Спосіб діагностики витривалості арматурного прокату та його з’єднань з використанням методу акустичної емісії

Спосіб діагностики витривалості арматурного прокату та його з'єднань з використанням методу АЕ, який полягає в тому, що з використанням випробувальної машини завантажують багаторазово 3 87892 4 Досвід таких випробувань показує, що для випараметрами циклу не дають точніших результатів значення якості лише однієї партії арматурного як результати, отримані при Ni=10тис. циклів БПН. прокату на одній випробувальній машині роботи Встановлено випадки відбракування результатриватимуть місяці. Тому, в основу винаходу потів або зразків серії. На початкових етапах наванставлено задачу зменшення витрат енергії і людтаження (перших 3-5тис. циклів БПН) може бути ських ресурсів, зносу випробувальної машини, зафіксована велика інтенсивність сигналів АЕ, що тривалості випробування при визначенні якості спричинене захватами випробувальної машини. арматурного прокату та його з'єднань. При подальшому навантаженні АЕ від захватів Застосування способу полягає у проведенні припиняється і фіксується лише АЕ від пошкоп'яти записів АЕ під час прикладання перших 50 дження робочої зони зразка. Тому, при аналізі петис. циклів БПН до кожного із зразків серії, відірший запис АЕ може не враховуватися. У випадку, браної від партії арматурного прокату при випроколи значення параметру EN протягом цих записів буванні згідно [1], що передбачає прикладання відрізняються за величиною (на порядок і більше), базової кількості циклів БПН (кілька мільйонів цикце свідчить про наявність пошкодження зразка і лів). Після прикладання 50тис. циклів БПН для результати його випробування теж відбраковуютькожного із зразків серії далі випробування провося. диться згідно [1] без запису АЕ. Якщо згідно [1] Межа витривалості вважається встановленою, результати вказують на якість партії арматурного якщо для шести зразків значення параметру EN прокату, то після аналізу АЕ будуються тарувальні відповідають по тарувальній кривій базі випробукриві, де по осі абсцис відкладаються довговічносвань. Якщо це не відбувається, то проводяться ті (No), а по осі ординат - усереднені значення паповторні випробування з кількістю зразків, встанораметру сигналів АЕ за період прикладання 50тис. вленій у [1]. Якщо і в цьому випадку значення пациклів БПН дослідних зразків, які випробовувалираметру EN не відповідають значенню параметру ся. При наявності тарувальних кривих для будьEN при базі випробувань, партія вважається такою, якої іншої партії-плавки арматурного прокату можщо не відповідає якості. на визначити довговічності кожного із зразків відіПри визначенні витривалості з'єднань за добраної серії. Для цього до кожного із зразків припомогою даного способу при можливості слід конкладається по 5x10тис. циклів БПН, після чого тролювати якість їх виконання за допомогою мепорівнюються отримані значення усередненого талографічного дослідження, яке включає макро параметра АЕ кожного із зразків із усередненим дослідження на виявлення дефектів, які утворилипараметром АЕ зразків, які зазнали прикладання ся в процесі зварювання (непровари, пори тощо) 50тис. циклів БПН, довговічність яких встановлено та мікро-дослідження для визначення структури попередньо. У випадку, якщо величина усереднематеріалу металу внаслідок впливу на нього темного параметру АЕ не перевищує значення таруператури зварювання (перліт, ферит та ін.). Це вальної кривої, довговічність буде теж не нижчою. робиться для відбракування дослідних зразків та Таким чином, встановлюється витривалість серії отримання достовірної інформації при подальших зразків і якість партії арматурного прокату. Паравипробуваннях, оскільки неякісно виконане зварюметром, який характеризує пошкоджуваність зразвання впливає на випромінювання АЕ. ка внаслідок навантаження є EN (накопичення Авторами апробовано і визначено обладнаненергії сигналів АЕ при навантаженні БПН) відпоня, яке необхідно використовувати при виконанні відно до формули (1) [2]: діагностики витривалості арматурного прокату та його з'єднань методом АЕ: перетворювачі акустиn DE i =1 чної емісії (ПАЕ) з матеріалами для забезпечення å E (N ) акустичного зв'язку з об'єктом (мастика "Рамзай" i =1 c i тощо); імітатори сигналів АЕ; підсилювачі сигналів Де Ni - довільна зростаюча послідовність кільАЕ; програмно-технічні комплекси для обробки та кості прикладання циклів БПН з певними параметпредставлення результатів контролю, включаючи рами циклу (максимальним і мінімальним напрупрограмне забезпечення. женням), що змінюється в часі; Встановлено порядок роботи та розміщення Ec(Ni) - сумарна енергія сигналів АЕ, що відпообладнання: попередній підсилювач розташовувідає довільній зростаючій послідовності кількості ють поблизу ПАЕ. Довжина кабелю, який з'єднує прикладання циклів БПН з певними параметрами ПАЕ з попереднім підсилювачем, як правило, поциклу (максимальним і мінімальним напруженням); винна не перевищувати 0,5м. Максимальна довDЕi - збільшення енергії реєстрованого акустижина кабелю, який з'єднує попередній підсилювач чного випромінювання за час дії кожної кількості з приладом обробки сигналів АЕ не повинна переприкладання циклів БПН. вищувати довжину, яка сприяє виникненню електАвторами встановлено можливість