Cтраница 4
Еще более эффективно использовать первую производную для этой зависимости. Эффективность такого контроля была подтверждена анализом поверхностей разрушения и оценкой по ним длительности роста выявленных усталостных трещин. Исследования закономерности изменения сигнала акустической эмиссии при возрастании скорости роста усталостной трещины ( см. рис. 1.256, е) в сталях показали, что на воздухе и в агрессивной коррозионной среде 3 % раствора NaCl в воде имеется аналогичная, устойчивая связь между ними. [46]
Управление усталостным разрушением металла может быть осуществлено только в том случае, если известна вся последовательность процессов, описывающих эволюцию состояния материала во времени, и известны параметры, с помощью которых могут быть даны оценки этапа эволюции, состояния системы на выявленном этапе и периода времени дальнейшей эксплуатации. Применительно к образцам, испытания которых осуществляют в контролируемых условиях опыта, оценка состояния металла может быть осуществлена различными датчиками с помощью средств неразрушающего контроля. Накапливаемая энергия может быть зарегистрирована по сигналам акустической эмиссии, которые генерируют движущиеся дефекты кристаллической решетки под нагрузкой. Происходит выделение тепловой энергии, которая также может быть зарегистрирована. Меняется электропроводность материала в зоне возникновения трещины, а рост трещины сопровождают электромагнитные волны. Все указанные параметры могут быть использованы в той или иной мере для анализа процесса усталостного разрушения. Однако в эксплуатации наиболее достоверно может быть проведена оценка именно факта существования и распространения трещины. [47]
На рис. 13.2.6 показаны отдельные контуры фронта трещины, полученные по фотографиям излома образца после испытания, и гистограммы сигналов акустической эмиссии. При циклическом нагру-жении ( рис. 13.2.6 а) трещина развивалась равномерно и в длину, и в глубину. Форма исходного фронта трещины практически не изменялась, интенсивность сигналов акустической эмиссии оставалась приблизительно одинаковой по всей длине трещины. [48]
Из рассмотрения исключены акустические сигналы, произошедшие в первую секунду после удара, поскольку значительная их часть вызвана колебаниями от ударного импульса. Последние полностью затухали в интервале до 40 мс после момента удара. Аналогичный вид имеют графики, построенные для стадий упругого и неупругого деформирования, но содержат меньшее количество сигналов акустической эмиссии и характеризуются большим разбросом точек. [49]
Амплитудно-частотный спектр шумов окружающей среды необходимо знать для определения рабочей области частот системы контроля. Шумы имеют различное происхождение и, как правило, уменьшаются с увеличением частоты. Например, для корпусов атомных реакторов амплитуда гидравлических шумов при частотах ниже 300 кГц обычно намного больше сигналов акустической эмиссии, а при частотах выше 800 - 1000 кГц шумы практически не мешают контролю. Кавитационные шумы подобны сигналам эмиссии, хотя отличаются от них большим количеством сигналов на единицу времени и не зависят от приложенной к изделию нагрузки. [50]
Микроразрушение материала сопровождается возникновением случайной последовательности импульсов деформации переменной длительности и амплитуды. Регистрация и анализ формы сигналов акустической эмиссии позволяют получить достаточно полную информацию о скорости развития и размерах трещин. Специальные методы и технические средства позволяют с приемлемой точностью определить координаты трещин в объеме материала детали. Однако всесторонний анализ характеристик сигналов акустической эмиссии требует применения весьма сложной, стационарной аппаратуры, которая не отвечает требованиям мобильности и общедоступности. [51]
С целью гашения свободных колебаний пьезопластины, уменьшения длительности зондирующего импульса и расширения полосы пропускания с ее нерабочей стороны приклеивают демпфер. Для обеспечения указанных условий материал демпфера должен обладать акустическим сопротивлением, близким к волновому сопротивлению пьезопластины, и большим коэффициентом затухания. Выполнить одновременно оба требования достаточно сложно. Например, если демпфер изготовлять из латуни или бронзы, акустическое сопротивление которых примерно такое же, как пьезокерамики, не удается эффективно гасить сигналы, излученные в сторону демпфера, Пьезопреобразователи с такими демпферами наиболее оптимально использовать в режиме приема, в частности при приеме сигналов акустической эмиссии. [52]
Сопоставляя между собой три графика, можно видеть, что максимум интенсивности сигналов акустической эмиссии, соответствующий наибольшему темпу роста трещины, практически совпадает по времени с наибольшим разблагораживанием электродного потенциала. Уменьшение темпа коррозионного растрескивания сопровождается уменьшением акустической эмиссии и резким смещением электродного потенциала к положительным значениям. Степень разблагораживания потенциала характеризует в данном случае не столько абсолютный размер трещины, сколько темп его изменения. Так же как и сигналы акустической эмиссии, изменение электродного потенциала позволяет более четко фиксировать начало коррозионного растрескивания, чем визуальные наблюдения за развитием разрушения. [53]