Дефектоскопия, 2024, № 8

ɀɍɊɇȺɅ ɂɁȾȺȿɌɋə ɉɈȾ ɊɍɄɈȼɈȾɋɌȼɈɆ ɈɌȾȿɅȿɇɂə ɎɂɁɂɑȿɋɄɂɏ ɇȺɍɄ ɊȺɇ
Ƚɥɚɜɧɵɣ ɪɟɞɚɤɬɨɪ Ʉɨɫɬɢɧ ȼɇ ² ɞɬɧ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
Ɋɟɞɚɤɰɢɨɧɧɵɣ ɫɨɜɟɬ
• Ⱦɨɛɦɚɧ Ƚɟɪɞ ² ɞɨɤɬɨɪ Ɏɪɚɭɧɝɨɮɟɪɨɜɫɤɢɣ ɢɧɫɬɢɬɭɬ ɋɚɚɪɛɪɸɤɟɧ Ƚɟɪɦɚɧɢɹ
• Ʉɥɸɟɜ ȼȼ ² ɚɤɚɞɟɦɢɤ ɊȺɇ ɆɇɉɈ ³ɋɩɟɤɬɪ´ Ɇɨɫɤɜɚ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ʉɭɪɦɚɟɜ ɗɁ ² ɞɮɦɧ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɇɨɜɢɤɨɜ ȼȺ ² ɞɬɧ ȻɊɍ Ɇɨɝɢɥɟɜ Ȼɟɥɚɪɭɫɶ
Ɋɟɞɚɤɰɢɨɧɧɚɹ ɤɨɥɥɟɝɢɹ
• ɋɦɨɪɨɞɢɧɫɤɢɣ əȽ ² ɞɬɧ ɡɚɦ ɝɥ ɪɟɞɚɤɬɨɪɚ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ȼɚɫɢɥɟɧɤɨ Ɉɇ ² ɤɬɧ ɨɬɜ ɫɟɤɪɟɬɚɪɶ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ⱥɪɧɨɥɶɞ ȼɄ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɋɚɚɪɫɤɢɣ ɭɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ ɋɚɚɪɛɪɸɤɟɧ Ƚɟɪɦɚɧɢɹ
• ȼɚɜɢɥɨɜ ȼɉ ² ɞɬɧ Ɍɉɍ Ɍɨɦɫɤ Ɋɨɫɫɢɹ
• ȼɚɣɧɲɬɟɣɧ ɂȺ ² ɞɮɦɧ ɍɪɎɍ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ƚɚɥɚɯɨɜ ȼɊ
 ² ɞɮɦɧ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ƚɪɭɦ əɧɟɰ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ  ɍɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ Ʌɸɛɥɹɧɵ ɋɥɨɜɟɧɢɹ
• Ⱦɵɦɤɢɧ Ƚə ² ɞɬɧ ɅɂɂɀɌ ɋɚɧɤɬɉɟɬɟɪɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
‡ ɀɚɧɝ ɏ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɏɚɪɛɢɧɫɤɢɣ ɢɧɫɬɢɬɭɬ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɣ ɏɚɪɛɢɧ ɄɇɊ
• Ɂɚɰɟɩɢɧ ȺɎ ² ɤɬɧ ɍɪɎɍ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ʉɪɺɧɢɧɝ Ɇȼ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɋɚɚɪɫɤɢɣ ɭɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ ɋɚɚɪɛɪɸɤɟɧ Ƚɟɪɦɚɧɢɹ
  ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɭɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ ɋɚɧɉɚɭɥɨ Ȼɪɚɡɢɥɢɹ
• Ɇɚɥɞɚɝ Ʉ ² ɩɪɨɮɟɫɫɨɪ ɭɧɢɜɟɪɫɢɬɟɬ Ʌɚɜɚɥɹ Ʉɜɟɛɟɤ Ʉɚɧɚɞɚ
• Ɇɭɪɚɜɶɟɜ ȼȼ ² ɞɬɧ ɂɠȽɌɍ ɂɠɟɜɫɤ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɇɢɱɢɩɭɪɭɤ Ⱥɉ ² ɞɬɧ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɉɨɜɨɥɨɰɤɚɹ ȺɆ ² ɤɬɧ ɂɆȺɒ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• Ɋɢɧɤɟɜɢɱ Ⱥ Ȼ ² ɱɥɟɧɤɨɪɪ ɊȺɇ ɂɎɆ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɋɦɢɪɧɨɜ ɋȼ ² ɞɬɧ ɂɆȺɒ ɍɪɈ ɊȺɇ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ Ɋɨɫɫɢɹ
• ɋɹɫɶɤɨ ȼȺ ² ɞɬɧ ɋɉȽɍ ɋɚɧɤɬɉɟɬɟɪɛɭɪɝ
Ⱥɞɪɟɫ ɪɟɞɚɤɰɢɢ  ɝ ȿɤɚɬɟɪɢɧɛɭɪɝ ɭɥ ɋ Ʉɨɜɚɥɟɜɫɤɨɣ  
Ɍɟɥɟɮɨɧɵ   
HPDLO GHIHFW#LPSXUDQUX
ɋɚɣɬ ɠɭɪɧɚɥɚ KWWSGHIHFWRVNRSL\DUX
© Ɋɨɫɫɢɣɫɤɚɹ ɚɤɚɞɟɦɢɹ ɧɚɭɤ  
© ɍɪɚɥɶɫɤɨɟ ɨɬɞɟɥɟɧɢɟ ɊȺɇ 
‹ ɂɧɫɬɢɬɭɬ ɮɢɡɢɤɢ ɦɟɬɚɥɥɨɜ 
©  Ɋɟɞɚɤɰɢɨɧɧɚɹ ɤɨɥɥɟɝɢɹ ɠɭɪɧɚɥɚ
      ³Ⱦɟɮɟɤɬɨɫɤɨɩɢɹ´ ɫɨɫɬɚɜɢɬɟɥɶ  

