6. Приведите примеры практического применения метода аэ.

Использование АЭ при исследовании механических свойств материалов и процессов разрушения основано на том, что пластическая деформация и разрыв атомных связей при разрушении сопровождаются интенсивным излучением упругих волн.

Исследование гладких образцов на растяжение с применением метода АЭ позволило связать параметры АЭ с основными закономерностями пластической деформации металлов. Ряд исследований характера сигналов АЭ при статическом и циклическом нагружении объектов из различных материалов обеспечил эффективное использование метода для раннего распознавания трещин при испытаниях материалов на ползучесть, для выявления скрытых дефектов на стадии их зарождения, для локации дефектов и изучения кинетики развития трещин в сварных швах.

В производственных условиях метод АЭ применяется для непрерывного контроля при испытаниях сосудов высокого давления, элементов конструкций различного типа, элементов ракет и самолетов. Существует много норм и стандартов для АЭ контроля: оборудования от транспортируемых газовых ёмкостей и цистерн до 30000-тонных резервуаров.

Системы АЭ позволяют обнаруживать увеличение длины трещины на 1-10 мкм. При этом контроль может быть произведен и в труднодоступных местах. Важным преимуществом метода является возможность контроля в реальных условиях эксплуатации, когда на них действуют все факторы, ведущие к развитию дефектов. Многие емкости могут контролироваться без вывода из эксплуатации либо при заполнении продуктом, или во время нагружения газом, определяя давление непосредственно или при помощи измерения других технологических параметров. Рабочие нагрузки должны быть меньше предельно допустимых для того, чтобы в период испытаний осуществить незначительное превышение над максимальным уровнем. Отсутствие эмиссии при таких испытаниях означает, что дефекты не появились. Интенсивность и пиковая амплитуда позволяет оценить опасность дефектов. Данным методом можно проверять мосты и каркасы зданий.

Традиционно инспекция новых сосудов предшествует первоначальному гидроиспытанию и повторяется лишь по прошествию определенного эксплуатационного периода. Это значит, что любые дефекты, возникшие и развивающиеся во время гидроиспытаний, могут быть обнаружены только после истечения этого периода, порождая сомнение в их заводском или эксплуатационном происхождении. И хотя АЭ метод впоследствии способен прояснить эту ситуацию, лучше его использовать при проведении первоначального гироиспытания для оценки исходного состояния сосуда перед началом работы. Предпочтительно вводить в эксплуатацию доброкачественный сосуд, чем сосуд в неопределенном состоянии или с повреждениями, вызванными гидроиспытаниями.

Стоимость вывода из эксплуатации резервуара большого объема и его очистки с целью инспекции днища может достигать полумиллиона долларов. Зачастую эти работы проводятся по графику, независимо от состояния резервуара. Это значит, что средства могут расходоваться неэффективно, поскольку могут вычищаться и инспектироваться совершенно невредимые резервуары, в то время как поврежденные будут продолжать протекать, дожидаясь своей очереди на проверку. В конце 80-х годов была разработана методика прослушивания днищ заполненных резервуаров, позволяющая не только выявить протечки, но и дать исчерпывающую картину состояния днища. Использование этого метода с целью выявления резервуаров, требующих ремонта, сулит значительные экономические и экологические выгоды. Обычно испытание одного резервуара занимает половину дня и не требует каких-либо специальных мероприятий. Для нефтяного резервуара большого объема стоимость может составлять всего 0,1% от расходов по выводу его из эксплуатации и зачистки перед проведением внутренней инспекции.

АЭ может быть очень выгодна для оценки состояния трубопроводов особенно на теплоизолированных линиях, и там, где многочисленные параллельные линии могут контролироваться последовательно. Обычными повреждениями, обнаруживаемыми АЭ методом, являются подизоляционная и внутритрубная коррозия на трубопроводах из углеродистой стали и стресскоррозионные трещины на трубопроводах из нержавеющей стали. Обычное расстояние между датчиками зависит от диаметра трубы.

АЭ контроль газовых баллонов позволяет значительно удешевить процесс обследования. АЭ метод применяется во время обычного наполнения баллона каждые пять лет или во время гидроиспытания. Высокая чувствительность к мелким дефектам позволяет увеличить промежуток времени до следующего гидроиспытания в два раза.

После нескольких лет работы над усовершенствованием методики американская ассоциация железных дорог строго предписала АЭ контроль для всех железнодорожных цистерн. Контролю подлежат не только цистерны, но и участки шасси, которые несут большие нагрузки. Во время испытаний эти элементы подвергаются нагружению при помощи домкратов. При контроле цистерн с теплоизоляцией дорогостоящего удаления последней не требуется.

Применяя АЭ метод на теплоизолированных колоннах можно быстро и с минимальными затратами получить оценку состояния всей установки с учетом внешней коррозии, наличия стресскоррозионных трещин и других внутренних и внешних повреждений. Контроль производится без снятия изоляции. Колонны обычно испытываются давлением ниже проектного.

Процесс расхолаживания определенных типов толстостенных высокотемпературных сосудов может стать причиной возникновения повреждений. В этом случае АЭ контроль позволяет определить дефектные места для последующей целевой инспекции и ремонтных работ. Во время АЭ контроля при расхолаживании некоторых крупногабаритных объектов используется более 500 датчиков, что приводит к значительному сокращению простоев за счет повышения эффективности последующих инспекции и ремонта.

Эффективен контроль качества сварных соединений, который можно осуществлять на разных стадиях: в процессе сварки, когда шов только формируется; в процессе охлаждения шва после сварки; после сварки в процессе нагружения. Общей особенностью первых двух стадий является возникновение АЭ без нагрузки под действием внутренних локальных напряжений, развивающихся в самом шве или околошовной зоне. Причинами напряжений являются неравномерность и нестационарность теплового режима сварки или неоднородность структуры. Следует отметить, что образование пор и включений приводит к изменению внутренних напряжений.

Метод АЭ позволяет оценить хрупкость, вязкость, твердость и другие характеристики металлов.