Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения

Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения

Изучены акустико-эмиссионные (АЭ) характеристики широко используемой в промышленности стали 12Х18Н10Т в условиях нормальных и высоких (до 560 °С) температур при испытаниях на статическую прочность. Показаны особенности, характерные для процесса накопления повреждений при деформировании и возникновен...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2014
Hauptverfasser: Недосека, А.Я., Недосека, С.А., Грузд, А.А.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2014
Schriftenreihe:Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Schlagworte:
Научно-технический раздел
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103597
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения / А.Я. Недосека, С.А. Недосека, А.А. Грузд // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 4. — С. 12-16. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-103597
record_format dspace
spelling irk-123456789-1035972016-06-21T03:03:00Z Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения Недосека, А.Я. Недосека, С.А. Грузд, А.А. Научно-технический раздел Изучены акустико-эмиссионные (АЭ) характеристики широко используемой в промышленности стали 12Х18Н10Т в условиях нормальных и высоких (до 560 °С) температур при испытаниях на статическую прочность. Показаны особенности, характерные для процесса накопления повреждений при деформировании и возникновения сопутствующей этому процессу АЭ. Установлено, что для объектов из стали 12Х18Н10Т при высоких температурах (до 560 °С) возможна эффективная оценка накопления повреждений и прогнозирование разрушения с использованием метода АЭ. Acoustic-emission (AE) characteristics of 12Kh18N10T steel widely applied in industry under the conditions of normal and high (up to 560 C) temperatures at static strength testing were studied. Features characteristic of the process of damage accumulation at deformation and initiation of AE accompanying this process are shown. It is established that for objects from 12Kh18N10T steel at high temperatures (up to 560 C) effective evaluation of damage accumulation and fracture prediction with application of AE method is possible. 2014 Article Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения / А.Я. Недосека, С.А. Недосека, А.А. Грузд // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 4. — С. 12-16. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103597 621.19.40 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Научно-технический раздел
Научно-технический раздел
spellingShingle Научно-технический раздел
Научно-технический раздел
Недосека, А.Я.
Недосека, С.А.
Грузд, А.А.
Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения
Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description Изучены акустико-эмиссионные (АЭ) характеристики широко используемой в промышленности стали 12Х18Н10Т в условиях нормальных и высоких (до 560 °С) температур при испытаниях на статическую прочность. Показаны особенности, характерные для процесса накопления повреждений при деформировании и возникновения сопутствующей этому процессу АЭ. Установлено, что для объектов из стали 12Х18Н10Т при высоких температурах (до 560 °С) возможна эффективная оценка накопления повреждений и прогнозирование разрушения с использованием метода АЭ.
format Article
author Недосека, А.Я.
Недосека, С.А.
Грузд, А.А.
author_facet Недосека, А.Я.
Недосека, С.А.
Грузд, А.А.
author_sort Недосека, А.Я.
title Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения
title_short Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения
title_full Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения
title_fullStr Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения
title_full_unstemmed Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения
title_sort исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12х18н10т при температуре 560 °с. сообщение 2. повреждаемость и прогноз разрушения
publisher Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate 2014
topic_facet Научно-технический раздел
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103597
citation_txt Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения / А.Я. Недосека, С.А. Недосека, А.А. Грузд // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 4. — С. 12-16. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv AT nedosekaaâ issledovanieakustikoémissionnyhharakteristikstali12h18n10tpritemperature560ssoobŝenie2povreždaemostʹiprognozrazrušeniâ
AT nedosekasa issledovanieakustikoémissionnyhharakteristikstali12h18n10tpritemperature560ssoobŝenie2povreždaemostʹiprognozrazrušeniâ
AT gruzdaa issledovanieakustikoémissionnyhharakteristikstali12h18n10tpritemperature560ssoobŝenie2povreždaemostʹiprognozrazrušeniâ
first_indexed 2025-07-07T14:07:01Z
last_indexed 2025-07-07T14:07:01Z
_version_ 1836997381834407936
fulltext 12 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4, 2014 УДК 621.19.40 ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИКО-эМИССИОННыХ ХАРАКТЕРИСТИК СТАЛИ 12Х18Н10Т ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 560 °С Сообщение 2. Повреждаемость и прогноз разрушения* С. а. НедоСека, а. Я. НедоСека, а. а. ГруЗд ИэС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua Изучены акустико-эмиссионные (Аэ) характеристики широко используемой в промышленности стали 12Х18Н10Т в условиях нормальных и высоких (до 560 °С) температур при испытаниях на статическую прочность. Показаны осо- бенности, характерные для процесса накопления повреждений при деформировании и возникновения сопутствующей этому процессу Аэ. Установлено, что для объектов из стали 12Х18Н10Т при высоких температурах (до 560 °С) воз- можна эффективная оценка накопления повреждений и прогнозирование разрушения с использованием метода Аэ. Библиогр. 5, рис. 7, табл. 2 К л ю ч е в ы е с л о в а : акустическая эмиссия, статическая прочность, оценка накопления повреждений, прогнозиро- вание развития разрушений Исследования в лабораторных условиях аку- стико-эмиссионных (Аэ) характеристик матери- алов при высоких температурах требуются для оценки состояния материалов при периодическом и непрерывном Аэ мониторинге потенциально опасных объектов промышленности (в первую очередь химических производств) при Аэ контро- ле процессов сварки и плавки. В Сообщении 1 (см. сноску) рассмотрены ре- зультаты испытаний на статическую прочность стали 12Х18Н10Т в условиях нормальных и вы- соких температур [1]. Описан разработанный стенд (рис. 1) для высокотемпературных Аэ ис- пытаний образцов (рис. 2) на основе машины Р-20 и диагностической аппаратуры ЕМА-3. Ме- тодика проведения испытаний предусматривала отработку и изготовление специализированных об- разцов, предназначенных для нагрева, статическое растяжение их до момента разрушения, измерение и запись акустических характеристик исследуемо- го материала. Был обеспечен комплексный и син- хронный контроль параметров, необходимых для получения и анализа высокотемпературных Аэ характеристик испытуемого материала при тем- пературах до 560 °С. При испытаниях на статическое растяжение ре- гистрировали температуру в рабочей части образца, нагрузку и Аэ, а также проверяли алгоритм прогно- за разрушающей нагрузки Аэ системы ЕМА-3 в ус- ловиях различной акустической активности. Полученные результаты испытаний стали 12Х18Н10Т в условиях нормальных и высоких температур показали особенности, характерные для процесса ее деформирования и разрушения, возникновения сопутствующей этому процессу Аэ. В частности, количественные параметры сиг- налов Аэ, регистрируемые для разных образцов в аналогичных температурно-силовых условиях нагружения, существенно отличаются и не мо- гут быть однозначно истолкованы при описании