Способ контроля эрозионного разрушения

Способ контроля эрозионного разрушения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ, включаюощй активацию контролируемой детали с созданием локальной радиоактивной метки, состоящей по крайней мере из двух раИзобретение относится к неразрушающим методам контроля эрозионного разрушения поверхностей деталей Известен способ контроля разрушения поверхности изделия,по которому на поверхность изделия наносят локальную радиоактивную метку, состоящую из двух радионуклидов, строят градуировоиные зависимости спад радиоактивности - толщина снятого слоя .для обоих радионуклидов, затем интенсивность излучения метки дистаициоиио измеряют и определяют характеристики равномерного и локального . разрушения поверхности При этом можно получить информацию о доле разрушенной поверхности на контролируемом участке и о средней глубине локальных повреждений. Недостатком способа является усредненный по площади характер инфордионуклидов , причем глубину акТийации по одному из радионуклидов делают равной заданной величине а по другому - больше нееJ построение градуирбвочной зависимости спад ра диоактивности - толйина снятого Сйон для обоих радионуклидов и последую щее дистанционное измерение, ййтен сивности излучений метки о т л ичающийся Тем, что, с целью определения момента достижений за данной критической глубииы разру пения, активность р.эдионуклидов в метке рас пределяют равномерно вплоть ДО задайной критической глубины разрушения (Л мации о параметрах разрушения стности, получаемая по спосОбу-ЯрО а тотипу средняя глубина.лОкаЛЬных повреждений во многих случай не йвг ляется достаточно представИтёйЬИй параметром, так как не позволяв бЦё нить Максимальную критическую глубйг. 00 ел СЛ ну,;ДО которой дошло разрушейие Of дельных повреждений. Наиболее бйИ9 . КИМ к предложенному способу являемся способ контроля эрозионного разрумв НИИ, включающий активацию контролируемой детали с созданием локальной ра диоактивной метки, состоящей lid Край ней мере из Двух радионуклидов чем глубину активации по одному из радионуклидовJделают равной заданной величине, а по другому - больше Нее, построение градуировочной зависимости спад радиоактивности - СНЯ того слоя дпя обоих радионуклидов i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) g G 01 N 23/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й, КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3616729/24-25 (22) 08 ° 07 ° 83 (46) 23.11.90. Бюл. М 43 (71) Производственное объединение атомного турбостроения "Харьковский турбинный завод" им. С,М.Кирова (72) M.Ä.Ðoøàëü, M.Á.ßâåëüñêaé, В.В.Приходько, И.О.Константинов и А.И.Леонов (53) 543.5(088.8) (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ, включающий активацию контролируемой детали с созданием локальной радиоактивной метки, состоящей по крайней мере из двух раИзобретение относится к неразрушающим методам контроля эрозионного разрушения поверхностей деталей.

Известен способ контроля разрушения поверхности изделия,по которому на поверхность изделия наносят локальную радиоактивную метку, состоящую из двух радионуклидов, строят градуирово ные зависимости спад радиоактивности — толщина снятого слоя .для обоих радионуклидов, затем интенсивность излучения метки дистан ционно измеряют и определйют характеристики равномерного и локального разрушения поверхности. При этом можно получить информацию о доле разрушенной поверхности на контро лируемом участке и о средней глубине локальных повреждений, Недостатком способа является ус редненный по площади характер инфорÄÄSUÄÄ 1141855 А1

2 дионуклидов, причем глубину активации по одному из радионуклидов делают равной заданной величине, а по другому - больше нее построение градуировочной зависимости спад ра диоактивности — толщина снятого слоя для обоих радионуклйдов и поСледую щее дистанционное измеренйе, ийтен сивности излучений метки,- î р л й" ч а ю шийся тем, что, с целью определейия момента достижения заданной критической глубийы разрушения, активность радионуклидов в метке распределяют равномерно Вплоть ь дб задан ной критической глубины разрушения, мации о параметрах разрушения В.ча стности, получаемая по способу-про Я тотипу средняя глубина.локаЛьних повреждений во многих случаях ае йв ®а ляется достаточно представитальйым параметром, так как не позволяет бЦе рффи нить максимальную критическую глуби М ну, до которой дошло разрушение от . (ф дельных повреждений. Наиболее близ" фд . ким к предложенному способу является фд способ контроля эрозионного разруше ния включающий активацию конФролиру емой детали с созданием локальной ра диоактивной метки, состоящей пб край ней мере из двух радионуклидов при,фЭь чем глубину активации по одному иэ радионуклидов, делают равной заданной величине, а по другому - больше нее, построение градуировочной завйсимости спад радиоактивности - толщина сня того слоя для обоих радионуклйдоВ и

1141855 последующее дистанционное измерение интенсивности излучения метки.

