Контроль материалов методом акустической эмиссии (АЭ). Общие вопросы

в материале контролируемого объекта, вызванное структурными изменениями материала.

Для получения информации от источника АЭ сигналов в качестве приёмников применяются преобразователи акустической эмиссии (ПАЭ), принцип работы которых основан на явлении пьезоэффекта.

Принципиальная схема реализации метода АЭ

Работают, в основном, в области частот f = 30…500 кГц.
При f < 30 кГц – высокий уровень акустических шумов.
При f > 500 кГц – высокий уровень затухания сигнала от дефекта.

регистрации АЭ сигнала

Уровень порога определяется в зависимости от конкретных условий контроля. Пороговый уровень необходим для устранения низкоамплитудных шумовых сигналов, но лучше не задирать его слишком сильно, чтобы не потерять много информации.

Сигнал от единичного акта дискретной деформации известен как сигнал взрывного (импульсного) типа. Такой сигнал обладает резким передним фронтом и медленным затуханием.
Импульсные сигналы варьируются в широких пределах по форме, размеру и скорости генерации в зависимости от типа структуры и условий испытаний.
При большой скорости генерации сигналов, индивидуальные импульсные сигналы могут перекрываться и формировать непрерывную эмиссию.

осцилляций – количество превышений сигналом установленного порога.
MARSE - площадь под огибающей сигнала (аналог энергии импульса).
Длительность (D, мкс) – это полное время, начиная от пересечения сигналом порога, заканчивая уходом его под порог.
Время нарастания сигнала (R, мкс) – это время от первого пересечения сигналом порога до достижения максимальной амплитуды сигналом.

Измеряемые параметры сигналов АЭ

3

Иллюстрация стандартного набора параметров АЭ

акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов»

Цикл нагружения КО согласно ПБ 03-593-03

Скорость нагружения Pраб\60…Pраб\20 в минуту.
Максимальное значение давления 110-120 % от рабочего.

Эффект Кайзера – повторное достижение давлением значения предыдущего максимума характеризуется отсутствием АЭ при отсутствии активных источников (трещин).

преобразователей для оценки состояния всего объекта за один цикл нагружения;
требуется доступ только к некоторым участкам КО (а не ко всему объекту);
высокая чувствительность выявления развивающихся дефектов (по расчетным оценкам возможно контролировать подрастание трещины на 1 мм);
возможность определения координат дефектов.
Основные недостатки:
требование нагружения КО;
активность АЭ зависит от материала и акустического контакта;
высокая помехочувствительность (электромагнитные наводки, посторонние механические источники и др.);
контроль не позволяет оценивать размеры дефекта;
необходимость систем обработки информации;
требуется высокая квалификация оператора.

метода АЭ

6

Установка Instron для испытаний покрытий кинетическим индентированием с использованием метода АЭ

Диаграмма вдавливания пирамидального индентора в координатах «нагрузка – перемещение индентора» (а), диаграмма в координатах «нагрузка – время» с наложением сигналов АЭ (б)

а

б

экспериментальной оценки сопротивления образованию первой видимой трещины некоторых покрытий на основе TiN кинетическим индентированием

Кинетическая диаграмма вдавливания пирамиды Виккерса в покрытие из TiN

Пример результатов, полученных при контроле механических свойств упрочняющих покрытий с использованием метода АЭ

7