процесса накопления повреждений и разрушения. Кроме того, результаты испытаний образцов без концентратора при нормальной температуре пока- зывают крайне незначительную активность Аэ на протяжении всего процесса нагружения. Испытания образцов с концентраторами (вы- точкой и сварным швом) показали наличие до- статочно большого, по сравнению с гладким образцом, числа событий Аэ. Хотя картина рас- пределения сигналов во времени и их численные характеристики для одинаковых образцов суще- ственно отличаются, полученного объема Аэ дан- ных оказалось достаточно для прогнозирования развития разрушения. Важным положительным результатом прове- денного исследования явилась успешная про- верка работоспособности алгоритмов прогнози- рования разрушающей нагрузки, выполняемого программой ЕМА-3.5, в условиях высоких тем- ператур до 560 °С. Используемая модификация системы ЕМА-3 с программным обеспечением ЕМА-3.5 позволяют получать в процессе испытаний как прогнозные данные по предполагаемому разрушению, так и * Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 1. Методика и некоторые результаты / С. А. Недосека, А. Я. Недосека, А. А. Грузд, М. А. Яременко, Л. Ф. Харченко // Техн. диагностика и неразруш. контроль. – 2011. – № 1. – С. 13–19. © С. А. Недосека, А. Я. Недосека, А. А. Грузд, 2014 13ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4, 2014 выводить на экран и в таблицы значения текущей оценочной поврежденности материала, для кото- рой прогноз был выполнен. В данной серии экспериментов точность опре- деления текущей поврежденности и прогноза раз- рушающей нагрузки была несколько ниже, чем при испытаниях стандартных образцов в условиях нормальных температур, но соответствовала тре- буемому Госпотребстандарта Украины для систем ЕМА-3 диапазону погрешностей ± 15 % (рис. 3). Учитывая, что наиболее представительными с точки зрения акустической активности являются результаты испытаний образцов со сварными со- единениями (например, рис. 4), интересно про- анализировать, как Аэ отображает накопление повреждений в образцах такого типа при высоко- температурных испытаниях. Алгоритм расчета поврежденности и про- гноза разрушения [2] системы ЕМА-3 построен на математической модели, которая обновляет результаты расчета по мере накопления данных Аэ. На рис. 5, а показан участок кривой нагру- жения при испытании того же сварного образца, что и на рис. 4, только в тех характерных точках, в которых система проводила расчет поврежден- ности материала по результатам накопленной за Рис. 2. Круглый образец с головкой диаметром 14 мм и на- дрезом–концентратором в рабочей части Рис. 1. Стенд для высокотемпературных испытаний образцов на основе машины Р-20 (а) и фрагмент установки с образцом круглого сечения в электропечи (б): 1 – система нагружения образца машины Р-20; 2 – верхняя и нижняя траверсы; 3 – высокотемпературная печь; 4 – переходник для составного захвата; 5 – датчик Аэ; 6 – волновод; 7 – термопара 14 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4, 2014 этот период времени информации об акустиче- ской активности. Как видим, первые импульсы дискретной Аэ появились на 38-й секунде нагру- жения, а начиная с 54-й количества Аэ информа- ции, полученной системой, стало достаточно для выполнения расчета поврежденности и прогноза разрушения. На рис. 5, б показаны расчетные зна- чения поврежденности, полученные системой. Поврежденность [3] в контексте данного иссле- дования – безразмерная величина, выраженная в процентах. Значению 100 % соответствует такое состояние материала, при котором он считается полностью утратившим свои эксплуатационные свойства и не способным сопротивляться воздей- ствию нагрузок [4]. Перестроив графики, приведенные на рис. 5, в общих координатах, получим наглядное пред- ставление о процессе накопления повреждений в данном эксперименте (рис. 6). Отметим, что данный способ представления результатов явля- ется удачным, поскольку полученная кривая, в отличие от приведенных на рис. 5, плавная и мо- жет быть при необходимости легко описана эле- ментарными функциями. Необходимость такого описания возникает, как правило, при переходе к расчету остаточного ресурса по известной по- врежденности, что в свое время было выполнено для материалов труб магистральных газопрово- дов [5]. В дополнение к сказанному выше интерес- но проанализировать не только сами результаты прогноза разрушающей нагрузки, но и изменение прогнозных данных в процессе нагружения образ- цов. На примере результатов испытания одного из образцов, приведенных в табл. 1, видно, что си- стема корректировала прогнозное значение разру- шающей нагрузки четыре раза. При этом наиболее точные значения прогноза получены в первоначальный момент, при генера- ции системой первого предупреждения об опас- Рис. 3. Окно прогноза программы ЕМА-3.5 при высокотемпературных испытаниях двух различных образцов стали 12Х18Н10Т с концентраторами: а – предупреждение 2-го уровня, погрешность прогноза составляет ± 15 %; б – предупрежде- ние 3-го уровня, погрешность прогноза ± 10 % Рис. 4. Результаты испытаний одного из образцов со сварным швом при температуре 560 оС (столбчатый график – амплиту- ды событий Аэ (А); линейный – нагрузка (Р) Рис. 5. Кривая нагружения сварного образца на участке рас- чета поврежденности (а) и расчетная поврежденность (б) Рис. 6. Накопление повреждений в сварном образце с увели- чением нагрузки 15ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4, 2014 ности (55 % разрушающей нагрузки), и в момент, когда уже после генерации третьего предупреж- дения (86 % разрушающей нагрузки) значение прогноза было последний раз скорректировано. Представленный результат хорошо иллюстриру- ется графически (рис. 7). Наиболее интересным является то, что несмотря на изменения в значени- ях прогноза на разных этапах нагружения (пока- заны пунктиром), линии тренда, проведенные для минимальных и максимальных значений прогноза (показаны штрих-пунктиром), фактически парал- лельны оси абсцисс и четко показывают, что ре- альная разрушающая нагрузка лежит в заданном диапазоне прогнозных величин. Аналогичная ситуация наблюдается и для остальных образцов, данные для некоторых из них сведены в табл. 2. Прогнозные значения раз- рушающей нагрузки попадают в требуемый сер- тификатом Госпотребстандарта Украины на си- стемы ЕМА-3 диапазон погрешностей ± 15 %, что свидетельствует о принципиальной возможности прогнозирования разрушения данного материала при температурах до 560 °С при условии наличия концентраторов напряжений. Очевидно, что при в целом положительных ре- зультатах прогноза алгоритм прогнозирования раз- рушения при высоких температурах работает с худ- шей точностью, чем при нормальных. это можно заметить, в частности, для данных табл. 1 и для двух приведенных в табл. 2 образцов, где результаты про- гноза занижены даже по верхнему пределу. Для обеспечения работоспособности матери- ала и своевременного предупреждения об опас- ности это является приемлемым, поскольку дает дополнительный запас надежности и время для принятия решения. Тем не менее, желательным был бы набор дальнейших статистических дан- ных по высокотемпературным Аэ свойствам дан- ной стали и соответствующая коррекция параме- тров прогноза или, при необходимости, самого алгоритма применительно к Аэ испытаниям в ус- ловиях высоких температур как в лабораторных, так и в промышленных условиях. В целом же результаты проведенного исследо- вания можно охарактеризовать как положительные, поскольку полученные данные подтвердили работо- способность для данной стали алгоритмов прогноза системы ЕМА-3 в условиях высоких температур, возможность отслеживать повреждаемость матери- ала в процессе эксплуатации и своевременно преду- преждать о наступлении его опасного состояния. Рис. 7. Корректировка системой ЕМА-3 данных прогноза раз- рушения в процессе испытания образца с концентратором: 1 – нагрузка на образец; 2 – нагрузка, при которой разрушился образец; 3, 4 – нижнее и верхнее значение прогнозной разруша- ющей нагрузки; 5, 6 – линии тренда, построенные для кривых 3 и 4 соответственно Т а б л и ц а 2 . результаты прогноза разрушения для некоторых образцов с концентратором, кН Номер п/п Разрушающая нагрузка Первоначальный прогноз-минимум Первоначальный прогноз-максимум Окончательный прогноз-минимум Окончательный прогноз-максимум 1 45,02 41,27 49,53 38,34 48,41 2 49,47 40,36 48,43 40,36 48,43 3 42,21 53,92 62,22 34,3 43,31 4 47,21 28,77 43,53 36,17 45,93 Т а б л и ц а 1 . результаты прогноза разрушения одного из образцов с концентратором Номер п/п