СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ Российский патент 2013 года по МПК G01N29/14 

Описание патента на изобретение RU2478947C1

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для выявления трещиновидных дефектов в скальных геоматериалах.

Известен способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии, заключающийся в том, что принимают акустическим преобразователем деформационные шумы, сопровождающие трещинообразование в материале, регистрируют импульсные электрические сигналы на выходе преобразователя путем их разделения на группы с близкими по величине амплитудами и производят считывание количества импульсов в каждой из групп [1].

Недостатком данного способа являются низкая достоверность выявления с его помощью дефектов, связанная с тем, что сигналы АЭ, приходящие из точек объекта контроля, расположенных на различных расстояниях от приемного преобразователя, испытывают разные затухания, из-за чего искажается картина распределения амплитуд принятых сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является акустико-эмиссионный способ контроля материалов, заключающийся в их нагружении и регистрации сигналов возникающей при этом акустической эмиссии, по которым определяют наличие трещиновидных дефектов [2].

В указанном способе-прототипе нагружение осуществляют циклически посредством механического воздействия.

Недостатком известного способа является низкая достоверность и высокая трудоемкость выявления трещиновидных дефектов в скальных геоматериалах. Это обусловлено сложностью изготовления из указанных материалов образцов правильной формы для проведения акустико-эмиссионных испытаний. Даже незначительная непараллельность поверхностей образца, на которые осуществляется механическое воздействие при нагружении, приводит к возникновению микроразрушений в приповерхностной области и, как следствие, значительной помеховой составляющей акустической эмиссии. Это ведет к значительному искажению характера акустограммы, что и снижает достоверность контроля.

В данной заявке решается задача разработки способа контроля, обеспечивающего повышение достоверности и снижение трудоемкости выявления трещиновидных дефектов в скальных геоматериалах.

Для решения поставленной задачи в способе контроля материалов, заключающемся в их нагружении и регистрации сигналов возникающей при этом акустической эмиссии, по которым определяют наличие трещиновидных дефектов, нагружение материала осуществляют путем его нагревания в диапазоне температур от 30°C до 200°C, выделяют огибающую активности возникающих при нагревании сигналов акустической эмиссии, а о наличии трещиновидных дефектов судят по наличию экстремального значения этой огибающей, не менее чем в полтора раза превышающего ее значения на границах указанного температурного диапазона.

Предлагаемый способ базируется на следующих физических предпосылках и установленных авторами экспериментально закономерностях акустической эмиссии в скальных геоматериалах при их нагревании.

Известно, что причиной возникновения акустической эмиссии в скальных геоматериалах при их нагревании является возникновение новых и рост уже имеющихся дефектов структуры в результате термонапряжений, возникающих из-за различия тепловых свойств отдельных структурных элементов геоматериала и их анизотропии; фазовых переходов, а также возможных химических преобразований в определенных температурных диапазонах и некоторых других факторов.

С ростом температуры в диапазоне до 200°C нарастание термонапряжений приводит к монотонному увеличению дефектности и, следовательно, монотонному увеличению активности акустической эмиссии. Причем монотонность сохраняется при условии, что скорость нарастания температуры постоянна и не превышает 2,5 град./мин. Нарушение указанной монотонности возможно только при наличии трещиновидных дефектов, интенсивный рост которых имеет место при температурах ниже 200°C. Экстремальные значения огибающей активности акустической эмиссии, не связанные с наличием трещиновидных дефектов, имеют место при значительно более высоких температурах. Например, экстремальные значения огибающей активности акустической эмиссии, связанные с фазовыми переходами в кварце (который является составляющим многих скальных геоматериалов), наблюдается при температуре порядка 573°C.

Отмеченные закономерности были подтверждены при проведении авторами экспериментальных исследований на образцах таких геоматериалов, как мрамор, гранит, диабаз, и других, содержащих и не содержащих трещиновидные дефекты.

Способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии иллюстрируется фиг.1, где в качестве примера приведены зависимости огибающих активности акустической эмиссии, возникающей при нагревании мрамора, содержащего и не содержащего трещиновидные дефекты. Кривая 1 на фиг.1 отражает зависимость огибающей активности акустической эмиссии для мрамора, не содержащего трещиновидные дефекты, а кривая 2 на фиг.1 отражает зависимость огибающей активности акустической эмиссии для мрамора, содержащего трещиновидные дефекты.

Способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии реализуют следующим образом.

На образце геоматериала подготавливают плоскую поверхность для контакта с кварцевым волноводом диаметром 10 мм, через который осуществляют прием сигналов акустической эмиссии, возникающих при нагревании образца геоматериала. Этот образец помещают в трубчатую печь, например Nabertherm RT 50/250/11 с контроллером типа Р 320, и проводят его нагрев от 30°C до 200°C со скоростью примерно 2,5 град./мин. Регистрацию сигналов акустической эмиссии осуществляют с помощью акустико-эмиссионной измерительной системы, например, A-Line 32D. Затем выделяют огибающую полученной активности акустической эмиссии.

