Технічна діагностика та неруйнівний контроль, 2016, №02



2016 №02 (06)

DOI of Article 10.15407/tdnk2016.02.01

2016 №02 (02)

---

Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №2, 2016 стр. 3-18
 

Интеллектуальные технологии в оценке состояния конструкций (АЭ технология и контролирующая аппаратура нового поколения на ее основе)

Б. Е. Патон¹, Л. М. Лобанов¹, А. Я. Недосека¹, С. А. Недосека¹, М. А. Овсиенко¹, М.А. Яременко¹, Я. Гереб¹, Л. Варга¹, А. Ю. Федчун², А. А. Елкин², Б. М. Ободовский², В. Н. Краевский², А. С. Васильев², С. А. Кушниренко²

¹E.O. Paton Electric Welding Institute, NASU
²Odessa Port Plant

Реферат:
Практика эксплуатации машин, конструкций и сооружений все настойчивее требует создания методов и средств, с помощью которых можно было бы определять на основании имеющихся данных их функциональные возможности в любой момент времени, как в прошлом, так и в настоящем, а также прогнозировать на базе этих данных их состояние и поведение в будущем. Как правило, расчетным путем трудно оценить, как именно и при каких значениях параметров, характеризующих работоспособность конструкции, начнется разрушение. Существующего объема знаний о зависимости принимаемых критериев разрушения от многочисленных параметров чаще всего недостаточно. Если учесть, что могут иметь место и такие, влияющие на исчерпание несущих свойств материалов, параметры эксплуатации, о которых просто ничего неизвестно, то сложно оценить точность расчета, и в некоторых случаях погрешность может оказаться недопустимо высокой. Технология контроля на основе акустической эмиссии дает возможность получить более высокую точность оценок, определяемую лишь точностью приборов и методик их применения в каждом конкретном случае. Ее применение позволяет осуществить переход от наблюдения за состоянием конструкций к управлению их безопасной эксплуатацией. Библиогр. 56, рис. 15.
 
Practice of operating machinery, structures and constructions is increasingly demanding development of methods and means which would enable determination, proceeding from available data, of their functional capabilities at any moment of time, both in the past and in the present, as well as predicting their state and future behaviour on the base of these data. Usually, it is difficult to determine by calculation in what manner and at what parameters values, characterizing structure serviceability, its fracture will start. The current scope of knowledge on the dependence of assumed fracture criteria on numerous parameters is most often insufficient. Considering the possibility of existence of such operating parameters, influencing the exhaustion of material load-carrying properties, about which simply nothing is known, it is difficult to assess the design accuracy; and in some cases the error can turn out to be inadmissibly high. Monitoring technology based on acoustic emission (AE) provides a higher accuracy of assessment of the structure sate, determined just by the accuracy of instruments and their application procedures in each specific case. Its application allows transition from monitoring the state of structures to controlling their safe operation. 56 References, 15 Figures.
 
 