Российская академия наук
Д Е Ф Е К Т О С КО П И Я 
№ 8
2024
Журнал ежемесячный
Основан в феврале 1965 года
Екатеринбург
СОДЕРЖАНИЕ
Акустические методы
А.А. Хлыбов, А.Л. Углов, Д.А. Рябов. Разработка способа оценки степени наводороживания 
титанового сплава ВТ1-0 акустическим методом.......................................................................................
3
Электрические методы
В.В. Ларионов, Р.С. Лаптев, А.М. Лидер. Слоистые композиционные гидрированные пленки 
из циркония и ниобия: способ получения и контроль методом термоэдс (термоэлектрический 
метод)...............................................................................................................................................................
21
Тепловые методы
Хао Янг, Ян Ян, Ксианлонг Лиу, Хонжин Ванг, Ююн Хоу, В.П. Вавилов. Оценка эффективности обнаружения инородных объектов в почве методом инфракрасной термографии......................
32
Электромагнитные методы
А.Е. Горбунов, П.В. Соломенчук, А.С. Уманский. Моделирование двухэлементного вихретокового преобразователя тангенциального типа с активным экранированием для контроля паяных 
соединений......................................................................................................................................................
42
Другие методы дефектоскопии
А.Н. Тиратурян. Обратный расчет модулей упругости элементов слоистых сред на основе анализа динамического деформирования (на примере автомобильных дорог).
............................................
52
По материалам XXXV Уральской конференции «Физические методы неразрушающего 
контроля (Янусовские чтения)»
А.В. Бызов, О.Н. Василенко, Д.Г. Ксенофонтов, М.Г. Минин, И.А. Вайнштейн. Особенности 
процесса цементации сталей при изготовлении градуировочных образцов для вихретокового структуроскопа....................................................................................................................................................
62
Д.Г. Ксенофонтов, О.Н. Василенко, В.Н. Костин, Н.П. Лукиных. Определение факторов, влияющих на воспроизводимость результатов измерений в асимметричном цикле «коэрцитивный возврат—намагничивание».
............................................................................................................................
67
Д.И. Антонов, М.С. Степанова, А.С. Мусихин, В.А. Сясько, К.А. Томский. Обеспечение 
достоверности автоматизированного импульсного электроискрового контроля покрытий труб в 
поточном производстве .
............................................................................................................................
71
Информация.
..............................................................................................................................................
76

