeliui NDT programų.

Jutiklio montavimas. Paprastai jutiklis montuojamas ant bandomojo objekto naudojant specialius tvarsčius, magnetinius ar kitus tvirtinimo elementus, o kontaktinis paviršius su dugnu sutepamas skystu tepalu. Kai kuriose AE programose jutiklis yra pritvirtintas prie bangolaidžio, kaip parodyta 1 pavyzdyje.

Sumontavus jutiklį, prieš paleidžiant sistemą, jo veikimas patikrinamas nulaužus specialų AE simuliatoriaus rašiklį ir analizuojant jutiklio akustinį atsaką. Tinkamai sumontuotas pertraukos signalas turėtų būti panašus į impulsinio taško signalą, aptartą anksčiau šiame straipsnyje.

1 pavyzdys: Akustiniai bangolaidžiai jutikliai, naudojami išlydytų stiklintų branduolinių atliekų aušinimo procesui stebėti.

AE stebėjimas buvo naudojamas siekiant nustatyti ryšį tarp krekingo proceso ir aušinimo procedūros. Tokio valdymo metodo poreikis atsirado dėl būtinybės nuolat stebėti sudėtingomis aukštos temperatūros (apie 900 ° C) ir radiacijos (50 000 rad / h) sąlygomis, kad būtų galima nustatyti stiklo įtrūkimus. Šiems tikslams buvo naudojami apie 4,6 m ilgio bangolaidžiai jutikliai; valdymo metu vienas kiekvieno jutiklio galas buvo panardintas į stiklą, o jautrus jutiklio elementas ir pirminis stiprintuvas buvo kitame gale. Signalas iš jutiklio išvesties buvo perduodamas bendraašiu kabeliu į AE sistemos įvestį, esantį už karštosios kameros ribų, kurioje buvo registruojami ir toliau analizuojami signalai. Nepaisant to, kad dėl bandymų davikliai tokioje agresyvioje aplinkoje buvo 120 dienų, o sukaupta spinduliuotės dozė siekė 14x107, džiugu, kad jutikliai liko veikti.

Pagrindiniai įrangos veikimo principai

AE testų metu jutiklių išvestyje generuojami pereinamieji (impulsiniai) signalai. Vieno diskrečios deformacijos veiksmo signalas yra žinomas kaip sprogstamojo (impulsinio) tipo signalas. Toks signalas turi staigų kylantį kraštą ir lėtą nykimą, kaip parodyta Fig. 7. Impulsiniai signalai labai skiriasi forma, dydžiu ir generavimo dažniu, priklausomai nuo struktūros tipo ir bandymo sąlygų. Esant dideliam signalo generavimo greičiui, atskiri impulsiniai signalai gali persidengti ir sudaryti vadinamąją nuolatinę emisiją. Kai kuriais atvejais AE metodas yra pagrįstas tokių nuolatinių emisijų registravimu (žr. šio straipsnio skyrius „AE šaltinių mechanizmai“ ir „Nuotėkio kontrolė“).

AE bandymuose naudojama įranga turi turėti galimybę įrašyti nuolatinės emisijos arba impulsinius signalus. Apskritai įranga turi atitikti šiuos reikalavimus:

• Pateikite tam tikrų kiekybinių išmetamųjų teršalų charakteristikų matavimus, kad būtų galima nustatyti ryšį su laiko ir (arba) apkrovos parametrais, kad būtų galima įvertinti bandymo sąlygas.
• Teikti statistinį registruojamų signalų apdorojimą detalesnei spinduliavimo mechanizmų diagnostikai ir signalų reikšmingumo įvertinimui.
• Pageidautina, kad sistema galėtų nustatyti impulsinių signalų šaltinių vietą pagal signalų atvykimo į įvairius jutiklius laiko skirtumus, nes vieta yra svarbiausias tiek mažų, tiek didelių konstrukcijų valdymo elementas.
• Turėti priemones, skirtas atskirti naudingus signalus nuo akustinių trukdžių. Trikdžiai apima tokius šaltinius kaip trintis, smūgiai, elektromagnetiniai trukdžiai ir kiti.

AE įranga labai skiriasi forma, funkcionalumu ir kaina. Kai kurių tipų įranga yra suprojektuota taip, kad veiktų automatiškai gamybos cikle. Kiti yra skirti moksliniams tyrimams, todėl turi būti pakankamai lankstūs ir turėti įvairias informacijos apdorojimo priemones. Ir, galiausiai, kuriama trečioji AE prietaisų kategorija, skirta technikai ir inspektoriams, dirbantiems NDT srityje ir atliekantiems standartinius (pagal ASME kodus arba ASTME standartus) testus.

Akustinės emisijos signalų registravimas. Po to, kai jutiklis gauna signalą ir sustiprina pirminį stiprintuvą, jis patenka į pagrindinę sistemą, kur vėl sustiprinamas ir filtruojamas. Kitas svarbus žingsnis yra pats signalo išgavimas. Etapas baigiasi tuo, kad kai signalas viršija nustatytą slenkstį, komponatoriaus grandinėje skaitmeniniu būdu generuojamas išėjimo impulsas. Ryšys tarp signalo, slenksčio ir impulso iš komparatoriaus parodytas fig. 8. Slenksčio lygį paprastai reguliuoja operatorius; šis parametras yra pagrindinis kintamasis, lemiantis AE metodo jautrumą testuojant. Taip pat, priklausomai nuo AE įrangos tipo, jautrumą galima valdyti reguliuojant pagrindinio stiprintuvo stiprinimą.

Paprasčiausias ir labiausiai patikrintas emisijos aktyvumo įvertinimo metodas yra svyravimų (skaitų) skaičiavimas – nustatytos slenksčio sankirtų skaičius komparatoriaus generuojamu impulsu. (8 pav.).

8 pav AE signalo registravimo principas

Virpesių parametras pateikiamas kaip laiko/apkrovos funkcija. Šis vaizdavimas gali būti sukaupto atitinkamo argumento virpesių skaičiaus forma arba gali būti pateikta diferencine forma (histogramos). Toks informacijos apie AE testavimą pateikimo būdas taip pat būdingas 70-iesiems ir netgi ankstesniam laikotarpiui. 9 paveiksle pavaizduota šio tipo priklausomybė, kuri suteikia svyravimų skaičiaus kumuliacinio pasiskirstymo nuo apkrovos funkciją, gautą apkrovus tvirto plieno mėginį su didėjančiu įtrūkimu. Didžiausia vertė vertikalioje ašyje yra 10 000 svyravimų. Funkcijos žingsniai pradiniame grafiko etape parodo atskirus emisijos įvykius. Toliau įkeliami veiksmai apima šimtus įvykių. Iki to laiko, kai buvo pasiekta 35 kN apkrova, buvo užregistruota 10 000 svyravimų, po kurių rašiklis išilgai vertikalios ašies nukrito iki nulio (įvyko atstatymas) ir tęsė piešimą nuo nulio. Kaip matyti iš pateikto grafiko, didėjant apkrovai didėja ir emisijos greitis, dėl to atskiri įvykiai tampa neatskiriami. Iki galutinio sunaikinimo buvo keli rašiklio nustatymai iš naujo, kurių kiekvienas atitiko 10 000 svyravimų pasiekimą, pradedant nuo grafiko nulinės žymos momento.

9 pav AE gaunamas lenkiant tritaškį suvirintą plieno bandinį.

AE smūgio valdymo sistema. Visos aparatinės įrangos sistemos savo vystymosi aukštį pasiekė aštuntojo dešimtmečio pabaigoje, tačiau vėliau jas išstūmė sistemos, pagrįstos kompiuterių naudojimu. AE technologijos vystymasis sutapo su kompiuterinių technologijų raida ir reikia pažymėti, kad AE valdymas buvo vienas pirmųjų NDT metodų, pasinaudojusių kompiuterių panaudojimo galimybėmis. Iš pradžių kompiuterinės galimybės buvo naudojamos daugiakanalėse AE sistemose sprendžiant signalų šaltinių vietos nustatymo problemą, vėliau kompiuteriai pradėti naudoti platesniems tikslams: duomenų saugojimui, analizei ir atvaizdavimui. Tuo pat metu AE testuojantys darbuotojai, be svyravimų, ėmė domėtis ir kitais emisijos parametrais, kuriuos AE įranga leido gauti (žr. šio straipsnio skyrių „Matuotų signalų parametrai“).

Tai paskatino naujų AE įrangos kūrimo principų atsiradimą, kurie vis dar dominuoja technologijose. Pagal šiuos principus matuojami pagrindiniai kiekvieno įvykio arba kiekvieno įvykio, viršijančio slenkstį, parametrai. Po skaitmeninimo informacija perkeliama į kompiuterinę sistemą, kuri užtikrina duomenų saugojimą, grafinį atvaizdavimą ir tolesnę analizę.

10 ir 11 paveiksluose atitinkamai parodyta tipinės modernios sistemos blokinė schema ir išvaizda. Didesnėse kelių kanalų sistemose signalų apdorojimo užduotys yra paskirstytos keliems mikroprocesoriams. Pavyzdžiui, 11 pav. atskiras mikroprocesorius aptarnauja porą matavimo akustinių kanalų. Didžiausias prioritetas reiškia užduotį nuskaityti matavimo rezultatus pagal kanalus iš karto po to

10 pav Keturių kanalų AE sistemos blokinė schema

kiekvieno matavimo pabaigoje, kad matavimo sistema būtų paruošta priimti kitą įvykį. Galutinis mikroprocesorius leidžia greitai saugoti informaciją apie kelis šimtus smūgių savo buferyje, pradedant laukti tolesnio apdorojimo. Tokioje lygiagrečioje apdorojimo architektūroje kanalų pridėjimas automatiškai padidina apdorojimo sistemos galią. Naudodama galinius buferius, papildytus kitais, dar didesniais buferiais, sistema gali susidoroti su staigiu AE aktyvumo padidėjimu ir optimaliai veikti greitai besikeičiančių duomenų perdavimo spartų sąlygomis.

11 pav.Įprasta bendrosios paskirties AE įranga.

Išmatuotų signalų parametrai. Yra penkios dažniausiai naudojamos parinktys. Tai apima virpesių skaičių (8 pav.), amplitudę, trukmę, signalo kilimo laiką ir plotą po signalo gaubtu (MARSE), kuris yra energijos analogas (12 pav.). Vieniems bandymams naudojama mažiau parametrų, kitiems naudojami papildomi parametrai, tokie kaip reali energija, virpesių skaičius iki didžiausios amplitudės, vidutinis dažnis, spektrinis momentas. Tačiau pradžioje pateikti 5 pagrindiniai parametrai yra standartiniai AE bandymams ir buvo naudojami šioje neardomojo bandymo srityje daugiau nei 10 metų.

Aprašant pataikymą, be signalo parametrų, kompiuterio atmintis taip pat įrašo pataikymo registravimo laiką bei informaciją apie išorinius proceso parametrus, pavyzdžiui, esamą apkrovos (deformacijos) reikšmę, ciklų skaičių nuovargio testų metu, dabartinis foninio triukšmo lygis ir kt. Vieno hito aprašymas paprastai trunka nuo 20 iki 40 baitų.

Amplitudė (A) reiškia didžiausią signalo įtampos vertę, išmatuotą voltais. Šis svarbiausias parametras lemia galimybę registruoti AE įvykį. Signalų amplitudės yra tiesiogiai susijusios su įvykių šaltinyje dydžiu ir labai skiriasi nuo mikrovoltų iki voltų. Be kitų standartinių parametrų, amplitudė yra tinkamiausia atlikti statistinį AE duomenų apdorojimą, gaunant procesų skirstymo funkcijas. AE amplitudės paprastai išreiškiamos decibelų (logaritmine) skalėje, 1 μV jutiklio išėjime imama 0 dB, 10 μV - 20 dB, 100 μV - 40 dB ir t.t.

