Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ уКРАЇНИ

Національний технічний університет України

Київський політехнічний інститут

Яременко Михайло Андрійович

УДК 620.19:620.179:621.791

ТЕХНОЛОГІЯ АКУСТИКО-ЕМІСІЙНОГО КОНТРОЛЮ ЗВАРНИХ ТРУБОПРОВОДІВ ТА ПОСУДИН ТИСКУ

05.11.13 - Прилади і методи контролю та визначення складу речовин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2004

Дисертацією є рукопис

зварний металоконструкція акустичний оболонковий

Робота виконана в Інституті електрозварювання ім.Є.О.Патона Національної Академії Наук України (м. Київ)

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Недосєка Анатолій Якович, Інститут електрозварювання ім.Є.О. Патона (м. Київ), завідувач відділом "Технічна діагностика зварних конструкцій"

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Троїцький Володимир Олександрович, Інститут електрозварювання ім.Є.О. Патона (м. Київ), завідувач відділом "Неруйнівні методи контролю якості зварних з'єднань";

кандидат технічних наук Вісіловський Микола Григорович, ТОВ "Сереп" (м. Маріупіль), керівник лабораторії технічного діагностування

Провідна установа: АНТК "Антонов" Міністерства промислової політики України, м. Київ.

Захист відбудеться 16.03.2004 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.18 у Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" (НТУУ "КПІ") за адресою: 03056, м. Київ, проспект Перемоги, 37, корп.1, ауд. № 293

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці НТУУ "КПІ"

Автореферат розісланий 03.02. 2004 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н., доцент Н.І.Бурау

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

1. Актуальність теми. Дисертаційна робота присвячена поглибленню уявлень про взаємозв'язок характеристик матеріалу конструкцій з характеристиками сигналів акустичної емісії (АЕ) та удосконаленню методології акустико-емісійного контролю зварних металоконструкцій. Робота спрямована на вирішення проблеми створення високоефективних ресурсозберігаючих технологій, які б забезпечили безпеку експлуатації зварних оболонкових конструкцій, таких як трубопроводи різного призначення, посудини тиску і т. ін., які за рівнем небезпеки наслідків руйнувань відносяться до категорії особливо відповідальних.

В Україні розвинута мережа магістральних трубопроводів. Протяжність тільки газопроводів складає 36 000 км, аміакопроводів - 1000 км. На території України розташовано близько 70 компресорних та 1450 газорозподільних станцій. На нафтопереробних та хімічних підприємствах задіяні біля 80 тисяч посудин тиску, сховищ, балонів і т. ін. Багато конструкцій відпрацювали свій регламентний ресурс, але продовжують експлуатуватися через відсутність економічної можливості їхньої заміни.

Враховуючи збільшення кількості об'єктів, які відпрацювали свій умовний ресурс, а також кількість конструкцій з набутими дефектами, актуальною стає задача не вибіркового, а стовідсоткового контролю матеріалу конструкцій та їх зварних з'єднань.

Традиційні методи діагностування не завжди і не в повній мірі вирішують проблему безпеки експлуатації конструкцій, що пов'язано з великим обсягом робіт, а в ряді випадків - з ускладненим доступом до об'єкта. Частково вирішити дану проблему може діагностування стану металоконструкцій з використанням методу акустичної емісії.

2. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності до відомчої теми НАН України "Розробка та удосконалення засобів акустико-емісійної діагностики зварних трубно-оболонкових конструкцій з тривалим терміном експлуатації", проблеми 05.52 ДКНТ України "Розробка концепції, програми та засобів діагностики енергоресурсоємких конструкцій, машин та споруд" та господарчих договорів з ДП "Одеський припортовий завод", підприємствами НАК "НАФТОГАЗ України", ВАТ "Азот" м. Черкаси, ВАТ "ЛИНОС-ТНК" м. Лисичанськ та ін.

3. Мета і задачі дослідження. Дослідження мають на меті удосконалення методів та засобів акустико-емісійного контролю якості зварних конструкцій.

Аналіз робіт з акустичної емісії показує, що метод має високі потенційні можливості при діагностуванні різних типів конструкцій, які працюють під навантаженням, а головне - дозволяє виконувати контроль всієї поверхні виробу, в тому числі, і контроль важкодоступних місць.

Разом з тим, практична реалізація АЕ технології пов'язана з переходом від досліджень на зразках до роботи на реальних об'єктах і потребує вирішення наступних важливих проблем:

– підвищення точності визначення координат дефектів;

– підвищення чутливості методу та збільшення площі контрольованої поверхні;

– дослідження чутливості активних акустичних матеріалів (ААМ) та аналіз форм первинних перетворювачів механічних коливань в електричні сигнали;

– удосконалення конструкції приймачів акустико-емісійних сигналів (ПАЕ).

Основні задачі дослідження:

1. Підвищення точності визначення координат дефектів, що розвиваються, шляхом розробки принципів роздільної реєстрації переміщень в модах s0 і a0 при АЕ діагностуванні оболонкових металоконструкцій.

2. Дослідження чутливості ААМ різних складів та геометричних форм, вибір на цій основі їх оптимальної форми, експериментальне дослідження функції перетворення ПАЕ, вибір обґрунтованого часу реєстрації одиничних імпульсів АЕ. Розробка конструкції ПАЕ, яка забезпечить високу чутливість.

3. Розробка методики та приладів вимірювання характеристик ПАЕ, які забезпечать ідентичність перетворювачів, що входять до складу багатоканальних АЕ систем діагностування.

4. Дослідження взаємозв'язку сигналів АЕ з характерними дефектами матеріалу в динаміці їх розвитку, визначення координат дефектів на зразках.

5. Внесення технології АЕ контролю в загальну схему технічного діагностування. Практичне випробування технології на промислових об'єктах різного призначення. Дослідження традиційними методами зон підвищеної акустичної активності та порівняння результатів.

4. Наукова новизна одержаних результатів

Науково обґрунтована можливість роздільної реєстрації ультразвукових хвиль різних типів, які виникають при зародженні та підростанні дефектів в контрольованій конструкції. Отримано теоретичні та експериментальні залежності відношення нормальних переміщень в модах s0 і a0 від значень kt d для пластин (s0 і a0 симетрична та антисиметрична моди відповідно; kt - хвильове число; d - товщина пластини).

Розроблена концепція побудови оптимальних за чутливістю п'єзокерамічних ПАЕ, які використовуються при діагностуванні технічного стану зварних конструкцій і визначенні координат дефектів, що розвиваються.

