ارزيابي تضعيف و مسير انتشار امواج فراصوتي ناشي از خوردگي براي سنجش قابليت اعتماد در پايش لوله هاي پيش تنيده به روش نشر فراصوتي

Investigation of attenuation and acoustic wave propagation path caused by corrosion for reliability assessment of pre-stressed pipe monitoring using Acoustic Emission technique

شكست ناگهاني و فاجعه‌بار در اثر خوردگي پديده بسيار معمول در لوله‌هاي بتني پيش‌تنيده بوده كه در كشور ايران نيز بوقوع مي‌پيوندد. رفتارسنجي سلامت سازه‌ها، شناسايي و تشخيص زود‌هنگام با استفاده از حسگرهاي فعال تعبيه شده درجا در مراحل اوليه خوردگي يكي از نكات مهم حياتي براي جلوگيري از آسيب‌هاي جدي مي‌باشد كه در اين ميان روش نشر فراصوتي مي‌تواند به عنوان يك تست غيرمخرب در سازه‌هاي بتني به‌كار گرفته شده ولي به دليل پديده خوردگي و به تبع آن ترك در بتن و تغيير مشخصات مصالح يك چالش جدي در اندازه‌گيري به روش نشر فراصوتي وجود داشته كه ناشي از تاثير ميكروترك‌ها روي دامنه سيگنال‌هاي امواج فراصوتي مي‌باشد. در اين تحقيق يك لوله بتني پيش‌تنيده كه در آزمايشگاه دانشكده سازه دانشگاه ميدل ‌ايست ساخته شده تحت اثر خوردگي تسريع شده قرار گرفته سپس تضعيف دامنه، مسير انتشار امواج و پارامتر فركانسي قبل و بعد از خوردگي با استفاده از منبع نشر سوو- نيلسن مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج آزمايشگاهي نشان دهنده آن است كه با توجه به اينكه دامنه و مسير انتشار امواج قبل و بعد از خوردگي دچار تغييرات قابل توجهي نشده و قابل صرف نظر مي‌باشد روش نشر فراصوتي مي‌تواند بعنوان روشي دقيق براي ارزيابي خوردگي در اينگونه سازه‌ها به‌كار رفته كه مورد بحث قرار گرفته است.

Catastrophic failures due to corrosion are among the most common phenomena in pre-stressed concrete pipeline, which has been reported in Iran as well. Structural health monitoring, quick assessment and timely detection of corrosion in its early stages with active in-situ sensors could prove vital in avoiding such hazards. Acoustic emission is a non-destructive technique that can be used to give better insight on the structural state of such concrete structures. However, the interpretation of the AE measurements is quite challenging and may actually be even more difficult when the concrete is cracked, which would affect the material and structural properties of concrete pipes. The amplitude distribution of the acquired signals is very sensitive to micro-cracking. This paper presents the results of an experiment conducted in the laboratory of Middle East Technical University on pre-stressed concrete pipe for determining the amplitude attenuation and path of acoustic wave propagation and frequency spectrum before and after corrosion using Hsu-Nielsen pencil-lead break source and applying accelerated corrosion. The results from the laboratory tests indicate that since the changes in amplitude and wave propagation path is negligible before and after corrosion, the AE measurements can be used as an accurate method for tackling the problem mentioned above. Then the performed AE measurements are reported and results discussed.