1. Алешин Н. П. Новые информационные системы неразрушающего контроля и диагностики сварных конструкций / Н. П. Алешин // Автоматическая сварка. – 2003. – №9/10. – С. 64–69.
2. Андрейкив А. Е. Метод АЭ в исследовании процессов разрушения / А. Е. Андрейкив, Р. В. Лысак. – К : Наукова думка, 1989. – 176 с.
3. Бигус Г. А. Исследование акустико-эмиссионных сигналов при деформировании и разрушении образцов из стали 22К / Г. А. Бигус, П. Б. Стрелков // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2005. – № 1. – С.10–15.
4. Гилмор Р. Прикладная теория катастроф в 2 кн. / Р. Гилмор. – М. : Мир, 1984. – Кн. 1. – 350 с. ; Кн. 2. – 285 с.
5. Гренандер У. Лекции по теории образов в 3 т.; Т. 1 Синтез образов / У. Гренандер. – М. : Мир, 1979. – 397 с.
6. Гренандер У. Лекции по теории образов в 3 т.; Т. 2 Анализ образов / У. Гренандер. – М. : Мир, 1981. – 445 с.
7. Гренандер У. Лекции по теории образов в 3 т. Т. 3 Регулярные структуры / У. Гренандер. – М. : Мир, 1983. – 430с.
8. Анализ риска аварий на магистральном аммиакопроводе «Тольятти–Одесса» ОАО «Трансаммиак» / [Д. В. Дегтярев, Ю. А. Дадонов, И. А. Кручинина и др.] // Труды 7-й Всерос. научн. конф. «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» и 3-я Всерос. научн.–практ. конф. «Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», Красноярск, 13–17 окт. 2003 г. – Т.2. – Ин-т вычисл. моделир. СО РАН, 2003. – С. 102–103.
9. Ковчик С. Е. Характеристики кратковременной трещиностойкости материалов и методы их определения справоч. пособ. в 4 т. / С. Е. Ковчик, Е. М. Морозов ; под общ. ред. акад. НАН Украины В. В. Панасюка. – К. Наукова думка, 1988. – Т. 1. – 436 с.
10. Коллакот Р. Диагностика повреждений / Р. Коллакот. – М. :Мир, 1989. – 516 с.
11. Интегрированная экспертно–аналитическая система оценки, анализа и прогнозирования технического состояния линейной части магистральных газопроводов (АЭС МГ) как составная часть региональной и глобальной систем экологического мониторинга / [В. Е. Костюков, А.П.Кудаев, И. А. Павликов и др.] // Междунар. специализ. выставка-конф. военных и двойных технологий «Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления», Нижний Новгород, 3–5 апреля 2002 г. – Тр. конф. «Информационные технологии и автоматизированные системы управления». – Т. 1. – Секц. 1. – М. : ЦНИИ «Электроника». – 2002. – С. 22–25.
12. Лебедев А. А. Оценка состояния металла труб после длительной эксплуатации в системе магистральных газопроводов / А. А. Лебедев, С. А. Недосека, Н. Р. Музыка, Н.Л.Волчек // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2003. – № 2. – С. 3–8.
13. Лебедев А. А. Экспресс–метод оценки трещиностойкости пластичных материалов / А. А. Лебедев, Н. Г. Чаусов. – К. : ИПП НАН Украины, 1998. – 43 с. – (Препринт / НАН Украины, Ин–т проблем прочности).
14. Махненко В. И. Совершенствование методов оценки остаточного ресурса сварных соединений конструкций длительного срока эксплуатации / В. И. Махненко // Автоматическая сварка. – 2003. – № 10 / 11. – С. 112–121.
15. Недосека А. Я. О квантовании процесса возникновения и развития трещин / А. Я. Недосека // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 1989. – № 1. – С.11–15.
16. Недосека А. Я. Основы расчета и диагностики сварных конструкций / А. Я. Недосека ; под ред. Б. Е. Патона. – [4–е изд., перераб. и доп.] – К. : Индпром, 2008. – 814 с.
17. Недосека А. Я. Об оценке надежности эксплуатирующихся конструкций (состояние вопроса и перспектива развития) / А. Я. Недосека, С. А. Недосека // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2010. – № 2. – С. 7–17 ; 12-я Междунар. деловая встреча «Диагностика–2002» (Белек, 23–26 апреля 2002 г.) – Т. 2. Диагностика электромеханического оборудования, надежности КС и экологического мониторинга. – Ч. 2. – М. : ИРЦ Газпром, 2002. – 142 с.
18. Недосека А. Я. Некоторые особенности применения метода акустической эмиссии при контроле разрушения материалов / А. Я. Недосека, С. А. Недосека // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2014. – № 2. – С. 3–11.