Virpesių skaičius yra skaičius, kiek kartų signalas viršija nustatytą slenkstį. Svyravimų skaičiaus matavimas yra paprasčiausias būdas kiekybiškai įvertinti signalą. Šis parametras priklauso nuo signalo šaltinio dydžio, taip pat nuo terpės ir jutiklio akustinių ir rezonansinių savybių.

MARSE - parametras, taip pat žinomas kaip energijos svyravimų skaičius, apskaičiuojamas pagal plotą po signalo gaubtu. MARSE parametras yra jautrus ir amplitudei, ir trukmei, todėl pastaruoju metu jis tapo labai paplitęs. Be to, jis mažiau priklauso nuo nustatytos slenksčio ir veikimo dažnio. Bendras AE aktyvumas turėtų būti matuojamas sumuojant visų įrašytų signalų dydžius; tarp visų išmatuotų parametrų MARSE geriausiai tinka šiam tikslui.

Trukmė (D) - tai bendras laikas, pradedant nuo signalo peržengimo slenksčio ir baigiant jo pasitraukimu žemiau slenksčio. Matuojant mikrosekundėmis, šis parametras priklauso nuo šaltinio dydžio, taip pat nuo terpės ir jutiklio akustinių bei rezonansinių savybių (taip pat nuo svyravimų skaičiaus). Parametras naudojamas identifikuoti procesus, kuriems būdingos ilgos signalo trukmės, pavyzdžiui, kompozitinių medžiagų sluoksniavimosi procesai. Be to, šis parametras naudingas filtruojant įvairius triukšmus (pagal trukmę) ar kitų tipų šaltinius.

Signalo kilimo laikas (R) yra laikas nuo pirmojo signalo peržengimo slenksčio, kol signalas pasiekia didžiausią amplitudę. Šis parametras labai priklauso nuo sklidimo funkcijos ir jutiklio perdavimo savybių. Jis gali būti naudojamas kai kurių signalų šaltinių tipui nustatyti ir triukšmui filtruoti.

Daugiakanalių sistemų. Signalas matuojamas vienu metu kiekviename jį registruojančiame kanale. Akustinės emisijos sistemos gali apimti nuo 1 iki daugiau nei 100 kanalų, priklausomai nuo bandymų poreikių. Laboratorinėmis sąlygomis dažniausiai naudojami 2-6 kanalai, o projektuojant – 12-32 kanalai.

Priklausomai nuo atskiro signalo galios, bangų slopinimo ypatybių ir atstumo tarp daviklių, signalo registracija gali lemti pavienio smūgio atsiradimą, t.y. vienas signalas (viename kanale) ir keli smūgiai (keliuose kanaluose). Atsižvelgiant į tai, pirmoji ir pagrindinė užduotis naudojant daugiakanalę sistemas yra nustatyti, ar per trumpą laiką skirtingų jutiklių užfiksuotą pataikymo grupę galima priskirti vienam AE įvykiui. Priklausomai nuo sistemos tipo, ši problema išspręsta aparatūros lygiu arba programine įranga. Antrasis, trečiasis ir paskesni su tuo pačiu išmetamųjų teršalų įvykiu susiję įvykiai gali būti naudojami vietos problemai išspręsti arba sistemos visai neįrašyti. Įvykdžius įvykio/patikimo apibrėžimo užduotį, sistema su įvykiais dirba taip pat, kaip ir su smūgiais. Į įvykio aprašą įtraukta informacija apie kanalus ir visų įvykių, kurie yra šio įvykio dalis, atvykimo laiką, taip pat apie įvykio, kuris pirmiausia atėjo į jutiklį, parametrus (kartais taip pat pateikiami ir kitų įvykio įvykių parametrai įskaitant).

Tokių signalų aprašymų seka siunčiama į centrinį procesorių, kuris koordinuoja duomenų saugojimo, rodymo ir apdorojimo užduotis. Sudėtingose ​​sistemose šias užduotis gali atlikti keli procesoriai. Daugumoje sistemų tokia signalų aprašymų seka yra saugoma diske, o tai suteikia neribotas galimybes tolesniam informacijos apdorojimui. Visų testavimo metu užfiksuotų duomenų saugojimas yra vienas svarbiausių AE metodo privalumų. Ši funkcija sumažina galutinių rezultatų priklausomybę nuo operatoriaus veiksmų, todėl pastarasis gali tiesiogiai susikoncentruoti į teisingą duomenų rinkimo užduoties atlikimą.

12 pav Standartinis sistemos išmatuotų parametrų rinkinys

Duomenų rodymas. AE valdymo sistema, pagrįsta pažangios programinės įrangos naudojimu, leidžia gauti daugybę grafikų tipų. Operatorius neapsiriboja pasirinkdamas grafinio duomenų atvaizdavimo metodus rinkimo metu, nes po apdorojimo po bandymo greitojo apdorojimo rezultatai gali būti peržiūrimi, filtruojami ir rodomi kitokia forma.

Čia yra bendra rodymo metodų klasifikacija:

• „Istorinis“ grafikas, rodantis visą bandymo procesą nuo pradžios iki pabaigos laikui bėgant.
• Paskirstymo funkcijos, skirtos statistinėms emisijos signalų savybėms parodyti.
• Diagramos pagal atskirus kanalus, rodančios signalų pasiskirstymą pagal kanalus.
• Vietos diagramos, rodančios signalo šaltinių vietą.
• Taškinės koreliacijos tarp skirtingų AE parametrų diagramos.
• Diagnostinės diagramos, parodančios įvairių konstrukcijos dalių pavojingumo laipsnį (pagal AE analizės rezultatus).

Kai kurie iš šių dažniausiai pasitaikančių grafikų tipų pavaizduoti 13 paveiksle.

13.a ir 13.b paveiksluose atitinkamai parodytos kaupiamosios ir diferencinės istorinės AE grafikai – AE ir laiko grafikai. Suminė diagrama yra patogesnė bendrai emisijai įvertinti (kiekybiškai), o diferencinė diagrama išryškina aktyvumo pokyčius, įvykusius bandymo metu.

13.c paveiksle parodytas istorinis apkrovos duomenų AE grafikas. Ši diagrama laikoma pagrindine, nes. jis tiesiogiai susieja priežastį su pasekme, kai pakrovimo metu spinduliuojama emisija. Šis siužeto tipas ypač naudingas norint atskirti „gerąją“ siužeto dalį nuo „blogosios“. Paprastai „blogajai“ daliai būdinga AE signalų generavimo pradžia jau esant žemam apkrovos lygiui ir didelis emisijos kiekis, dažniausiai susijęs su trikdžiais iš pakrovimo įrenginio.

Dažnai plika akimi galima aptikti įvykių grupes, susijusias su aktyviausiais šaltiniais, dažniausiai struktūriniais defektais.

13.g paveikslas yra svyravimų skaičiaus (arba trukmės) ir amplitudės sklaidos grafikas. Kiekvienas šio grafiko smūgis vaizduojamas kaip atskiras taškas, kurio padėtis neša informaciją apie signalo dydį ir formą. Šio tipo sklypas naudojamas kokybiškam šaltinio įvertinimui, įskaitant kai kurių dažniausiai pasitaikančių nepageidaujamo triukšmo tipų nustatymą. Paprastai emisijos signalai iš „naudingų“ šaltinių šioje diagramoje sudaro klasterį, pailgintą įstrižainės kryptimi. Trikdžių signalai (pavyzdžiui, iš elektromagnetinių trukdžių) yra žemiau šio spiečiaus (13.g pav. jie pavaizduoti kaip apskritimas apatinėje dešinėje grafiko dalyje), nes jų trukmė yra trumpa, nepadidinta atspindžių. . Triukšmo signalai iš šaltinių, tokių kaip trintis ar nuotėkis, yra virš įstrižainės klasterio (13.g pav. jie pavaizduoti kaip apskritas plotas viršutinėje kairėje grafiko dalyje), nes jų amplitudė yra maža ir trukmė ilga. Tai tik vienas iš daugelio grafikų, parodančių plačias AE diagnostikos metodo galimybes.

pav.13 Tipiškas AE duomenų vaizdavimas. (a) Istorinis sukauptos sąskaitos arba energijos grafikas (b). Istorinis skaičiavimo greičio (energijos) grafikas c) Istorinis AE duomenų grafikas (nuo apkrovos) d) Kaupiamasis amplitudės pasiskirstymas. e) Diferencialinis amplitudės pasiskirstymas (paskirstymo tankis). f) šaltinių vieta plokštumoje. (g) Koreliacijos sklaidos grafikas – svyravimų (signalo trukmės) priklausomybė nuo amplitudės.

AE specialios paskirties sistemos. Tokia AE valdymo sistema turi architektūrą ir programinę įrangą, leidžiančią ją naudoti tiek laboratoriniais tikslais, tiek specialiose programose. Tačiau ne visoms užduotims ir atitinkamai naudojamoms sistemoms reikia galingos programinės įrangos ir įvairių grafikų. Atsižvelgiant į tai, prieš pradedant darbus, pirmiausia reikia nustatyti reikalavimus sistemai, dėl numatytų bandymų, o tik tada naudoti tinkamą ir dažnai ne itin sudėtingą įrangą.

Produkto testavimas kartais tai gali būti atliekama naudojant bazinę grynai aparatinę įrangą, kuri leidžia išmatuoti paprasčiausius AE parametrus, pavyzdžiui, energiją ar virpesių skaičių, ir generuoti aliarmą, jei šie parametrai viršija iš anksto nustatytas ribines vertes.

Į tokio įrenginio veikimą galima įtraukti automatinę jutiklio įrengimo kokybės savikontrolę.

Suvirinimo stebėjimas ir įrangos trinties kontrolė gaminama pilnai technine įranga, aprūpinta specialiais vožtuvais, laikmačiais ir sąsajomis, kurios užtikrina AE stebėjimo sinchronizavimą su suvirinimo valdymo įranga. Yra ir kitų tipų AE įranga, skirta suvirinimo procesui stebėti, įskaitant programinės įrangos modelio atpažinimo parinktį, skirtą automatiškai klasifikuoti tam tikrus suvirinimo defektų tipus.

Nuotėkio kontrolė yra vienas iš svarbiausių AE metodo pritaikymo būdų, kuris lengvai įgyvendinamas praktikoje. (Žr. skyrių „Struktūrinės kontrolės programos“). Nuotėkio kontrolę užtikrina tik RMS matuojanti įranga

(RMS) įtampa, susijusi su nuolatiniu nuotėkiu. Galimybę aptikti nuotėkį padidina impulsinė emisija, kurią sukelia nesandariose medžiagose esančių dalelių poveikis arba tiesiogiai nutekėjusių medžiagų degradacija.

Specialios programos. Įrangos gamintojai, be kita ko, sukūrė specialią įrangą, skirtą specifinėms ir jau ištirtoms standartizuotoms programoms, pavyzdžiui, platformoms ir mobilioms talpykloms valdyti. Šio tipo įranga yra pagrįsta standartinėmis bandymų procedūromis ir yra palyginti nebrangi. Pagal užsakymą sukurta programinė įranga operatoriui suteikia ribotą, bet būtiną galimybių skaičių, taip užtikrinant patikimą ir ekonomišką darbą.

Triukšmai.