Розроблено нові методики вимірювання діаграм спрямованості в площині та калібрування ультразвукових приймачів хвиль Лемба та Релея.

Експериментально досліджено і науково обґрунтовано зв'язок між етапами зварювання та АЕ сигналами, що покладено в основу методики АЕ контролю якості зварювання металоконструкцій.

Встановлений зв'язок між сигналами АЕ та етапами протікання корозії. Розроблено наукове обґрунтування можливості застосування АЕ контролю при корозійному розтріскуванні.

Науково обґрунтована та експериментально підтверджена можливість переносу результатів досліджень АЕ процесів при утворенні дефектів різного походження у зразках на реальні об'єкти.

Розроблено наукове обґрунтування комплексного обстеження трубопроводів, яке поєднує АЕ контроль з аналізом кінетики потенціалу катодного захисту та виявленням місць локального наводнення або підвищення твердості матеріалу трубопроводу.

5. Практичне значення одержаних результатів

Проведені наукові дослідження та удосконалення методичних та апаратурних засобів дозволили перейти до широкого використання метода АЕ в практиці діагностування зварних конструкцій, а саме:

– при визначенні координат дефектів, що розвиваються, за рахунок використання принципів роздільної реєстрації переміщень в симетричних і антисиметричних модах;

– при оцінці процесу зварювання та кристалізації металу шва;

– при визначенні місць зародження корозії, встановленні етапу та інтенсивності її розвитку на посудинах тиску та трубопроводах;

– при обстеженні обв'язок дожимних компресорних станцій на наявність тріщин втоми.

Методики та прилади вимірювання характеристик ПАЕ використовуються для забезпечення ідентичності перетворювачів, які входять до складу багатоканальних систем ЕМА-3С, ЕМА-3У.

Розроблена технологія АЕ контролю забезпечує моніторинг сховищ аміаку об'ємом 45 000 м3 на Одеському припортовому заводі обмеженою кількістю (56 шт.) високочутливих низькотемпературних ПАЕ.

Розроблені ПАЕ входять до складу систем АЕ контролю типу "ЕМА" та експортуються за кордон.

Результати робіт увійшли до нормативних документів Держстандарту України, УкрЦСМ та Держнаглядохоронпраці, зокрема, ДСТУ 4223-2003 "Котли, посудини під тиском і трубопроводи. Технічне діагностування. Загальні вимоги"; ДСТУ 4227-2003 "Настанови щодо проведення акустико-емісійного діагностування об'єктів підвищеної небезпеки"; СТП 50.01-2000 "Технічна діагностика. Котли, посудини під тиском і трубопроводи. Акустико-емісійний метод контролю"; СТП 50.03-2000 "Технічна діагностика. Вимоги до персоналу та порядок його акредитації"; СТП 50.04-2000 "Технічна діагностика. Вимоги до центрів підготовки і атестації персоналу та порядок їх акредитації"; СТП 50.05-2000 "Технічна діагностика. Вимоги до лабораторій та порядок їх акредитації"; МДУ 016/10-2002 "Багатоканальні акустико-емісійні діагностичні комплекси. Методика державної метрологічної атестації"; МДУ 017/10-2002 "Багатоканальні акустико-емісійні діагностичні комплекси. Методика атестації"; ТИ-169-91 "Положение по акустико-эмиссионному методу испытания сосудов, работающих под давлением (в условиях циклического нагружения); РД 04-98/ТК "Сосуды, аппараты, котлы и технологические трубопроводы. Акустико-эмиссионный метод контроля"; методики "Акустико-емісійна діагностика працездатності трубопровідних систем і посудин нафтопереробних, нафтохімічних і хімічних виробництв, що працюють під тиском до 16 МПа" (ДНОП України, 1995 р.).

Результати досліджень впроваджені при виконанні робіт для НАК "НАФТОГАЗ України"; ВАТ "Азот", м. Черкаси; ВАТ "Азот", м. Сєвєродонецьк; ДП "Одеський припортовий завод", м. Южне; ВАТ "ЛИНОС-ТНК", м. Лисичанськ; ДП "Укрхімтрансаміак", м. Київ; ВО "Уренгойгазпром", м. Уренгой (Росія); ВО "Ямбурггаздобыча" м. Ямбург (Росія) та ін.

6. Особистий внесок здобувача

Досліджено принципи роздільної реєстрації окремих видів ультразвукових хвиль, що розповсюджуються в металоконструкціях при підростанні дефекту.

Досліджено вплив діаграми спрямованості на точність визначення координат. Розроблена методика визначення діаграми спрямованості ПАЕ в площині.

Досліджено різні типи ААМ. Розроблені конструкції ПАЕ, які забезпечують діагностування металоконструкцій на різних життєвих циклах.

Досліджено характеристики сигналів АЕ при зварюванні. Розроблена методика АЕ контролю за протіканням процесу зварювання.

Удосконалено технологію діагностування трубопроводів та посудин тиску за рахунок використання методу акустичної емісії.

Проведено великий обсяг практичних робіт з визначення технічного стану конструкцій із застосуванням методу АЕ.

Апробація результатів роботи. Основні наукові положення роботи доповідалися на 9-му міжнародному симпозіумі "Safety as a factor in business and operation" (Іспанія, Барселона - 1998 р.), 11-й Міжнародній конференції "Проблеми ефективності виробництва на північних нафтовидобувних підприємствах" (Новий Уренгой, 1994 р.); на технічних радах ВО "Уренгойгазпром", ВО "Укргазпром", ВНІПІТРАНСГАЗ, ВАТ "Азот" (м. Сєвєродонецьк), НДІ Хіммаш (м. Сєвєродонецьк), ДП НАК "Нафтогаз України" Київтрансгаз та Харківтрансгаз, ДП "Одеський припортовий завод". Дисертація в повному обсязі доповідалась на науковому семінарі ІЕЗ ім.Є.О.Патона, розширених наукових семінарах кафедри електрозварювальних установок та кафедри приладів та систем неруйнівного контролю НТУУ "КПІ".

Публікації. За темою дисертації опубліковано 49 робіт, у тому числі: 1 довідковий посібник "Ремонт магістральних і промислових газопроводів", (191 стор.), 22 статті у фахових журналах, 3 тези доповідей на конференціях, 2 ДСТУ, 3 СТП, 5 методичних розробок з АЕ, затверджених Держнаглядохоронпраці та УкрЦСМ, 12 авторських свідоцтв і патентів.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку джерел з 213 найменувань. Робота викладена на 191 сторінці, у тому числі 145 сторінок основного тексту, 21 сторінка літератури, 25 повних сторінок з рисунками і таблицям.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується обраний напрямок і основні задачі досліджень. Сформульовано мету роботи. Дається характеристика основних положень, що відображають наукову новизну і практичну значимість роботи.

