Портрет трещины
Шрифт:
В чем суть рентгеновского просвечивания, разбирается каждый. Достаточно вспомнить, что все мы проходим периодические осмотры в рентгеновских кабинетах. Все просто. Рентгеновские лучи реагируют в первую очередь на плотность вещества и его способность поглощать радиацию. Поэтому если в металле есть пора, она не поглощает лучи и изображение ее на экране будет светлее. Так же обстоит дело и с трещиной. Огромным достоинством рентгеновского метода является его нетребовательность к качеству металла. Потому-то он и годится для сварки. Другое дело ультразвук. Он невероятно привередлив к поверхности. Ему подавай полированную, а это при массовом производстве, да еще в полевых условиях
тысячекилометрового нефтепровода, немыслимо. Поэтому, где сварка, там и рентген. Однако и
В шутке из «Крокодила»: «Дефекты, имеющиеся в сварных швах, устранены путем вырубки дефектов и наложения новых» – немалая доля правды. Ведь каким бы качественным ни был сварной шов, в нем всегда, к сожалению, найдется место, если не крупным, то уж мельчайшим трещинам. И зафиксировать их при помощи рентгеновских лучей определенно не удается. Это не значит, что шов разрушится, но достоверно одно: микротрещины в нем будут.
Как бы ни было трудно фиксировать трещину, но если она неподвижна, это возможно. Иное дело, когда она движется, да еще с бешеной скоростью 1-2 км/с. Ясно, что возможность здесь одна – киносъемка. Да не простая, а скоростная. В простейшем случае это делают так. Световое изображение движущегося объекта, например трещины, падает на быстро вращающееся зеркало. Оно
как бы разворачивает изображение по неподвижной пленке. А чтобы кадр не получился «смазанным», свет направлен через небольшую линзу, как бы останавливающую изображение на одном участке пленки. Линз таких десятки; зеркало вращается с частотой в десятки тысяч оборотов в минуту. Частота киносъемки – миллионы кадров в секунду. На пленке получают изображения, отделенные интервалами в миллионные доли секунды. Этого достаточно для изучения поведения довольно большой трещины, движущейся относительно долго. Ну, а если нас интересуют тонкие особенности разрушения, скажем, на протяжении одной десятой или стомиллионной доли секунды? Тогда покадровая съемка бесполезна из-за своей относительной медлительности, нужны более тонкие дробления времени. К счастью
Времена полны, не так ли,Мириадами мгновений?(А. Церетели)
Поэтому вращающимся зеркалом просто разворачивают изображение на неподвижную пленку, без промежуточных линз. Теперь уже не до качества и не до объемного изображения трещины. Получают лишь ее тень. Зато скорости регистрации сразу подскакивают в сто раз. И мы уже различаем временные промежутки в одну стомиллионную долю секунды.
Ну, а если и этого мало? Тогда есть еще один путь. Читатель знает, что лазер сегодня превратился в подлинного труженика науки. Помогает он и здесь. Длительность свечения лазера может составлять одну миллиардную секунды. Включенный в определенный момент времени, лазер создает однократное изображение летящего объекта за это время. Так снимают полет пули, снаряда, метеора или ракеты. Если нужны не один, а много последовательных снимков, то устанавливают несколько лазеров, срабатывающих с помощью электроники последовательно через заданные промежутки времени.
Полбеды, как мы видим, если трещина сечет прозрачный материал. А если она растет в стали? Как быть тогда? Сегодня для этого случая существует, пожалуй, один отработанный метод – скоростная съемка в рентгеновских лучах. Проблема заключается в том, что рентгеновские лучи не преломляются и не «соблюдают» привычный для света закон: угол падения равен углу
отражения. Поэтому развернуть рентгеновскую тень движущегося предмета вращающимся зеркалом невозможно.
Поступают так. Устанавливают несколько импульсных рентгеновских трубок со временем испускания
Не слишком ли все это сложно для простой трещины? Нужно ли?
Да, нужно. Хорошо известно со времен Спинозы, что «невежество не есть аргумент». В нашем же отношении к трещине оно было бы попросту преступным.
Достаточно вспомнить те беды, которые может принести с собой разрушение, чтобы стремиться узнать о трещине все: и время, и место ее рождения, и ее «родителей», и условия роста, и характер. Для всего этого нужны и методы, и инструменты.
Забьется под стрелою трещина,Как пригвожденная змея…А. Вознесенский
МОЖНО ЛИ ВЗЯТЬ ТРЕЩИНУ ПОД УЗДЫ?
Против неугодной силы силу мы в себе найдем.
Теперь, когда мы твердо убеждены, что разрушение – зло, уместен вопрос: как его остановить? Каким образом можно прервать распространение трещины, «взнуздать» ее?
Чтобы понять, насколько это не просто, вспомним некоторые качества трещины. Прежде всего она стремительна – расстояния, исчисляемые километрами, преодолевает в секунду. При таких скоростях разрушение хрупко и в пластической деформации не нуждается. Поэтому трещина довольствуется ничтожной энергией из разрушаемого объекта. Практически она безынерционна, поэтому способна мгновенно поворачиваться в любом направлении, сулящем ей новую порцию «пищи»-упругой энергии. К тому же трещина обладает удивительным качеством – молодеет с возрастом, то есть способна бежать по металлической конструкции со все возрастающей скоростью. Не страшны ей не только метровые детали, но и многокилометровые нефтяные и газовые трубы. Наоборот, чем больше размеры конструкции, тем больше у трещины возможностей «развернуться». Вот с каким врагом нам предстоит встретиться! И слабых мест у него сразу не видно! Но ведь нам нужны эти уязвимые места! Следовательно, они должны быть! В связи с этим мне вспомнился эпизод из книжки Роберта Крайтона «Тайна Санта-Виттории»: «Один человек, охотясь на медведя, вышел на большую поляну, и вдруг у него отказало ружье. На поляне не было ни дерева, чтобы на него залезть, ни камня, за который можно было бы укрыться, и тут из леса вышел огромный разъяренный медведь и пошел прямо на охотника. Охотник был на волосок от гибели и едва уцелел, – сказал Роберто.
– Как так – едва уцелел? Что же он сделал?
– Он залез на дерево.
– Но ты как-будто сказал, что там не было дерева?
– В этом-то все и дело, там ДОЛЖНО было быть дерево, оно ДОЛЖНО было там быть».
Вот так, должны быть слабые места и у трещины! Давайте сейчас их и поищем!
Прежде всего трещина питается упругой энергией нагруженного объема. А нельзя ли ею управлять? Оказывается, с трудом, но можно.
Вершина трещины очень острая. Поэтому концентрация напряжений в ней невероятно высока. А нельзя ли ее затупить? Обезглавить трещину? Непросто это – обстричь вершину у быстрой трещины, но вполне реально.
Хрупкая трещина требует для бега совсем немного упругой энергии. Не означает ли это, что и для ее торможения нужны не слишком большие затраты? Означает. Попробуем в этой главе поискать, пофантазировать: нет ли каких-нибудь барьеров, способных придержать разрушение.
Трещина испускает упругие волны, в том числе звуковые. Значит, она в свою очередь должна быть чувствительна к волнам, падающим на нее извне. Ведь композитор не может быть равнодушен к чужой музыке.
Трещина, даже быстрая, создает в своей вершине дефекты кристаллической решетки. Это, очевидно, означает, что и сама она будет чувствительна к ним. А значит, есть шанс использовать такие дефекты, как барьеры.