Viena iš svarbiausių AE technologijos problemų yra apsauga nuo triukšmo. Nuo aštuntojo dešimtmečio pradžios buvo padaryta didžiulė pažanga, kai AE eksperimentai buvo atliekami naktimis požeminėse laboratorijose su žemo triukšmo bandymo aparatais, siekiant išvengti gatvės eismo ir dienos apdorojimo įrangos trikdžių. Šiuolaikinės AE valdymo technologijos šiandien leidžia atlikti matavimus ir triukšminguose objektuose.

Pirmasis AE bandymo žingsnis yra pasirinkti tinkamą bandymo dažnių diapazoną. Žinoma, kad žemų dažnių akustinis foninis triukšmas yra didesnis. Beveik 90 % bandymų tinkamas dažnių diapazonas yra nuo 100 iki 300 kHz. Triukšmingoje aplinkoje (pavyzdžiui, elektros elektrinėse), norint sumažinti skysčių srautų keliamą triukšmą, reikia dirbti aukštesniais, apie 500 kHz, dažniais. Dėl to, kad naudojant aukštus dažnius sumažėja aptikimo diapazonas (mažėja atstumas tarp priimančių jutiklių), tarp dažnių diapazono ir triukšmo apribojimo yra vienas su vienu ryšys.

Akustinio triukšmo šaltiniai apima skysčių srautus siurbliuose ir vožtuvuose; trinties procesai, pavyzdžiui, konstrukcijų trintis atramų vietose; su smūgiu susiję procesai, pvz., lietaus lašai arba kabelio mušimas į konstrukciją, veikiamas vėjo gūsių. Elektrinio ir elektromagnetinio triukšmo šaltiniai yra įžeminimo kilpos, įjungtos maitinimo grandinės, radijo ir navigacijos siųstuvai bei elektros audros.

Triukšmo mažinimo problemą galima išspręsti įvairiais būdais. Pirma, kartais triukšmą galima sumažinti arba net nutraukti tiesiai prie šaltinio. Antra, akustinio triukšmo poveikį galima apriboti sukuriant slopinimo barjerus strateginiuose konstrukcijos taškuose. Elektrinio triukšmo mažinimo problema, atsirandanti daugiausia dėl nepakankamo įžeminimo ir ekranavimo, išsprendžiama naudojant tinkamas technologijas, pavyzdžiui, naudojant diferencialinius jutiklius arba kombinuotus jutiklius su įmontuotais išankstiniais stiprintuvais. Jei tokių jutiklių naudojimas neleidžia galutinai išspręsti šios problemos, ją reikia išspręsti jau programinės ir/ar techninės įrangos lygmeniu.

Norint pasiekti patenkinamą jautrumą, dažnai naudojama slankiojo slenksčio technologija, kuri yra labai efektyvi, jei nėra reikšmingo AE duomenų praradimo. Kuriami atrankinio duomenų atrankos ir registravimo metodai, pagrįsti laiko, apkrovos ar vietos erdvėje faktoriais. Be to, dėl to, kad triukšmo šaltiniai savo bangos formos charakteristikomis skiriasi nuo tikrosios emisijos, susijusios su defektais, jie yra atskiriami įdiegiant ir naudojant matematinius diskriminacijos metodus kompiuteryje. Toks mašininis apdorojimas gali būti atliekamas tiek iš karto po matavimo, tiek informacijos rodymo proceso metu (grafinis filtravimas), tiek jau po testavimo pobandymo apdorojimo procese, naudojant pobandymo filtravimo programas arba specialų paketą, skirtą bangos formai. analizė.

Dėl šių technikų sukūrimo ir naudojimo AE kontrolė buvo įdiegta įvairiose gamybos srityse, o ateityje galime tikėtis šio proceso tęsinio. Tai yra programų, kuriose triukšmo mažinimas buvo sėkmingo AE valdymo raktas, pavyzdžiai,

galima vadinti stebėjimu suvirinimo procese ir nuovargio augančių įtrūkimų aptikimu skraidančio orlaivio konstrukcijoje.

Krovinio valdymas ir perkrovimas

Dėl to, kad akustinė emisija atsiranda pasikeitus medžiagos įtempių ir deformacijų būsenai, AE charakteristikoms didelę įtaką daro konstrukcijos apkrovos istorija. Be to, emisijos / įtempio ir laiko grafikai priklauso nuo medžiagos savybių ir deformacijos, sukeliančios AE, tipo. Kai kurios medžiagos beveik iš karto reaguoja į apkrovą ir greitai nusistovi į stabilią būseną. Kitiems reikia šiek tiek laiko „nusiraminti“ po apkrovos; toks elgesys dažnai pastebimas medžiagose, pasižyminčiose elastoplastinėmis savybėmis, pavyzdžiui, kompozituose su gumos matrica. Kai kuriais atvejais, veikiant nuolatinei apkrovai, konstrukcija griūva negrįždama į stabilią būseną. Pavyzdys yra trapios medžiagos krekingas vandeniliu, lydimas nuolatinės emisijos spinduliuotės ir dėl kurio galutinai sunaikinama konstrukcija veikiant pastoviai apkrovai (šiuo atveju apkrovos lygis gali būti neaukštas).

Paprastai akustinės emisijos bandymai atliekami didėjančios apkrovos sąlygomis. Pirminė apkrova paprastai sukelia daugiau emisijų nei vėlesnė apkrova. Gerai žinomas faktas, kad labai plastiškos medžiagos nesukelia jokios emisijos, kol neviršijamas ankstesnės taikytos apkrovos lygis. Tokią medžiagų elgseną pirmą kartą pastebėjo Kaiseris 1950 m. ir turėjo didžiulę įtaką AE testavimo metodų plėtrai. Šiame darbe Daneganas parodė, kad medžiagoms, kurioms turėtų būti taikomas Kaizerio efektas, faktas, kad emisija atsiranda pakartotinai veikiant apkrovą (prieš pasiekiant ankstesnį apkrovos lygį), turėtų rodyti defektą, kuris pasireiškia tarp pirmųjų. ir antrosios apkrovos programos. Ši išvada buvo pagrindas AE metodo pramoninio naudojimo koncepcijai aštuntajame dešimtmetyje, kai pirmą kartą buvo atlikti slėginių indų ir kitų pramoninių konstrukcijų AE bandymai.

Naujausiuose AE bandymų metodiniuose patobulinimuose daug dėmesio skiriama tam, kad būtų išmetama esant kartotinėms apkrovoms (mažiau nei pasiekta anksčiau), taip pat į emisiją, kuri tęsiasi išlaikant apkrovą. Analizės logika tokia, kad toks elgesys turėtų rodyti reikšmingų konstrukcijos defektų buvimą, o nesant defektų laikant, turėtų įvykti įtempių atsipalaidavimas ir praėjus tam tikram laikymo laikui medžiaga turėtų „nutylėti“ iki pakartotinio apkrovimo. viršija ankstesnį didžiausią apkrovos lygį.

14 pav. iliustruoja šiuos skirtingus materialaus elgesio tipus. Pradinio pakrovimo metu (iš taško A į tašką B) stebima emisija, kurios iškrovimo metu nėra (nuo B iki C). Perkraunant, emisija nevyksta (horizontali linija), kol vėl nepasiekiamas taškas B; tai yra Kaizerio efekto apraiška. Be to, apkrova padidėja iki D, kartu susidaro emisija, po kurios vėl atliekamas iškrovimas. Dabar dėl didelių apkrovų lygių taške F (prieš pasiekus ankstesnę maksimalią apkrovą) pradeda ryškėti reikšmingi medžiagos defektai. Šis elgesys žinomas kaip Felicity efektas, kuris kiekybiškai įvertinamas Felicity koeficientu (FR) ir yra lygus maksimalios apkrovos ir perkrovimo apkrovos, kuriai esant AE, santykiui.

Kaizerio efektą galima laikyti ypatingu Felicity efekto atveju, kurio koeficientas FR ≥ 1. Fibroplastų atveju detaliai aprašytas sistemingo koeficiento mažėjimo artėjant lūžiui faktas. Be to, vadovaujantis ASME standarto 11 straipsniu, pripažįstama, kad jei slėginių indų ar Felicity konteinerių AE patikrinimo metu koeficientas yra mažesnis nei 0,95, tokius objektus būtina atmesti. Vadovaujantis ASME kodekso 12 straipsniu, kai kuriais atvejais, stebint slėginius indus, leidžiama ignoruoti informaciją, gautą pirmą kartą pakrovus indą, ir atsižvelgti tik į pakartotinio pakrovimo duomenis. Ši prielaida grindžiama tuo, kad pirmos apkrovos metu signalai gali atsirasti iš nereikšmingų šaltinių, pvz., lokalaus plastiko medžiagos srauto, o pakartotinio krovimo metu turėtų atsirasti tik rimti defektai (FR<1).

14 paveiksle parodyta grafinė emisijos iliustracija laikant krovinį (nuo G iki H). Felicity efektą ir emisijos pasireiškimą ekspozicijos metu galima paaiškinti taip: abu šie poveikiai atsiranda dėl objekto medžiagos reikšmingų defektų nestabilumo. Išmetimai, esant apkrovai, buvo žinomi nuo pat pirmojo AE bandymo. Šis efektas buvo įtrauktas į FRP vertinimo kriterijus aštuntojo dešimtmečio viduryje, o devintojo dešimtmečio pabaigoje apkrovą laikančios emisijos tapo pagrindu Monsanto metodikai, kuri yra efektyvi AE procedūra stebint geležinkelio platformas ir autocisternas. Ši technika yra labai patogus ir efektyvus duomenų analizės būdas, nes foninio triukšmo lygis apkrovos mirkymo laikotarpiu yra daug mažesnis nei apkrovos didėjimo laikotarpiu.

Kad AE testas būtų sėkmingas, būtina atkreipti deramą dėmesį į pakrovimo grafiką. Paprastai AE kontrolės procedūros apibrėžia taikomų apkrovų lygius (pagal darbines ar projektines apkrovas), taip pat minimalias ir didžiausias apkrovų normas. Pagal AE tyrimų atlikimo metodiką iš fibroplastiko pagaminti indai ir rezervuarai pirmiausia turi būti laikomi sumažintomis apkrovomis. AE tikrinimo procedūra gali būti pažeista, jei staiga, dėl personalo neatsargumo, laivas pakraunamas prieš pakraunant. Šiuo atžvilgiu norint sėkmingai kontroliuoti, būtina tinkamai koordinuoti visų padalinių, sprendžiančių konstrukcijų saugos problemą, darbą.

Akustinė emisija medžiagų tyrimuose

Akustinė emisija yra puikus įrankis tiriant medžiagos deformacijos procesus, nes suteikia tyrėjams greitą ir išsamią informaciją apie procesus. Dėl jautrumo medžiagos mikrostruktūrai ir tiesioginio ryšio su AE sunaikinimo procesais valdymo metodas turi unikalų gebėjimą reaguoti į taikomą įtampą. AE analizė ypač naudinga, kai naudojama kartu su kitais diagnostiniais metodais, tokiais kaip medžiagos įtempių ir deformacijų būklės matavimas, elektroninė mikroskopija, plyšio atsivėrimo ir šuolių matavimas, ultragarso sklaidos matavimas (tyrinėjant dislokacijos procesus). Akustinės emisijos metodas papildo šiuos tradicinius diagnostikos metodus ir suteikia papildomos informacijos apie dinamiką ir ryšius

Ryžiai. keturiolika Pagrindinis istorinis grafikas, iliustruojantis Kaizerio efektą, Felicity efektą ir apkrovos išmetimą

deformacijos procesai, taip pat perėjimas iš vienos deformacijos stadijos į kitą.