На фиг.1 приведены в качестве примера экспериментально полученные огибающая 1 активности акустической эмиссии для Коелгинского мрамора, не содержащего трещиновидные дефекты, и огибающая 2 активности акустической эмиссии того же типа мрамора, содержащего трещиновидные дефекты. По наличию на каждой из указанных зависимостей экстремального значения, не менее чем в полтора раза превышающего ее значения при температурах 30°C и 200°C, было дано заключение о наличии в испытуемом образце геоматериала трещиновидных дефектов. Огибающая 2 содержит экстремальное значение, зарегистрированное при температуре около 110°C, равное 8 имп./с, что превосходит значение при температуре 30°C в 5,3 раза и в области 200°C в 1,6 раза. Это позволяет говорить о наличии в рассматриваемом образце трещиновидных дефектов, что подтверждается данными проведенной микроскопии. В свою очередь огибающая 1 характеризуется монотонным ростом во всем рабочем интервале температур. Это свидетельствует об отсутствии в исследуемом геоматериале трещиновидных дефектов, что соответствует данными проведенной микроскопии.

Таким образом, предложенный способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии в отличие от способа-прототипа за счет использования термического способа нагружения не вызывает помех, искажающих характер акустограммы, что повышает достоверность выявления трещиновидных дефектов, помимо этого не требуется изготовления образцов правильной формы, что снижает трудоемкость контроля.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №464813, кл. G01N 29/14, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР №968742, кл. G01N 29/14, 1982.

Похожие патенты RU2478947C1

название год авторы номер документа
АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОБРАЗЦАХ 2012
  • Шкуратник Владимир Лазаревич
  • Новиков Евгений Александрович
  • Кормнов Алексей Алексеевич
RU2492464C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛА ОБРАЗЦА МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ 2012
  • Шкуратник Владимир Лазаревич
  • Новиков Евгений Александрович
RU2494389C1
Способ низкотемпературного локального нагружения объекта при акустико-эмиссионном методе неразрушающего контроля 2016
  • Андреев Яков Михайлович
  • Большаков Александр Михайлович
RU2614190C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА МАТЕРИАЛА 2008
  • Вознесенский Александр Сергеевич
  • Корчак Андрей Владимирович
  • Нарышкин Данила Андреевич
  • Тавостин Михаил Николаевич
  • Шкуратник Владимир Лазаревич
RU2361188C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД 2014
  • Новиков Евгений Александрович
  • Шкуратник Владимир Лазаревич
RU2557288C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКОСТИ УГЛЕЙ 2015
  • Новиков Евгений Александрович
  • Ошкин Роман Олегович
  • Шкуратник Владимир Лазаревич
  • Эпштейн Светлана Абрамовна
RU2593441C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА НЕЗАМЕРЗШЕЙ ВОДЫ В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ 2015
  • Новиков Евгений Александрович
  • Ошкин Роман Олегович
RU2580316C1
Акустико-эмиссионный способ контроля материалов 1981
  • Вайнберг Виктор Ефремович
  • Дехтярь Леонид Израйлович
SU968742A1
Способ определения термостойкости углей к их циклическому замораживанию и оттаиванию 2016
  • Новиков Евгений Александрович
  • Шкуратник Владимир Лазаревич
  • Зайцев Михаил Геннадьевич
  • Эпштейн Светлана Абрамовна
RU2644615C1
Акустико-эмиссионный способ контроля изменения устойчивости обработанного твердеющими веществами грунтового массива 2021
  • Новиков Евгений Александрович
  • Клементьев Евгений Андреевич
RU2775159C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

Использование: для контроля качества материалов методом акустической эмиссии. Сущность: заключается в том, что выполняют нагружение и регистрацию сигналов, возникающих при акустической эмиссии, по которым определяют наличие трещиновидных дефектов, причем нагружение материала осуществляют путем его нагревания в диапазоне температур от 30°C до 200°C, выделяют огибающую активности возникающих при этом сигналов акустической эмиссии, а о наличии трещиновидных дефектов судят по наличию экстремального значения этой огибающей, не менее чем в полтора раза превышающего ее значения на границах указанного температурного диапазона. Технический результат: обеспечение повышения достоверности и снижения трудоемкости выявления трещиновидных дефектов в скальных геоматериалах. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 478 947 C1

Способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии, заключающийся в их нагружении и регистрации сигналов возникающей при этом акустической эмиссии, по которым определяют наличие трещиновидных дефектов, отличающийся тем, что нагружение материала осуществляют путем его нагревания в диапазоне температур от 30°C до 200°C, выделяют огибающую активности возникающих при этом сигналов акустической эмиссии, а о наличии трещиновидных дефектов судят по наличию экстремального значения этой огибающей, не менее чем в полтора раза превышающего ее значения на границах указанного температурного диапазона.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2478947C1

Акустико-эмиссионный способ контроля материалов 1981
  • Вайнберг Виктор Ефремович
  • Дехтярь Леонид Израйлович
SU968742A1
Способ контроля качества сварных соединений 1984
  • Карамышев Мурад Арифович
  • Краснов Андрей Викторович
  • Халикова Гузель Раисовна
  • Изюмова Алевтина Иннокентьевна
SU1221587A1
Способ обнаружения и локализации дефектов в изделиях и устройство для его осуществления 1981
  • Баранов Виктор Михайлович
  • Молодцов Константин Ильич
SU1210092A1
Акустоэмиссионный способ контроля качества материалов на наличие зародышей химического разложения 1989
  • Сакиев Сабирджан Ниязович
SU1716427A1
JP 59221661 A, 13.12.1984
JP 56074651 A, 20.06.1981.

RU 2 478 947 C1

Авторы

Шкуратник Владимир Лазаревич

Новиков Евгений Александрович

Даты

2013-04-10Публикация

2011-11-10Подача