Е. А. Богданов Основы технической
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| 7.6. Метод магнитной памяти
Методом намагниченности по ГОСТ 18353-79 (см. табл. 1,2) называют метод, основанный на регистрации намагниченности контролируемого объекта. В технической литературе данный метод часто называют магнитометрическим, так как при этом измеряются параметры магнитного поля объекта и осуществляется их последующий анализ. Наиболее широко данный метод применяется при поиске трасс подземных трубопроводов, для выявления магнитных аномалий трубопроводов и их бесконтактной диагностики, а также при выполнении экспресс-диагностики локальных участков некоторых видов технологического оборудования. Технология магнитометрического контроля трубопроводов подробно изложена, например в разработанном НТ1Д «Транскор-К» РД 102-008-2002 «Инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов бесконтактным магнитометрическим методом». Для экспресс-диагностики локальных участков оборудования наибольшее распространение нашел так называемый метод магнитной памяти металла (ММТГ). На самом деле магнитной памятью металлов называется физический эффект, связанный с восстановлением предварительно деформированного образца, а метод ММП к данному эффекту никакого отношения не имеет. Методом магнитной памяти металла называют метод неразру-шающего контроля, основанный на регистрации распределения остаточной намагниченности металла в зоне дефекта (зоне высокого магнитного сопротивления), возникающей под действием технологических и эксплуатационных факторов. В ряде литературных источников этот метод называется магнитометрическим. Метод позволяет по характеру распределения поля остаточной намагниченности на поверхности изделия выявить потенциально опасные участки конструкции на стадии предразрушения и разрушения в виде линий и зон концентрации напряжений, деформаций и поверхностных трещин. Впервые этот метод открыл и использовал на Волгоградской ГЭС В.М. Филимонов [12]. Он обнаружил, что нержавеющие трубы выходят из строя намагниченными. В зоне концентрации напряжений возникают поля рассеяния, которые можно обнаружить с помощью магнитометра. В дальнейшем метод получил широкое распространение благодаря работам А.А. Дубова [6]. Намагничивание ферромагнетиков может происходить не только под действием специально созданного внешнего намагничивающего поля или сформироваться под действием технологических, конструкционных и эксплуатационных факторов, но и произойти в естественных условиях под действием магнитного поля Земли. Это поле имеет весьма малую напряженность, поэтому намагничивание происходит в течение длительного периода времени, при этом изделие должно быть неподвижным относительно направленности поля. Изделия, перемещающиеся в пространстве в разных направлениях, естественным магнитным полем Земли не намагничиваются. Наиболее сильно этот эффект проявляется в протяженных трубопроводах, которые намагничиваются до такой степени, что при сварке трубопроводов возникает значительное отклонение электрической дуги («магнитное дутье»), что существенно затрудняет процесс сварки. Магнитная память металла проявляется в необратимом изменении его намагниченности в направлении действия максимальных напряжений от рабочих нагрузок в процессе эксплуатации изделия. Установлено, что в зонах концентрации напряжений изделий, намагнитившихся в естественном магнитном поле Земли, где под действием эксплуатационных нагрузок происходит интенсивное перемещение дислокаций, зарождение и развитие микротрещин, предшествующих разрушению, магнитное сопротивление растет, а характер поля остаточной намагниченности резко изменяется. Нормальная составляющая Нр напряженности поля остаточной намагниченности скачкообразно меняет знак, при этом в центре зоны (на линии) концентрации напряжений (КН) Нр = 0, а касательная составляющая Н, напряженности максимальна. Аналогичный эффект имеет место и при наличии поверхностных деформаций и трещин. Распределение магнитного потока в зоне КН (зоне высокого магнитного сопротивления) аналогично приведенному на рис. 7.4, а характер изменения нормальной и касательной составляющих показан на рис. 7.10. Вдоль линии КН нередко происходит повышение твердости металла. Металлографические исследования в этом случае выявляют повреждения структуры металла в той или иной степени. Значение нормальной составляющей Нр — 0, и ее скачкообразное изменение более точно определяет положение зоны КН, и в действующей нормативной документации с применением ММП принимается основным диагностическим признаком. Природа изменения характера поля Нр в зонах КН на сегодняшний день изучена недостаточно. Предполагается, что при