Speaker
Description
Техническая диагностика текущего состояния металлических конструкций является важной частью жизненного цикла современных машин, трубопроводов, мостов. В настоящий момент, она, в основном, сводится к визуальному или лазерному контролю внешней формы и различным видам дефектоскопии. Опыт эксплуатации показывает, что этого не достаточно. Уровень аварийности, связанной с непрогнозируемым разрушением металлических конструкций, на железнодорожном транспорте снизить не удается, а в некоторых отраслях он даже возрастает. В этих условиях большое значение играют новые методы технической диагностики ориентированные не на поиск отдельных дефектов или микродефектов структуры металла, а на интегральную оценку накопления поврежденности частей металлоконструкции под нагрузкой.
Поверхностный эффект накопления поврежденности в металлах проявляется в важнейших для техническо диагностики случаях: при пластической деформации, при многократных циклических нагрузках, при контакте с коррозионными и агрессивными внешними средами, при развитии хрупкости жидкого металла, при контакте с водородом и водородосодержащими средами. Несмотря на различную природу индуцирующих поверхностный эффект факторов, во всех случаях происходит модификация микроструктуры и накопление поврежденности в тонком поверхностном (пограничном) слое металла глубиной порядка 100 мкм.
С одной стороны, с точки зрения механики, такой слоя является сингулярностью, которую трудно определить при диагностике массивных деталей и описать с помощью моделей сплошной среды, с другой стороны, наблюдаемое сильное влияние этого слоя на несущую способность металлоконструкций, приводящее к разрушению, должно иметь значимые индикаторы Наши исследования позволили выделить два индикатора, которые можно использовать на практике для диагностики состояния металлоконструкций. При накоплении поврежденности в поверхностном слое происходит резкое изменение интегральной акустической анизотропии и примерно на два порядка увеличивается локальная концентрация водорода в этом слое.
В докладе приводятся конкретные примеры технической диагностики, позволяющей зафиксировать накопление поврежденности, как с помощью ультразвука, так и с помощью анализатора водорода.
Обсуждаются математические модели, описывающие образование сингулярного пограничного слоя и его влияние на напряженно-деформированное состояние массивных металлических деталей.
Описаны механизмы, позволяющие детектировать сингулярности методами ультразвукового зондирования, которые дают фундаментальные обоснования методов диагностики, основанных на поверхностном эффекте накопления поврежденности. Описаны примеры одновременного использования скорости звука и концентрации водорода, как индикаторов накопления поврежденности, что позволяет детектировать коррозионные повреждения и водородную хрупкость на раннем этапе их формирования.