У першому розділі проведено аналіз методів і засобів технічної діагностики та контролю металоконструкцій, окремо розглянуто явище АЕ, наведено варіанти конструкцій ПАЕ та приклади застосування методу АЕ при випробуваннях на зразках. Встановлено недостатньо широке застосування АЕ при вивченні різних фізико-хімічних процесів, пов'язаних з руйнуванням зварних конструкцій, при діагностуванні зварних металоконструкцій.

Була зібрана та проаналізована статистика руйнувань магістральних газопроводів. Щорічно в країнах СНД відбувається не менше 60 протяжних (100 м і більше) руйнувань газопроводів. Число руйнувань, довжина яких перевищує 100 м, складає близько 5...6% від загального числа руйнувань. Під час передпускових випробувань внутрішнім тиском основними причинами руйнування газопроводів є технологічні дефекти труб (приблизно 30...40%) і дефекти монтажно-будівельного походження (40...50%). При експлуатації газопроводів основні причини руйнувань - корозійні дефекти (35...45%), дефекти будівельного походження (25...30%), дефекти труб (10...15%) та інші дефекти не встановленого характеру (15...20%).

Розробці різних методів визначення стану металоконструкцій присвячені роботи Б.Є.Патона, М.П.Альошина, О.Є.Андрейківа, К.Б.Вакара, Б.І.Виборнова, Е.Ф.Гарфа, В.С.Гіренка, В.А.Грешнікова, Ю.Б.Дробота, Г.Дунегана, І.М.Єрмолова, Є.Є.Зоріна, В.І.Іванова, О.М.Карпаша, В.І.Кир'яна, І.С.Кисіля, В.В.Клюєва, І.Я.Кучерова, А.О.Лебедєва, М.В.Лисака, Л.М.Лобанова, С.М.Маєвського, В.І.Махненка, А.Я.Недосєки, М.В.Новікова, В.В.Панасюка, С.Г.Полякова, І.К.Походні, Г.І.Прокопенка, В.М.Прохоренка, А.О.Рибакова, Г.С.Самойловича, В.Р.Скальського, О.І.Степаненка, В.О.Троїцького, В.Т.Трощенка, А.Ф.Улітка, С.К.Фомічова, М.Г.Чаусова та ін.

Аналіз різних методів показав, що найбільш перспективним методом для виявлення дефектів, що зароджуються та розвиваються в об'ємі всієї конструкції, може бути метод АЕ.

У другому розділі представлено експериментальні дослідження з використанням комплексу методів, в першу чергу, акустико-емісійного методу. Експериментальні роботи виконано на системі АЕ контролю "ЕМА", створеній у відділі технічної діагностики ІЕЗ ім. Є.О.Патона спільно з фірмою "Videoton". Автором даної роботи розроблено серію ПАЕ, що використовуються у системі, проведено роботи з метрологічного забезпечення та виробничі випробування системи на різних об'єктах нафтогазового і хімічного комплексів.

Наведено конструкцію АЕ перетворювача (рис.1). Попередній підсилювач ПАЕ електрично зв'язаний з п'єзоелектричним елементом, виконаним у вигляді циліндра з нанесеними на нього електродами спеціальної форми. ПАЕ додатково укомплектований втулкою, яка встановлена концентрично п'єзоелектричному елементу в основі корпусу і з'єднана з останнім за допомогою різьбового з'єднання. Така конструкція дозволяє регулювати розміри демпфування і тим самим досягати рівномірної амплітудно-частотної характеристики в заданому діапазоні частот за необхідної чутливості.

Для дослідження амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) ПАЕ розроблено установку, яка складається з генератора радіоімпульсів, ультразвукового тракту, підсилювача, осцилографа, частотоміра, генератора модулюючих і синхронізуючих імпульсів. Випромінювачем ультразвуку є п'єзоелектричний диск з п'єзокераміки ЦТС-19 або ТБК-3 з резонансною частотою коливань 2 МГц. За рахунок вибору діаметра випромінювача та ступеню його демпфування був отриманий ультразвуковий сигнал достатньої потужності в частотному діапазоні 0.1...1 МГц із рівномірним акустичним полем в місці знаходження п'єзоприймача, що досліджується.

Отримано вираз для визначення чутливості п'єзоприймача:

,

де - коефіцієнт втрат у склейці, Uxх - напруга холостого ходу, Uвх - вхідна напруга на випромінювачі, - коефіцієнт згасання в середовищі, l - довжина звукопроводу, Rвипр - опір випромінювача, S - площа поперечного перетину звукопроводу, - хвильовий опір звукопроводу.

Досліджено АЧХ п'єзоприймачів, виготовлених з монокристалів кварцу, ніобата літію та п'єзокерамічних матеріалів. Порівняння різних ПАЕ показує, що найбільшу чутливість в області рівномірної АЧХ мають ПАЕ з п'єзокераміки; чутливість кварцового ПАЕ і приймачів з ніобата літію значно менша. Крім того, нерівномірність АЧХ ПАЕ з LiNBO3 набагато більша, ніж у ПАЕ з кварцу і п'єзокераміки. Нерівномірність АЧХ приймачів із LiNBO3 пов'язана з радіальним резонансом диска. У ПАЕ з кварцу і ЦТС-19 в діапазоні частот 0.2...1.0 МГц радіальний резонанс відсутній.

Дослідження діаграм спрямованості виконувалось на спеціально розробленій автоматизованій установці, яка забезпечує більш високу, в порівнянні з існуючими, точність і експресність. Діаграми спрямованості знімалися для ПАЕ з кварцу, ніобата літію і п'єзокераміки різної форми і розмірів (рис.3). Застосування ПАЕ з різними формами діаграми спрямованості в площині дозволяє підвищити співвідношення сигнал-шум та підвищити точність визначення координат дефектів, що розвиваються.