перемещении дислокаций и возникновении пластических деформации за счет магнитоупругого и магнитомеханического эффектов в зонах КН одновременно происходит и разворот доменов, что приводит к изменению поля остаточной намагниченности. В местах наибольшей концентрации дефектов и неоднородностей структуры образуются узлы закрепления доменных стенок с выходом на поверхность в виде линий смены знака поля Нр [6]. При этом линия Нр = 0 соответствует сечению детали с максимальным магнитным сопротивлением. Рис 7.10 Характер распределения составляющих поля остаточной намагниченности в зоне концентрации напряжений Такое распределение поля остаточной намагниченности в нагруженных конструкциях формируется только в малом внешнем поле, каким является магнитное поле Земли, когда энергия деформации намного превосходит энергию внешнего магнитного поля. Характер распределения поля Нр можно оценить или с помощью универсальных магнитометров, или с помощью специализированных магнитометров-индикаторов напряжений типа ИКН-1М, выпускаемых НПО «Энергодиагностика» (г. Реутов Московской обл.). Дополнительно для количественной оценки уровня концентрации определяется градиент (интенсивность изменения) Кин нормальной составляющей остаточного магнитного поля при переходе через линию концентрации напряжений Нр = 0: Где – модуль разности поля между двумя точками контроля, расположенными на равных отрезках lk по обе стороны от линии Hp=0. При этом отрезки lk расположены перпендикулярно линии Hp=0, что обусловлено их совпадением с направлением главных (максимальных) растягивающих или сжимающих напряжений. По величине градиента напряженности магнитного поля можно судить о степени опасности возникших в объекте дефектов или концентрации напряжений. Определяют максимальное и среднее значения всех зон КН, выявленных при контроле объекта. Далее выявляют зоны КН с самыми большими значениями и вычисляют отношение m: m= / . Если т превышает mпр, то делается вывод о предельном состоянии металла, предшествующем повреждению объекта контроля. Величина тпр характеризует деформационную способность металла на стадии упрочнения перед разрушением и определяется по специальной методике. Наиболее опасными элементами современных промысловых и магистральных трубопроводов и нефтехранилищ являются их сварные соединения. Наряду с остаточными термическими напряжениями после сварки в швах могут образоваться различные технологические дефекты (непровары, подрезы, газовые поры, шлаковые включения и др.), создающие условия для возникновения концентрации напряжений. В дополнение к сложным статическим и циклическим эксплуатационным нагрузкам (под действием собственного веса и технологической среды, тепловых расширений, цикличности рабочего давления и температуры, неравномерности распределения температуры и воздействия коррозии и т.д.) могут действовать неучтенные нагрузки, например из-за нарушения расчетного состояния опорно-подвесной системы, защемления отдельных участков конструкции, просадки фундамента и т. п. В результате прежде всего в сварных соединениях возникают повреждения, которые развиваются по механизму усталости, ползучести, коррозии, дисперсионного охрупчивания при повторном нагреве, водородного охрупчивания. По трудоемкости ММП-контроль относится к экспресс-методам, что позволяет резко увеличить объем проконтролированных участков трубопроводов и нефтехранилищ и прежде всего их сварных соединений. Основная задача ММП-контроля — определение на объекте контроля наиболее опасных участков и узлов, характеризующихся зонами КН. Затем с помощью других методов неразрушающего контроля (например, ультразвукового или рентгеновского) в зонах КН определяется наличие конкретного дефекта. Основные преимущества нового метода неразрушающего контроля по сравнению с известными методами следующие: не требует применения специальных намагничивающих устройств, так как используется явление намагничивания металла сосудов и трубопроводов под действием рабочих нагрузок в магнитном поле Земли; места концентрации напряжений заранее не известны и определяются в процессе контроля; не требует зачистки металла и другой какой-либо подготовки контролируемой поверхности; • для выполнения контроля используются приборы, имеющие Малые габариты, автономное питание и регистрирующие устройства. Факторами, ограничивающими применение метода ММП, являются: • искусственная намагниченность металла; • постороннее ферромагнитное изделие на объекте контроля; наличие вблизи (ближе 1 м) объекта контроля источника внешнего магнитного поля; перемещение объекта контроля в пространстве относительно направления магнитного поля Земли. жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|