Daugelis AE tyrimų apima kontrolės metodų, kurie galėtų būti naudojami pramoninėse aplinkose, kūrimą. Šis darbas yra labai vertingas, tačiau yra daug sunkumų, susijusių su pramoninių defektų modeliavimu laboratorijoje. Laboratoriniai tyrimai dažniausiai atliekami taikant vienaašes tempimo apkrovas, o pramoninėse eksploatacinėse konstrukcijose – sudėtingos dviejų ar triašių apkrovų. Tokiais atvejais laboratorinių mėginių akustinės emisijos tyrimų rezultatai gali būti kaip pavyzdžiai pramonėje naudojamoms medžiagoms.

AE šaltinių mechanizmai

Nereikia prisiminti, kad akustinė emisija nesužadinama pakartotinai apkraunant lėtą monotonišką tarpatominių atstumų pasikeitimą, deformuojant. Akustinė emisija susidaro tik staigiai pasikeitus medžiagos būsenai. Metaluose yra šie AE mechanizmai: pagreitintas judėjimas ir dislokacijų dauginimasis, slydimas, susidvejinimas, nusėdusių dalelių, inkliuzų ir paviršiaus dalelių sunaikinimas ir eksfoliacija, kai kurie korozijos procesai, mikroįtrūkimų branduolių susidarymas ir augimas, įtrūkimų šuoliai ir trinties procesai įtrūkimo metu. uždarymas ir atidarymas. Išleidžiamos emisijos kiekis visų pirma priklauso nuo defekto dydžio ir vietinės deformacijos proceso greičio. Pavyzdžiui, nepaisant to, kad vieno dislokacijos judėjimą lydi AE streso bangų emisija, tačiau šios energijos neužtenka registruoti. Tuo pačiu metu, tuo pačiu metu judant milijonams dislokacijų mėginio srauto metu, sukurtos streso bangos yra uždengtos ir suteikia reikšmingą vadinamąją nuolatinę emisiją. Esant mažam mėginio deformacijos greičiui, sužadinta emisija yra panaši į foninį triukšmą, tačiau, didėjant deformacijos greičiui, didėja signalų skaičius ir jų amplitudės. AE plastinės deformacijos metu skiriasi nuo impulsinės emisijos tuo, kad pirmuoju atveju atskiri šaltiniai praktiškai nesiskiria laike. Nuolatinę emisiją geriausia išmatuoti pagal kvadratinę vertę arba AE proceso energijos kitimo greitį.

Atlikus išsamius nuolatinės emisijos plienų, aliuminio lydinių ir kitų metalų plastinės deformacijos metu tyrimus, buvo gauta daug naudingų ryšių, siejančių akustinę emisiją su dislokacijos aktyvumu ir nusėdusių dalelių įtaka, su medžiagos mikrostruktūra ir savybėmis. Tokie tyrimai pasirodė esąs labai vertingi įgyjant naujas medžiagų savybes. Dauguma tyrimų visų pirma buvo orientuoti į nuolatinės emisijos tyrimą medžiagos plastinio tekėjimo laikotarpiu ir po jo; Mažesniu mastu buvo tiriama impulsinė emisija, kuri kartais stebima makroskopiškai elastingoje apkrovos ir deformacijos kreivės atkarpoje.

Šis pavyzdys iliustruoja AE mikrostruktūrinę priklausomybę, susidariusią sunaikinus perlito fazę termiškai apdorojant medžiagą.

2 pavyzdys: Feritinio-perlitinio plieno akustinės emisijos ir terminio apdorojimo režimų ryšys.

Ant pav. 15 parodyta nuolatinės emisijos priklausomybė nuo ferito-perlitinio plieno mikrostruktūros, gauto sferoidinio terminio apdorojimo metu, kuris buvo atliktas siekiant pagerinti plieno formuojamumą. Pateikti duomenys buvo gauti atkaitinimo, optimalaus atkaitinimo ir perkaitinimo sąlygomis. Ant pav. 15 paveiksle parodyta AE energijos greičio priklausomybė nuo laiko atliekant bandinio tempimo bandymą hantelio pavidalu. Visi grafikai rodo smailes derliaus regiono regione; toks elgesys būdingas lygiems mėginiams be įpjovų. Ant pav. 15, be to, yra antrasis pikas esant didesniam deformacijos lygiui.

Svarbus rezultatas yra tai, kad optimaliai atkaitinti mėginiai rodo žymiai mažesnį emisijos aktyvumą (mažesnę kreivės smailę) nei kiti mėginiai. To paaiškinimas buvo rastas nustatant ryšį tarp AE elgesio ir medžiagoje vykstančių mikrostruktūrinių deformacijų procesų. Yra žinoma, kad plastinės deformacijos metu perlito plokščių ribose gali kauptis išnirimai, dėl kurių šios plokštės sunaikinamos. Būtent šie gedimai yra atsakingi už pirmąjį išmetamųjų teršalų piką apkrovos kreivėje, parodytoje Fig. penkiolika.

15 pav Energijos ir apkrovos kitimo greičio priklausomybės nuo laiko grafikai.

a) Atkaitintas plienas: 80 % perlito, 20 % sferinių grūdelių. (b): optimaliai atkaitintas plienas -100%. c) pakartotinai atkaitintas plienas: 30 % sferinių grūdelių.

Tiriant medžiagą, kuri nebuvo atkaitinta, kaip rodo mikroskopijos rezultatai, yra daug netransformuotų perlito plokštelių, ant kurių kaupiasi išnirimai, dėl kurių padidėja AE aktyvumas. Optimalaus atkaitinimo metu šios plokštės įgauna sferinę formą, suteikdamos mažiau ribų ir kliūčių išnirimams kauptis. Dėl to deformacijos procesų metu medžiagos klampumas didėja, o emisijos aktyvumas, priešingai, žymiai sumažėja.

Atkaitintoje medžiagoje per mikroskopą matomas perkristalizacijos metu iš tirpalo išsiskyręs karbidų perteklius, auga sferiniai grūdeliai, grūdelių ribose susiformavo nusodintos dalelės.

Šios didelės dalelės stipriai sąveikauja su dislokacijomis ir, sunaikintos, padidina (palyginti su optimaliu režimu) AE aktyvumą.

Tai, kad dėl optimalaus atkaitinimo režimo išmetama mažiausia emisija, yra puikus rezultatas, nes leidžia naudoti AE metodą tiek tyrimo tikslais, tiek medžiagos kokybės kontrolei.

Akustinė emisija iš augančio plyšio yra labai įdomus ne tik moksliniu, bet ir praktiniu požiūriu. Dėl įtempių koncentracijos defektų viršūnėse pastarieji generuoja emisijos signalus augant apkrovai. Tuo pačiu metu pakraunant neskamba medžiaga be defektų (Kaiser efektas). Akustinė emisija, atsirandanti plyšių atsiradimo ir augimo metu, yra plačiai aprašyta literatūroje. Daug darbų skirta įvairiems plyšių augimo tipams, pavyzdžiui, nuovargio trūkinėjimui, įtempių korozijos įtrūkimams, vandeniliniam trapumui ir kt.

Pravartu atskirti AE generuojamus signalus plastinėje plyšio zonoje nuo signalų iš įtrūkimų. Plastinės zonos augimas sukelia gana mažos amplitudės emisiją. Ši emisija paprastai reiškia fazių ir inkliuzų (pavyzdžiui, sulfato-mangano inkliuzų plienuose) sunaikinimą, o tokiems šaltiniams suaktyvinti reikia naudoti triašį įtempių lauką.

AE dėl plyšio priekio augimo labai priklauso nuo plyšio augimo pobūdžio. Mikroskopiškai greiti augimo mechanizmai, tokie kaip trapus intragranulinis lūžis ir tarpgranulinis skilimas, lengvai aptinkami net ir tais atvejais, kai, veikiant kritiniams įtempimams, frontas pasislenka tik vieno grūdelio atstumu. Lėti ilgalaikiai plyšių augimo mechanizmai, tokie kaip mikroporų susiliejimas (klampus lūžio mechanizmas) ir net aktyvi korozija, praktiškai negali būti tiesiogiai aptikti patys, tačiau, nesant bendro plastiškumo, išvardyti mechanizmai gali būti fiksuojami per augimą. plastikinė zona. Wodley ir Scruby sukūrė kiekybinę teoriją, paaiškinančią, kodėl vienus procesus galima aptikti AE metodu, o kitus ne. Kai laboratoriniai tyrimai pirmą kartą parodė, kad klampiose medžiagose yra galimybė be triukšmo (be AE) atsirasti įtrūkimų, tai sukėlė tam tikrą išgąstį tarp skleidėjų. Tačiau lauko bandymų sąlygomis šio mechanizmo buvimas nekelia realios grėsmės metodo efektyvumui, nes tai padidina kitų įtempių bangų spinduliuotės mechanizmų dalį, įskaitant terpės trapių medžiagų spinduliavimą, korozijos emisiją. gaminiai, emisija trinties metu įtrūkimų kraštuose arba nemetaliniai junginiai, įstrigę defekto viduje gamybos proceso metu.

Buvo sukurta daug modelių, skirtų AE susieti su medžiagos gedimo parametrais. Vienas iš pirmųjų būdų buvo susieti AE su plastinės zonos dydžiu, o vėliau su įtempių intensyvumo koeficientu (SIF) aplink defektą. Kituose modeliuose emisija buvo susijusi su plyšio antgalio judėjimu veikiant ciklinei apkrovai ir Įtempių korozijos įtrūkimai įvairioms medžiagoms. Šie modeliai daugiausia yra galios santykių formos, o pagrindinis AE parametras yra akustinis skaičius N (bendras AE signalų slenksčio kirtimų skaičius). Vėlesni ir sudėtingesni modeliai leido gauti absoliutų ryšį tarp įtrūkimo augimo ir registruotos bangos pradinės dalies formos.

Nemetaliniai sluoksniai ant metalinių paviršių jie taip pat gali skleisti AE, praplėsdami galimo metodo taikymo sritį. Nemetalinių sluoksnių spinduliuotės pavyzdžiai:

• Akustinė emisija oksiduojantis aukštoje temperatūroje;
• Akustinė emisija iš korozijos procesų, vykstančių kambario temperatūroje;
• Emisijos naudojimas siekiant optimizuoti aukštos temperatūros komponentuose naudojamos keraminės dangos veikimą.

Kompozitinė medžiaga su metalo matrica.Šis pavyzdys iliustruoja vieną iš AE pritaikymų metalo matricos kompozitams valdyti.

3 pavyzdys: Dvigubos metalo matricos kompozitų akustinė emisija trapioje zonoje.

Atliekant dvigubo metalo matricos kompozitų tempimo bandymą, dar ilgai prieš galutinį plastinės matricos gedimą, dėl trapios fazės tarp pluoštų ir medžiagoje esančios matricos mikroįtrūkimų išsiskiria didelė emisija. Tai leidžia naudoti AE tokio tipo konstrukcijoms stebėti, o tai leidžia anksti aptikti struktūrinius pokyčius dar gerokai prieš prasidedant visiškam medžiagos sunaikinimui.

Tyrimas atliktas bandant kompozitus su titano matrica (Ti-6Al-4V), armuota įvairiais pluoštais: didelio skersmens silicio karbidu (SiC, ≈0,142 mm skersmens) ir boro karbidu, padengtu boru (B(B ,4 C). ), ≈ 0,145 mm); pluošto tūris buvo atitinkamai 0,205 ir 0,224. Bandymams buvo naudojami standartiniai plokšti šlifavimo mėginiai, supjaustyti išilgine ir skersine kryptimis, atsižvelgiant į pluoštų vietą. Mėginiai sunaikinami esant pastoviam tempimo greičiui, naudojant tempimo mašiną su hidrauliniu serveriu. Kiekviename bandyme vienas AE jutiklis buvo dedamas į mėginio vidurį, o akustinis skaičiavimo greitis buvo matuojamas kaip išilginio poslinkio (deformacijos) funkcija. Po kiekvieno bandymo sunaikinto mėginio paviršius buvo tiriamas naudojant optinius ir skenuojančius elektroninius mikroskopus.

