Результаты испытаний на малоцикловую усталость

Состояние металла	Исследуемый материал	Частота нагружения, Гц	Число циклов до зарождения трещины, N_i
Исходное	Основной металл 08Х18Н12Т	0,5-0,7
Основной металл 08Х18Н10Т	0,5-1
Металл шва	0,5-2
После эксплуатации	Основной металл 08Х18Н12Т	0,5-0,7
Металл шва	0,4-2
После термического старения	Основной металл 08Х18Н12Т	0,5
Металл шва	0,5-2

Еще одна возможность изучения изменения свойств материалов – вырезка проб металла из конструкций, выведенных из эксплуатации. В этом случае определяются фактические свойства материалов на момент прекращения работы объекта.

В последнее время для изучения изменения механических свойств конструкционных материалов оборудования машиностроительных предприятий стал применяться так называемый безобразцовый метод испытаний. Безобразцовый метод основан на измерении различных видов твердости материала на функционирующем объекте. По этим данным с помощью специальных методик и определяются пределы текучести, прочности и другие механические характеристики материала. Для этих целей успешно применятся автоматизированные твердомеры различных модификаций и ряд других аппаратно-программных средств.

Безобразцовый метод используется не только для оценки деградации эксплуатационных характеристик материалов, но и контроля восстановления их свойств. Например, восстановление корпусных сталей происходит за счет управляемой термообработки. Суть метода кинетической твердости состоит в том, что исследуется кинетика процесса вдавливания сферического индентора на стадии активного нагружения, выдержки под нагрузкой и при разгрузке материала. При этом предусмотрена возможность многократного циклического нагружения. На основе зарегистрированной диаграммы вдавливания шарового индентора с помощью численных методов рассчитывается диаграмма деформирования контролируемых сплавов. И по ее виду судят о степени восстановления физико-механических свойств.

Существуют и другие инструментальные методы изучения деградации свойств. Например, метод, основанный на измерении параметров ультразвуков волн, распространяющихся в контролируемых элементах конструкции.

Несмотря на известные ограничения перечисленных выше методов, их применение в различных сочетаниях позволяет собрать данные для моделирования процесса деградации эксплуатационных характеристик конструкционных материалов.

Обсуждая организацию диагностического обслуживания энергетических установок, нельзя не сказать о дефектоскопии оборудования. За время длительной эксплуатации в конструкциях и трубопроводах образуются и развиваются различные дефекты. Для обнаружения, определения типа и оценки размеров дефектов используются различные методы неразрушающего контроля. К числу наиболее опасных относятся трещины, являющиеся сильными концентраторами напряжений.

Для эксплуатационников наибольшую опасность представляют развивающиеся, растущие дефекты, которые, достигнув критических размеров, приводят к разрушению конструкции. Выявление таких дефектов – первоочередная задача дефектоскопического обследования. Для этих целей хорошо зарекомендовал себя метод акустической эмиссии. Физическая сущность метода состоит в том, что развивающиеся дефекты являются источником акустических волн с широким спектром частот. Регистрируя эти волны и анализируя их характеристики, удается обнаружить и локализовать места возможного разрушения конструкции – растущие трещины, зоны значительных коррозионных повреждений и пластической деформации, утечки среды через сквозные дефекты в трубопроводах и сосудах давления. Основное преимущество метода акустической эмиссии состоит в том, что с его помощью можно обнаружить только развивающиеся и, следовательно, наиболее опасные дефекты. Обработка и анализ сигналов акустической эмиссии позволяют классифицировать дефекты по степени опасности. Акустико-эмиссионный контроль, что немаловажно, может проводиться непосредственно в процессе эксплуатации контролируемых объектов. Инструментальная система регистрации и обработки сигналов акустической эмиссии, как правило, включает несколько первичных преобразователей, размещаемых на контролируемом объекте, предварительные усилители и каналы связи с вычислительным комплексом. Определение разнообразных параметров акустико-эмиссионных сигналов, координат их источников, отображение, протоколирование и хранение дефектоскопической информации реализуется с помощью соответствующего программного обеспечения. С его помощью также оценивается потенциальная опасность обнаруженных дефектов.