Акустические методы
УДК 620.179.16
РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ НАВОДОРОЖИВАНИЯ 
ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ1-0 АКУСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
© 2024 г.   А.А. Хлыбов1,*, А.Л. Углов1, Д.А. Рябов1,**  
1Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева,
Россия 603155 Нижний Новгород, ул. Минина, 24
E-mail: *hlybov_52@mail.ru; **riabov.da@nntu.ru 
Поступила в редакцию 11.04.2024; после доработки 09.07.2024
Принята к публикации 12.07.2024
Исследованы возможности применения неразрушающего акустического метода для определения степени наводороживания титанового сплава ВТ1-0. Проанализированы особенности использования различных акустических 
параметров для построения расчетно-экспериментальных способов определения пористости титанового сплава на 
различных этапах его наводороживания. Проанализированы источники погрешностей предлагаемых способов, границы их применимости, а также требования к аппаратно-программным средствам их реализации. Результаты акустических измерений, проведенных на образцах из сплава ВТ1-0, сопоставлены с представлениями о закономерностях 
его структурных изменений в процессе наводороживания. Показана возможность создания на базе полученных экспериментальных данных инженерных алгоритмов оценки состояния материала изделий, подвергаемых наводороживанию, с целью недопущения опасной деградации его эксплуатационных свойств.
Ключевые слова: титан, водородное охрупчивание, деградация структуры, структурный шум, акустический контроль.
DEVELOPMENT OF A METHOD FOR ASSESSING THE DEGREE OF 
HYDROGENATION OF TITANIUM ALLOY VT1-0 BY ACOUSTIC METHOD
© 2024 A.A. Khlybov1,*, A.L. Uglov1, D.A. Ryabov1,**  
1NNSTU n. a. R. E. Alekseev, Nizhny Novgorod, Russia
E-mail: *hlybov_52@mail.ru; **riabov.da@nntu.ru 
In this paper, the possibilities of using a non-destructive acoustic method to determine the degree of hydrogenation of 
titanium alloy VT1-0 are investigated. The features of the use of various acoustic parameters for the construction of 
engineering techniques for determining the structural state of a titanium alloy at various stages of its hydrogenation are 
analyzed. A number of computational and experimental methods for determining the mass fraction of hydrogen in a titanium 
alloy are proposed, based on the use of its acoustic characteristics, which increase the accuracy and stability of the algorithms 
underlying the calculation part of the methods. The sources of errors of the proposed methods, the limits of their applicability, 
as well as the requirements for hardware and software for their implementation are analyzed. The results of acoustic 
measurements carried out on samples from the VT1-0 alloy are compared with the ideas about the patterns of its structural 
changes during its hydrogenation. The possibility of creating engineering algorithms for assessing the state of the material 
of products subjected to hydrogenation on the basis of experimental data obtained in order to prevent dangerous degradation 
of its operational properties is shown.
Keywords: titanium, hydrogen embrittlement, structure degradation, structural noise, acoustic control.
DOI: 10.31857/S0130308224080015
1. ВВЕДЕНИЕ
Для многих конструкционных металлических материалов наличие в их структуре соединений 
водорода оказывает существенное влияние на весь комплекс физико-механических свойств [1—3].
В частности, для гидридообразующих металлов, таких как титан и сплавы на его основе, 
водород — одна из самых вредных примесей. Малая растворимость водорода в α-фазе титана 
приводит к образованию гидридов (TiHx) даже при небольших концентрациях внедренного 
водорода. Гидридные включения снижают ударную вязкость и пластичность металла, уменьшают его трещиностойкость. Степень деградации прочностных характеристик титана и его сплавов прямо зависит от содержания водорода. Поэтому задача контроля содержания водорода и 
дефектов структуры водородного происхождения является особенно актуальной. Таким образом, для ответственных технических объектов ядерной энергетики, химической промышленности и нефтегазовой отрасли [4, 5], а также для изделий, эксплуатируемых в водородосодержащих средах, необходима разработка новых и совершенствование существующих методов 
контроля наводороженного состояния материалов. 
Для оценки структурной деградации материалов наиболее привлекательными являются 
методы неразрушающего контроля, среди которых для решения практических задач большой 
интерес представляют акустические методы [6—8]. 