Medžiagų, gautų karšto presavimo metu ir įtrauktų į dviejų nagrinėjamų kompozitų sudėtį, sunaikinimo parametrai parodyti 2 lentelėje.

2 lentelė. Trapios fazės mechaninės savybės

Buvo atlikta lyginamoji jų stiprumo savybių analizė, siekiant nustatyti ryšį tarp sudėties ir AE skaičiavimo greičio. Kaip parodyta pav. 16(a), kraunant mėginius, supjaustytus išilgine kryptimi ir kurių sudėtis (B(B ,4 C)/ (Ti-6Al-4V), žymiai padidėja AE skaičiavimo greitis, esantis netoli titano diborido lūžio apkrovos ir buvo pastebėta AE smailė šalia lūžio apkrovos Skersine kryptimi pjaunamuose mėginiuose, 16(b,c) pav., skaičiavimo greičio AE smailė buvo pastebėta pagrindinės trapios sudedamosios dalies skilimo apkrovos srityje. - titano diboridas kompozite (B(B ,4 C) / (Ti-6Al -4V) ir titano karbidas SiC / (Ti-6Al-4V). Be to, smailės taip pat buvo stebimos šalia būdingų lūžio apkrovų kitų trapių komponentų.

Parodyta, kad didesnis trapios zonos dydis, gautas kompozite (B(B ,4 C)/(Ti-6Al-4V),

Ryžiai. 16 Skaičiavimo greičio priklausomybė nuo deformacijos a) Išilginių B(B ,4 C)/Ti-6Al-4V bandinių įtempimas. b) Skersinių B(B ,4 C)/Ti-6Al-4V bandinių įtempimas. c) tempimas skersai

SiC/Ti-6Al-4V pavyzdžiai.

atitinka didesnį plotą po AE skaičiavimo kreive skaičiavimo greičio ir deformacijos grafike. Galutinį skersinių mėginių sunaikinimą daugiausia sudarė plastikinės matricos sunaikinimas ir palyginti mažas AE skaičiavimo greitis.

AE naudojimas gaminio kokybės kontrolei

Maža, bet svarbi metodo taikymo sritis yra AE naudojimas gamybos procese, siekiant kontroliuoti gaminio ar komponento kokybę prieš galutinį to gaminio surinkimą ir (arba) pristatymą. Iš pastraipoje „Taikymo sritys“ aptarto metodo taikymo būdų vienas iš labiausiai paplitusių yra suvirinimo procesų ir medžiagų kietėjimo laipsnio AE stebėjimas. Be to, šis metodas taip pat buvo naudojamas integrinių grandynų vientisumui patikrinti. Pavyzdžiui, aštuntojo dešimtmečio pradžioje dėl dalelių praradimo integrinio grandyno kanale kosminio palydovo paleidimo programa nepavyko. Atsižvelgiant į tai, šiuo metu svarbiausioms programoms yra atliekamas triukšmo (akustinis) testavimas, kuris yra supaprastinta ir nebrangi AE testavimo versija, leidžianti išgirsti mikroschemoje nukritusių dalių smūgius, jei bet koks. . AE gamybos proceso metu patikrinimas leidžia nustatyti kitus defektus. Aštuntajame dešimtmetyje „Western Electric“ atliko keraminių substratų metalizacijos ir įtrūkimų AE tyrimus. Gauti rezultatai buvo naudojami kaip automatinių surinkimo linijų dalių priėmimo / atmetimo kriterijai. Suvirinimo procesų AE kontrolė buvo technologijos dalis beveik nuo pat ankstyviausio šio metodo naudojimo laikotarpio. Lengviausia valdyti bešlakio automatizuoto suvirinimo technologijas, tokias kaip varžinis elektrinis suvirinimas, suvirinimas lazeriu ir elektronų pluoštu, volframo lankinis ir dujinis lankinis suvirinimas. Atspariojo lankinio suvirinimo metu AE stebėjimas yra sinchronizuojamas su suvirinimo ciklu, todėl įvairūs proceso etapai yra tiriami ir apdorojami atskirai. Emisija kietėjimo ir aušinimo metu koreliuoja su siūlės branduolio dydžiu, t.y. su suvirinimo stiprumu. Tuo pačiu metu didelės amplitudės signalai, gaunami, kai legiruojantys priedai išdega per ilgalaikį metalų poveikį, gali būti naudojami laiku išjungti suvirinimo srovę, todėl išvengiama per didelio suvirinimo ir pailgėja suvirinimo elektrodų tarnavimo laikas. Suvirinimo lazeriu, elektronų pluoštu, volframo lankiniu procesams buvo sukurti realaus laiko algoritmai, kurie leido atpažinti įvairių tipų defektus atitinkančius AE požymius ir šiuos defektus aptikti jau pačiame suvirinimo etape. Šios AE kontrolės procedūros yra veiksmingos net esant dideliam pramoniniam triukšmui. Kiti suvirinti komponentai, kuriems taikomas AE bandymas, yra įpurškimo vamzdžiai, pagaminti suvirinant dujomis ir skirti naudoti erdvėlaiviuose.

Strypų tiesinimas yra dar vienas procesas, valdomas AE metodu. Kaltiniai strypai dažniausiai tiesinami naudojant lenkimo jėgas, kad būtų pakoreguota jų forma. Šiuo atveju naudojamos specialios mašinos, kurios nustato bet kokius nelygumus ir nukrypimus nuo išlyginimo. Galutinė gaminio kokybė yra susijusi su sukietėjusių strypų paviršių mikroįtrūkimais, atsirandančiais dėl korekcinių lenkimo apkrovų. AE patikra leidžia labai efektyviai aptikti atsiradusius mikroįtrūkimus, todėl yra įtraukta į technologinį tiesinimo strypų procesą, kad būtų galima įspėti darbuotojus ir sustabdyti gaminių apdorojimą atsiradus mikroįtrūkimams. .

Aukščiau nagrinėjamais atvejais įtempiai, sukeliantys AE bangų sužadinimą, atsiranda tiesiogiai suvirinimo procesų metu ir tiesinant strypus (suvirinimo atveju tai šiluminiai įtempiai, antruoju atveju – mechaniniai). Daugeliu kitų atvejų įtampa yra naudojama dirbtinai, kad sužadintų AE. Tai panašu į tai, kaip atliekant naujų ir naudotų konstrukcijų AE tyrimus, joms yra taikomos išorinės apkrovos. Pavyzdžiai apima lituotų jungčių, taip pat plieninių juostų suvirintų jungčių patikrinimą.

AE taikymas bandant konstrukcines medžiagas.

Akustinės emisijos bandymai buvo sėkmingai naudojami aviacijos, kosmoso, tiltų, kaušinių sunkvežimių, pastatų, kasyklų, karinių transporto priemonių, užtvankų, vamzdynų, slėginių indų, geležinkelio cisternų, cisternų ir daugelio kitų konstrukcijų bandymams. Pagrindinis AE kontrolės tikslas – rasti defektus ir garantuoti objekto vientisumą arba įvertinti jo būklę.

Konstrukcinio AE valdymo esmė slypi tame, kad esant defektui atsirandančių įtempių koncentracijos susilpnintose objekto dalyse susidaro įtempių bangos, o likusi dalis be defektų elgiasi „tyliai“. . Taigi AE patikrinimas leidžia atskleisti statinio vietas, kurios pažeidžia jo vientisumą. Kaip visuotinis valdymo metodas, akustinę emisiją paprastai lydi kiti mažiausi kvadratai, nurodantys AE metodu nustatytų defektų tipą ir pavojų.

Pagrindinis AE metodo pranašumas yra tai, kad nereikia pasiekti visos kontroliuojamos konstrukcijos zonos. Objektų AE kontrolės metu neprivalomos išlaidos išorinių izoliacinių dangų ar, pavyzdžiui, vidinio konteinerių turinio pašalinimui, kurie būtini naudojant kitus įprastus MNC. Atminkite, kad ši procedūra yra nereikalinga, net jei AE bandymo rezultatai rodo gerą konstrukcijos būklę.

AE tikrinimui, kaip visuotinės kontrolės metodui, reikia tik užtikrinti, kad konstrukcija būtų apkrauta taip, kad apkrovos metu būtų girdimi visi reikšmingi defektai. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, norint valdyti orlaivius ar branduolinius reaktorius, taip pat galima atlikti ilgalaikį AE stebėjimą. Toks požiūris įmanomas dėl AE tinkamo įkrovimo metodo prieinamumo, tačiau jį apsunkina poreikis atskirti naudingus signalus, gaunamus iš defektų, nuo triukšmo. Šiuo atžvilgiu AE testai dažniausiai atliekami ribotą laiką (nuo kelių minučių iki kelių valandų), per kurį objektas yra kontroliuojamas apkrovos. Daugeliu atvejų norint valdyti slėginius indus nepertraukiant gamybos proceso, pakanka taikyti 110% apkrovą, palyginti su darbiniu; arba 200 % apskaičiuotos slėgio bandymo vertės. Tačiau kai kuriais atvejais šis metodas neveikia. Pavyzdžiui, jei eksploatacijos metu atsiranda defektų dėl šiluminių apkrovų poveikio, tai taikant mechanines apkrovas gali nepavykti užtikrinti tinkamo įtempių lauko, reikalingo defektams pasireikšti. Norėdami išspręsti šią problemą, elektrinių garo vamzdynų valdymo specialistai sėkmingai atlieka AE stebėjimą, apžiūrėdami objektą perkaitimo ir aušinimo laikotarpiais.

Kad AE bandymai būtų sėkmingi, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas taikomos apkrovos tipui, lygiui ir greičiui. Kaip jau minėta, išankstiniai įkrovimai turi didelę įtaką bandymo rezultatams. Reikia imtis visų būtinų atsargumo priemonių, kad būtų išvengta netyčinio konstrukcijos apkrovimo prieš AE bandymą. Kiti reikalavimai – tikslios apkrovos valdymo poreikis ir galimybė išlaikyti pastovų apkrovos lygį.

Nuotėkio kontrolės atveju apkrovos istorija nėra tokia svarbi, nes šiuo atveju pagrindinis signalų šaltinis yra srauto turbulencija, kai per skylę konstrukcijos sienelėje išsiskiria skystis ar dujos. Pagrindinės akustinio nuotėkio kontrolės taikymo sritys apima tankų plokščių dugnų ir branduolinių reaktorių komponentų valdymą. AE technologijos naudojimas reaktoriaus vamzdynų tikrinimui sutaupė milijonus dolerių.

Duomenų apdorojimo ir analizės procedūros labai priklauso nuo AE testų tipo. Moksliniam darbui didžiausią reikšmę turi darbuotojų patirtis ir įgūdžiai. Šie veiksniai gerokai sulėtino platų metodo naudojimą, kol pagrindinės kontrolės procedūros buvo standartizuotos 70-ųjų pabaigoje. Dėl standartinių bandymų procedūrų kūrimo šis metodas buvo reguliariai naudojamas kaip LSM, o nauji šios srities tyrimai išplėtė AE pritaikymo spektrą. Toliau pateikiami labiausiai išplėtoti ir standartizuoti metodo pritaikymai.

Kranai.

Pirmąjį krano AE patikrinimą šios ataskaitos autorius atliko 1967 m. Georgia Power Company. Vėliau kontrolės procedūra buvo suvienodinta ir tapo įprasta praktika. Metodo praktinio panaudojimo standartus 1985 metais paskelbė ASTM F-18 elektrinių apsauginių darbo įrenginių komisija.

