Неразрушающий контроль дефектности структуры геоматериалов и определение их соответствия нормам качества с помощью метода термостимулированной акустической эмиссии (ТАЭ)
Значительное влияние на физико-механические и, следовательно, эксплутационные и потребительские свойства изделий из горных пород оказывает дефектность структуры последних, а в особенности наличие трещиновидных дефектов. Во многом именно отсутствие таких дефектов определяет пригодность геоматериалов для выполнения на их основе скульптурных и архитектурных изделий и, соответственно, рыночную цену этих материалов. Общим критическим недостатком существующих методов структурной диагностики является невозможность достижения с их помощью четкой определенности, а лишь осуществление оценки с той или иной степенью достоверности ввиду их малой информативности или чрезмерной сложности интерпретации и, как следствие, неоднозначности. Кроме того, реализация большинства из этих методов применимых именно к изделиям сложной формы (например, радио- или рентгенография) предполагает наличие продвинутой приборной базы. Поэтому предлагаемый метод ТАЭ за счет просты и дешевизны реализации при достаточной подтвержденной экспериментально достоверности и информативности его результатов представляется целесообразным для проведения массового контроля дефектности партий поделочного камня, а также изучения состояния находящихся в использовании архитектурных конструкций из природного камня, например при их реставрации.

Разработанный ТАЭ метод контроля качества материала на образцах скальных горных пород, предназначен для выявления в них трещиновидных дефектов и определения их местоположения относительно центра образца. Для этого в общем случае нагревают до 90 °С локальную область образца, расположенную на равном расстоянии от приемных преобразователей акустической эмиссии (АЭ), которые принимают сигналы АЭ, распространяющиеся от локальной нагреваемой области. Затем определяют и регистрируют зависимости суммарного счета этих сигналов от времени, на которых выделяют значения, соответствующие моменту прекращения роста указанных зависимостей. По отношению меньшего к большему из этих значений судят о наличии трещиновидных дефектов и их местоположении относительно локальной нагреваемой области. Путем удаления из выборки чрезмерно дефектных образцов осуществляют процедуру её цензурирования.

Экспериментально доказано, что при нагреве до 100 °С скальных геоматериалов, не содержащих значимых трещиновидных дефектов, исходные физико-механические (потребительские) свойства этих геоматериалов сохраняются. Это позволяет рассматривать предлагаемый способ контроля качества материалов как неразрушающий.

Показана также возможность определения предела прочности при одноосном сжатии материала образцов скальных горных пород. Для этого в температурном диапазоне 30÷90 °С рассчитывают среднюю активность ТАЭ каждого образца, прошедшего операцию цензурирования, далее часть из них подвергают одноосному механическому нагружению, по результатам которого определяют их предел прочности. Затем строят тарировочную кривую, описывающую взаимосвязь между средней активностью ТАЭ и пределом прочности материала для всей серии механически испытанных образцов, по которой определяют предел прочности материала оставшейся части образцов, прошедших операцию цензурирования и, соответственно, подвергавшихся только неразрушающему термическому воздействию.

Для контроля объекта сложной формы (изделие из камня) нагрев и прием сигналов ТАЭ осуществляется с помощью металлических призм (крепятся к нагревательному элементу и приемным преобразователям соответственно), повторяющих форму поверхности объекта контроля и тем самым обеспечивающим надлежащие контактные условия. Нагрев производится в точке, регистрация ТАЭ осуществляется несколькими равноудаленными от центра нагреваемой области преобразователями. Смещая область нагрева и, соответственно, приемные преобразователи, возможно получить карту дефектности объекта контроля, а именно произвести локацию местоположения дефектов, оценить их величину (по затуханию) и, в некоторых случаях, определить вид этих дефектов.


Отраслевые решения

ГОРНОЕ ДЕЛО

Наши контакты

Научный коллектив

докт. техн наук, профессор, зав. каф. ФТКП МГИ МИСиС
к.т.н., преп. каф. ФТКП МГИ МИСиС
студент каф. ФТКП МГИ МИСиС


Назад в раздел




Яндекс.Метрика