А.А. Хлыбов, А.Л. Углов, Д.А. Рябов
В настоящее время не сформулированы достаточно надежные подходы к оценке степени 
наводороживания конструкционных материалов с использованием акустических методов. Это 
объясняется сложностью влияния соединений водорода на структуру материала и, как следствие, на его механические свойства, в том числе и акустические характеристики. В процессе 
наводороживания титанового сплава происходят сложные, немонотонные изменения морфологических особенностей его структуры, приводящие к разнонаправленным изменениям акустических параметров [1, 8]. Влияние наводороживания на важнейшие механические и эксплуатационные свойства может оказаться значительно сильнее, чем на акустические характеристики. 
Поэтому к информативности и чувствительности акустических методов контроля предъявляют 
повышенные требования. Этим объясняются попытки использования в качестве информативных не только прямые ультразвуковые параметры — скорость звука и коэффициент затухания 
[9—11], но и результаты обработки (корреляционной, спектральной, вейвлет- и др.) как распространяющихся сигналов, так и структурного шума (СШ) [12—14]. 
Наводороженная структура титанового сплава может быть представлена в виде структуры с 
определенным типом рассеянных повреждений (гидридов титана) [15]. Рассеянный ультразвуковой сигнал можно считать СШ, являющийся информативной характеристикой рассеянной водородной поврежденности исследуемого материала [16—18]. Одной из первых работ, в которой 
приведены экспериментально зарегистрированные осциллограммы обратно рассеянного сигнала на образцах с водородной поврежденностью, является [19]. Из работы следует, что амплитуда 
обратно рассеянного сигнала на частоте 10 МГц возрастает в 7—12 раз. Это позволяет использовать характеристики СШ для оценки степени наводороживания титанового сплава.
Таким образом, целью настоящей работы является разработка способа неразрушающей 
оценки степени наводороживания титанового сплава на основе анализа спектрально-энергетических параметров акустического СШ.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
В качестве материала для исследования выбран α-титановый сплав ВТ1-0. Образцы для 
исследования представляли собой пластины с размером 75×15 мм и толщиной 3 мм, вырезанные вдоль направления проката. Химический состав исследуемого сплава приведен в табл. 1.
Т а б л и ц а  1 
Химический состав сплава ВТ1-0, мас. %
Материал
Al
Fe
Cr
Mn
Si
С
N
O
H
Ti
ВТ1-0
0,96
0,37
0,25
0,03
0,1
До 0,07
До 0,04
До 0,2
До 0,01
Ост.
Наводороживание образцов проводили в газовой среде методом Сивертса при температуре 
плюс 550°С и избыточном давлении водорода 0,01 МПа. Образцы выдерживали в установке 
наводороживания в течение 1, 3 и 5 ч для получения различных концентраций водорода в сплаве. Концентрацию водорода определяли методом высокотемпературной экстракции на приборе 
ELTRA OH-800. Относительное среднее квадратичное отклонения измерения массовой доли 
водорода в титановых сплавах на данном приборе не превышает 10 %.
Для определения плотности исследуемого сплава после наводороживания от каждого образца были отрезаны образцы размером 15×15×3 мм. Плотность измеряли методом гидростатического взвешивания. Взвешивание производили на прецизионных аналитических весах ВЛА-200 
при температуре окружающего воздуха 21 °С в соответствии с ГОСТ 20018—74.
Плотность образцов в г/см3 вычисляли по формуле:
1
1
ρ
ρ =
                                                              (1)
m
2
,
m
где m1 — масса испытуемого образца, г; ρ1 — плотность дистиллированной воды на воздухе, 
 
г/см3; m2 — масса объема дистиллированной воды, вытесненной образцом, помещенным в дистиллированную воду, равная разности масс образца, взвешенного на воздухе, и образца, взвешенного в воде, г.
Металлографический анализ образцов проводили по стандартной схеме: шлифовка, полировка и последующее травление в растворе 60 мл H2O + 6 мл HF + 3 мл HNO3. Изображения 
микроструктур получали с применением оптического металлографического микроскопа 
«SIAMS АТ-24ТRF».
Дефектоскопия     № 8      2024