19. Недосека С. А. Прогноз разрушения по данным акустической эмиссии / С. А. Недосека // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2007. – № 2. – С.3–9.
20. Недосека С. А. Диагностические системы семейства «ЕМА». Основные принципы и особенности архитектуры (Обзор) / С. А. Недосека, А. Я. Недосека // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2005. – № 3. – С. 20–26.
21. Об управлении безопасностью эксплуатации оборудования, несущего рабочую нагрузку. Непрерывный акустико–эмиссионный мониторинг / [А. Я. Недосека, С. А. Недосека, М. А. Яременко и др.] // Хімічна промисловість України. – 2014. – № 1. – С. 10–21.
22. Оптимизация размещения датчиков и повышение точности локации источников акустической эмиссии / С.А.Недосека, М. А. Овсиенко, Л. Ф. Харченко, М. А. Яременко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2015. – № 3. – С. 18–25.
23. О применении АЭ технологии при непрерывном мониторинге трубопроводов энергетических комплексов, работающих при высокой температуре / [Б. Е. Патон, Л.М.Лобанов, А. Я. Недосека и др.] // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2014. – № 3. – С. 7–14.
24. Панасюк В. В. Основы механики разрушения материалов : справ. пособ. в 4 т. / В. В. Панасюк, А. Е. Андрейкив, В. З. Партон ; под общ. ред. акад. НАН Украины В. В. Панасюка. – К. : Наукова думка, 1988. – Т. 1. – 487 с.
25. Пат. 2226272 Российская Федерация, МПК7G 01 N. Способ акустико-эмиссионного контроля и диагностирования резервуаров для хранения сжиженных газов / Тарасенко В. И., Ким Б. Г., Румянцев В. Н., Гришин А. В. ; опубл. 27.03.2004.
26. Патон Б. Е. Современные направления исследований и разработок в области сварки и прочности конструкций / Б. Е. Патон // Автоматическая сварка. – 2003.– № 10/11. – С. 7–13.
27. О некоторых путях построения автоматических информационно-измерительных систем для диагностики надежности сварных конструкций / Б. Е. Патон, И. В. Кудрявцев, А. Я. Недосека, А. Е. Коротынский // Автоматическая сварка. – 1974. – № 9. – С. 1–5.
28. Патон Б. Е. Техническая диагностика: вчера, сегодня и завтра / Б. Е. Патон, Л. М. Лобанов, А. Я. Недосека // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2003. – № 4. – С. 6–10.
29. Патон Б. Е. Акустическая эмиссия и ресурс конструкций / [Б. Е. Патон, Л. М. Лобанов, А. Я. Недосека и др.] – К. : Индпром, 2012. – 312 с.
30. Патон Б. Е. О состоянии работ в Украине по технической диагностике промышленного оборудования, конструкций и сооружений / Б. Е. Патон, А. Я. Недосека // Автоматическая сварка. – 1998. – № 11. – С. 3–9.
31. Петерсен Т. Б. Разработка и использование автоматической системы классификации для идентификации сигналов акустической эмиссии / Т. Б. Петерсен // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 1993. – № 3. – С. 3–9.
32. Пустовой В. Н. Металлоконструкции грузоподъёмных машин (Разрушение и прогнозирование остаточного ресурса) / В. Н. Пустовой. – М. : Транспорт, 1992. – 256 с.
33. Программное обеспечение систем АЭ диагностики ЕМА–3.9 / [А. Я Недосека, С. А. Недосека, М. А. Яременко и др.] // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2013. – №3. – С. 16–22.
34. Скальский В. Р. Оцінка накопичення об’ємної пошкодженості твердих тіл за сигналами акустичної емісії / В.Р.Скальский // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2003. – № 4. – С. 29–36.
35. Ту Дж. Принципы распознавания образов / Дж. Ту, Р. Гонсалес – М. : Мир, 1978. – 411 с.
36. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения : в 2 т. / В. Феллер. – М. : Мир, 1984. – Т. 1. – 528 с.; Т. 2. – 738 с.
37. Фролов К. В. Определение прочности, ресурса и живучести конструкций / К. В. Фролов, Н. А. Махутов, М. М. Гаденин // Автоматическая сварка. – 2003. – № 9/10. – С. 89–96.
38. Использование метода акустической эмиссии для экспресс-контроля разрушения бетонов с добавками пластификаторов / [Н. Г. Чаусов, С. А. Недосека, И. О. Богинич и др.] // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 1998. – № 3. – С. 12–16.
39. Черепанов Г. П. Квантовая механика разрушения / Г. П. Черепанов // Проблемы прочности. – 1990. – № 2. – С. 3–9.
