2 Июня 2010г. в 10:00 на заседании специализированного ученого совета Д 26.182.01 при Институте электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины о адресу: 03680, г. Киев – 150, МСП, ул. Боженко, 11.

Загрузить автореферат

АННОТАЦИЯ

Недосека С.А. Диагностика и прогнозирование ресурса сварных конструкций методом акустической эмиссии. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.10 - "Диагностика материалов и конструкций". Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, Киев, 2010 г.

Диссертация посвящена решению проблемы оценки фактического состояния сварных конструкций с накопленными повреждениями и разработке методов акустико-эмиссионной диагностики и мониторинга, имеющих целью заблаговременно, на основе прогнозирования разрушающей нагрузки и остаточного ресурса, выявить опасность возникновения трещин и не допустить разрушения.

Метод акустической эмиссии является одним из наиболее эффективных неразрушающих методов контроля состояния конструкций и имеет ряд серьезных преимуществ при его использовании в промышленных условиях. Это стало причиной выбора метода АЭ в качестве предмета научных исследований и разработки на его основе новых методов оценки состояния материалов, выполненных в диссертации.

Для решения задач диссертации были объединены современные подходы в таких научных направлениях как континуальная механика, акустика и математическое моделирование. Результаты исследования АЭ, полученные при механических испытаниях образцов на статическое растяжение, сопоставлены с экспериментальными данными, полученными дополнительными методами: АЭ сканированием, определением ударной вязкости, взвешиванием в жидкости, LM-твердости и металлографическим анализом. Показано, что влияние сварного соединения на АЭ свойства материала состоит в  увеличении числа событий АЭ с увеличением объема металла, составляющего зону термического влияния.

На основе комплексного исследования процесса накопления повреждений в материалах в процессе деформирования и эксплуатационной наработки выявлены общие закономерности изменения ряда структурно-чувствительных параметров, в том числе количества событий АЭ, амплитуд и времени нарастания сигналов АЭ до максимума в зависимости от формирования поврежденности, что позволило сформулировать критерии оценки поврежденности и остаточного ресурса материалов по данным АЭ. Показано, что в пластичных материалах существует корреляционная связь между возникновением и ростом пор и акустической эмиссией, что обеспечивает принципиальную возможность применения метода АЭ для оценки и прогнозирования состояния металлических материалов на ранних стадиях накопления повреждений, предшествующих появлению трещин.

Формализован и применен объектный подход к решению задачи, описывающей возникновение, рост и взаимодействие множественных пор в процессе накопления повреждений при деформировании, а также возникновение вследствие этого волн АЭ. Это позволило существенно упростить решение задачи за счет инкапсуляции базовой функциональности модели в объектах, моделирующих поры, и обеспечить в рамках того же самого алгоритма моделирование возникновения и развития разнообразных полей повреждений в разных условиях с учетом влияния концентрации напряжений.

Разработана математическая модель, связывающая АЭ и акустические свойства материала с процессом накопления повреждений, трактуемого как возникновение, рост и взаимодействие сферических пор с учетом влияния объемного распределения повреждений и геометрии концентратора на прохождение через материал акустических сигналов. Модель позволяет создавать эталоны АЭ для различных условий формирования поврежденности в материале. Усовершенствована методика аналитического расчета возникающих и распространяющихся в материале волн АЭ путем разбиения суммарной волны на элементарные составляющие по волновым числам и комплексным частотам. Выполненные расчеты возникающих и распространяющихся в стержневых и плоских элементах конструкций акустических волн показали зависимость спектра, формы и амплитуд волн от толщины материала.  Разработан и подтвержден экспериментально метод прогноза разрушающей нагрузки, основанный на сравнении данных реальных АЭ испытаний с эталонами, получаемыми при помощи математической модели накопления повреждений, представленных в виде вектора состояния материала.

Научные результаты, полученные в работе, подтверждены на практике при анализе состояния действующих конструкций, внедрены и применяются в производственных условиях при диагностическом контроле и непрерывном АЭ мониторинге труб, барабанов котлов, сосудов давления, хранилищ и оборудования цехов производства аммиака, на мостовых переходах труб аммиакопровода.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, поврежденность, АЭ сканирование, прогноз, разрушающая нагрузка, остаточный ресурс, мониторинг.