	
Разработка способа оценки степени наводороживания титанового сплава ВТ1-0...	
5
Акустические измерения проводились с использованием измерительно-вычислительного 
комплекса «АСТРОН», обеспечивающего прецизионное измерение амплитудно-временных 
параметров акустических импульсов и программную обработку результатов в реальном масштабе времени. Погрешность измерения времени распространения упругих волн ±1 нс. 
Толщину образцов измеряли с точностью 0,001 мм. При выполнении акустических измерений 
использовались прямые совмещенные пьезопреобразователи продольных и поперечных горизонтально поляризованных волн с номинальной частотой 5 МГц с пьезопластинами в форме 
квадрата со стороной 4 мм. Кроме того, использовались преобразователи поверхностных волн 
в форме двойного клина с жесткой базой и номинальной частотой 3 МГц. Измерения проводили не менее 5 раз в каждой точке контроля с последующей статистической обработкой. 
3. АЛГОРИТМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАТИВНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
При разработке инженерных методик количественной оценки степени новодороживания 
материалов конструктивных элементов и деталей в условиях реальной эксплуатации следует 
учитывать два принципиальных ограничения: односторонний (как правило) доступ в зоне измерений и невозможность прецизионного измерения толщины в этой зоне. Отсюда следует, что 
скорость упругих волн (как один из физических параметров) имеет существенные ограничения 
при контроле наводороживания материала эксплуатируемых объектов. Скорость упругих волн 
применима лишь в случаях, когда ее изменение при изменении содержания водорода заметно 
превышает погрешность, с которой определена толщина, а это, как правило, не всегда выполняется. 
Определение коэффициента затухания не требует высокой точности измерения толщины 
материала. Однако в силу необходимости определения амплитудных параметров упругих волн 
измерение коэффициента затухания обладает значительной погрешностью (свыше 10 %), что 
также сужает возможность использования этого параметра в реальных условиях.
Тем не менее скорость и затухание упругих волн фигурируют в существующих моделях 
(физических и феноменологических) и описывают влияние структуры и физико-механических 
свойств на характеристики распространения упругих волн в твердых телах. В рассматриваемой 
методике эти параметры будут использованы для построения искомых расчетно-экспериментальных методик количественного контроля степени наводороживания в материалах.
В данной статье для оценки степени наводороживания на примере титанового сплава 
 
ВТ1-0 предприняты попытки использования двух групп акустических параметров:
«временны
́ е» параметры многократно отраженных упругих импульсов, построенные на 
основании прецизионных измерений, которые, в частности, применяются для определения скорости звука; 
спектральные характеристики как акустических сигналов, так и акустического СШ, возникающего при рассеянии сигнала на структурных неоднородностях, в том числе и вызываемых 
процессами образования гидридов при наводороживании.
3.1. Оценка степени наводороживания с использованием временных параметров упругих 
импульсов
Для разработки количественных способов контроля содержания водорода в исследуемом 
сплаве воспользуемся подходом, изложенным в работе [20], посвященной контролю пористости 
деталей из порошковой стали спектрально-акустическим методом. В этой работе на феноменологическом уровне в рэлеевском приближении рассмотрены закономерности трансформации 
спектра упругого импульса с гауссовой огибающей [20], распространяющегося в в наводороженном материале, может быть представлена:
2
(
)
(
)
0
0
,0
cos
,
kt
S t
Ae
t
−
=
ω + ϕ
                                                (2)
где A, k — постоянные материала; ω0 — круговая частота несущей импульса; φ0 — начальная 
фаза; t — время.
В результате исследований влияния степени наводороживания на плотность титанового 
сплава ВТ1-0 было получено, что с ростом концентрации водорода плотность сплава снижается 
(разуплотнение). Результаты представлены на рис. 1. 
Из рис. 1 видно, что связь концентрации водорода со степенью разуплотнения 
0
ρ −ρ
∆ρ =
ρ
 
0
практически функциональная: зависимость Δρ(H) является прямо пропорциональной с коэффициентом детерминации 0,9989. 
Дефектоскопия      № 8     2024

А.А. Хлыбов, А.Л. Углов, Д.А. Рябов
1,2
1
Δρ = 5,0573H – 0,0099
R2 = 0,9989
0,8
0,6
Δρ, %
0,4
0,2
0
0                   0,05                 0,1                  0,15                  0,2                  0,25
Концентрация водорода, мас. %
Рис. 1. Влияние концентрации водорода на разуплотнение сплава ВТ1-0.
В настоящее время понятие поврежденность (как физически измеряемая величина) включает в себя много интерпретаций. Например, плотность микротрещин, пор, дислокаций и т.д. 
Также в качестве меры поврежденности может быть использовано изменение плотности материала. Учитывая полученные на рис. 1 результаты, практически линейная зависимость плотности исследуемого сплава от концентрации водорода в нашей работе будем считать, что повышение содержание водорода также является мерой поврежденности материала. Тогда, с учетом 
полученных результатов и отмеченной выше трактовки поврежденности как меры разуплотнения можем считать, что связь концентрации водорода H с фазовой скоростью и коэффициентом 
затухания волн мегагерцового диапазона описывается формулами:
α(ω) = (k1 + k2H)ω4;                                                     (3)
V(ω) = V0(1 – k3H – k4Hω2),                                                (4)
где k1, k2, k3, k4 — постоянные материала.
Следует заметить, что соотношения (3), (4) справедливы для диапазонов значений содержания водорода, внутри которых механизм изменения морфологии структуры сплава не претерпевает резких изменений.
Форма импульса S(t, x), прошедшего расстояние x в наводороженном материале, определяется с помощью обратного преобразования Фурье:
+∞
ω
j t
S t x
F
K
x e
d
(
)
(
)
(
)
1
,
,0
,
,
2
=
ω
ω
ω
π ∫
м
                                      (5)
−∞
где F(ω, 0) — спектр импульса на входе в материал; Kм(ω, x) — передаточная функция материала, рассматриваемого как акустический четырехполюсный преобразователь, которую можно 
записать в виде:
                                        (6)
ì
,
exp
,
x
K
x
x
jV
(
)
( )
( )