Недостатком способа является сложность определения момента критической величины износа (разрушения).

Целью изобретения является определение момента достижения заданной критической глубины разрушения, Бель достигается тем, что в известном способе контроля эрозионного разрушения, включающем активацию контролируемой детали с созданием локальной радиоактивной метки, состоящей по крайней мере из двух радионуклидов, причем глубину активации по одному из радионуклидов делают равной заданной величине, а по другому — больше нее,ппостроение градуировочной зависимости спад радиоактив- 2О ности — толщина снятого слоя для обоих радионуклидов и последующее дистанционное измерение интенсивности излучения метки, активность радионуклидов в метке распределяют равномерно вплоть до заданной критической глубины разрушения.

Сущность изобретения состоит в том, что при равномерном распределении радионуклида по объему относительное уменьшение активности пропорционально массе унесенного материала лопатки и если создать такую радиоактивную метку из двух или несколь35 ких радионуклидов с разной глубиной залегания, то скорости разрушения, определяемые по двум или нескольким радионуклидам, станут различными только в случае выхода разрушения за 4О пределы меньшего из объемов.

На фиг.1 представлены кривые 1, 2 распределения активности обеих радионуклидов Со-1 и 6Со-2 по глубине

45 материала Х для конкретного случая, описанного в примере; на фиг.2 — локальная двухслойная радиоактивная метка, на которой 3 — слой Со; 4слой Со; 5 — неактивированные уча" стки исследуемого образца.

Создание локальной радиоактивной метки осуществляют путем облучения контролируемого участка поверхности ускоренными заряженными частицами, при причем обычно неоднократного облучеt ния и в разных режимах для создания двух или нескольких радионуклидов с однородным по объему распределением;

Градуировочная зависимость описыИ ! вается полиномом вида f (а)= Ь а

i ( причем на практике, как правило, Ъ; близки к О при i=2. (n-i ), и удовлетворительную аппроксимацию можно получить полиномом вцца f(а)=Ъ, а- + и

+Ь„а . Это обстоятельство и позволяет получить требуемую равномерность распределения на значительной части глубины активации.

Градуировочные зависимости для каждого радионуклида получают экспериментально методом "стопки фольг" или эталонированием.

Равномерность распределения .активности по площади радиоактивной метки достигается либо "размыванием" пучка, либо взаимным. перемещением пучка и изделия. Таким образом, получают высокую равномерность распределения по объему.

Радиометрию метки выполняют дистанционно расположенным сцинтилляционным детектором, сигналы которого поступают на анализатор, и в дальнейшую обработку идут два ряда значений убывающей активности обоих радионуклидово

При перемещении фронта разрушения в пределах объема материала с обоими радионуклидами величины разрушения, например средняя величина снятого слоя Х, определенная по обоим радионуклидам, совпадают, Когда фронт разрушения пересечет границу, отделяющую объемы с одним и с двумя радионуклидами, начнется расхождение этих величин вследствие нарушения соотношения нуклидов в унесенном объеме вещества, Учитывая, что второй радионуклид распределен равномерно лишь по части (g ) объема метки, получим в качестве сигнала о достижении заданной глубины разрушения (равной меньшей глубине активации по одному из радионукЛидов) значимое отклонение от нуля величины (g ) — — f (а. ). Здесь величиа +

2 ны a+ — текущие значения убыли активности обоих радионуклидов и каждый из членов разности представляет собой величину разрушения, определенную по обоим радионуклидам и приведенную к области их равномерного распределения.

Значимость разности оценивают исходя из погрешности определения вели1141855 чины разрушения по каждому радионуклиду, которая составляет в реальных случаях 5-15Х.

Таким образом, вследствие того, что разрушение, в частности эрозия

5 поверхности лопатки, идет неравномерно и по площади, и по глубине, лишь равномерная активация локальных объемов позволяет решить задачу определения параметров этого процесса.

