Дефектоскопия композитной арматуры акустическим волноводным методом

Виктор Анатольевич Стрижак; Андрей Васильевич Пряхин; Роберт Расилевич Хасанов; Сергей Станиславович Мкртчян

doi:10.22213/2413-1172-2019-1-78-88

Авторы

В. А. Стрижак ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
А. В. Пряхин ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Р. Р. Хасанов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
С. С. Мкртчян ИжГТУ имени М. Т. Калашникова; АО «ИРЗ»

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2019-1-78-88

Ключевые слова:

акустический контроль, волноводный метод, дефектоскопия, арматура композитная, эхограмма

Аннотация

Широкому внедрению арматуры композитной полимерной мешает отсутствие производительных методик ее дефектоскопии. Особенности материала и формы сечения композитной арматуры накладывают существенные ограничения на выбор метода поиска дефектов. Предлагаемая волноводная методика контроля протяженных объектов свободна от недостатков, свойственных другим методам. Представлено описание измерительной системы, реализующей волноводную методику контроля на стержнях композитной арматуры. Методика опробована на партии прутков композитной арматуры с условным диаметром 8 мм и объемом более 1100 штук от четырех производителей. В качестве измеряемого параметра используется амплитуда эхо-сигнала от дефекта, приведенная к амплитуде первого донного импульса. Показаны выявляемые дефекты и соответствующие им эхограммы. Определен браковочный уровень в 2 % от величины первого донного импульса, позволивший найти и визуально подтвердить дефектные участки, имеющие значительные отклонения от сечения прутка. На основании моделирования изменения площади сечения в зоне обнаруженных дефектов рассчитан коэффициент отражения. Сравнение рассчитанного коэффициента отражения с сигналом от дефекта показывает высокую эффективность метода контроля при выявлении дефектов вне зависимости от их расположения по сечению стержня. Производительность одной установки при сплошном контроле прутков длиной 12 м составляет 33 м/с.

Биографии авторов

В. А. Стрижак, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Приборы и методы измерений, контроля, диагностики»

А. В. Пряхин, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

заведующий лабораторией кафедры «Приборы и методы измерений, контроля, диагностики»

Р. Р. Хасанов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

аспирант, ведущий инженер кафедры «Приборы и методы измерений, контроля, диагностики»

С. С. Мкртчян, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова; АО «ИРЗ»

магистрант; эксперт по внешнеэкономической деятельности

Библиографические ссылки

Трифонова С. И., Генералов А. С., Далин М. А. Современные технологии и средства теневого ультразвукового контроля полимерных композиционных материалов // Технология машиностроения. 2017. № 7. С. 37-43.

Ehrhart B., Valeske B., Bockenheimer C. Non-Destructive Evaluation (NDE) of Polymer Matrix Composites. Springer, Cham, 2013, pp. 220-237.

Katunin A., Dragan K., Dziendzikowski M. Damage identification in aircraft composite structures: A case study using various non-destructive testing techniques. Composite Structures, 1 June 2015, pp. 1-9.

Zheng K., Chang Y.S., Wang K.H., Yao Y. Improved non-destructive testing of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites using pulsed thermograph. Polymer Testing, 2015, vol. 46, pp. 26-32.

Farhanaa N.I.E., Abdul Majida M.S., Paulraja M.P., Ahmadhilmib E., Fakhzana M.N., Gibson A.G. A novel vibration based non-destructive testing for predicting glass fibre/matrix volume fraction in composites using a neural network model. Composite Structures, 1 June 2016, vol. 144m, pp. 96-107.

Segreto T., Bottillo A., Teti R. Advance ultrasonic non-destructive evaluation for metrological analysis and quality assessment of impact damaged non-crimp fabric composites. Proc. 48th CIRP Conference of Manufacturing Systems, 2016, pp. 1055-1060.

Sarasini F., Santulli C. Non-destructive testing (NDT) of natural fibre composites: acoustic emission technique. Ch. 10, Natural Fibre Composites, 2014, pp. 273-302.

