Ultrasonic and thermal testing as a diagnostic tool for the evaluation of cumulative discontinuities of the polyester-glass pipes structure

• Autorzy: Szymiczek M.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.1.1

Warianty tytułu

PL

Badania ultradźwiękowe i termowizyjne jako narzędzie diagnostycznej oceny kumulacji nieciągłości struktury rur poliestrowo-szklanych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The aim of the work was to develop a methodology for evaluating the accumulation of discontinuities with the application of non-destructive methods. Commercial polyester-glass pipes produced by a method of helical filament winding were tested. The observed discontinuities were the result of post-production flaws, but first of all, the aging-fatigue degradation process. Evaluation of the degradation degree directly related to the process of discontinuities propagation was performed with the use of active thermography and ultrasonic inspection. Diagnostic characteristics were the heating and cooling rate estimated from the temperature distribution on the heat-activated surface. In the case of ultrasonic inspection, as the value of the diagnostics was assumed, transition time of ultrasonic wave was determined by the application of the echo method. Structural changes were indirectly determined on the basis of water absorption. It has been found that there is a correlation between the properties set out in the non-destructive testing and water absorption. The higher absorption, which indicates a greater number of defects, the lower the heating and cooling rate and transition time of ultrasonic wave.

PL

Celem pracy jest opracowanie metodyki oceny kumulacji nieciągłości metodami nieniszczącymi. Badaniom poddano handlowe rury poliestrowo-szklane wytwarzana metodą nawijania śrubowego. Obserwowane nieciągłości były efektem zarówno wad poprodukcyjnych, ale przede wszystkim procesu degradacji starzeniowo-zmęczeniowej. Oceny stopnia degradacji bezpośrednio związanej z procesem propagacji nieciągłości dokonano przy użyciu termowizji aktywnej oraz defektoskopii ultradźwiękowej. Charakterystyką diagnostyczną w przypadku termografii była prędkość nagrzewania i chłodzenia określona na podstawie rozkładu temperatury na powierzchni aktywowanej cieplnie. W przypadku defektoskopii ultradźwiękowej jako wielkość diagnostyczną przyjęto czas przejścia fali ultradźwiękowej wyznaczony metodą echa. Zmiany struktury pośrednio określono na podstawie chłonności wody. Stwierdzono, że istnieje korelacja pomiędzy własnościami określonymi w badaniach nieniszczących a chłonnością wody. Im wyższa chłonność, co świadczy o większej liczbie wad, tym niższe prędkości nagrzewania i chłodzenia oraz czas przejścia fali ultradźwiękowej.

Słowa kluczowe

EN

ultrasound; thermovision; ageing-fatigue tests; polyester–glass composites; pipes

PL

ultradźwięki; termowizja; badania starzeniowo–zmęczeniowe; kompozyty poliestrowo–szklane; rury

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 1
• Strony: 1--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szymiczek M.

• Department of Theoretical and Applied Mechanics Silesian University of Technology ul. Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• 1. Bamford C.H. Degradation of polymers. Serie: Comprehensive chemical kinetic, Vol. 14 New York: Elsevier, 1975.
• 2. Brondsted P., Andersen S.I., Lilholt H. Fatigue performance of glass/polyester laminates and the monitoring of material degradation. Mechanics of Composites Materials 1996; 32 (1): 21-29, http://dx.doi.org/10.1007/BF02254644.
• 3. Gholizadeh S. A review of non-destructive testing methods of composites materials. Procedia Structural Integrity, 2016; 1:50-57, http://dx.doi.org/10.1016/j.prostr.2016.02.008.
• 4. Hasin Z., Rotem A. A cumulative - damage theory of fatigue failure. Materials Science and Engineering 1978; 34(2): 147-160, http://dx.doi.org/10.1016/0025-5416(78)90045-9.
• 5. Huang G., Sun A. Effect of water absorption on the mechanical properties of glass/polyester composites. Materials and Design 2007;28(5):1647-1650, http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2006.03.014.
• 6. Imielińska K., Wojtyra R.: Wpływ absorpcji wody na własności laminatów winyloestrowych wzmocnionych włóknem aramidowym i szklanym. Kompozyty - Composites 2003; 3(7): 192-197.
• 7. Jakubowicz A., Orłoś Z. Wytrzymałość materiałów. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo Techniczne, 1981.
• 8. Katunin A. Degradacja cieplna laminatów polimerowych. Radom: Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji Państwowego Instytutu Badawczego, Seria Biblioteka Problemów Eksploatacji nr 2326, 2012.
• 9. Kokan D. Development of an Improved Filament-Winding Process Model. Georgia Institute of Technology: Doctors Thesis, 1997.
• 10. Martin R. Ageing of composites. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2008.
• 11. Mertiny P., Ellyin F. Influence of the filament winding tension on physical and mechanical properties of reinforced composites. Composites: Part A 2002; 33: 1615 - 1622, http://dx.doi.org/10.1016/S1359-835X(02)00209-9.
• 12. Mouzakis D.E., Zoga H., Galiotis C. Accelerated environmental ageing study of polyester/glass fiber reinforced composites (GFRPCs). Composites Part B 2008; 39 (3): 467-475, http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2006.10.004.
• 13. Peters S.T. Composite Filament Winding. Ohio: ASM International, 2011.
• 14. PN-ISO: Rury i kształtki z termoplastycznych tworzyw sztucznych – Chłonność wody – Ogólna metoda badania.
• 15. Stabik J. Ageing of laminates in boiling NaCl water solution. Polymer Testing 2005; 24 (1): 101-103, http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2004.06.004.
• 16. Staszewski W., Boller Ch., Tomlinson G.: Health monitoring of aerospace structures, John Willey & Sons, Chichester, 2004, ISBN 9780470092866.
• 17. Szymiczek M., Wróbel G., Rojek M., Czapla T. Simulation diagnostics of the polyester-glass pipes degradation process; experimental basis. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2013; 59 (1): 37-47.
• 18. Talreja R. Fatigue-induced damage mechanisms in carbon fibre-reinforced plastic composites, Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences 1981; 378 (1775): 461-475, http://dx.doi.org/10.1098/rspa.1981.0163.
• 19. Walczak K., Mamos J. Wytrzymałość zmęczeniowa rur laminowanych GRP stosowanych w górnictwie. Kompozyty - Composites 2004; 4 (10): 194-199.
• 20. Więcek B., De Mey G. Termowizja w podczerwieni. Podstawy i zastosowania. Warszawa: Wydawnictwo PAK, 2011.
• 21. Wróbel G., Szymiczek M.: Wykorzystanie własności łańcucha Markowa w analizie procesu degradacji nośnych rur poliestrowych wzmocnionych włóknem szklanym. Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Oficerskiej Sił Powietrznych w Dęblinie, 2015, 4(27): 155-168.
• 22. Wróbel G., Szymiczek M., Rojek M. Charakterystyki cieplne w diagnostyce zmian starzeniowo - zmęczeniowych powłok kompozytowych. Przetwórstwo Tworzyw, 2014, 1: 110-115.
• 23. Wysocka-Fotek O. Szacownie wielkości i położenia defektów podpowierzchniowych za pomocą impulsowej termografii podczerwieni. Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk: Rozprawa doktorska, 2012.
• 24. Zhu Y.K., Tian G.Y., Lu R.S., Zhang H. A review of optical NDT technologies. Sensors 2011; 11:7773-7798, http://dx.doi.org/10.3390/s110807773.