Способ неразрушающего контроля металлоконструкций

союз советснсоцидлистич и 19) И УБЛИН 5 С 01 и АНИЕ ИЗОБРЕТЕ 2ле металлоконструкций. Пель изобретения - расширение диапазона контроля на крупногабаритные конструкции и повышение эффективности способа. На исследуемую конструкцию воздействуют максимальной эксплуатационной статической или циклической механической нагрузкой до достижения в контрольных зонах предела текучести материала, регистрируют тепловое поле конструкции и фиксируют в указанных зонах участки с максимальной температурой. По величинам измеренного кратйшего расстояния от участков с максимальной температурой до наружнойонструкции или вершины о-исследоанской гвито во СССР 1974. СССР 1979. ча(57) ОНТРОЛ поверхности к несплошности териала судят ти повреждени к о сыт в ко пловой предразрушения достигается пределтекучести материала, При этом общеепластическое деформирование материала, как и в случае его локальногопластического деформирования у кончика развивающейся усталостной трещины,сопровождается выделением тепловойэнергии. Ее интенсивность пропорциональна интенсивности протекания пластической деформации при внешнем силовом воздействии на изделие. Результаты обработки эксперимента показывают (фиг. 1), что в упругой областидеформирования при растяжении наблюдается понижение температуры образцана 0,4-0,6 С, участок о - а для стали 1 ХСНД и участок о - Ь для ст 4 лиСт 3 спВ, кривые 1 и 2 соответственноПри достижении нагрузки, соответствутно мож ГОсудАРстБенный нОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯпри гкнт сса(46) 15.06.90. Бюл. Р 22 (71) Государственный науч вательский институт гражд ации,Авторское свидетельств 1 Ф 783667, кл. С 01 И 25/7 СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮ 1 ЦЕГАЛЛОКОНСТРУКЦИИИзобретение относитсдефектоскопии и можетзовано при неразрушаю Изобретение о сится к те дефектоскопии и ет быть использо- вано для неразрушающего контроля несплошностей в изделиях.Цель изобретения - расширение диапазона контроля крупногабаритных конструкций и повышение эффективности способа.Надежность металлоконструкций оп-, ределяется уровнем действующих номи нальных напряжений, которые по су-, ществующим методам расчета должны быть для большинства изделий меньше предела текучести материала. Достижение предела текучести приводит к пластической нестабильности - потере работоспособности. Однако в локальных зонах материала, особенно в местах концентрации нагрузки, на стадии редела текучести мастепени интенсивносонструкции. 2 ил,571430капай площадкам текучестии иппетдо разрушения наблюдается интенсивное инфракрасное излучение, начинаяиз точек а и Ь, кривые 1 и 2 соответственно ио типам сталеи, 11 риращецие5температуры до рлзрушеция составляет 10-1.5 С. Результаты эксперимента позволяет сделать вывод, что приращение температурыобразца и соответстцеццо инФракрасного электромагнитцого излучения наблюдается только последостижения напряжения в изделии ровня Б и вьппе, а в упругой области цаб Одается понижение ературы 15Указанная зависимость положена в основу предлагаемого способа, так как позволяет определять в любых изделиях, в том числе в реальных крупногабаритных конструкциях области пластической нестабильности, выявить концентрацию напряжений, оценивать интенсивность повреждения материала и судить о воэможности дальнейшей эксплуатации конструкции с развивающейся трещиной в условиях сложного напряжения состояния материала в результате определения уровня достигнутого эквивалент-. ного коэффициента интенсивности напряжений.Нагружение конструкции или элемента конструкции максимальной эксплуатационной или испытательной статической или циклической нагрузкой позволяет реализовать реальное напряженное состояние материала в зонах несплошностей или концентраторов нагрузки, в которых в условиях эксплуа". тации реализован в локальных участках текучести материала. Достижение в ме таллоконструкции у вершины несплошности или концентратора нагрузки предела текучести материала является необходымым условием для возникновения тепловых излучений. Напряжения в металлоконструкции, которые соответствуют области упругих деформаций, не вызывают приращения температуры, а потому не могут быть зарегистрированы тепловизионным приемником. При этом50 акту начала распространения трещины в материале всегда предшествует достижение в локальных зонах предела текучести материала, а следовательно, отсутствие пластических деформаций у несплошностейи концентраторовнагрузки является свидетельством безопасности эксплуатации конструкции с указанными дефектами. Элементы металлокоцструкццй с опасными цесплошностями, т.е. : кон-, центраторами нагрузки )а уровне преде-. ла текучести и выи:е, вызывает интенсивное приращение температуры. Так, стадия предраэрушения и устойчивыйросттрещин при достижении предела текучести материала и выше вяэ;.ныс приращением томпературы ця лепят " ки градусов при температурном разр - шении современных приборов 0,1 С что обеспечивает высоку наде,кцость обнаружения трещин, цесплошцостей и т.п.