40. Obodovsky B. Application of a Permanent Acoustic Emission Monitoring System on Four Ammonia Storage Tanks / B. Obodovsky, A. Fedchun, A. Nedoseka // Ammonia Plant Safety. – AIChE Technical Manual. – 2006. – Vol. 39. – P. 24–34.
41. Balderston H. L. The broad range detection of incipient failure using the acoustic emission phenomena / H. L. Balderston // A symposium presented at the December Committee Week American Society for Testing and Materials. – Bal Harbour, 7–8 December 1971. – P. 297–317.
42. Chausov N. G. Accelerated strength check by the acoustic emission method for concrete with additives / N. G. Chausov, S. A. Nedoseka, N. D. Gakh // International Conference «Acoustic Emission 99». – Brno, 15–17 June 1999. – P. 51–56.
43. Stone D. E. Acoustic Emission parameters and their interpretation / D. E. Stone, P. F. Dingwall // NDT international. – 1977. – 10. – P. 51–56. https://doi.org/10.1016/0308-9126(77)90079-7
44. Forli O. NDT offshore : a review of current practice / O. Forli, G. A. Raine // INSIGHT. – June 1996. – Vol. 38. – № 6.
45. Gillis P. P. Dislocation motions and acoustic emission / P. P. Gillis // A symposium presented at the December Committee Week American Society for Testing and Materials. – Bal Harbour, 7–8 December 1971. – P. 20–29.
46. Tsuda H. Development of Fiber Bragg Grating Sensors for Structural Health Monitoring / H. Tsuda // JSNDI. – 54–2 (2005). – P. 71–75 (in Japanese).
47. Use of acoustic emission for the detection of weld and stress corrosion cracking / C. E. Hartbower, W. G. Reuter, C. F. Morais, P. P. Crimmins // A symposium presented at the December Committee Week American Society for Testing and Materials. – Bal Harbour. – 7–8 December. – 1971. – P. 187–221.
48. Nakamura Yosio. Amplitude distribution of acoustic emission signals / Yosio Nakamura, C. L. Veach, B. O. McCauley // A symposium presented at the December Committee Week American Society for Testing and Materials. – Bal Harbour, 7–8 December 1971. – P. 164–186.
49. Paton B. E. Diagnostic of designs and safety of an environment / B. E. Paton, A. J. Nedoseka // the Report on international conference «The Human factor and environment». – International Institute of Welding. – July 19–20 1999. – Lisbon, Portugal.
50. About experience of Ukraine in the solution of problems of safety control exploitation of welded structures and preservation of an environment / B. Е. Paton, А. J. Nedoseka, L. M. Lobanov, S. A. Nedoseka // the Report № IIW DOC XI –735 – 00 on commission XI «International Institute of Welding». – July 9–14 2000. – Florence, Italy.
51. Nishinoiri S. Evaluation of Microfracture Mode in Ceramic Coating during Thermal Cycle Test using Laser AE Technique / S. Nishinoiri, M. Enoki, K. Tomita // Materials Transactions. – 45–1 (2002). – P. 92–101.
52. Reid Stanley. Experience of Using a Non–Intrusive Approach to the Inspection of a 23 Year Ammonia Storage Tank / Stan–ley Reid // 49th AIChE Safety in Ammonia Plants and Related Facilities Symposium. Denver, Colorado. – Ammonia technical manual. – 2004. – P. 219–230.
53. Kishi T. Acoustic Emission – Beyond the Millennium / T. Kishi, M. Jhtsu, S. Yuyama. – Elsevier Science Ltd. – 2000. – 239 p.
54. Sogabe T. Monitoring and Source Location of Acoustic Emissions from Atmospheric Corrosion of Water–Stage Cylindrical Tank Bottom Plate Exposed to Outdoor Weathering / T. Sogabe, K. Matsuuri, M. Takemoto // JSNDI. – 53–1 (2004). – P. 35–39 (in Japanese).
55. Tetelman A. S. Acoustic emission testing and micro cracking processes / A. S. Tetelman, R. Chow // A symposium presented at the December Committee Week American Society for Testing and Materials. – Bal Harbour, 7–8 December 1971. – P. 30–40.
56. Investigation on AE Signal/Noise Processing in Corrosion Camage Evaluation of Tank Bottom, in Progress in Acoustic Emission / Z. Li, S. Yuyama, M. Yamada et al. // J. of Acoustic Emission. – 2005. – Vol. 23. – P. 171–178.

 
Поступила в редакцию 10.02.2016
Подписано в печать 30.05.2016.