Деякі методологічні аспекти застосування акустичної емісії

Значна кількість промислового обладнання в Україні вже давно вичерпала свій ресурс. Його заміна сьогодні або економічно невигідна, або внаслідок різних причин неможлива. Це спонукає використовувати такі відповідальні об’єкти довготривалої експлуатації в умовах, які близькі до граничних. Щоб продовжити термін їх безпечної роботи, слід застосовувати нові прогресивні методи та засоби діагностування міцності і довговічності. Окрім того, в деяких виробничих сферах впроваджують нові матеріали і технології, досвід експлуатації яких в умовах інтенсивних навантажень і дії агресивного робочого середовища є недостатнім, тому за такими об’єктами також потрібен моніторинг.

Аналіз причин виходу з ладу конструкційних матеріалів, які широко застосовують у машинобудуванні, енергетиці, трубопровідному транспорті, авіабудуванні, хімічній та нафтовій промисловості тощо, показав, що здебільшого це відбувається внаслідок виникнення та розвитку тріщиноподібних дефектів. Тому дослідження цих процесів стало надзвичайно важливим завданням. Зумовлено воно ще й тим, що, з одного боку, необхідно вивчити механізми зародження та розвитку дефектів і створити на цій основі ефективні методи підвищення міцності, надійності та інших експлуатаційних характеристик матеріалів, а з іншого ‒ дослідити явища, які супроводжують деформування і руйнування матеріалів, і врешті-решт, створити основи нових фізичних методів неруйнівного контролю.

Зародження та розвиток дефектів спричинюють низку супутніх фізичних явищ. Найбільшу зацікавленість викликають ті з них, що пов’язані з переносом енергії чи речовини. Саме вони дозволяють ефективно виявляти дефекти та визначати їхні параметри на певних, інколи досить значних, відстанях від місця розташування. Сюди відносять випромінювання тепла, електронів, електромагнітних і пружних хвиль.

Явище випромінювання пружних хвиль під час деформування чи руйнування матеріалів, фазових перетворень і виділення частинок вторинних фаз, магнітних чи поверхневих перетворень у матеріалах одержало назву акустичної емісії. Досвід останніх десятиріч засвідчив великі потенційні можливості методу акустичної емісії. Особливо доцільний він в умовах, коли неможливий візуальний контроль за появою та просуванням тріщин через їхнє тунелювання всередині матеріалу або коли надзвичайно ускладнений доступ до об’єкта контролю. Дистанційність контролю, висока чутливість, можливість виявити дефекти на відстанях, які на порядки перевищують їх розміри, незалежність від форми та розмірів об’єкта контролю, реєстрація розвитку руйнування в реальному масштабі часу тощо - ось переваги, які поставили метод акустичної емісії на чільне місце серед відомих перспективних методів неруйнівного контролю.

Успішне застосування методу акустичної емісії для спостереження за станом матеріалів і виробів можливе лише за наявності науково обґрунтованих методик і відповідних засобів для їх реалізації. Сьогодні, не дивлячись на величезну кількість публікацій та незаперечний прогрес у розвитку апаратурної бази, існують певні труднощі щодо правильного вибору та застосування методологічних основ цього методу.

У монографії детально проаналізовано фізичні аспекти проблеми, описано методологічні засади практичного використання засобів акустичної емісії, відомих як в Україні, так і поза її межами, наведено результати теоретичних, експериментальних досліджень, особливостей оцінки тріщиностійкості матеріалів, відбору корисних сигналів акустичної емісії тощо. Показано ефективність методу в умовах діагностування різних об’єктів промислового призначення. Результати експериментальних досліджень отримані авторами з допомогою новостворених методик і засобів, а окремі із них ‒ за підтримки Українського науково-технологічного центру (гранти № 1689 та 1628).

Автори намагалися синтезувати і класифікувати не тільки власні, але й відомі літературні дані, щоб створити чіткі підходи практичного використання акустичної емісії. Вони сподіваються, що викладені у монографії результати зацікавлять широке коло спеціалістів, які займаються неруйнівним контролем та технічним діагностуванням виробів і конструкцій, що експлуатуються у різних сферах життєдіяльності людини.