В упрощенном виде эта картина выглядит следующим образом.

Одновременные измерения активности обоих радионуклидов позволяют стро-15

- I ить кривую х=»» (а») по результатам .измерения активности этого изотопа и по величинам износа, определенного

-по другому радионуклиду К (а )- с большей глубиной активации. Эта кривая до некоторого момента времени совпадает с известной градуировочной кривой для этого радионуклида f.»(а»).

При переходе разрушения за границу расположения этого радионуклида кривые начнут расходиться вследствие изменения соотношения уносимых радионуклидов.

Пример осуществления способа.

Исследовали эрозию лопаток паро- 30 вой турбины, вызываемую действием капельной влаги. В качестве критерия определения момента достижения критической глубины разрушения био принято время, когда разрушение достигало глубины 90 мкм.

Локальную радиоактивную метку на лопатки создают путем припаивания прямоугольного активированного образца на участок, подвергаемый эрозион- 4р ному износу. Размер образца 10 Ф 10»

Ъ1 мм.

Радиоактивную метку создают на циклотроне типа У-150 (в г.Обнинске} с использованием K -частиц с энергией 45

33 МэВ с образованием Со и прото- нов с энергией 11,4 МэВ с образовани" ем Со. Активацию проводят в различных режимах, при этом распределение принимают за критическое, по Со 50 глубина активации составляет 190 мкм.

Градуировочные кривые получают методом "стопки фольг" (фиг.1). Погрешность определения каждой точки сост авл я ет 3Х . Р ав номе рно ст ь р аспр еделения Со по объему составляет 96Х (» =0,96) — кривая 1 и по Со—

62Х (f =0,62) — кривая 2.

Радйометрию локальной метки проводят при работе турбины сцинтиблоком типа КЦЭГ-23, дистанционно установленным в держателе; сигналы по кабелю передают на четырехканальный амплитудный анализатор. Точность измерений (погрешность) составляет 5Х.

Определяют интенсивность радиоизлучения по научному радиоиуклиду. Разность величин разрушения по обоим радионуклидам определяют по формуле (g ) — — f (а,) а »»

2 Z

Значимым считают отклонение величин друг от друга, превышающее 15Х т.е. величину относительной погрешности этой разности.

Испытачия показали, что при средней величине разрушения лопатки на глубину, равную 50 мкм, отдельные язвы превышают критическую глубину разрушения (90 мкм), о чем свидетельствует появление значимого расхождения в определении глубины разрушения по 6Со и по Со, составляющего 18Х.

В случае необходимости определения нескольких критических глубин разрушения наносят многослойную метку, состоящую из различных радионуклидов (определение достижения глубины разрушения каждого последующего слоя производят аналогично описанному в примере), Таким образом, преимуществом заявляемого способа является возможность определения момента максимально допустимого разрушения поверхности лопаток турбины в процессе эксплуатации без ее остановки н получение сигнала об аварийном состоянии турбоустановки или о ее ресурсе,.что по сравнению со способом- прототипом представляет дополнительные возможности контроля и управления режимами эксплуатации машин и механизмов как при разработке конструкции отдельных узлов,так и при проведении различных технологических процессов.

l141855

О, 10

° ° ° °

° ° ° ° у °

° ° °

Ь г ° ° °

° у Е ° °

1 Ф ° ° e

° ° ° ° °

° °, е ° ° е ° ° ° °

Ф

° ° i ° ° °

° °

° у ° ° °

° ° а е ° ° ° ° ° °

° в ° ° °

° ° ° ° е ° с ° ° ° i i° ° °

° ° ° ° ° ° ° ° ° °

°, ° ° ° ° ° ° ° ф ° с

° °

° °

° «/

I e

° °

° °

° °

° °

° °

° Э !

° °

° ° ° °

° %

° ° у ° °

° ° \

° ° ° ° °

°, °,0

° ° е ° ° ° °

° ° °

° °

° ° i ° ° ° + ° ° °

° ° у Ъ " ° ° ° °

° °

° ° ° ° ° ° °

° °

° ° ° ° ° ев

° °

Ф ° ° °

° ° ° ° ° е

° °

° Ч> е °

Ф °

° ° °

° ° °

° ° + г.

Редактор Л.Письман Техред Л.Олийнык. Корректор С.ШевкУн

Заказ 4343 Тираж 497 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101