Акустико-эмиссионный метод

 

 Погрешность  определения положения источника  составляет обычно 3-5% максимального  расстояния между преобра-зователями, но не менее, чем величина порядка толщины стенки контролируемого объекта. Последнее связано с тем, что положение источника по толщине обычно не определяют, а находят только место эпицентра («следа») источника на поверхности.

 

 Имитаторы  сигналов АЭ используют для оценки точности локации объектов и проверки работоспособности аппаратуры Калиброванный по амплитуде упругий сигнал можно возбудить.

 

 

 

 

 

Рис.3. Число N импульсов АЭ и раскрытие б трещины в зависимости от числа n циклов нагружения. Максимальное напряжение постоянно

 

 

 

 

 

Рис. 4 Структурная схема аппаратуры для контроля акустико-эмиссионным методом

 

 

 

 

 Количество  преобразователей выбирают в  зависимости от за-дач контроля. Например, когда используют АЭ  при механичес-ких испытаниях  образцов в форме стержня, достаточно иметь один ПЭП, расположенный на торце или другой ненагруженной части образца. Однако даже в этом случае полезно применять систему с двумя ПЭП, расположенными по разные стороны от области, где ожидается разрушение. Тогда можно использовать систему локации источников АЭ, выделить сигналы от этой области и отстроиться от шумов, возникающих в системе крепления образца.

 

 Более  сложная задача — контроль  объектов с большой пло-щадью  поверхности. В этом случае определяют  необходимое рас-стояние между ПЭП с учетом затухания ультразвука в выбран-ном частотном диапазоне, иногда корректируют частоту. ПЭП размещают на объекте так, чтобы обеспечить надежный контроль областей, где наиболее вероятно появление и развитие дефектов:

 

 сварных  соединений, мест концентрации напряжений. При контроле сосудов давления ПЭП размещают на расстоянии 200-5000 мм друг от друга. Их помещают вблизи особо напряженных сварных швов, радиусных переходов, патрубков. Правильность расположения ПЭП и работоспособность каналов аппаратуры проверяют, используя имитаторы АЭ. Контролируют надежность регистрации сигналов, возникающих в различных участках конструкции, и точность определения координат источников.

 

 Задание  критериев опасного состояния  объекта — наиболее сложная  проблема методики дефектоскопического контроля с помощью АЭ (нужно выбрать, по какому параметру АЭ и по какому его количественному признаку следует принимать решение о признании сигналов предвестниками разрушения).

 

 Трудность  задачи состоит в том, чтобы  выделить АЭ от развития трещины на фоне сигналов, связанных с пластической деформацией. Установлено, что активность и амплитуда сигналов АЭ изменяются немонотонно и могут достигать максимумов, превышающих значения перед разрушением.

 

 Наиболее  информативный параметр, сигнализирующий о приближении разрушения, — рост суммарного числа импуль-сов с начала испытаний. Каждый импульс АЭ это, как правило, единичный акт разрушения.

 

 На рис.5 показана характерная кривая  роста N при уве-личении статической  нагрузки объекта.

 

 

 

 

Рис. 5 Характерная зависимость числа импульсов АЭ от статической нагрузки

 

 

При сохранении режима нагружения объект обязательно разрушится по участку, где был источник эмиссии. Ступенчатый характер кривой соответствует скачкообразному росту трещин.

 

 Метод  АЭ, как средство НК конструкций, позволяет проводить интегральный  контроль и обнаруживать только  несплошности, представляющие действительную  опасность. Однако он не дает  достаточной информации, чтобы предсказать  работоспособность изделия задолго до разрушения. Для прогнозирования ресурса изделий без явных дефектов после изготовления метод непригоден.

 

 Испытание  материалов. Исследования АЭ в  этом случае могут быть направлены  на уяснение поведения АЭ в  процессе других более сложных  испытаний (например, в процессе сварки), либо для изучения природы процессов, происходящих в материале.

 

 Механические  испытания материалов — наиболее  очевидная область применения  АЭ. Для этого разрабатывают специальные  «бесшумные» испытательные машины  с минимальным уровнем шумов от сочленений, приводов, зажимов.

 

 Выше  были примеры поведения АЭ  при механических испытаниях  на статический разрыв, циклическую  усталость, и показана связь АЭ  со свойствами материалов. Факт  достижения максимума активности  в точке предела текучести используют для определения этой точки.

 

 Применение  метода АЭ при испытаниях композиционных  материалов, например, стеклопластиков, позволило установить механизм  разрушения. Слабые сигналы АЭ  соответствуют разрушению адгезии  люксидной смолы со стекловолокном, более сильные — разрушению эпоксидной смолы, наиболее сильные — разрыву стекловолокна.

 

 При  термических испытаниях изменение  агрегатного состояния (плавление, твердение) вызывает появление значительной  АЭ лишь когда образец «зажат», т.е. изменение размеров образца ограничено. В этом случае АЭ связана с механическими нагрузками.

 

 При  коррозионных испытаниях метод  особенно эффективен для слежения  за коррозией под напряжением. Механически наг-руженный деформированный  образец подвергают действию  аг-рессивной среды. Напряжения ускоряют процесс коррозии. В образце появляются трещины, деформация усиливается, напряжение снимается. Возникновение коррозионных трещин сопро- вождается появлением интенсивных сигналов АЭ. По ним мож-но судить о протекании процесса без доступа к месту коррозии

 

 Испытания  процесса сварки АЭ методом  требуют идентификации большого  количества сигналов.

 

 Уровни  АЭ сигналов составляют:

 

 

до 10 дБ — помехи, вызванные истечением защитного газа и горением дуги;

 

 

до 26 дБ — от процессов плавления и последующем кристаллизации основного и присадочного металлов;

 

 

до 35 дБ — от растрескивания оксидной или шлаковой пленки;

 

 

не более 20 дБ — от горячих трещин, что связано с вязкостью нагретого металла и большим затуханием акустических волн;

 

 

50 дБ —  от холодных трещин.

 

 Изменение  в распределении сигналов АЭ  говорит о нарушении сварочного  процесса.