Iš pradžių metodas buvo pritaikytas krano stiklo pluošto strėlės sekcijoms, o netrukus pradėtas taikyti metaliniams krano elementams: pjedestaliui, tvirtinimams ir kt. Iš viso iki 1988 metų buvo atlikta apie 100 000 AE tyrimų. Kaip žinoma, žalos kaupimosi kranuose problema yra susijusi su perkrovomis, avarijomis ir nuovargio apkrovomis. Todėl kruopštus reguliarus tokio tipo objektų patikrinimas gali aptikti problemą gerokai prieš prasidedant katastrofiškai žalai.

AE patikrinimas yra esminė bendros konstrukcijos vientisumo patikros dalis, papildanti tradicinius tikrinimo metodus. Tarp visų kitų metodų AE yra veiksmingiausias stiklo pluošto komponentų defektams aptikti. Metodas, taikomas metalinių dalių ir apvalkalų apžiūrai, leidžia sutaupyti pinigų, nurodant tariamai sugedusias konstrukcijos dalis. Paprastai prieš AE bandymą objektas yra apžiūrimas vizualiai, o po to – valdymas magnetinių dalelių, prasiskverbiančių dažų ar ultragarso bandymu.

Krano AE testavimui paprastai reikia 12–16 jutiklių. Stebėjimas prasideda triukšmo registravimu, po kurio atliekamos 2 apkrovos iki tam tikros apskaičiuotos apkrovos. Bandymo metu registruojami AE signalai, kurie lydi apkrovos augimą, laikymąsi ir kritimą. Duomenų analizės procedūros negalima suformuluoti trumpai, nes tai priklauso nuo daugelio veiksnių: triukšmo buvimo, AE šaltinių tipo, krano konstrukcijos. Paprastai patyręs inspektorius naudoja savo žinias apie projektavimą ir situaciją įvertina naudodamas signalų lygį, šaltinių vietą (kanalų numerius), signalų atvykimo seką skirtingais objekto apkrovos laikotarpiais.

Naudodama AE įrangą patyrusi ekspertų komanda per vieną dieną gali atlikti nuo 5 iki 10 krano bandymų. Jei tuo pačiu metu naudojami kiti įprasti diagnostikos metodai (po AE), tada per vieną dieną galima patikrinti 2-3 bakstelėjimus.

Didelės vamzdinės priekabos. Vamzdžių priekabų akustinės emisijos bandymo technologiją sukūrė Blackburn ir 1983 m. ją įteisino Transporto departamentas. Šiais didžiuliais vamzdžiais viešaisiais greitkeliais transportuojami dideli pramoninių dujų kiekiai, kurių slėgis yra apie 18200 kPa. Eksploatacijos metu šiuose vamzdžiuose – rezervuaruose gali atsirasti ir susidaryti nuovargio įtrūkimų, tačiau hidrotestas nenurodo jų buvimo tol, kol nėra stipriai sunaikinta vamzdžio medžiaga. Tuo pačiu metu AE testas gali aptikti submikro įtrūkimus ankstyvoje pažeidimo proceso stadijoje, kai taikomas tik 10% didesnis nei darbinis slėgis, todėl šis metodas yra daug perspektyvesnis nei įprastas užspaudimas. Be to, AE testas yra pigesnis kontrolės būdas ir leidžia išvengti vamzdžių ištuštinimo iš užpildo ir jo vidinių sienelių valymo nuo užteršimo.

Paprastai priekaboje yra 12 vamzdžių, kurie valdomi vienu metu. AE testui reikia 2 jutiklių kas 10 m vieno vamzdžio; tokios konstrukcijos bangų sklidimo charakteristikos ir slopinimas yra palankūs AE valdymui. Jei 200 mm ilgio gali būti užregistruota 10 ar daugiau naudingų signalų, šiuo metu atliekamas ultragarsinis tyrimas, kurio rezultatai lemia galutinį sprendimą dėl vamzdžio būklės. Bandomojo objekto atmetimo/priėmimo kriterijus pagrįstas tradicinių lūžių mechanikos nuovargio parametrų vertinimu. Laikotarpiu nuo 1983 iki 1988 metų AE metodu buvo išbandyta apie 1700 didelių gabaritų vamzdžių, po to metodas buvo išplėstas į kitus transportavimo konteinerius, naudojamus suslėgtoms dujoms transportuoti, taip pat į kitus pramoninius vamzdžius.

Stiklo pluošto talpyklos, slėginiai indai ir vamzdynai. Aštuntajame dešimtmetyje chemijos pramonė susidūrė su stiklo pluošto rezervuarų ir slėginių indų lūžimo problema. Priežastys, sukėlusios tokį sunaikinimą, buvo siejamos su daugeliu veiksnių: netinkamu jų projektavimu ir gamyba bei instrukcijų pažeidimu transportavimo metu ir netinkamu gaminių, pagamintų iš tuomet mažai tyrinėtos medžiagos, naudojimu. Padėtis ypač pablogėjo dėl to, kad nebuvo veiksmingo tokio tipo objektų valdymo metodo.

AE metodą pirmą kartą pritaikė Monsanto, kuris padėjo tašką problemoms, susijusioms su rezervuarų sunaikinimu, 17 pav.

Metodas plačiai paplito po to, kai buvo suformuota AE inforced Plastics (CARP) komisija, kuri tapo vienu iš Amerikos neardomųjų bandymų draugijos padalinių. 1982 m. CARP parašė NDT draugijos paskelbtas gaires, kurios buvo AE technikos, įtrauktos į ASME slėginių indų kodus 1983 m., pagrindu. Iki 1988 m. buvo atlikta apie 5000 bandymų naudojant šią procedūrą. Vėliau CORP komisija išplėtė šį metodą ir stiklo pluošto vamzdynams.

17 pav Stiklo pluošto cisternų sunaikinimo istorija.

Priklausomai nuo indo ar bako dydžio, AE bandymui paprastai reikia 8–30 jutiklių. Aukšto dažnio akustiniai kanalai (dažniausiai 150 kHz) naudojami montuoti konstrukcijų ruožuose, kur numatoma didelė įtempių koncentracija, įskaitant profilio lūžio dalis, ant atšakų, šulinių. Žemo dažnio kanalai (paprastai 30 kHz) įrengiami mažiau pavojingose ​​vietose, kad apimtų visą konstrukcijos paviršių. Apžiūrint rezervuarus, bandymas dažniausiai atliekamas pripylus jas gamybiniu skysčiu, kai šios talpyklos tam tikrą laiką buvo laikomos su sumažintu šio skysčio kiekiu. Padidinus skysčio kiekį susidaro perkrova, reikalinga AE kontrolei. Stebint slėginius indus, induose susidaro viršslėgis. Pakrovimas atliekamas keliais etapais: su laikymu, Felicity koeficiento įvertinimu ir kitais priėmimo/atmetimo kriterijais, kurie dažniausiai vertinami kiekvienam krovimo etapui. AE sistemos veikimo ir objekto foninio triukšmo įvertinimas yra standartinės AE bandymo procedūros dalis.

Metaliniai slėginiai indai ir talpyklos.

Aštuntajame dešimtmetyje daugelis mokslinių tyrimų ir inžinerinių organizacijų bei NDT įmonių suaktyvino savo veiklą metalinių slėginių indų AE patikros srityje. 1989 m. atlikti skaičiavimai rodo, kad iki to laiko AE metodu buvo ištirta daugiau nei 600 slėginių indų, daugiausiai veikiančių naftos chemijos ir branduolinės pramonės šakose. (Nors vamzdžių, šilumokaičių, įvairių pramoninių komponentų bandymų tuo metu buvo daugiau, slėginiai indai istoriškai patraukė AE tyrimo metodo dėmesį.) Atlikėjų patirtis. Kontrolės metu didžiausias dėmesys buvo skiriamas signalo šaltinių išsidėstymui – tai techniškai patraukliausia metodo savybė. Šaltiniai buvo diferencijuoti pagal pavojingumo laipsnį pagal jų aktyvumą/intensyvumą, po to buvo sprendžiama, kurią objekto dalį reikėtų tirti kitais NDT metodais. Daugelis struktūrinių defektų buvo nustatyti aukščiau aprašytu būdu.

Didelė pažanga AE testavimo technologijoje buvo pastebėta po to, kai Fowler ir Monsanto sistemingai ištyrė daugybę sukauptų AE testų rezultatų, siekdami sukurti ir standartizuoti AE duomenų apdorojimo procedūras. Nuo 1979 metų ši programa apėmė duomenų apie pakrovimą iki gedimo iš eksploatuojamų laivų apdorojimą, daugelio šimtų laivų ir cisternų eksploatacinius bandymus bei išorinio triukšmo atpažinimo ir mažinimo analitinės procedūros sukūrimą. sumažino šaltinio vietos nustatymo procedūros svarbą, kuriai reikalingi bent 2 jutikliai (nes praktikoje AE signalas dažnai pasiekia tik vieną iš jutiklių). Vietoj taško vietos jie pradėjo naudoti zonos vietą. Dėl šios programos buvo atlikta aiški testavimo procedūra, licencijuota MONPAC prekės ženklu. Iki 1988 m. ši procedūra buvo išbandyta maždaug 2000 metalinių indų ir cisternų. Tipiškas MONPAC testo rezultatas parodytas 18 paveiksle. Eksperimentą sudarė 30 metų senumo etileno rezervuaro AE bandymas suspaudžiant kompresorių. Rezultatai pateikiami išplėsto laivo žemėlapio pavidalu su skirtingomis spalvomis nudažytomis zonomis (juodai baltame piešinyje, pvz., 18 pav., pavojaus laipsnio padidėjimą rodo didesnis pilkos spalvos intensyvumas ). Pirmiau nurodytu atveju rezervuaro AE tyrimo rezultatai parodė, kad nėra „reikšmingų išmetamųjų teršalų“. Ši išvada reiškė, kad nereikėjo tolesnės daug pastangų reikalaujančios vidaus kontrolės laivo.

18 pav Etileno rezervuaro bandymo rezultatai naudojant MONPAC metodiką. Reikšminga emisija nebuvo užregistruota – 3, 6, 8 jutiklių zonose užfiksuota nereikšminga emisija.

Kitų MONPAC bandymų metu buvo rasta daug pažeidimų, įskaitant išorinę ir vidinę koroziją, įtempių koroziją, suvirinimo įtrūkimus, degalų nuotėkius ir medžiagų trapumą. Avarinių išjungimų skaičius gamyklose gerokai sumažėjo dėl ankstyvo žalos nustatymo. Sutaupyta naudojant AE metodą (iki 1988 m.) siekė 10 milijonų dolerių.

Metalinių indų AE bandymų procedūros pateiktos ASME katilų ir slėginių indų standartų priede. Jame nustatyti reikalavimai bandymo procedūrai, personalo kvalifikacijai, įrangai, sistemos kalibravimui, preliminariams matavimams, foninio triukšmo lygiui, tiriamojo objekto apkrovos parametrams. Pateikta iliustracinė jutiklių pakrovimo ir išdėstymo schema. Prie programos reikėtų pridėti žalos įvertinimo kriterijų, kuris grindžiamas emisijos parametrais, tokiais kaip AE skaičius, bendras signalų skaičius, didelės amplitudės signalų skaičius, energijos (MARSE) aktyvumas ekspozicijos metu ir krovinio kėlimas. Šios programos atsiradimas ASME koduose yra svarbus AE technologijos vystymosi ir brandos etapas.

