Накопление микроповрежденности, образование эксплуатационных микро- и макротрещин происходит преимущественно в поверхностных слоях [1], и применение акустических методов может помочь в их выявлении и определении предельного состояния металлических материалов.
По данной тематике накоплен обширный эмпирический материал по применяемым конструкционным материалам, процессам, в них протекающим, закономерностям изменения микроструктуры и свойств металлов при длительной службе, по типам эксплуатационных разрушений и их причинам, видам, методам неразрушающего контроля и выявляемым дефектам. При решении задач управления безопасной эксплуатацией опасно промышленных объектов, в частности трубопроводов и др. изделий, возникает потребность в разработке различных моделей и критериев, формирования исходных данных для расчета предельного состояния, что является трудоемкой и в то же время необходимой задачей [1–51].
Достоверность и качество получаемых результатов могут быть повышены, а трудоемкость оценок снижена при использовании современных информационных технологий [2–21, 26, 34, 36–51].
В целях выявления закономерностей изменения акустических характеристик в зависимости от параметров микроструктуры и разработки акустического критерия предельного состояния были исследованы с использованием акустической многофункциональной спектральной системы «Астрон» [2] хромомолибденованадиевые стали в различном структурном состоянии после больших сроков эксплуатации. Микроструктуру исследовали методами оптической и электронной микроскопии. Длительную прочность определяли на машинах АИМА 5‑2‑1.
Анализ результатов большого числа экспериментов показал, что со снижением длительной прочности, с увеличением срока эксплуатации оборудования время задержки ультразвуковых поверхностных волн (W) возрастает. В некоторых сталях (например, сталь 12Х1МФ) между поврежденной структурой и микроструктурой металла в исходном состоянии разница времени задержки ультразвуковых волн ΔW достигает 220 нc. Для выявления причины изменения акустических характеристик провели исследование микроструктуры металла в различном структурном состоянии. На образцах с различной длительной прочностью изучали фазовый состав, карбидную фазу, места локализации карбидов, параметры кристаллической решетки и характер субструктур, границы зерен и внутренние поля напряжений.