Основні труднощі застосування АЕ контролю конструкцій на хвилях Лемба пов'язані з тим, що сигнал АЕ є багатомодовим. Окремі моди поширюються з різними швидкостями і різною інтенсивністю. Це призводить до спотворення вихідного сигналу АЕ в місці його прийому. З метою визначення умов роздільного спостереження мод s0 і а0 теоретично та експериментально досліджені їх характеристики. У випадку довільного збудження відношення нормальних переміщень на поверхні для різних мод можна представити у вигляді:

,

де і - функції, що характеризують збудження хвиль. Розрахунок цих функцій у загальному випадку досить складний, але експериментально при відомих функціяхі шляхом вимірювання легко визначити відношення / і знайти, яка з мод переважно випромінюється при виникненні АЕ. Залежність відношення нормальних переміщень в модах а0 і s0 від величини kt d для двох пластин різної товщини.Таким чином можна визначити спектр частот, в якому переважає та чи інша мода. Використовуючи ці функції, можна провести модовий аналіз сигналів АЕ та підвищити точність визначення координат джерела.

Розробка методики та електромагнітних перетворювачів для контролю напруженого стану зварних конструкцій проводилася за двома напрямками - удосконалення методики вимірювання механічних напруг у виробах з феромагнітних матеріалів і розробки структурної схеми приладу.

Для вимірювання напруг на контрольований об'єкт установлюється перетворювач, що містить два взаємно перпендикулярних накладних електромагніта, один з яких - намагнічуючий, а іншій - вимірювальний. На перший подається синусоїдальний намагнічуючий сигнал, з іншого знімається перетворений сигнал. Фазочутливий вольтметр вимірює зсув фаз між вихідним синусоїдальним сигналом та підсиленим вхідним.

В третьому розділі викладено результати досліджень щодо застосування методу АЕ до контролю різних фізико-хімічних процесів при корозії, зварюванні та циклічних навантаженнях на зразках з метою встановлення можливості подальшого перенесення результатів цих досліджень на реальні конструкції.

Зв'язок між параметрами АЕ сигналів та етапами корозійного розтріскування досліджувався на "зразках де Гармо" по методиці Кеше. За результатами випробувань 40 зразків встановлені залежності між значеннями параметрів АЕ сигналів та окремими етапами розвитку корозії. Для різних матеріалів набір цих значень різний. Час до початку реєстрації перших сигналів акустичної емісії складає 2% від загального часу до появи наскрізних тріщин.

Дослідження показали, що метод АЕ дає можливість реєструвати корозійні процеси та встановлювати етапи їх розвитку.

Експериментальні дослідження зразків на циклічні навантаження підтвердили можливість реєстрації місць зародження тріщин втоми та встановили інформативні параметри сигналів АЕ.

Ефективність застосування методу АЕ для оцінки якості зварювання визначається, насамперед, можливістю достовірного розшифровування сигналів АЕ, що, у свою чергу, вимагає розв'язання двох взаємозалежних задач: виявлення сигналів від дефектів в умовах технологічних перешкод та аналіз зареєстрованих сигналів. Оцінка інтенсивності дефектоутворення методом АЕ проводилася при аргонодуговому зварюванні вольфрамовим електродом без присаджувального дроту. Експерименти проводилися в діапазоні частот 0.6...1.2 МГц. Результати частотного аналізу сигналів АЕ від тріщин, що розвиваються, указують на значний розмір їх амплітуди на високих частотах, тому при використанні зазначеної смуги частот не спостерігається істотної втрати інформації про тріщини. Для оцінки якості зварювання розроблена методика, яка включає наявність "еталонних" зварювальних процесів. Оцінка якості процесу зварювання проводилась шляхом порівняння процесу реального зварювання з "еталонним". Дослідження проводились як в процесі виконання зварювання, так і в процесі формування самого шва.

АЕ контроль якості зварювання може здійснюватися контактним і безконтактним способами.

Дослідження показують, що відхилення значень амплітуди А на 5...7 дБ від середнього значення амплітуди Асер.ет. свідчать про відхилення реального процесу зварювання від "еталонного", що в свою чергу сигналізує про наявність локальних дільниць зародження або розвитку дефектів. На рис.9 подана акустограма процесу зварювання, на рис.10 - результати АЕ контролю зварного шва. Проведені експерименти дозволили виявити наступні закономірності.

Амплітуди імпульсів залежать від розмірів тріщин та швидкості їх росту. При цьому вирішальними чинниками є вид і розміри тріщин. Гарячі тріщини генерують малі сигнали АЕ. Умовою гарантованого виявлення дефекту є перевищення амплітуди корисного сигналу над максимальним фоном від зварювання. Холодні тріщини при температурах нижче 100С викликають АЕ з максимальними амплітудами 60...80 дБ (табл.2). При охолодженні зварного з'єднання всі сигнали, що реєструються, інтерпретуються як результат дефектоутворення.

Дослідження показали принципову можливість розробки систем зворотного зв'язку для управління процесами зварювання за результатами АЕ контролю.

Таблиця 1. Результати АЕ контролю процесу зварювання

№ зразка (кількість зразків)	Середнє значення акустичного фону при зварюванні, дБ	Середні значення амплітуди АЕ
		гарячі тріщини, дБ	холодні тріщини, дБ
1 (5)	40	46	60
2 (5)	40	48	70
3 (5)	42	50	70
4 (5)	38	45	90
5 (5)	50	55	68

Дослідження особливостей етапів руйнування конструкцій в процесі експлуатації проводилося на магістральних газопроводах і посудинах тиску з використанням метода АЕ.

Дослідження особливостей руйнації зварних з'єднань магістральних газопроводів показали, що зони зародження тріщин характеризуються підвищеною крихкістю металу. Аналіз виявлених АЕ контролем ділянок показав, що крихкість металу має локальний характер. Протяжність зони крихкості складає 200...300 мм. Випробування зразків, вирізаних з матеріалу газопроводів, показали, що ударна в'язкість у локальній зоні крихкості може зменшуватися в 2 рази в основному металі і в 3 рази - у металі шва.

Відношення межі текучості до тимчасового опору на ділянках газопроводів, схильних до крихкості, складало 0.75...0.9. У крихких ділянках ширина області інтенсивного пластичного деформування в зоні руйнації зменшується приблизно в 7 разів (1.0...1.5 мм) у порівнянні з сусідніми зонами. Зони крихкості характеризуються підвищенням концентрації залишкового водню. Найбільш інтенсивно процес наводнення протікає в зонах дефектів зварних з'єднань. Концентрація залишкового водню тут може збільшуватися від 3 до 24 разів у порівнянні з середнім вмістом у сусідніх зонах. В бездефектних зонах процес наводнення протікає менш інтенсивно. Концентрація залишкового водню тут може збільшуватися від 1.5 до 3 разів у порівнянні з середнім вмістом водню у сусідніх зонах.