Время, с Событие Аэ Текущее значение нагрузки, кH % от разрушаю- щей нагрузки Уровень предупреж- дения об опасности Прогноз- минимум, кH Прогноз- максимум, кH 1 127 15 24,76 55 1 41,27 49,53 2 131 17 25,19 56 2 36,02 53,23 3 136 18 26,23 58 3 34,09 39,34 4 195 22 38,73 86 3 38,34 48,41 Примечание. Реальное разрушение произошло при 45,02 кН. 16 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4, 2014 выводы Модернизированный испытательный стенд, выбранные образцы и методика испытаний обе- спечивают получение Аэ данных, необходимых для прогнозирования состояния образцов из стали 12Х18Н10Т, работающих при высоких температу- рах (до 560 °С). эффективным способом анализа результатов проведенных испытаний представляется их гра- фическая интерпретация в координатах «нагруз- ка – поврежденность», которая позволяет описать указанную зависимость плавной кривой. Система ЕМА-3 выполняет для стали 12Х18Н10Т прогноз разрушающей нагрузки по данным Аэ при температурах до 560 °С, но его точность зависит от объема получаемой Аэ ин- формации. это вполне соответствует необхо- димости прогнозирования состояния наиболее поврежденных, а следовательно, и наиболее Аэ активных участков конструкций, но требует даль- нейших исследований по возможности прогнози- рования состояния неповрежденных участков. 1. Исследование акустико-эмиссионных характеристик ста- ли 12Х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 1. Методика и некоторые результаты / А. Я Недосека, С. А. Недосека, А. А. Грузд и др. // Техн. диагностика и нераз- руш. контроль. – 2011. – № 1. – С. 13–19. 2. Недосека С. А. Прогноз разрушения по данным акусти- ческой эмиссии // Там же. – 2007. – № 2. – С. 3–9. 3. Модель накопления повреждений в металлических мате- риалах при статическом растяжении / А. А. Лебедев, Н. Г. Чаусов, С. А. Недосека, И. О. Богинич / Пробл. проч- ности. – 1995. – № 7. – С. 31–40. 4. Комплексная оценка поврежденности материала при пластическом деформировании / А. А. Лебедев, Н. Г. Ча- усов, И. О. Богинич, С. А. Недосека // Там же. – 1996. – № 5. – C. 23–30. 5. Недосека С. А., Недосека А. Я. Комплексная оценка по- врежденности и остаточного ресурса металлов с эксплу- атационной наработкой // Техн. диагностика и неразруш. контроль. – 2010. – № 1. – С. 9–16. Acoustic-emission (AE) characteristics of 12Kh18N10T steel widely applied in industry under the conditions of normal and high (up to 560 C) temperatures at static strength testing were studied. Features characteristic of the process of damage accumulation at deformation and initiation of AE accompanying this process are shown. It is established that for objects from 12Kh18N10T steel at high temperatures (up to 560 C) effective evaluation of damage accumulation and fracture prediction with application of AE method is possible. 5 References, 7 Figures, 2 Tables. K e y w o r d s : acoustic emission, static strength; assessment of damage accumulation, prediction of fracture propagation Поступила в редакцию 09.10.2012 НОВА КНИГА Назарчук З. Т., андрейків о. Є., Скальський в. р. Оцінювання водневої деградації феромагнетиків у маг- нетному полі. – Київ: Наукова думка, 2013. – 320 с. Проведено теоретичні дослід ження для встановлення взаємо- зв’язку між об’ємним стрибком стінки домена у феромагнетно- му матеріалі та величиною зумовленого ним переміщення його поверхні (магнетострикційний ефект). Запропоновано алгоритм оцінки коефіцієнта інтенсивності напружень феромагнетного ма- теріалу під впливом зовнішнього магнетного поля. На підставі теоретико-експериментальних досліджень вста- новлено вплив водневого деградування феромагнетиків на ге- нерування сигналів магнетопружної акустичної емісії. Показано особливості їх генерування за наявності пластичної деформації, структурних змін та об’ємної пошкодженості у таких конструк- ційних матеріалах. Приведено результати експериментальних досліджень щодо встанов лення зміни залишкової намагнеченості та магнетної в’язкості під впливом деформування та водневого деградування феромагнетиків. Для наукових працівників та інженерів-дослідників, а також аспірантів і студентів вищих уч- бових закладів зі спеціальностей: діагностика матеріалів і конструкцій; неруйнівний контроль; фізична акустика; механіка руйнування тощо.

Ähnliche Einträge