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

Разработка основ методики неразрушающего контроля состояния металла, сочетающей методы индентирования и акустической эмиссииРабота выполнена в Тольяттинском государственном университете Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Викарчук Анатолий Алексеевич кандидат технических наук Ибатуллин Ильдар Дугласович Защита диссертации состоится 23 апреля 2009 г. в 12 часов в аудитории Г-208 на заседании ученого совета Д212.264.03 при Тольяттинском государственном университете по адресу: Россия, 445667, Тольятти, ул. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тольяттинского государственного университета.При этом в результате долгой эксплуатации в металле происходят необратимые изменения механических свойств - их деградация, и своевременная оценка степени этих изменений позволяет оценить остаточный ресурс работы оборудования. Учитывая актуальность вышеописанной проблемы, настоящая работа посвящена разработке и созданию экспериментальной установки и методики для диагностики состояния конструкционных материалов, позволяющей оценивать характеристики механических свойств и состояния металла на момент обследования. Объединение преимуществ методов кинетического индентирования и АЭ позволяет повысить эффективность исследования физических процессов, происходящих в металле конструкции, а применение спектрального анализа АЭ - судить о природе и уровне тех или иных изменений, т.е. оценивать деградацию металла, а в перспективе и остаточный ресурс конструкции в целом. Научная новизна: на основе комплексного исследования поведения ряда конструкционных сталей получены следующие новые результаты, относящиеся к объему исследуемых материалов: · установлено, что среднее квадратическое значение (RMS) АЭ при индентировании линейно зависит от скорости внедрения индентора в материал, но при этом общее количество регистрируемых дискретных сигналов АЭ, вид средней спектральной плотности и их распределение в координатах «энергия - медианная частота» от скорости (в диапазоне 0,04…4,0 мм/мин) не зависит; Полученные результаты сопоставления двух видов механических испытаний с одновременной регистрацией АЭ и практические результаты, показывающие чувствительность данного метода к структурным изменениям стали, позволяют говорить о возможности перехода от разрушающих методов определения характеристик металла и оценки его состояния (степени деградации) к неразрушающим, путем совмещения методов АЭ и индентирования с применением спектрального анализа сигналов.Исследование влияния температуры отпуска на механические свойства и параметры акустической эмиссии в процессе индентирования (глава V) было проведено на описанных выше закаленных образцах стали 20 с различной температурой отпуска, образцах стали 40 закаленных от температуры 840 0С в воду с температурой отпуска: 200, 250, 300, 350, 400, 450 и 500 0С, а так же образцах стали 35Г2. Оценка влияния наводороживания на параметры АЭ при индентировании было проведено на сталях выдержанных в среде сероводорода по стандарту NACE ТМ 0177 при двух схемах: без напряжения (стали 13ХФА, 08ХМФЧА и 13ХФЧА) и в напряженном состоянии при 4-х точечном изгибе по стандарту ASTM G-39 (сталь 13ХФА, более подробно схема напряженного состояния описана ниже). С этой целью была разработана специальная методика цифрового распознавания спектральных образов по форме спектральной плотности мощности каждого сигнала дискретной АЭ [2], позволяющая классифицировать сигналы АЭ по природе их происхождения. При этом результаты анализа АЭ, полученные при одноосном растяжении и индентировании, имеют явное сходство: максимальное значение пика АЭ при растяжении наблюдается в диапазоне температур отпуска 250-400 ОС (данная температура соответствует температурам отпуска, для которых характерно явление необратимой отпускной хрупкости [5]), для образца с температурой отпуска 600 ОС энергия АЭ минимальна. Сигналы, собранные в одну группу и принадлежащие одному типу, в координатах «энергия - медианная частота» представлены скоплением с характерными признаками параметров энергии и медианной частоты (рисунок 12).Изменение скорости нагружения на два порядка (0,04…4,0 мм/мин) при фиксированном значении конечной нагрузки (до 1500 Н) в пределах погрешности экспериментов не приводит к изменению количества регистрируемых дискретных сигналов АЭ, вида средней спектральной плотности и их распределения в координатах «энергия - медианная частота». Средняя спектральная плотность дискретных сигналов АЭ и их распределение в координатах «энергия - медианная частота» практически не зависят от формы инденторов, использованных в рамках данной работы: конус, шарик, «усеченный» конус. RMS непрерывной АЭ зависит от типа индентора и прямо пропорционально скорости внедрения индентора в материал, т.е. уровень энергетических параметров АЭ определяется объемом материала, вовлекаемого в деформационный процесс в единицу времени.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