результаты механических ИСПЫТАНИЙ сварных соединениЙ паропроводов из углеродистых сталей с применением МЕТОДа акустической эмиссии

Лисицын Константин Алексеевич

аспирант Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк

Патанин Андрей Владимирович

аспирант, Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк

Петрова Валентина Александровна

канд. техн. наук, доцент, Сибирский государственный индустриальный университет,

 г. Новокузнецк

Петров Валерий Иванович

канд. техн. наук, технический директор ООО «Виртуаль»,

г. Новокузнецк

Меденков Александр Анатольевич

аспирант, Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк

E-mail: Medenkov_AA@inbox.ru

OUTCOMES OF MECHANICAL TESTS OF WELD JOINTS OF STEAM PIPE LINES FROM CARBON STEELS WITH APPLICATION OF A METHOD OF AN ACOUSTIC EMISSION

Konstantin Lisitsin

The post-graduate student the Siberian state industrial university,

Novokuznetsk

Andrew Patanin

The post-graduate student, Siberian state industrial university,

Novokuznetsk

Valentina Petrova

K.t.s., senior lecturer, Siberian state industrial university, Novokuznetsk

Valerij Petrov

K.t.s., technical director ООО «Virtual»,

Novokuznetsk

Alexandr Medenkov

The post-graduate student, Siberian state industrial university,

Novokuznetsk

Аннотация

В данной статье рассмотрено следующее. Проводится кластерный анализ источников акустической эмиссии при разрушении образцов. Также рассматриваются зависимости, полученные в результате испытаний.

ABSTRACT

In the given article is considered following. The cluster analysis of sources of an acoustic emission is carried conducted at destruction is model. Relations obtained in the test data also are considered.

Ключевые слова: акустическая эмиссия; сварные швы; механические испытания; источники сигналов акустической эмиссии; амплитудное распределение.

Keywords: an acoustic emission; welds; physical tests; signalling originating points of an acoustic emission; amplitude distribution.

В работе [1] приведена методика испытаний сварных соединений из низкоуглеродистых сталей с использованием акустической эмиссии в качестве метода неразрушающего контроля. При изготовлении образцов для данного эксперимента были проведены: механические испытания на растяжение, на холодный изгиб, на твердость и на сплющивание участков паропровода (результаты приведены в таблице 1); также проведены металлографические исследования микро- и макроструктуры после 300000 часов эксплуатации.

Таблица 1.

Механические свойства основного металла

Результаты химического анализа основного металла приведены в таблице 2. Микроструктура, полученная в результате металлографического контроля является удовлетворительной, каких-либо особо крупных дефектов не выявлено, и представляет собой перлит и феррит с величиной зерна 9—10 баллов по шкале ГОСТ 5639-82;имеет место полосчатая структура до 4 баллов ряда Б по шкале ГОСТ 5640-68.

Таблица 2.

Химический анализ основного металла

В результате проведенных предварительных исследований выявлено, что структура паропроводов и их механические характеристики находятся в удовлетворительном состоянии согласно требованиям РТМ-1С.

Далее, по предлагаемой методике механических испытаний с регистрацией сигналов акустической эмиссии, производился кластерный анализ источников АЭ при разрушении образца, зависимости для одного из которых приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Кластерный анализ источников АЭ при разрушении образца по основному металлу — зоне термического влияния.

Локационный график источников АЭ на образце (а), процесс накопления событий (б) и энергии (в) от данного источника, амплитудное распределение событий от этого источника АЭ

Исходя из графика, представленного на рисунке 2а, можно четко определить местонахождение основного источника сигналов акустической эмиссии, что подтверждается данными амплитудного распределения (2г).

Рисунок 2. Кластерный анализ источников АЭ при разрушении образца по сварному шву

Локационный график источника АЭ на образце (а), процесс накопления событий (б) и энергии (в) от данного источника, амплитудное распределение событий этого источника АЭ

Однако по количеству регистрируемых сигналов и распределению энергии, которые приходятся на этапы нагружения и разрушения, основной вклад вносят механизмы деформации и распространение трещины. Максимальная амплитуда сигналов АЭ также относится к области сварного шва.

На рисунке 3 приведены результаты испытаний образца со сварным швом, разрушение которого произошло в зоне термического влияния — наплавленный металл.

Рисунок 3. Кластерный анализ источников АЭ при разрушении образца по зоне термического влияния — сварному шву

Локационный график источника АЭ на образце (а), процесс накопления событий (б) и энергии (в) от данного источника, амплитудное распределение событий этого источника АЭ

Следует отметить, что, несмотря на весьма близкие значения результатов по суммарной энергии акустических сигналов, имеется значительное отличие по сумме событий (количеству регистрируемых сигналов) и амплитудному распределению (имеется значительное количество сигналов с большой амплитудой.

Рисунок 4. Накопление энергии при разрушении образца с дефектами за все время нагружения

Амплитудные распределения сигналов имеют практически равномерный вид, однако стоить отметить, что разрушение происходит с незначительным выделением энергии, т. е. при разрушении образца возникают большое количество источников разрушения и энергия, излучаемая дефектами, распределяется на все образовавшиеся источники. Об этом можно судить, сравнивая выделением энергии от активных источников АЭ с общим количеством запасенной энергии за все испытание (рисунок 4).

В дальнейшем необходимо производить расчет оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) сварных соединений паропроводов с дефектами сварки (в частности методом конечных элементов) и установить взаимосвязь с параметрами сигналов АЭ.

Список литературы:

1.Лисицын К.А., Патанин А.В., Петрова В.А. и др. Методика механических испытаний сварных соединений паропроводов из углеродистых сталей с применением метода акустической эмиссии// Труды III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Томск.: Издательство ТПУ, 2012. — 143 — 146 с.