Таблиця 2

Рівень захисного потенціалу	Твердість матеріалу НВ , МПа	Акустична активність NУ , імп/год	Амплітуда,дБ	Рівень водню після руйнування Н, ppm
- 0.8	156	-	-	-
- 0.56	190	3	7...12	1.2...2.2
-	200	4	7...10	2.2...3.8
+ 0.2	240	12	10...12	32.5…35.6

В четвертому розділі наведено результати комплексної діагностики технічного стану зварних конструкцій.

Результати досліджень та доопрацювання окремих вузлів АЕ апаратури дозволили включити метод АЕ в загальну схему технічного діагностування трубопроводів та посудин тиску.

При проведенні виробничих випробувань за рахунок впровадження розробленої апаратури та методик була проведена комплексна діагностика технічного стану окремих дільниць магістральних газопроводів Бердичівського, Боярського, Дніпропетровського, Запорізького, Лубенського, Харківського, Херсонського УМГ. У загальну схему діагностування трубопроводів введено метод АЕ, який дозволяє на дільницях з підвищеною акустичною активністю на ранніх етапах визначити місця дефектоутворень. Вибіркові результати обстежень 20 шурфів газопроводів показали, що порушення ізоляції, а це, як правило, має місце в низинних ділянках рельєфу місцевості з високим рівнем ґрунтових вод, в заплавах рік, починається з зони кільцевих і подовжніх зварних швів.

Наступним етапом руйнування газопроводу є підвищення швидкості корозії в місцях локального порушення ізоляції на ділянках зсуву електродного потенціалу труби.

Наслідком порушення і відшарування ізоляції є зсув електродного потенціалу труби в позитивний бік. Рівень і характер розподілу електродного потенціалу труби є інформативним параметром діагностики, що визначає можливість підвищення швидкості електрохімічної корозії, а також можливість протікання процесу локального катодного виділення водню. Кількісно швидкість загальної електрохімічної корозії визначається товщинометрією як зменшення товщини стінки труби, віднесене до проміжку часу між двома вимірами. Важливу інформацію для формування методик комплексної діагностики також дає зміна за часом електродного потенціалу труби. Більш інтенсивна зміна за часом електродного потенціалу труби є ознакою старіння і відшаровування ізоляції.

Застосування АЕ контролю дозволяє в процесі експлуатації відслідковувати інтенсивність протікання корозійних процесів та встановлювати координати таких місць.

Високу ефективність продемонстрував метод АЕ при оцінці технічного стану посудин тиску. Підтвердження достовірності результатів АЕ досліджень отримано на багатьох об'єктах контролю.

Як характерний приклад розглянуто АЕ діагностику реактора вторинного реформінгу природного газу R-101 (рис.13) на підприємстві ВАТ "Азот" м. Черкаси. АЕ діагностика проводилась в процесі пневмовипробувань реактора. При значенні внутрішнього тиску Рвнутр = 1.4 МПа (що складає 47% від робочого тиску) були зареєстровані сигнали АЕ. Спочатку інформація надходила з зони трійника. Потім потік інформації почав наростати. Інтенсивний потік імпульсів АЕ з наростаючою амплітудою характерний для розвитку дефектів. Для уточнення місця розташування дефекту і його конфігурації АЕ перетворювачі були об'єднані в одну лінійну антену. Це дозволило контролювати поведінку зареєстрованого дефекту по всій його довжині. Після вирізки трійника була виявлена тріщина довжиною 600 мм у зоні кільцевого шва. Тріщина розвилася на глибину до 23 мм при товщині стінки трійника 30 мм.

Нижче наведені порівняльні результати акустико-емісійного контролю, кольорової дефектоскопії та рентгенографії змійовиків в печі каталітичного крекінгу (табл.3). Встановлено, що в 95% випадків там, де акустична емісія показала наявність підростаючих дефектів, це підтверджувалось іншими методами контролю. Було проведено класифікацію дефектів та встановлені їх розміри. Решту 5% слід віднести до дефектів, які не можуть бути встановлені традиційними методами неруйнівного контролю, але відслідковуються методом АЕ за рахунок його високої чутливості.

Таблиця 3. Порівняння результатів контролю методом акустичної емісії, кольорової дефектоскопії та рентгенографії

Номер за схемою зварного шва з дефектами, виявленими АЕ методом	Кольорова дефектоскопія	Рентгенографія	Виявлені дефекти
I П О Т І К
1-5	+	+	2Т-4 мм Н-2 мм
1-6	+	+	Пдр-300 мм, Т-60 Н-3 мм
1-29	+	+	2П-2 мм, 3Пдр-200 мм
1-30	+	+	3Т-8 мм Н-3 мм, 2Пдр-200 мм
1-59	+	+	2Т-5 мм Н-2 мм, 2П-2 мм
ІI П О Т І К
1-60	+	+	2Т-6 мм Н-3 мм
1-77	+	+	3П-3 мм, Пдр-100 мм
1-78	+	+	2Т-8 мм Н-3 мм
1-79	+	+	дефекти типу Т не виявлені
1-52	+	-	дефекти типу Т не виявлені
1-55	+	-	2П-2 мм
1-64	+	-	6Т-5мм Н-1 мм
1-67	+	-	4Т-4 мм Н-1 мм

Примітка: Т - тріщина (указано число тріщин найбільшої довжини);Н - глибина тріщин, мм; П - пора (указано діаметр, мм); Пдр - підріз (указана довжина, мм)

Результати деяких досліджень занесені до рекомендацій щодо акустико-емісійного контролю об'єктів підвищеної безпеки Держнаглядохоронпраці та до ДСТУ.

Результати АЕ контролю, отримані при технічному діагностуванні, можуть бути використані в розрахункових методах та методах традиційного контролю за станом металоконструкцій. Метод АЕ може бути основою поточного виробничого контролю в процесі експлуатації конструкцій.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

1. Теоретично доведено, експериментально досліджено та підтверджено можливість селекції багатомодових ультразвукових хвиль, можливість вибору найбільш інформативної моди для конструкцій (посудин, сховищ, трубопроводів) з різними товщинами стінок. Це дозволяє під час акустико-емісійного контролю правильно встановити швидкість ультразвукових хвиль та підвищити точність визначення координат дефектів, що розвиваються. Показано, що відношення амплітуд переміщень в модах s0 і а0 для пластин різної товщини можуть мати значення від 1.5 до 80 і більше.

