1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
К пассивным методам относятся те, которые не требуют намеренного возбуждения акустических сигналов в объекте контроля. Такие сигналы возникают в самом объекте при его эксплуатации. Наиболее известными на текущий момент являются два таких метода:
- акустико-эмиссионный метод, когда упругие волны возникают за счет энергии, запасенной в среде, - металле конструкции, энергоносителе, при силовом взаимодействии отдельных узлов или сред между собой. Наиболее широко используют упругие волны, возникающие при деформировании и разрушении (трещинообразовании) материала конструкции, истечении жидкости или газа через неплотности;
- вибродиагностика, когда определяют параметры колебаний конструкции под воздействием эксплуатационных факторов, в первую очередь динамических нагрузок.
Будем понимать под акустической эмиссией (АЭ) возникновение в среде упругих волн, вызванное изменением ее состояния под действием внешних или внутренних факторов.
Такое изменение всегда происходит дискретно хотя бы на микроскопическом уровне. Поэтому АЭ - явление, сопровождающее едва ли не все физические процессы в твердых телах и на их поверхности, и возможность ее регистрации при протекании большинства процессов определяется чувствительностью аппаратуры. АЭ возникает как в микропроцессах, обусловленных движением мельчайших элементов структуры твердых тел. так и в макроявлениях, связанных с разрушением агрегатов и конструкций. Поэтому регистрация АЭ предоставляет широкие возможности для исследования твердых тел, взаимодействия их между собой, с жидкими и газообразными средами, а также для создания контрольно-измерительных устройств и средств диагностики материалов и конструкций в процессе их эксплуатации.
Явление излучения упругих волн твердыми телами известно с середины прошлого столетия в форме "крика олова", возникающего при деформировании олова и слышимого невооруженным ухом, однако в течение многих десятилетий оно не находило практического применения, С 50-х годов нашего столетия регистрация акустических сигналов стала применяться на практике для прогнозирования внезапных выбросов в шахтах. Почти одновременно началось систематическое изучение АЭ в конструкционных материалах.
Особенно интенсивно приступили к исследованиям и разработкам в области АЭ в середине 60-х годов в связи с насущной необходимостью создания систем предэксплуатационного и эксплуатационного контроля особо ответственных технических объектов - корпусов ракет и ядерных реакторов, трубопроводов АЭС, других крупных инженерных сооружений. Достоинство систем АЭ-контроля и диагностики - возможность регистрации сигналов, возникающих достаточно далеко от преобразователя, что позволяет не проводить сканирования объекта, присущего обычным УЗ-методам контроля.
Поэтому АЭ-системы практически безинерционны и потенциально более надежны из-за отсутствия перемещения преобразователей. Эти достоинства послужили основой для широкого развертывания работ по созданию АЭ-систем эксплуатационного контроля объектов и связанных с ними методических и аппаратурных разработок и исследований самого явления. Однако само явление АЭ и причины, его порождающие, оказались более сложными, чем считалось в 60-х годах. По-видимому, конец 70-х годов следует рассматривать как начало второго этапа исследований в области АЭ, когда была осознана вся сложность проблем, возникающих при разработке АЭ-систем контроля, создана исследовательская аппаратура, накоплен определенный экспериментальный материал, создана база для оперативной автоматической обработки данных, достаточная для решения как исследовательских, так и технических проблем.
Наиболее перспективными областями практического применения АЭ считаются обнаружение возникновения и развития растрескивания материалов, в частности, при коррозии под напряжением (стресс-коррозии), растрескивании сварных соединений, усталостном разрушении. Это связано с тем, что уже ранние стадии растрескивания материалов сопровождаются АЭ-сигналами, имеющими достаточно большую амплитуду.
2 ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ХАРАКТЕР АЭ.
В силу дискретной
природы вещества дискретны по своей сути и
происходящие
в них физические процессы. Элементарное событие в твердом
теле
приводит к деформированию последнего, но столь незначительному, что
оно,
как правило, не может быть зарегистрировано известными средствами.
Однако
большое количество элементарных событий, образующих
последовательность
(поток) событий, может привести к макроскопическим
явлениям
в твердом теле, сопровождающимся заметным изменением
энергетического
состояния тела, причем при освобождении энергии часть ее
излучается
в виде упругих волн. Возникновение таких волн и есть АЭ.
АЭ может проявляться двояко. Если число элементарных событий, приводящих к возникновению упругих волн, велико, а энергия, освобождаемая при каждом событии, мала, то АЭ-сигналы воспринимаются как слабый непрерывный шум, получивший название непрерывной АЭ. Из-за малости энергии, освобождаемой при единичном акте, энергетическое состояние тела меняется незначительно. Поэтому вероятность осуществления следующего такого акта практически не зависит от наличия предыдущего. Вследствие этого физические характеристики непрерывной АЭ меняются со временем сравнительно медленно, что дает возможность описывать данный вид эмиссии как квазистационарный процесс.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.