Оценка поврежденности конструкционных металлических материалов акустическими методами
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-4-18-26Ключевые слова:
безопасная эксплуатация, структурные изменения, усталость, ультразвуковой контрольАннотация
Целью настоящего исследования является изучение поврежденности конструкционных металлических материалов акустическим методом при различных внешних усталостных и термических воздействиях. Предложена структурная модель, описывающая процесс накопления рассеянных микроповреждений в материале, параметры которой могут быть измерены акустическим методом. Показано, что в структуре конструкционных металлических материалов в процессе циклического нагружения происходят необратимые процессы, приводящие к изменению физико-механических характеристик. Проведена оценка изменения большого количества информативных параметров акустического контроля в процессе накопления поврежденности. Установлено, что параметры упругих волн зависят от характеристик исследуемой среды. Показано, что состояние поверхностного слоя может быть использовано в задачах более ранней оценки выработанного ресурса материала конструкций. Предложена модель, учитывающая влияние процессов деградации поверхностного слоя на параметры поверхностных волн; приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие данную модель. Представлены методики для определения механических характеристик материала - модуля упругости, предела текучести, вязкости разрушения, внутренних напряжений, размера зерна и др. - на элементах конструкций без нарушения их прочностных характеристик. Результаты исследований влияния среды на параметры упругих волны служат основой для построения комплексного акустического метода определения физико-механических характеристик конструкционных материалов. Рассматриваются примеры практического использования полученных результатов в задачах обеспечения безопасной эксплуатации ответственных элементов конструкций. Полученные в ходе исследования данные дают возможность оперативно оценить поврежденное состояние и свойства металлических материалов при циклическом нагружении при использовании параметров акустических волн.Библиографические ссылки
Трефилова Т. А., Бирюкова Г. А. Меры по обеспечению надежности на этапах проектирования, производства и эксплуатации изделий // Проблемы качества и надежности, сертификация, стандартизация. 2020. № 4. С. 41-44.
Терентьев В. Ф., Терентьев В. Ф., Кораблева С. А. Усталость металлов / Ин-т металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН. М. : Наука, 2015. 484 с.
Gonchar A.V., Mishakin V.V., Klyushnikov V.A. The effect of phase transformations induced by cyclic loading on the elastic properties and plastic hysteresis of austenitic stainless steel.International Journal of Fatigue, 2018, vol. 106, pp. 153-158.
Электромагнитные методы неразрушающего контроля: методики, аппаратура, практическое применение / А. Н. Разыграев, Н. П. Разыграев, В. В. Примаков, М. Н. Дегтярев, В. В. Панков, Д. С. Померанцев // Тяжелое машиностроение. 2020. № 3. С. 35-39.
Муравьев В. В., Тапков К. А., Леньков С. В. Неразрушающий контроль внутренних напряжений в рельсах при изготовлении с использованием метода акустоупругости // Дефектоскопия. 2019. № 1. С. 10-16.
Обзор статистических методов оценки вероятности обнаружения дефектов при неразрушающем контроле / В. Ю. Чертищев, М. А. Далин, А. С. Бойчук, И. С. Краснов // В мире неразрушающего контроля. 2021. Т. 24, № 2 (92). С. 4-14.
Иванов А. Д., Минаев В. Л., Вишняков Г. Н. Неразрушающий контроль изделий, изготовленных с использованием аддитивного производства, оптическими методами // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85, № 10. С. 76-82.
Валиев А. С., Кузеев И. Р. Оценка степени повреждения образцов из стали 09Г2С, подверженных малоцикловой усталости акустико-эмиссионным способом контроля // Нефтегазовое дело. 2022. Т. 20, № 3. С. 142-152.
Uglov A.L., Khlybov A.A., Pichkov S.N., Shishulin D.N. An acoustic method for estimating the thermal-pulsation-induced damage in austenitic steel.Russian Journal of Nondestructive Testing, 2016, vol. 52, is. 2, pp. 53-59. DOI: 10.1134/S106183091602008X.
Murav’eva O., Murav’ev V., Volkova L., Kazantseva N., Nichipuruk A., Stashkov A. Acoustic properties of low-carbon 2% Mn-doped steel manufactured by laser powder bed fusion technology. Additive Manufacturing, 2022, vol. 51 (102635). DOI: 10.1016/j.addma.2022. 102635.
Khlybov A.A. Studying the Effect of Microscopic Medium Inhomogeneity on the Propagation of Surface Waves.Russian Journal of Nondestructive Testing, 2018, 54 (6), pp. 385-393. DOI: 10.1134/S1061830918060049.
Разработка акустического метода определения степени наводороживания в конструкциях из титановых сплавов / А. А. Хлыбов, Д. А. Рябов, С. Н. Пичков, Д. Н. Шишулин, Д. А. Захаров // Дефектоскопия. 2019. № 4. С. 8-14.
Оценка поврежденности конструкционных материалов элементов оборудования ядерных энергетических установок при термопульсациях акустическим методом / А. В. Мамаев, Р. Р. Рязапов, А. Е. Соборнов, А. В. Котин, Е. В. Пликин, Е. С. Кречетов, Л. Н. Храпунова // Научно-технический вестник Поволжья. 2016. № 5. С. 106-108.
Аскаров Р. М., Исламов И. М. Оценка напряжений магистральных трубопроводов на пересечениях с геодинамическими зонами методами внутритрубной дефектоскопии // Нефтегазовое дело. 2017. Т. 15, № 4. С. 118-124.
Определение параметров математической модели накопления повреждений в конструкционных материалах оборудования ЯЭУ / А. В. Козин, Д. А. Лапшин, В. А. Панов, В. А. Пахомов, М. А. Легчанов // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. 2020. № 1 (128). С. 63-74.
Максимов А. Б., Ерохина И. С. Неразрушающий контроль качества стальных изделий в машиностроении // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 4 (37). С. 30-35.
Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М. : Наука,1966. 753 с.
Skudnov V.A., Khlybov A.A., Kharitonov S.V., Oshurina L.A. Structure and phase transformations in an elinvar alloy after various regimes of heat treatment. Physics of metals and metallography, 2011, vol. 112, is. 3, pp. 283-289. DOI: 10.1134/S0031918X11030276.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