ω
ω
=
−α ω
−


ω


а x — акустический путь упругого импульса.
Выражения для частотно зависимых коэффициента затухания α(ω) и скорости V(ω) для 
микронеоднородного материала в рамках широко используемой в настоящее время механики 
сред с повреждениями принято связывать с величиной поврежденности Ψ, которую часто связывают с разуплотнением материала вследствие трещинообразования или других повреждающих факторов.
Для исследований образцы вырезали из листового проката, который, с точки зрения характеристик упругой анизотропии, относится к ортотропным материалам, имеющим три взаимно 
ортогональные плоскости симметрии, две из нормалей к которым лежат в плоскости листа и 
направлены вдоль и перпендикулярно направлению проката (оси OX1 и OX2 ортогональной 
системы), третья нормаль направлена вдоль толщины листа (ось OX3).
Дефектоскопия     № 8      2024

	
Разработка способа оценки степени наводороживания титанового сплава ВТ1-0...	
7
x
V1
y
z
V2
V3
Рис. 2. Направления распространения волн в материале:
V1 — сдвиговая волна, параллельная поляризация; V2 — сдвиговая волна, перпендикулярная поляризация; 
V3 — продольная волна.
При исследовании распространения объемных упругих волн их волновые векторы были 
направлены вдоль толщины листа (их скорости Vi, где i  = 1, 2 для горизонтально поляризованных поперечных волн, поляризованных вдоль осей X1 и OX2 соответственно, i = 3 — для продольной волны (рис. 2)).
Пренебрегая дисперсионными добавками, запишем выражение для скорости распространения объемных волн [20]:
Vi = Vi
(0)(1 – k(i)H),                                                         (7)
где Vi
(0) — скорости упругих волн для материала в исходном состоянии; k(i) — экспериментально определяемые коэффициенты;  i = 1 ... 3 (в зависимости от типа упругой волны).
При разработке способов количественной оценки пористости, основанных на использовании объемных волн, мы будем применять эхо-импульсный метод с прямыми совмещенными 
преобразователями.
В качестве информативных измеряемых параметров, не зависящих от толщины материала в 
зоне измерений, целесообразно использовать отношение скорости продольной волны к скорости сдвиговой [20]. Тогда соответствующие отношения через время распространения упругих 
волн примут вид:
1
2
( )
( )
,
,
n
n
=
=
=
=
                                               (8)
( )
( )
t
t
V
V
d
d
V
V
t
t
n
n
1,
1,
3
3
1
2
3
3
1
2
1,
1,
где V1, V2 — скорости распространения поперечных волн с продольной и поперечной поляризациями; V3 — скорость продольной волны; t (i)
1,n — задержки n-х отраженных импульсов соответствующих типов волн относительно первых отраженных импульсов.
Через акустические параметры d1, d2 определяются такие важнейшие механические характеристики ортотропного материала, как коэффициенты Пуассона:
( )
( )
d
d
2
2
1
2
−
−
ν
=
ν
=
2
2
 
,
,
2
1
2
1
d
d
−
−
                                        (9)
31
32
2
2
1
2
( )
(
)
( )
(
)
которые, как показано в ряде работ [22, 23], чувствительны к изменению структуры металлов 
при многих внешних термических и механических воздействиях на них.  
Как следует из формул (7)—(11), связь параметров d1, d2 c содержанием водорода в материале можно записать  в виде: 
i
( )
( )
                                                      (10)
k
H
d
d
−
=
i
 
0
1
3
1  
,
( )
1  
k
H
−
di
(0) — значения соответствующих акустических параметров для материала в исходном состоянии; i = 1, 2.
Дефектоскопия      № 8     2024