застосуромагнітних перешкод (до 20м). Випробування вання методу акустичної емісії для визначення слід проводити із частотою навантаження зразка витривалості арматурного прокату та його з'єдБПН 10-20Гц. нань. Встановлено, що достатньо, відповідно до Для реєстрації сигналів АЕ слід застосовувати виразу (1), оцінку небезпеки розвитку процесів стаціонарне або мобільне обладнання. пошкодження зразка проводити, слідкуючи за DЕi, Характеристики апаратури, за допомогою якої що випромінюється за Ni, рівну 10тис. циклів БПН. можна проводити реєстрацію та аналіз сигналів Більші значення довільної зростаючої послідовноАЕ: сті кількості прикладання циклів БПН з певними 5 87892 6 - робочий частотний діапазон; кГц - нерівномірність амплітудно-частотної характеристики підсилюючого тракту в межах частотного діапазону; - ослаблення сигналу за межами робочого діапазону при розстроюванні на октаву, щодо граничних частот; дБ дБ - ефективне значення напруги власних шумів підсилювального тракту; мкВ - коефіцієнт підсилення підсилювального тракту; дБ - амплітудний динамічний діапазон підсилювального тракту. дБ Прилад, який володіє вищенаведеними параметрами - акустико-емісійний діагностичний комплекс "АКЕМ", виготовлений ВСПУ "Сервісний центр", м. Київ, Україна. Така апаратура використовується при діагностиці з використанням методу АЕ у випадку статичного завантаження і дає позитивні результати [3]. При цьому, як і в заявленому способі, фіксується АЕ в зразку, до якого прикладається навантаження. На основі аналізу параметрів АЕ встановлюються зміни в напруженодеформованому стані зразка та критичність розвитку дефектів. При цьому, так само експериментальним шляхом визначаються значення параметрів АЕ, які спостерігаються при граничних рівнях навантаження. Перевищення значень цих параметрів АЕ при випробувані наступних зразків свідчить про критичний рівень їх навантаження. Перед початком випробування зразків арматури з метою визначення витривалості необхідно підготувати їх до випробування на прикладання БПН із записом АЕ. Для цього слід приварити до торців зразків хвилеводи для встановлення на них п'єзо - керамічних давачів для запису сигналів АЕ за допомогою електрозварювання. Якість зварювання контролюють візуально, при необхідності проведенням металографічного аналізу. Режим зварювання призначають однаковим для всіх зразків. Хвилеводи повинні бути виготовлені із сталі однакового діаметру і довжини для забезпечення рівних умов передачі хвиль АЕ. ПАЕ закріплюють на хвилеводах із використанням механічних пристосувань або магнітних тримачів. Вони можуть бути тимчасовими або у вигляді стаціонарно встановлених елементів кріплення. Місце встановлення має бути очищене до металевого блиску з чистотою поверхні не менше Rz 40. Кріплення кабелів та блоків акустико - емісійної апаратури не повинно створювати механічного навантаження на ПАЕ, що запобігає виникненню завад. Розміщувати програмно-технічний комплекс для запису АЕ слід неподалік випробувальної машини із забезпеченням відсутності впливу від нього (вібрація тощо). Після закінчення встановлення і закріплення апаратури необхідно виконати перевірку її роботи 100-1500 та вище Не більше ±3 Не менше 30 Не більше 8 Не менше 60 Не менше 50 шляхом імітації випромінювання сигналів АЕ. Як імітатор сигналів можна використовувати п'єзоелектричний перетворювач, який збуджується електричними імпульсами від генератора. Частотний діапазон імітаційного імпульсу ідентичний частотному діапазону АЕ системи. При відсутності п'єзоелектричного перетворювача імітація АЕ випромінювання може здійснюватися тертям по поверхні хвилеводу, створенням подряпин, шляхом зламу графітового стрижня діаметром 0,3-0,5мм та твердістю 2Т (2Н) об поверхню об'єкта відповідно [4]. Далі треба провести пробні випробування зразків прокату на втому із записом сигналів АЕ для відпрацювання відсутності електромагнітних завад, які можуть бути присутні в приміщенні лабораторії. При виявленні завад необхідно усувати їх шляхом влаштування додаткових контурів заземлення пульсатора, зразка, програмно - технічного комплексу. Пробні випробування слід проводити при холостому режимі роботи випробувальної машини. При позитивному результаті пробних випробувань (відсутність завад, фіксація сигналів АЕ від імітаторів) призупинити всі роботи, пов'язані із впливом на зміну електричної напруги в мережі (вмикання - вимикання електро-пускачів тощо) та рух персоналу, що може призвести до виникнення завад, після чого випробовувати дослідні зразки. Таким чином, спосіб діагностики, що заявляється, зменшує до 40 разів витрати праці, експлуатацію обладнання та тривалість випробування. При цьому, при випробуванні зразки не руйнуються. Джерела інформації 1. ДСТУ 3760-98. Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Общие технические условия. 2. Бабяк І.П. Автореф. дисертації "Втомна міцність арматурного прокату класу А500С та його зварних з'єднань" / Київ. 2006. 3. Філоненко С.Ф. Методи і системи акусто емісійної діагностики // Автореф. дис. док. техн. наук. Київ.- 2003. 36с. 4. ДСТУ 4227-2003. Настанови щодо проведення акустико-емісійного діагностування об'єктів підвищеної небезпеки. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 87892 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601