2. Досліджено вплив форми, розмірів та складу ряду ААМ на головні характеристики ПАЕ. Виявлено, що АЧХ ПАЕ залежать як від коефіцієнту електромеханічного зв'язку ААМ, так і від форми та геометричних розмірів перетворювачів. Показано, що найбільшу чутливість у смузі частот від 100 кГц до 1 МГц мають п'єзокерамічні приймачі. На основі цих досліджень розроблено нові типи ПАЕ, які дають можливість проводити контроль за станом матеріалу конструкцій на різних етапах виробництва та експлуатації, розширити можливості АЕ методу при контролі якості зварювальних процесів та визначенні координат дефектів, що розвиваються.

3. Досліджено вплив діаграми спрямованості чутливості ПАЕ в площині на точність визначення координат активних акустичних зон. Встановлено, що використання ПАЕ з некруговою діаграмою спрямованості при вимірюванні різниць часу приходу сигналів призводить до похибки у визначенні відстані між цими перетворювачами.

4. Встановлено, що відхилення значень амплітуди А акустичних сигналів при зварюванні на 5...7 дБ від середнього значення амплітуди "еталонного" сигналу Асер.ет. свідчить про наявність дефекта в зварному шві. Удосконалено методику та пристрій АЕ для контролю якості зварних виробів.

5. На зразках та реальних об'єктах досліджено появу сигналів АЕ при зародженні корозії та появі тріщин втоми. Встановлено кількісний зв'язок між сигналами АЕ та етапами корозійного руйнування в районі зварного з'єднання. Показано, що початку руйнування поверхневої плівки відповідають сигнали АЕ з середнім значенням амплітуд Асер = 29...40 дБ (при тривалості сигналу фімп = 10...40 мс); появі тріщини - Асер = 41...66 дБ (фімп = = 20...270 мс).

6. Удосконалено загальну схему діагностування зварних конструкцій шляхом введення до неї методу АЕ контролю. Проведено аналіз достовірності результатів АЕ контролю традиційними методами руйнівного і неруйнівного контролю.

7. Основні результати роботи використані в ДСТУ, ДНАОП та впроваджені на підприємствах: Державне підприємство "Одеський припортовий завод", Дочірнє підприємство НАК "Нафтогаз України" Київтрансгаз, ВАТ "Линос", ВАТ "Азот" та ін.

СПИСОК ОСНОВНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ та особистий внесок пошукача

1. Ремонт магистральных и промысловых газопроводов. Справочное пособие / Груднистый В.Н., Зорин Е.Е., Егурцов С.А., Ефименко Л.А., Коновалова О.В., Ланчаков Г.А., Недосека А.Я., Пашков Ю.И., Степаненко А.И., Хренов Н.Н., Фомичев С.К., Яременко М.А. / Под ред. Степаненко А.И. К.: Интерграфик, 1996. - 191 с.

2. Особисто пошукачем проведений аналіз причин руйнування магістральних трубопроводів, описані результати акустико-емісійного контролю окремих дільниць газопроводів, посудин тиску. Наведені та проаналізовані характеристики приладів контролю (розділ 3.6 с. 91-106).

3. Жабитенко Н.К., Железняк И.П., Кучеров И.Я., Яременко М.А. Исследование характеристик мод s0 и а0 в пластинах с целью их раздельной регистрации при акустоэмиссии // Диагностика и прогнозирование разрушения сварных конструкций. - 1988. - № 7. - С. 18-22.

4. Досліджені особливості умов виникнення та переносу енергії в пластинах та оболонках ультразвуковими хвилями різного типу. Виконана експериментальна частина. Проведені розрахунки.

5. Калеманов В.И., Козуб А.П., Яременко М.А. О контроле качества сварочного процесса // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1989. - № 3. - С. 88-89.

6. Виконана постановка задачі, спланований експеримент і проведений аналіз результатів.

7. Фомичев С.К., Жданов И.М., Яременко М.А., Кобелев С.В., Ницевич З., Плохоцкий З. Развитие расслоений в оболочковых конструкциях под действием давления водорода в расслоении // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1997. - № 1. - С. 23-33.

8. Розроблена установки для визначення форми підростаючого розшарування, близького до внутрішньої поверхні, виконані експериментальні роботи, проведений аналіз результатів.

9. Недосека А.Я., Овсиенко М.А., Харченко Л.Ф., Яременко М.А. Развитие структуры математического и аппаратурного обеспечения систем АЭ диагностики с учетом их практического применения // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1998. - № 1. - С. 3-7.

10. Проведений аналіз стану робіт з розробки апаратних засобів діагностування акустико-емісійним методом та розроблені основні технічні вимоги до апаратури акустико-емісійного контролю.

11. Патон Б.Е., Недосека А.Я., Фомичев С.К., Яременко М.А. Обоснование методов обследования и выбор мест шурфовки магистральных газопроводов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1999. - № 1. - C. 3-12.

12. Розроблена модель деградації металу і руйнування магістральних газопроводів. Проведений аналіз результатів роботи станцій катодного захисту, акустико-емісійний контроль окремих дільниць газопроводу та запропонована схема діагностування магістральних газопроводів.

13. Гарф Э.Ф., Недосека А.Я., Нетребский М.А., Яременко М.А. Оценка прочности трубопроводов, имеющих значительный эрозионно-коррозионный износ // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1999. - № 1. - С. 58-64.

14. Розроблена схема локації джерел сигналів акустичної емісії.

15. Недосека А.Я., Овсиенко М.А., Харченко Л.Ф., Яременко М.А. О применении метода акустической эмиссии для контроля промышленных конструкций // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2003. № 3. - С. 3-6.

16. Розроблена схема установки приймачів на об'єктах контролю та методика контролю. Виконана експериментальна частина і проведений аналіз результатів. Отримані зведені порівняльні характеристики.

17. Агарков С.В., Недосека А.Я., Овсиенко М.А., Харченко Л.Ф., Яременко М.А. Акустико-эмиссионный контроль в нефтехимическом производстве // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2003. - № 4. - С. 37-39.

18. Розроблена схема контролю, виконані вимірювання та обробка результатів.

19. Королев В.П., Волкова И.А., Яременко М.А. Оценка остаточного ресурса цилиндрических листовых конструкций башенного типа при коррозионно-механическом разрушении // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. - Будівельні конструкції. Будівлі та споруди. - 2001. - 5(30). - С. 163-167.