GOST R ISO 22096-2015

RUSIJOS FEDERACIJOS NACIONALINIS STANDARTAS

Mašinos būklės stebėjimas ir diagnostika

Akustinės emisijos METODAS

Mašinų būklės stebėjimas ir diagnostika. Akustinės emisijos metodas

OKS 17.140.20
17.160

Pristatymo data 2016-12-01

Pratarmė

Pratarmė

1 PARENGĖ Atviroji akcinė bendrovė „Techninių sistemų valdymo ir diagnostikos tyrimų centras“ (UAB „SRC KD“), remdamasi 4 punkte nurodyto standarto anglų kalbos vertimu į rusų kalbą.

2 PRISTATO Standartizacijos techninis komitetas TK 183 "Vibracijos, smūgio ir techninės būklės stebėjimas"

3 PATVIRTINTA IR ĮSIGALIOJA 2015 m. spalio 20 d. Federalinės techninio reguliavimo ir metrologijos agentūros įsakymu N 1583-st.

4 Šis standartas yra identiškas tarptautiniam standartui ISO 22096:2007 * „Mašinų būklės stebėjimas ir diagnostika – Akustinė emisija“ (ISO 22096:2007 „Mašinų būklės stebėjimas ir diagnostika – Akustinė emisija“, IDT).
________________
* Prieigą prie tekste minimų tarptautinių ir užsienio dokumentų galite gauti susisiekę su Vartotojų aptarnavimo tarnyba. - Duomenų bazės gamintojo pastaba.


Šio standarto pavadinimas buvo pakeistas, palyginti su nurodyto tarptautinio standarto pavadinimu, kad jis atitiktų GOST R 1.5-2012 reikalavimus (3.5 punktas).

Taikant šį standartą, vietoje nurodytų tarptautinių standartų rekomenduojama naudoti atitinkamus nacionalinius standartus, apie kuriuos detaliau pateikta papildomame priede TAIP

5 PRISTATYTA PIRMĄ KARTĄ

6 PERŽIŪRA. 2019 m. kovo mėn


Šio standarto taikymo taisyklės yra išdėstytos 2015 m. birželio 29 d. federalinio įstatymo N 162-FZ „Dėl standartizacijos Rusijos Federacijoje“ 26 straipsnis. . Informacija apie šio standarto pakeitimus skelbiama metiniame (einamųjų metų sausio 1 d.) informaciniame indekse „Nacionaliniai standartai“, o oficialus pakeitimų ir pakeitimų tekstas – mėnesiniame informacijos rodyklėje „Nacionaliniai standartai“. Šio standarto peržiūros (pakeitimo) ar panaikinimo atveju atitinkamas pranešimas bus paskelbtas kitame mėnesinio informacijos rodyklės „Nacionaliniai standartai“ numeryje. Atitinkama informacija, pranešimai ir tekstai taip pat skelbiami viešojoje informacinėje sistemoje - oficialioje Federalinės techninio reguliavimo ir metrologijos agentūros svetainėje internete (www.gost.ru).

Įvadas

Akustinės emisijos metodas gali būti naudojamas mašinų būklei stebėti ir diagnozuoti tiek savarankiškai, tiek kartu su kitais metodais, pavyzdžiui, remiantis mašinų vibracijos signalų ar šiluminės spinduliuotės analize. Metodas gali būti įgyvendintas naudojant stacionarias, pusiau stacionarias ir nešiojamas matavimo sistemas, priklausomai nuo tiriamų objektų kritiškumo laipsnio. Paprastai matavimo sistemą sudaro keitikliai, signalo stiprintuvai, filtrai ir duomenų rinkimo įrenginiai. Priklausomai nuo metodo tikslo, gali būti naudojamos skirtingos akustinės emisijos signalo charakteristikos.

1 naudojimo sritis

Šis tarptautinis standartas nustato bendruosius akustinės emisijos metodo taikymo principus stebint ir diagnozuojant mašinas, veikiančias įvairiais režimais ir skirtingomis naudojimo sąlygomis. Metodas taikomas visų tipų mašinoms ir yra pagrįstas tik tų signalų, kurie sklinda per mašinos konstrukciją, matavimais.

2 Norminės nuorodos

Šiame standarte naudojamos norminės nuorodos į šiuos standartus:

ISO 2041, Mechaninės vibracijos, smūgių ir būklės stebėjimas – žodynas

ISO 12716, Neardomieji bandymai. Akustinės emisijos patikra. Žodynas

ISO 13372, Mašinų būklės stebėjimas ir diagnostika. Žodynas

ISO 18436-6. Mašinų būklės stebėjimas ir diagnostika. Personalo kvalifikacijos ir vertinimo reikalavimai. 6 dalis. Akustinė emisija

3 Terminai ir apibrėžimai

Šiame tarptautiniame standarte vartojami ISO 2041, ISO 12716, ISO 13372 terminai ir toliau pateikiami terminai su atitinkamais apibrėžimais.

3.1 akustinė emisija (mašinų būklės stebėjimas)(akustinė emisija): reiškinių klasė, dėl kurios atsiranda bangos, sklindančios konstrukcijoje arba terpėje (skysčiuose, dujose) dėl greitų energijos išsiskyrimo iš lokalizuotų šaltinių medžiagos viduje arba ant jos paviršiaus.

1 PASTABA Energija gali išsiskirti dėl procesų, tokių kaip įtrūkimo medžiagoje plitimas, besiliečiančių mašinos dalių trintis, smūgiai tarp mašinos dalių arba medžiagos nutekėjimas.

2 PASTABA Šis apibrėžimas suformuluotas pačia bendriausia forma, siekiant atspindėti įvairias akustinės emisijos metodo taikymo galimybes, siekiant stebėti įvairių tipų mašinų būklę.

3.2 akustinės emisijos kontrolė (stebėti mašinų būklę)(akustinės emisijos stebėjimas): akustinės emisijos duomenų aptikimas ir rinkimas, leidžiantis spręsti apie mašinos būklę.

PASTABA Šis apibrėžimas taikomas tik mašinų būklės stebėjimo srityje.

3.3 akustinės emisijos keitiklis(akustinės emisijos jutiklis / imtuvas): įtaisas, paverčiantis tamprios bangos judesį į elektrinį signalą.

3.4 akustinės emisijos signalas(akustinės emisijos signalas): elektrinis signalas, esantis akustinės spinduliuotės keitiklio išvestyje, susietas su akustine banga iš akustinės spinduliuotės šaltinio.

3.5 akustinės emisijos charakteristikos(akustinės emisijos charakteristikos): charakteristikų rinkinys, apibūdinantis tam tikros mašinos arba akustinės spinduliuotės šaltinio akustinę spinduliuotę.

Pastaba – aprašytas bangų procesas dėl akustinės emisijos gali būti impulsinio arba nuolatinio tipo.

3.6 akustinės emisijos bangolaidis(akustinės emisijos bangolaidis): įtaisas, per kurį akustinė banga keliauja iš šaltinio į akustinės emisijos keitiklį.

3.7 foninis triukšmas(foninis triukšmas): klaidingas akustinio spinduliavimo signalo komponentas, nesusijęs su akustinės emisijos procesais valdomose mašinos dalyse.

PASTABA Foninis triukšmas gali būti signalas dėl elektrinių, terminių ar mechaninių procesų.

3.8 kontaktinė aplinka(jungtis): terpė tarp AE bandymo objekto ir AE keitiklio, naudojama akustinės bangos perdavimui pagerinti.

PAVYZDŽIAI Aliejus, riebalai, klijai, vandens pagrindu pagaminta pjovimo pasta, vaškas.

3.9 Su-Nielseno imitatorius(Hsu-Nielsen šaltinis): grafito pieštuko įdėjimo ir sulaužymo įtaisas, siekiant dirbtinai imituoti akustinės spinduliuotės ir akustinės bangos sužadinimo procesą.

PASTABA Akustinė banga priklauso nuo naudojamo strypo. Paprastai naudojamas 2H kietumo strypas, kurio skersmuo yra 0,5 mm (leistinas 0,3 mm), o ilgis (3,0 ± 0,5) mm.

3.10 automobilis(mašina): mechaninė sistema, skirta atlikti specifines užduotis (formuoti medžiagą, perduoti ir transformuoti judesį, jėgą ar energiją).

3.11 mašinos blokas mašinų sistemos mechaninė sistema, kurios pagrindinis elementas yra viena mašina (žr. 3.10) ir kurioje taip pat yra pagalbiniai elementai, skirti palaikyti šios mašinos veikimą

4 Akustinės emisijos metodo principai

4.1 Akustinės emisijos reiškinys

Akustinė emisija gali vykti medžiagų viduje arba ant jų paviršiaus. Šis reiškinys susideda iš spontaniško energijos išsiskyrimo, išreikšto elastinės bangos sklidimo forma. Akustinė spinduliuotė medžiagoje pasireiškia per elastines bangas medžiagos paviršiuje plačiame dažnių diapazone (paprastai nuo 20 kHz iki 1 MHz).

Elastinės bangos, susijusios su akustinės emisijos procesais, aptinkamos naudojant specialius medžiagos paviršiaus taškų judėjimo į elektrinius signalus keitiklius. Tada šie signalai yra atitinkamai transformuojami ir apdorojami, siekiant gauti informacijos apie valdomo objekto būseną ir anksti aptikti objekto mechaninio ir struktūrinio vientisumo praradimo procesus. Elektrinio signalo forma priklauso nuo sklidimo kelių ir akustinių bangų formų, sukuriamų medžiagos viduje ir (arba) ant jos paviršiaus. Todėl akustinės emisijos signalai iš tų pačių šaltinių gali skirtis priklausomai nuo akustinių bangų kelių.

4.2 Metodo privalumai ir apribojimai

Metodo pranašumai yra šie:

a) duomenų gavimas nesikišant į valdomo objekto dizainą;

b) duomenų gavimas realiuoju laiku;

c) didelis jautrumas, leidžiantis anksčiau (pavyzdžiui, lyginant su vibraciniu metodu) aptikti;

d) gebėjimas valdyti objekto dinaminį elgesį;

e) pritaikymas įvairiems sukimosi greičiams, leidžiantis valdyti, įskaitant mažo greičio mašinas (kurių rotoriaus greitis mažesnis nei 60 min.);

f) galimybė aptikti susidėvėjimo ir trinties procesus, pavyzdžiui, dėl laisvų gretimų mašinos elementų jungčių arba dėl tepimo būklės pablogėjimo.

Metodo apribojimai yra susiję su:

- greitas akustinių bangų slopinimas praeinant per mašinos konstrukciją;

- didelė priklausomybė nuo foninio triukšmo;

- neįmanoma tiksliai palyginti akustinės emisijos charakteristikų su mašinos gedimo mechanizmu.

5 Akustinės emisijos metodo taikymas

5.1 Mašinų būklės stebėjimas

Akustinės emisijos metodas gali būti taikomas plačios klasės mašinoms, jei yra akustinės bangos perdavimo kelias per mašinos konstrukcinius elementus nuo dominančio bandomojo objekto iki akustinės emisijos keitiklio. 1 lentelėje pateikti keli įvairių tipų mašinų gedimų, kuriuos galima aptikti naudojant šį metodą, pavyzdžiai. Būsenos įvertinimas atliekamas ne pagal absoliučiąsias akustinio spinduliavimo signalo parametrų vertes, o pagal jų pokyčius tam tikru mašinos veikimo režimu.