Потапов А. И., Махов В. Е. Методы неразрушающего контроля и диагностики прочности изделий из полимерных композиционных материалов // Дефектоскопия. 2018. № 3. С. 7-19.

Потапов А. И., Махов В. Е. Физические основы контроля упругих характеристик анизотропных композиционных материалов ультразвуковым методом // Дефектоскопия. 2017. № 11. С. 33-49.

Rique A.M., Machado A.C., Oliveira D.F., Lopes R.T., Lima I. X-ray imaging inspection of fiberglass reinforced by epoxy composite. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 349, pp. 184-191.

Atas A., Soutis C. Subcritical damage mechjanisms of bolted joints in CFRP composite laminates. Composites, Part B: Engineering, 2013, 54, pp. 20-27.

Hung Y.Y., Yang L.X., Huang Y.H. Non-destructive evaluation (NDE) of composites: digital shearography. Ch. 5, Non-Destructive Evaluation (NDE) of Polymer Matrix Composites, 2013, pp. 84-115.

Gholizadeh S. A review of non-destructive testing methods of composite materials. Proc. XV Portuguese Conference on Fracture, 2016, pp. 50-57

Муравьева О. В., Злобин Д. В. Акустический тракт метода многократных отражений при дефектоскопии линейно-протяженных объектов // Дефектоскопия. 2013. № 2. С. 43-51.

Муравьева О. В., Леньков С. В., Мышкин Ю. В. Факторы, влияющие на ослабление крутильных волн в трубах в условиях нагружения на контактные вязкоупругие среды // Дефектоскопия. 2016. № 9. С. 3-10.

Муравьева О. В., Леньков С. В., Мурашов С. А. Крутильные волны, возбуждаемые электромагнитно-акустическими преобразователями, при акустическом волноводном контроле трубопроводов // Акустический журнал. 2016. № 1. С. 117-124.

Анализ сравнительной достоверности акустических методов контроля пруткового проката из рессорно-пружинных сталей / В. В. Муравьев, О. В. Муравьева, В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, Е. Н. Фокеева // Дефектоскопия. 2014. № 8. С. 43-51.

Факторы, влияющие на эффективность возбуждения крутильных волн при волноводном контроле труб / О. В. Муравьева, С. В. Леньков, В. В. Муравьев, Ю. В. Мышкин, С. А. Мурашов // Дефектоскопия. 2016. № 2. С. 33-41.

Myshkin Yu.V. Muraveva O.V. The features of the guided wave excitation and propagation at testing of pipes IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conference Series. IOP Publ., 2017, vol. 881, Conference 1-С, 012019 International Conference on Innovations in Non-Destructive Testing (SibTest), 2017, doi :10.1088/1742-6596/881/1/012019. Russian Federation, Novosibirsk, 27-30 June 2017.

Акустический волноводный контроль линейно-протяженных объектов / О. В. Муравьева, В. В. Муравьев, В. А. Стрижак, С. А. Мурашов, А. В. Пряхин. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2017. 234 с.

Технология акустического волноводного контроля насосно-компрессорных труб / О. В. Муравьева, В. А., Стрижак Д. В. Злобин, С. А. Мурашов, А. В. Пряхин // В мире неразрушающего контроля. 2014. № 4. С. 51-56.

Муравьева О. В., Стрижак В. А., Злобин Д. В. Акустический волноводный контроль элементов глубиннонасосного оборудования // Нефтяное хозяйство. 2016. № 9. С. 110-115.

Аппаратно-программный комплекс контроля прутков зеркально-теневым методом на многократных отражениях / В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, Р. Р. Хасанов, А. Б. Ефремов // Известия вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 6. С. 565-571.

Муравьев В. В., Стрижак В. А., Хасанов Р. Р. Особенности программного обеспечения аппаратного комплекса для акустической тензометрии и структуроскопии металлоизделий // Интеллектуальные системы в производстве. 2016. № 2 (29). С. 71-75.

Стрижак В. А., Хасанов Р. Р., Пряхин А. В. Особенности возбуждения электромагнитно-акустического преобразователя при волноводном методе контроля // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 2. С. 159-166.