Разработка основ методики неразрушающего контроля состояния металла, сочетающей методы индентирования и акустической эмиссии

• Автор: Мещеряков, Денис Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава I. Деградация свойств металла и её оценка

1Л Диагностирование технического состояния металлоконструкции

1.1.1 Развитие НК

1.1.2 Совершенствование средств и методов НК

1.1.3 Классификация методов НК

1.2 Деградация механических свойств конструкционных сталей

1.2.1 Разупрочнение

1.2.2 Упрочнение

1.2.3 Охрупчивание, оценка сопротивления хрупкому разрушению

1.2.3.1 Обратимая отпускная хрупкость
1.2.3.2 Необратимая отпускная хрупкость
1.2.3.3 Водородная хрупкость
1.2.3.4 Деформационное старение
1.2.3.5 Другие виды факторов охрупчивания
1.3 Оценка деградации механических свойств металла
1.3.1 Оценка свойств по образцам свидетелям
1.3.2 НК механических свойств по твёрдости
1.3.3 Метод оценки механических свойств с использованием кинетической
диаграммы твёрдости (КДТ)
1.4 Метод НК на основе явления акустической эмиссии
1.4.1 Развитие метода акустической эмиссии
1.4.2 Информативные параметры метода АЭ
1.4.3 Анализ параметров АЭ
1.4.4 Источники АЭ
1.4.5 Области применения метода АЭ
Выводы
Глава И. Методика экспериментов, описание образцов
2.1 Нагружение и сбор АЭ данных
2.2 Материалы и образцы
2.3 Методика лаводороживання образцов для исследования
2.4 Методика цифрового анализа данных
Глава III. Исследование влияния техники эксперимента на
параметры АЭ при индентировании
3.1 Оценка влияния скорости нагружения
3.1.1 На примере углеродистой стали
3.1.2 На примере легированной стали
3.2 Оценка влияния типа нндентора
3.2.1 На примере углеродистой стали
3.2.2 На примере легированной стали
3.3 Оценка влияния характеристик датчика АЭ на результаты измерения
Выводы
Глава IV. Оценка сопоставимости результатов анализа параметров
АЭ при растяжении и индентировании
4.1 По форме кривой спектральной плотности сигналов АЭ
4.2 В поле признаков «энергия - медианная частота»
4.3 По зависимости общего счёта сигналов АЭ основных типов при увеличении нагрузки и их амплитудному распределению
4.4 По RMS АЭ при увеличении нагрузки
Выводы
Глава V. Исследование связи между структурой (состоянием) стали и параметрами АЭ при индентировании
5.1 Чувствительность энергетических параметров АЭ к НОХ
5.1.1 Стань 20 с различной температурой отпуска
5.1.2 Сталь 40 с различной температурой отпуска
5.1.3 Сталь 35Г2 с различной температурой отпуска
5.2 Влияние наводороживання на параметры АЭ на примере легированных
сталей
5.2.1 Оценка изменения энергетических параметров АЭ
5.2.2 Оценка изменения спектральных характеристик АЭ
5.3 Влияние предварительной деформации на параметры сигналов АЭ при
индентировании образцов углеродистой стали
Основные выводы
Заключение
Литература

Введение
Актуальность темы. В настоящее время задача оценки ресурса работы оборудования приобретает качественно новый характер. Вопрос «сломается конструкция или нет?» сегодня звучит некорректно. Правильней будет спросить «когда она сломается?». Поэтому расчёт на надёжность вновь вводимого оборудования и оценка остаточной работоспособности уже работающего сводится к принятию критериев приемлемого уровня риска. Наука подходит к уровню развития, когда безопасность не просто обеспечивается, а происходит управление безопасностью (рисунок 1.1) [1, 2]. И, как это не цинично звучит, все отказы и поломки оборудования уже фактически запланированы в нормативно-технической документации (таблица 1).
2010 < / БезсД /пасносто. Управление безопасностью
1990 VI Приемлемые риски отказов, аварий и катастроф
1980 V / Живучесть Трещиносгойкость
1960 IV / Надежность Отказоустойчивость
1900 III / Ресурс Долговечность
1800 п / Жесткость, устойчивость Сохранение пазмеоов и (Лормы
1600 I / Прочность Неразрушаемость
Годы се I! Базовые требования Практический результат
О X X

Направления
развития
Рисунок 1.1 - Общая структура обеспечения работоспособности объектов техносферы [2] Таблица 1 - Вероятность крупных аварии на различных объектах техники [1]
Объект Вероятность, 1/год
Требуемая Реальная
Реакторы, активная зона 10'7 1 ю о Са
Реакторы, первый контур 10б 5 10‘3
Ракетно-космические системы 10'3 5 10°
Турбогенераторы 10“' 3 10°
Летательные аппараты Ю"4 5 10'3
Трубопроводы (но 1000 км) 2 10'3 10'3

ка [46, 48], позволяющая получать из кинетической диаграммы вдавливания шарового индентора стандартную диаграмму одноосного растяжения с последующим определением механических характеристик материала.
Рисунок 1.7 -Диаграмма вдавливания шарового индентора при измерении твёрдости кинетическим
методом [49]
Для проведения подобных испытаний разработан минитвердомер «СотрЩе51» (конструкции В НИИ АЭС, патент РФ №1772682 и патент США №5.062293), представляющий собой переносное универсальное измерительное устройство для измерения методом кинетической твёрдости с последующим определением твёрдости по Бринеллю и по Викерсу, а также предела прочности, предела текучести, однородной пластической деформации (рисунок 1.8). Конструкция мини-твердомера обеспечивает возможность его использования как в лабораторных, так и в промышленных условиях для контроля оборудования и трубопроводов. Ручное нагружающее устройство, которое включает в себя твердомер, позволяет производить нагрузки до 100 Н [49].
Существует большое количество работ по применению метода кинетического индентирования для исследования материалов [50-55]. Одна из областей развития метода кинетического измерения твёрдости заключается в