1 lentelė. Akustinės emisijos metodo taikymo mašinų būklei stebėti pavyzdžiai

Mašinos tipas	Gedimai
	Apmušimo defektai pnikovas	Rytai- ankstyvas tankinimas nenies		Užteršta / sumažinti tepimas	Netinkamas ness	Burnos defektai novki	Procesai (nutekėjimai, pokyčiai darbo charakteristikos teristic)
Siurbliai
Pavarų dėžės
Elektros varikliai
Garo turbinos
dujų turbinos
Elektros generatoriai
Dyzeliniai varikliai
Apdirbimo centrai
Ventiliatoriai, pūstuvai
Mažo greičio rotacinės mašinos (mažiau nei 60 min.)
Mašinų mazgai (vožtuvai, šilumokaičiai)
Kompresoriai

Pavyzdžiui, bendro signalo lygio padidėjimas pastovioje mašinos būsenoje rodo jos techninės būklės pablogėjimą. Vieno iš pagrindinių guolių dažnių signalo moduliavimas yra ankstyvos guolių pažeidimo stadijos požymis, kuris dar gali būti neaptiktas vibracijos ir smūgio impulsų stebėjimais. Pažymėtina, kad skirtingoms mašinoms, skirtingoms eksploatavimo sąlygoms ir skirtingoms apkrovoms akustinės emisijos aktyvumas gali pasireikšti skirtingai.

5.2 Įtakojantys veiksniai

Prieš atliekant akustinės emisijos matavimus, svarbu įsitikinti, kad rezultatams nedaro įtakos išorinis triukšmas, pvz., elektroninis triukšmas (RF elektromagnetiniai laukai), ore sklindantis triukšmas (iš dujų čiurkšlių ar mažų dalelių, kurias vėjas išpučia prieš mašiną), triukšmas dėl darbo procesų mašinoje (skysčių teka vamzdžiais) ir mechaninis foninis triukšmas.

6 Duomenų rinkimas

6.1 Sistemos diegimas

Tipinė akustinės emisijos duomenų rinkimo sistemos schema parodyta 1 paveiksle. Paprastai keitiklis montuojamas ant tiriamo įrenginio ir prijungiamas prie pirminio stiprintuvo, kurio išėjimas prijungiamas prie duomenų rinkimo įrenginio įvesties. Kai kurie akustinės emisijos keitikliai turi įmontuotus išankstinius stiprintuvus. Duomenys renkami mašinai veikiant. Jų apimtis ir tolesnės analizės gylis priklauso nuo konkretaus taikymo. Sistema gali būti stacionari, pusiau stacionari arba nešiojama.

1 pav. Scheminis duomenų rinkimo sistemos vaizdas

6.2 Matavimo priemonės

Akustinės emisijos sukuriamos bangos aptikimas yra pati svarbiausia matavimo dalis, todėl reikia dėti visas pastangas, kad būtų užtikrintas geras sklidimo kelias, įskaitant varžos atitikimą terpės sąsajose. Taip pat reikėtų atsižvelgti į netinkamo dažnio filtrų, keitiklių, imties dažnių ir kt. pasirinkimo pasekmes. Reikalavimai matavimo priemonėms ir jų kalibravimui gali būti paimti iš , , , . Renkantis keitiklį, reikia atsižvelgti į jo dydį, konversijos koeficientą, dažnio atsaką ir taikymo sąlygas. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, tiriant didelius guolius, gali prireikti naudoti kelis keitiklius, kad būtų galima aptikti akustinės emisijos šaltinius. Akustinės emisijos šaltinio lokalizavimas gali būti atliekamas keliais būdais, įskaitant akustinės bangos patekimo į keitiklius laikus.

6.3 Siųstuvų įrengimas ir kontaktinių laikmenų naudojimas

Naudojant akustinės emisijos metodą mašinų būklei stebėti, svarbu užtikrinti, kad keitiklis būtų patikimai sumontuotas montavimo vietoje, naudojant tinkamą kontaktinę terpę. Tvirtinimas gali būti atliekamas naudojant mechaninius įtaisus (sukuriant suspaudimo jėgą naudojant magnetą, mechaninį spaustuką ir kt.) arba lipnias medžiagas. Pastaruoju atveju lipni medžiaga yra kontaktinė terpė.

Akustinės emisijos keitiklio padėtis turi užtikrinti, kad per mašinos konstrukcinius elementus būtų akustinės bangos kelias. Šiame kelyje gali būti nutrūkimų (šie nelygumai laikomi ribomis tarp dviejų elementų, pvz., tarp varžto galvutės ir apspaudžiamo ruošinio), tačiau turi būti užtikrintas kontaktas tarp gretimų elementų mechaniniu arba per kontaktinę terpę ( pavyzdys būtų sklidimo kelias per guolio slydimą, kur tepalas ir aušinimo alyva guolyje veikia kaip kontaktinė terpė). Inverterio montavimo vieta turi būti švari. Norint pagerinti akustinės bangos pralaidumą, keitiklio vietoje galima pašalinti visus dažų sluoksnius iki metalinio paviršiaus, tačiau reikia įsitikinti, kad ši operacija nepablogins mašinos techninės būklės. Reikia imtis visų įmanomų priemonių, kad keitiklio kontaktinis paviršius tvirtai priglustų prie montavimo paviršiaus, t.y. pastarasis turi būti lygus, švarus ir be įtrūkimų. Akustinių bangų kelio kokybės gerinimas pagerina matavimo rezultatų pakartojamumą.

Tam tikromis aplinkybėmis keitiklis gali būti įmontuotas į akustinės emisijos bangolaidį. Paprastai bangolaidis naudojamas siekiant užtikrinti tiesesnį bangų kelią nuo akustinės emisijos šaltinio stebimame objekte iki keitiklio, taip pat sumažinti temperatūros poveikį keitikliui. Bangolaidis gali keisti akustinės bangos charakteristikas (amplitudę, formą ir kt.).

Naudojant kontaktinę terpę, nedidelis jos kiekis dedamas į zonos, kurioje turi būti sumontuotas keitiklis, centrą. Tada keitiklis stipriai prispaudžiamas prie paviršiaus, kontaktinė terpė tolygiai paskirstoma visame kontaktiniame plote. Keitiklio konversijos koeficientas gali priklausyti nuo kontaktinės terpės storio.

Jei dėl praktinių priežasčių kontaktinės terpės naudojimas yra nepraktiškas, naudojamas sausas kontaktas. Reikiama prispaudžiamoji jėga nustatoma eksperimentiniu būdu, pavyzdžiui, naudojant Su-Nielsen simuliatorių. Įsitikinkite, kad tarp keitiklio kontaktinio paviršiaus ir montavimo paviršiaus nėra tuštumų.

Kai naudojate lipnią kontaktinę terpę, įsitikinkite, kad tarp keitiklio ir instaliacinio paviršiaus susidariusi jungtis nėra pažeista dėl galimos paviršiaus deformacijos, šiluminio plėtimosi ar mechaninio įtempimo. Turi būti žinomos lipnios terpės savybės konkrečiomis naudojimo sąlygomis.

PASTABA Dėl paties lipniojo sluoksnio įtrūkimų atsiranda akustinių spindulių signalai.


Norint išvengti elektrinio foninio triukšmo, keitiklis turi būti elektra izoliuotas.

7 Preliminarus

Pasiruošimas matavimams ir jų įgyvendinimas reikalauja žinių:

- mašinos identifikavimo duomenys (jos pavadinimas ir numeris);

- darbo režimas (apkrova, greitis, temperatūra ir kt.);

- eksploatacijos ir priežiūros istorija;

- mašinų projektavimas;

- jos gedimų ar gedimų istorija;

- ankstesni akustinės emisijos matavimai.

Norint teisingai interpretuoti matavimo rezultatus, būtina turėti atitinkamą eksperimentinę duomenų bazę arba bazinio lygio žinias, atitinkančias įprastas mašinos naudojimo sąlygas. Bazinė linija yra valdomų parametrų rinkinio vertės, gautos, kai žinoma, kad mašina yra geros techninės būklės ir veikia stabiliu režimu. Vėlesnių matavimų rezultatai lyginami su pradine linija, siekiant nustatyti galimus nukrypimus.

Mašinoms, veikiančioms keliais režimais, galima nustatyti kelis bazinius lygius, po vieną kiekvienam valdomam režimui. Mašinoms, kurios pradedamos eksploatuoti po įsigijimo arba remonto, gali būti nustatytas įdirbimo laikotarpis. Per šį laikotarpį (kelias dienas ar savaites) gali būti stebimi kontroliuojamų parametrų pokyčiai. Įsibėgėjimo laikotarpiu atlikti matavimai neturėtų būti naudojami bazinei linijai sudaryti. Bazinę liniją galima nustatyti ir įrangai, kuri eksploatuojama ilgą laiką, bet kuriai tik dabar pradedamas taikyti akustinės emisijos kontrolės metodas.

8 Duomenų analizė ir rezultatų pateikimas

Pagrindinis analizės tikslas – nustatyti ryšį tarp akustinės emisijos charakteristikų ir mašinos eksploatavimo sąlygų, išmatuoti nukrypimus nuo bazinės linijos, kad būtų galima nustatyti mašinos būklę.

Kriterijai, naudojami stebint mašinų būklę akustinės emisijos metodu, gali būti šie:

a) laikui bėgant padidėjęs akustinės spinduliuotės šaltinių aktyvumas;

b) akustinės emisijos charakteristikų vertės esant pastoviai mašinos būsenai;

c) akustiniame spinduliavimo signale atsiranda būdingų savybių, kurių nėra, jei mašinos techninė būklė yra gera;

d) konkretūs instrumentiniai kriterijai, kuriuos turi nurodyti prietaiso gamintojas;

e) akustinio spinduliavimo signalo amplitudės moduliavimo buvimas su tam tikro defekto dažnio charakteristika.

9 Procedūros

Sėkmingas akustinės emisijos metodo taikymas neįmanomas be reguliarių tikslių kontroliuojamų parametrų matavimų. Tam reikia, kad darbuotojai parengtų, įvertintų ir pritaikytų dokumentais pagrįstas bandymo procedūras ir suprastų galimus šių procedūrų apribojimus. Akustinės emisijos metodą naudojančio personalo kompetencijos reikalavimai nurodyti ISO 18436-6.

Priedas TAIP (nuoroda). Informacija apie nurodytų tarptautinių standartų atitiktį nacionaliniams standartams

Priedas TAIP
(nuoroda)

Lentelė TAIP.1

Nuoroda į tarptautinio standarto pavadinimą	Atitikties laipsnis	Atitinkamo nacionalinio standarto pavadinimas ir pavadinimas GOST R ISO 18436-6-2012 „Mašinų būklės stebėjimas ir diagnostika. Personalo kvalifikacijos ir vertinimo reikalavimai. 6 dalis. Akustinės emisijos metodas“
Pastaba – šioje lentelėje naudojamas šis standartų atitikties laipsnio simbolis: IDT – identiški standartai.

Bibliografija

	ISO 17359, Mašinų būklės stebėjimas ir diagnostika. Bendrosios gairės
	EN 13477-1, Neardomieji bandymai. Akustinė emisija. Įrangos apibūdinimas. 1 dalis. Įrangos aprašymas
	EN 13477-2. Neardomieji bandymai. Akustinė emisija. Įrangos apibūdinimas. 2 dalis. Veikimo charakteristikų patikra.
	EN 13554, Neardomieji bandymai. Akustinė emisija. Bendrieji principai
	ASTM E976-05, Standartinis akustinės emisijos jutiklio atsako atkuriamumo nustatymo vadovas
	ASTM E1106-86, Standartinis pirminio akustinės emisijos jutiklių kalibravimo metodas
	DSTU 4227, Kritinių objektų akustinės emisijos diagnostikos gairės

UDC 534.322.3.08:006.354
Raktiniai žodžiai: mašinos, akustinė emisija, šaltiniai, keitiklis, matavimo prietaisai, būsenos kontrolė

Elektroninis dokumento tekstas
parengė Kodeks JSC ir patikrino, ar:
oficialus leidinys
M.: Standartinform, 2019 m