Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая реализация отработки навыков по локализации дефектов методом акустической эмиссии

Д.Г. Мокин, МГТУ им Н.Э. Баумана

(Калужский филиал)

П.П. Кийко, С.А. Матвеев, ООО "РИТЦ"

Основное содержание исследования

В настоящее время для диагностирования локализации внутренних дефектов в металлических конструкциях, является метод акустической эмиссии (АЭ), который, как известно, основан на излучении колебаний дислокаций в материале при его нагружении [1]. При этом излучаемая волна фиксируется пьезоэлектрическим датчиком. Если установить два таких датчика, между которыми возможно находится внутренний дефект в материале, то по сигналу АЭ, полученного этими датчиками, можно оценить место дефекта, а также возможно охарактеризовать его размеры. Такой принцип анализа информации используется в приборе Uniscope фирмы "Интерюнис" [2].

В калужской области данный прибор есть в наличии у компании "Региональный инженерно-технический центр" (РИТЦ). С помощью прибора Uniscope (далее прибор) можно производить диагностику металлоконструкций грузоподъемных машин, строительных конструкций, трубопроводов, котлов, сосудов под давлением и др. Методика проведения диагностики по методу АЭ расписана в руководящем документе [3]. Данные правила позволяют выявлять и классифицировать источники АЭ. Оператору, работающему с данным прибором необходимо знать не только теоретические основы метода АЭ, но и иметь практические навыки в обнаружении внутренних дефектов. С этой целью, для подготовки персонала по работе с данным методом АЭ и прибором на базе лаборатории неразрушающего контроля и диагностики, открытой в КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана совместно с компанией "РИТЦ" [4], разрабатывается стенд, который позволит получать практические навыки для обнаружения дефектов с помощью имеющегося оборудования.

Стенд представляет собой установку, на которой закреплена диагностируемая пластина. Эта пластина может нагружаться, для создания напряжений внутри нее. Если пластина имеет внутренние дефекты, то возникают, под действием напряженно-деформированного состояния акустические волны, распространяющиеся в материале. Установленные на пластине датчики преобразователи АЭ (ПАЭ) улавливают волны и передают информацию в прибор, на экране которого эта информация выдается в графическом виде. Зная скорость распространения волн в материале, расположение ПАЭ и время, когда волна дошла до датчика, можно локализовать (определить место положения) источник распространения акустической волны. Этот источник и есть внутренний дефект в материале. Фиксируемый уровень волны может дать информацию о размере этого дефекта. Эскиз стенда представлен на рис.1.

Рис. 1. Cтенд для диагностики.

Испытуемый образец представляет собой пластину определенной длины, ширины и толщины. Эта пластина закреплена на двух стойках. Нагружение на пластину создается за счет подвеса грузов определенной массы на ее концах. Для определения габаритов диагностируемой пластины (длина, ширина, толщина) была разработана программа в LabVIEW по определению этих размеров. Окно программы представлено на рис.2.

акустическая эмиссия металлическая конструкция дефект

Рис. 2. Окно программы по расчету консольных сил на пластину.

В программе заложен расчет по определению напряжений в балке, по схеме, приведенной на рис.3. [5]

Рис. 3. Расчетная схема балки.

В программе задаются конкретные размеры пластины и расстояния между опорами, а также указываются предел текучести и модуль упругости материала. Программа определяет необходимую нагрузку на консольных концах пластины, для создания напряженно-деформированного состояния, которое является заданным процентом от предела текучести материала. Так же программа позволяет оценить прогиб пластины в любой ее точке. В итоге программа позволила подобрать габариты пластины при создании в ней напряжений равных 75% от предела текучести. При нагружении на концах не более 100кг. Такие значения напряжений возникают при толщине пластины не более 1,5мм, ширине не более 100мм и при расстоянии между опорами до 800мм.

Для обучения персонала, работающего с прибором на данном стенде, требуется несколько видов пластин. Одна пластина, так называемая без дефектная, другие, имеющие дефект. В качестве создания явно выраженного дефекта в пластине выступает отверстие не более 1мм в диаметре, но для оценки размера дефекта предполагается наличие отверстий разного диаметра. Все дефектные пластины имеют отверстия с различным диаметром и положением отверстий на пластине. Каждая пластина имеет свой уровень сложности (наличие дефектов). Так, например, пластина с одним дефектом имеет одно отверстие. Таких пластин может быть несколько, у которых отверстия разные по диаметру и положению отверстий. Это дает возможность получить навык оператору в определении скрытого дефекта по полученной информации на дисплее прибора, т.е. локализацию и размер дефекта. Другим видом пластины является пластина, на которой не одно, а два отверстия. Сами отверстия могут иметь разный диаметр и расположение. Все это позволит получить определенные навыки по определению, как по положению, так и по размеру скрытых дефектов на основании данных на дисплее прибора при проведении диагностирования на реальных объектах металлоконструкций и др.

В дальнейшем сотрудники "РИТЦ", получившие соответствующие навыки по работе, с имеющимся прибором, смогут с высокой степенью точности определять (локализовать) все, даже незначительные дефекты в металлоконструкциях грузоподъемных машин, строительных конструкций, трубопроводов, котлов, сосудов под давлением и др. Необходимость проведения такой работы основана на итогах прошедшей 8-12 ноября 2010г., в г. Москве II Международной Научно-Технической Конференции "ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕТОДЕ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ" [6].

Используемая литература

1. Назначение методов контроля [электронный ресурс] / офиц. сайт центр аттестации лабораторий и специалистов. URL: http://ooocalis.ru/naznachenie-metodov-kontrola.html (дата обращения: 31.10.15)

2. UNISCOPE. Общий вид и характеристики [электронный ресурс] / офиц. сайт интерюнис. URL: http://www.interunis.ru/ru/produkcziya-a-line-32d/uniscope.html (дата обращения: 31.10.2015)

3. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов [Текст]: ПБ 03-593-03, утв. Госгортехнадзором России 09.06.2003: ввод в действие с 21.06.2003. - М.: ПИО ОБТ, 2003. - 58с.

4. В КФ МГТУ открыта лаборатория неразрушающего контроля и диагностики [электронный ресурс] / офиц. сайт весть-news. URL: http://www.vest-news.ru/news/72517 (дата обращения: 31.10.15)

5. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов. - 10-е издание, перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. - 592 с.

6. Итоги II международной научно-технической конференции "Инновационные технологии в методе акустической эмиссии" [электронный ресурс] / офиц. сайт интерюнис. URL: http://www.interunis.ru/ru/articles/statya-27.html (дата обращения: 31.10.15)

Размещено на Allbest.ru