Регистрация теплового поля в указанных зонах позволяет выделить из всей совокупности узлов и элементов конструкции области, в которых произошло зарождение и развитие трещин или материал подготовлен к началу процесса роста трещины. Фиксирование участка с максимальной температурой позволяет определить размер зоны процесса деформации, в пределах которой происходят необратимые повреждения материала, обус-. лавливающие распространение трещин. При удалении от вершины несплошности или от концентратора нагрузки на расстояние Л 1 достигается максимальное тепловыделение в условиях минимального стеснения реалируемой пластической деформации, что соответствует максимальному теплоизлучению. Измерение кратчайшего расстояния д 1 от этих участков до наружной поверхности элемента конструкции или вершины цесплошности позволяет в последующем оценить интенсивность повреждения материала по величине эквивалентного коэффициента интенсивности напряжений.На фиг, 1 приведены диаграммы растяжения сталей 10 ХСНД и СТЗспВ в координатах напряжение- относитель. - ное удлинение , кривые 3 и 4 соответственно, а также температурные зависимости Т - относительное удлинение Е соответственно тепловизионной камерой АСАс последующей обработкой тепловизионных изображений на системе "ПериколорЕ".; на фиг.2 - участок металлоконструкций с усталостной трещиной, подвергавшейся исследованию по предлагаемому способу, где 5 - исследуемая металлоконструкция, 6-11 - контролируемые эоны.Сварную мг 1,и 1 Оконструкццюиз стали 10 ХСНП подвергали растяжеио, достигая в исследуемой зоне максимальной эксплуатационной нагрузки Р = 5500 кг, Б процессе нагружеиия вкотролируемых зонах 6 - 10 достигали предела текучест Материалат40 МПа и регистрировали тепловое поле н указанных зонах. 0 цостиженип и ренышении пред.1 ла текучести матеРИа 11 а В ПЕР.10 Д НЯГРУЖЕНИЯ МЕТа 55.О конструкции 5 судили по температурному полю, которое измеряли в металлоконструкции 5 по инфракрасному излучению с расстояния 10.м тепловизионной камерой АСЛс последующей обработкой тепловизионных изображений с применением системы Периколор 2000 Е". По полученным тепловизионным 20 изображениям фиксировали на мета 11 локонструкции 5 участки 6 - 1 О с максимальной температурой, по которой выявляли места расположения концентраторов 6 - 9 и фиксировали по темпера турному полю 19 С наличие в зоне 6 в металлоконструкции 5 усталостной трещины 11. Измеряли кратчайшее расстояние Л 1 = 0,12 мм от участка 6 с максимальной температурой 19 С до вершины трещины 11, а о степени интенсивности повреждения стали 10 ХСНД судили по величине коэффициента интенсивности напряжений (Кэ) =6 т(я Й 1) 7=400(3 14.0,12.10 ) 5 = 7,6 К 1 а )%г .35Полученное значение коэффициента интенсивности напряжений указывает на тот факт, что предельного сОстояния с трещиной в конструкции не достигнуто и онаможет в последующем эксплуатироваться с трещиной в условиях периодического контроля за ростом трещины или может быть реализо ван один из предложенных ранее способов торможения трещин. После операции по торможению трещины металлоконструкцияможет быть допущена к последующей эксплуатации с периодическим контролем выявленных зон 6 - 9, где было зафиксировано тепловыделение, отвечающее состоянию предразрушения материала в. зоне концентраторов без трещин, а следовательно, показана возможность быстрого при последующей эксплуатации зарождения и развития трещин в выявленных зонах,Предлагаемый способ позволяет вы. 51 вить нгсил 10 злости В кру 1 номасштабных и многоэлементньгх конструкциях, а также перенапряженные участки с локалькой концентрацией нагрузки на уровн предпа текучести материала и выше по конструктивным структурньм, техно;огическим и ги другим причинам, которые могут привести к практической г.табильности на микро-и макроу 1 ювне и вызвать разрушение, Ь:1 агадарярегистрации размеров и расположения зоны пластической деформации в вершийе трещины способ позволяет классифицировать степень опасности уста-.лостной трещины и переходить к обоснованной периодичности осмотров кон-.струкций с развивающимися усталостными трещинами в условиях эксплуатации конструкций по принципу безопасносного повреждения.Формула и з о б р е т е н и яСпособ нераэрушающего контроля металлоконструкций, включающий механическое нагружение конструкции, ре-.гистрацию их теплового поля, выявление несплошностей в конструкции по локальным зонам тепловыделения и оцен-., ку интеисивности повреждений, о т .-.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона контроля на крупногабаритные конструкции и повышения эффективности способа, нагружение конструкции осуществляют максимальной эксплуатационной статической или циклической нагрузкой до достижения в контрольных зонах предела текучести материала, фиксируют в указанных зонах участки с максимальной темпера турой и измеряют кратчайшее расстояние от этих участков до наружной поверхности конструкции или вершины несплошностей, а о степени интенсив-., ности повреждения материала судят по величине эквивалентного коэффициента интенсивности напряжения материала, определяемого по формулеитксКЗ =т 1 55К 1 агде- 5 редел текучести материала;гД 1 - кратчайшее расстояние отучастков с максимальной температурой до наружной поверхности конструкции или вершины несплошности;1571490 максК - размерная постоянная, контролирующая максимальный разСоста актор М,Недолуженко Тех.Дидык Корректо Максимишинец 508 аж 498 Подписное тета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 ЗаказВНИИПИ сударственного коми113035, Моск Фиг.г тель В.Марченкомер автомодельной зоны предразрушения,