20. Розроблена схема моніторингу корозійного стану в різних зонах акустичної активності.

21. Способ имитации сигналов акустической эмиссии: А.с. 1325351 СССР / Калитенко В.А., Кучеров И.Я., Перга В.М., Яременко М.А. (СССР) - № 4035609; Заявлено 11.03.86; Зарегистр. 22.03.87.

22. Запропонована схема експерименту. Проведені аналіз та узагальнення результатів експериментів.

23. Способ определения диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей поверхностных волн: А.с. 1360374 СССР / Недосека А.Я., Харченко Л.Ф., Яременко М.А., Кучеров И.Я., Перга В.М., Ляшенко О.В. (СССР) - № 3761634; Заявлено 29.06.84; Зарегистр. 15.08.87.

24. Доведена необхідність врахування значення діаграми спрямованості при акустико-емісійному контролі. Розроблена структурна схема установки для вимірювання діаграми спрямованості.

25. Преобразователь для регистрации сигналов акустической эмиссии: А.с. 1405495 СССР / Недосека А.Я., Калеманов В.И., Ткаченко В.Н., Харченко Л.Ф., Яременко М.А. (СССР) - № 4035610; Заявлено 11.03.86; Зарегистр. 22.02.88.

26. Запропонована конструкція перетворювача сигналів акустичної емісії.

27. Пьезоэлектрический датчик акустической эмиссии: А.с. 1455871 СССР / Кучеров И.Я., Мезинцев Е.Д., Недосека А.Я., Саливонов И.Н., Яременко М.А. (СССР) - № 4165381; Заявлено 22.12.86; Зарегистр. 1.10.88.

28. Проведене дослідження амплітудно-частотних характеристик п'єзокераміки різного складу і різних геометричних форм.

29. Преобразователь для регистрации сигналов акустической эмиссии: А.с. 1468198 СССР / Недосека А.Я., Яременко М.А., Калеманов В.И., Харченко Л.Ф., Ткаченко В.Н. (СССР) - № 4117538; Заявлено 4.06.86; Зарегистр. 15.11.88.

30. Проведені розрахунки основних параметрів перетворювача сигналів акустичної емісії.

31. Образец для калибровки ультразвуковых преобразователей волн Рэлея и Лэмба: А.с. 1496465 СССР / Недосека А.Я., Калеманов В.И., Харченко Л.Ф., Ткаченко В.Н., Яременко М.А. (СССР) - № 4263696; Заявлено 7.04.87; Зарегистр. 22.03.89.

32. Запропоновані метод та пристрій для калібровки ультразвукових приймачів хвиль Релея і Лемба.

33. Способ контроля режима дуговой сварки: А.с. 1651446 СССР / Яременко М.А. (СССР) - № 4494791; Заявлено 15.06.88; Зарегистр. 22.01.91.

34. Способ определения качества сварных швов изделий: А.с. 1670588 СССР Недосека А.Я., Яременко М.А., Козуб А.П., Калеманов В.И., Пчелинцева В.Э. (СССР) - № 4646390; Заявлено 6.02.89; Зарегистр. 15.04.91.

35. Запропонована схема акустико-емісійного контролю зварювання. Проведений аналіз контролю. Встановлений зв'язок між параметрами акустико-емісійних сигналів та дефектами зварювання.

36. Пат. 17181 України, МКВ G 01 L 1/12. Спосіб визначення механічних напруг у виробах з феромагнітних матеріалів і пристрій для його реалізації / Фомічов С.К., Мінаков С.М., Недосєка А.Я., Яременко М.А. (Україна), Зарицький С.П., Степаненко О.І., Кульков А.М. (Росія) - Зареєстр. 18.03.97; Опубл. 31.10.97. - 3 с.

37. Виконані розрахунки характеристик приладу і проведена експериментальна частина роботи.

38. Пат. № 96121642/28(028 208) России. Способ определения механических напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов и устройство для его реализации / Яременко М.А. (Украина) - Положительное решения о выдаче патента 25.12.98.

39. Пат. № 2159929 России. Способ определения скорости коррозии и устройство для его реализации / Яременко М.А. (Украина). Москва. 27.11.2000.

40. Пат. № 215924 России. Способ определения напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления / Яременко М.А. (Украина). Москва. 27.11.2000.

41. Яременко М.А. Опыт применения систем АЭ диагностики в газовой и нефтяной промышленности (Диплом II степени) // 11-я научно-техническая конференция "Проблемы эффективности производства на северных нефтегазодобывающих предприятиях". - Новый Уренгой. - 1994. - 2 с.

42. Проведене узагальнення результатів акустико-емісійного контролю на північних нафтогазодобуваючих підприємствах.

43. Яременко М.А., Овсиенко М.А., Харченко Л.Ф. Применение метода акустической эмиссии в промышленности // Акустический симпозиум "Консонанс-2003". - Институт гидромеханики НАНУ. Киев. - 2003. - С.38.

44. Виконана постановка задачі, проведене порівняння результатів контролю різними методами.

45. Fomichov S., Yaremenko M., Plohotzky Z. Integrated diagnostics of welded pipelines and pressure vessels / 9th International Symposium. Safety as a factor in business and operation. - Barcelona. Spain. - 04.05.98. - 3 р.

46. Розроблені алгоритми комплексного контролю зварних трубопроводів декількома методами.

АНОТАЦІЯ

Яременко М.А. Технологія акустико-емісійного контролю зварних трубопроводів та посудин тиску. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 - Прилади і методи контролю та визначення складу речовин. - Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2003. Дисертація присвячена поглибленню уявлень про взаємозв'язок характеристик матеріалу конструкцій з характеристиками сигналів акустичної емісії (АЕ) та удосконаленню методології АЕ контролю зварних металоконструкцій. Робота спрямована на вирішення проблем створення високоефективних ресурсозберігаючих технологій, які б забезпечили безпеку експлуатації особливо відповідальних зварних оболонкових конструкцій. В роботі проаналізовано причини руйнування оболонкових конструкцій, методи їх контролю та діагностування. Розглянуто умови збудження АЕ і проведено аналіз впливу різних чинників на її параметри. Теоретично показано, експериментально досліджено та підтверджено можливість селекції поверхневих УЗ хвиль та вибору найбільш інформативної моди для виробів з різними товщинами стінок, що дозволяє правильно встановити швидкість УЗ хвиль та підвищити точність визначення координат дефектів, що розвиваються. Досліджено появу сигналів АЕ при зварюванні, зародженні корозії та появі тріщин втоми. Встановлено кількісний зв'язок між сигналами АЕ та етапами корозійного руйнування в районі зварного з'єднання.

