Материалы

При проведении акустико-эмиссионного (АЭ) контроля оценивается степень опасности выявленных дефектов. Всего выделяют 4 класса опасности: пассивный, активный, критически активный и катастрофически активный. Определение класса опасности проводится по стандартным критериям, приведенным в нормативном документе ПБ 03-593-03.

В промышленном контроле классификацию источников АЭ в основном проводят при помощи двух критериальных параметров – амплитудного критерия и локально-динамического показателя. Для применения амплитудного критерия рассчитывают граничное значение допустимой амплитуды. Проведение классификации осуществляется путем сопоставления средней амплитуды источника АЭ и величины допустимой амплитуды. При этом пороговое значение зависит от материала контролируемого объекта и определяется в предварительных экспериментах.

Локально-динамический показатель также достаточно часто применяется в промышленном АЭ контроле. Он основан на степенной зависимости между параметром суммарной АЭ (N_∑) и уровнем нагружения объекта (P):

N_∑ = aP^m,

где a – константа материала и условий эксперимента, m – параметр, характеризующий степень опасности дефекта.

Классификация источников АЭ проводится по значению параметра m. Чем больше значение показателя степени, тем выше класс опасности источника акустических сигналов. Необходимо отметить, что возникновение активного источника шума может усложнить процедуру применения локально-динамического критерия.

В связи с недостатками стандартных методик, компания «ИНТЕРЮНИС-ИТ» уделяет большое внимание разработке специализированных критериальных параметров, на основе которых возможно достоверное определение состояния технических объектов. В рамках лабораторных экспериментов сотрудники компании анализируют процесс накопления повреждений и создают новые критерии, применимые как при стандартном АЭ контроле, так и в системах мониторинга промышленного оборудования.

Также компания «ИНТЕРЮНИС-ИТ» проводит адаптацию существующих методик для проведения АЭ контроля уникальных объектов. Такие методики учитывают не только параметры эксплуатации и свойства материала, но и интенсивность шумового потока. Сотрудниками компании проводятся дополнительные исследования по влиянию микроструктуры материала на параметры потока импульсов АЭ.

Используя свой многолетний опыт в области АЭ контроля, компания «ИНТЕРЮНИС-ИТ» предлагает свои услуги для решения широкого спектра задач, таких как:

• оценка применимости стандартных критериев в условиях эксплуатации технических устройств;
• проведение лабораторных и полевых испытаний с целью адаптации стандартных критериальных оценок;
• разработка новых критериальных параметров с учетом шумовой активности, свойств материала объекта и условий его эксплуатации.

В настоящее время композиты применяются во многих областях промышленности. Из-за их широкого распространения повышается актуальность задачи диагностики промышленных объектов, выполненных из композиционных материалов. Решить поставленную задачу можно при помощи физических методов неразрушающего контроля (НК), одним из которых является метод акустической эмиссии (АЭ).

Композиционные материалы – это неоднородные анизотропные материалы, состоящие в основном из армирующего наполнителя и связующего. При проведении АЭ диагностики таких материалов существует целый ряд особенностей. К основным особенностям контроля можно отнести сложность организации контроля и интерпретации АЭ данных, вызванную анизотропией как механических, так и акустических параметров.

Компанией «ИНТЕРЮНИС-ИТ» совместно с Институтом машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) проведено большое количество лабораторных испытаний по разрушению образцов из композиционных материалов. В рамках проведенных исследований были разработаны новые подходы по обработке и фильтрации акустических сигналов, методики оценки уровня повреждений и прогнозирования остаточного ресурса. Также в настоящее ведется разработка новых подходов по определению местоположения источников АЭ с учетом влияния сложной структуры композитов.

Испытание трехстрингерной панели на сжатие

Используя опыт в проведении контроля изделий из композиционных материалов, компания «ИНТЕРЮНИС-ИТ» совместно с Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» разработала «Способ квалификации металлокомпозитных баков высокого давления» с использованием статистических и частотных параметров потока АЭ данных.

Металлокомпозитный сосуд при пневмоиспытаниях

При помощи этой методики была решена актуальная задача ранжирования сосудов из композиционных материалов по уровню накопленных повреждений.

С учетом большого практического опыта и теоретических наработок в области АЭ контроля композиционных материалов, компания «ИНТЕРЮНИС-ИТ» может оказать поддержку при решении следующих научно-технических задач:

• усовершенствование стандартных алгоритмов локации с учетом анизотропии акустических свойств композиционных материалов;
• разработка критериальных параметров для оценки стадий разрушения композитов в рамках натурных и лабораторных испытаний;
• разработка новых технологий АЭ контроля промышленных объектов, выполненных из композиционных материалов, с учетом условий эксплуатации и акустических свойств.

Компанией ООО «ИНТЕРЮНИС-ИТ» совместно с НИИЖБ им. А.А. Гвоздева ведутся активные работы по разработке методик, направленных на мониторинг, а также прогнозирование прочностных характеристик бетона на начальных стадиях его твердения при помощи метода АЭ.

Среди основных направлений работ можно выделить:

• мониторинг твердения бетонов и бетонных конструкций;
• исследование процессов структурообразования бетонов;
• прогнозирование прочности бетона на нормативный срок на начальных стадиях его твердения.

Актуальность подобного рода работ подкреплена тем фактом, что зачастую бетонирование строительных конструкций осуществляется с нарушением требований и правил, регламентированных нормативно-техническими документами, несоблюдение которых приводит к снижению прочностных характеристик конструкции. Так, например, неудовлетворительные значения прочности бетона в проектном возрасте влекут за собой существенные затраты на исправительно-восстановительные работы, которых можно было бы избежать в случае принятия своевременных мер на начальных стадиях твердения, когда бетон еще не набрал существенную прочность. В связи с этим особый интерес для надежности и долговечности строительных конструкций представляет контроль, а также прогнозирование прочностных характеристик бетона еще на начальных стадиях его твердения.

Несмотря на дешевизну и простоту изготовления, бетон имеет очень сложную структуру. При его твердении происходит множество процессов на микро-, мезо- и макроуровнях.

Структура бетона под микроскопом

При твердении бетона выделяют три основные стадии – растворение, коллоидацию и кристализацию бетонного состава. Каждая стадия характеризуется определенной активностью и определенными параметрами АЭ. По данным АЭ можно выделять различные стадии твердения бетона, а также осуществлять оценку текущей и прогнозирование нормативной прочности бетона.

АЭ при структурообразовании бетона

Схема проведения контроля для бетона на начальных стадиях его твердения при помощи метода АЭ реализуется следующим образом: в свежезалитый бетон погружают волновод, на который устанавливают преобразователь АЭ для регистрации акустических сигналов, возникающих в процессе твердения бетона.  На основании полученных данных проводится анализ структурных изменений состава, которые в свою очередь связаны с процессами набора прочности и формирования структуры бетона, а, значит, могут быть использованы для оценки и прогнозирования его механических свойств.

Текущие результаты:

• исследован процесс структурообразования бетона при помощи метода АЭ;
• выделены информативные параметры акустико-эмиссионных данных, полученных за первые сутки твердения бетонного состава, коррелирующие с прочностью бетона в возрасте 28 суток;
• построена эмпирическая модель, позволяющая прогнозировать прочность бетона на нормативный срок;
• подана заявка на патент: «Акустический способ прогнозирования прочности цементных материалов».

Проект находится на стадии апробации.