Ключові слова: технічне діагностування, неруйнівний контроль, акустична емісія, приймач-перетворювач акустико-емісійних сигналів, активні акустичні матеріали, чутливість, діаграма спрямованості, акустико-емісійніий контроль, дефект, сигнал, хвиля, мода, визначення координат дефектів, наводнення, корозія, акустично активні зони, трубопроводи, посудини під тиском.

АННОТАЦИЯ

Яременко М.А. Технология акустико-эмиссионного контроля сварных трубопроводов и сосудов давления. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 - Приборы и методы контроля и определения состава вещества. - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2003.

Украина имеет высокоразвитую сеть магистральных трубопроводов, на нефтеперерабатывающих и химических предприятиях задействованы десятки тысяч сосудов давления, хранилищ, баллонов и т.п. оболочечных конструкций. Многие из них отработали свой регламентный ресурс, но продолжают использоваться ввиду экономической невозможности их замены. Часть конструкций вполне работоспособна, другие представляют значительную экологическую опасность. Поэтому актуальной становится задача не выборочного, а стопроцентного контроля материала конструкций и их сварных соединений.

Диссертация посвящена углублению представлений о взаимосвязи характеристик материала конструкций с характеристиками сигналов акустической эмиссии (АЭ) и усовершенствованию методологии АЭ контроля сварных металлоконструкций. Работа направлена на решение проблем создания высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, призванных обеспечить безопасность эксплуатации сварных оболочечных конструкций, таких как трубопроводы различного назначения, сосудов под давлением и др., которые по уровню опасности последствий разрушений относятся к категории особо ответственных.

В работе проанализированы причины разрушения оболочечных конструкций, методы их контроля и диагностирования. Рассмотрены условия возбуждения АЭ и проведен анализ влияния различных факторов на ее параметры. Теоретически показана, экспериментально исследована и подтверждена возможность селекции поверхностных ультразвуковых волн и выбора наиболее информативной моды для изделий с различными толщинами стенок, что позволяет правильно определить скорость ультразвуковых волн и увеличить точность определения координат развивающихся дефектов.

Исследовано влияние формы, размеров и состава ряда активных акустических материалов на основные характеристики приемников-преобразователей сигналов АЭ (ПАЭ). На этой основе разработаны новые типы ПАЭ. Исследовано влияние диаграммы направленности чувствительности в плоскости приемников высокочастотных сигналов АЭ на точность определения координат активных акустических зон.

Разработаны электромагнитные преобразователи и методика для контроля напряженного состояния сварных конструкций. Усовершенствован способ измерения механических напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов и разработана структурная схема измерительного прибора.

Установлены значения отклонений амплитуды акустических сигналов при сварке от среднего значения амплитуды "эталонного" сигнала Аср.эт. , которые свидетельствуют о наличии дефекта в сварном шве. Усовершенствованы методика и АЭ устройство для контроля качества сварных изделий.

На образцах и реальных объектах исследовано появление сигналов АЭ при зарождении коррозии и появлении усталостных трещин. Установлена количественная связь между сигналами АЭ и этапами коррозионного разрушения в районе сварного соединения.

Усовершенствована общая схема диагностирования сварных конструкций путем введения в нее метода АЭ контроля. Проведен анализ достоверности результатов АЭ контроля традиционными методами разрушающего и неразрушающего контроля.

Разработано научное обоснование комплексного обследования трубопроводов, объединяющего АЭ контроль с анализом кинетики потенциала катодной защиты и определением мест локального наводораживания или повышения твердости материала.

Представлены результаты работ по комплексному обследованию отдельных участков магистральных газопроводов в различных районах Украины.

Результаты исследований вошли в ДСТУ 4223-2003 "Котлы, сосуды под давлением и трубопроводы. Техническое диагностирование. Общие требования", ДСТУ 4227-2003 "Руководство по проведению акустико-эмиссионного диагностирования объектов повышенной опасности", 4 стандарта предприятий (СТП), 2 методики государственной метрологической аттестации УкрЦСМ, а также в методики и рекомендации по акустико-эмиссионному контролю объектов повышенной опасности Госнадзорохрантруда Украины.

Результаты АЭ контроля, полученные при техническом диагностировании, могут быть использованы в расчетных методах и традиционных методах контроля состояния металлоконструкций. Метод АЭ может быть основой текущего производственного контроля в процессе эксплуатации конструкций.

Ключевые слова: техническое диагностирование, неразрушающий контроль, акустическая эмиссия, приемник-преобразователь акустико-эмиссионных сигналов, активные акустические материалы, чувствительность, диаграмма направленности, акустико-эмиссионный контроль, дефект, сигнал, волна, мода, координаты дефектов, наводороживание, коррозия, акустически активные зоны, трубопроводы, сосуды под давлением.

ABSTRACT

Yaremenko M.A. Technology of acoustic emission testing of welded pipelines and pressure vessels. - Manuscript.

Dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences in the speciality 05.11.13 - Instruments and methods for controlling and structural analysis of substance. - National Technical University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute", Kiev, 2003.

The dissertation is devoted to gaining more profound insight into the inter-relation of the characteristics of structure material and characteristics of acoustic emission (AE) signals and improvement of methodology of AE testing of welded metal structures. The work is aimed at solving the problems of development of high-effective resource-saving technologies for ensuring the safe service of welded shell structures, which belong to the category of highly critical.

The causes for failure of shell structures, methods of their control and diagnostics are analyzed in the dissertation. Conditions of excitation of acoustic emission are considered and analysis of the influence of various factors on its parameters is carried out. The opportunity of selection of surface ultrasonic waves and of the most informative mode for objects of different thickness of the walls is theoretically shown, experimentally investigated and confirmed. It allows correct determination of the velocity of ultrasonic waves and increasing the accuracy of measurement of coordinates of propagating defects. Occurrence of AE signals at initiation of corrosion and fatigue cracks in samples and real objects has been investigated. A quantitative relationship between AE signals and stages of corrosion destruction in area of welded joint is established. Key words: technical diagnostics, nondestructive testing, acoustic emission, receiver-converter of acoustic emission signals, active acoustic materials, sensitivity, orientation diagram, acoustic emission testing, defect, signal, wave, mode, coordinate of defects, hydrogenation, corrosion, active acoustic zones, pipelines, pressure vessels.

Размещено на Allbest.ur

...