Е. А. Богданов Основы технической
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| Рис. 7.13. Схема приставного П-образного электромагнита:
1-электромагнит, 2-Датчик Холла действия прибора основан на вычислении коэрцитивной силы по измеряемому току компенсации остаточной магнитной индукции в замкнутой магнитной цепи, составленной из магнитол ров ода приставного электромагнита и контролируемого изделия. Цикл измерений включает этапы: намагничивание контролируемого изделия; компенсация остаточной намагниченности; вычисление коэрцитивной силы; индикация результатов измерения. Намагничивание осуществляется путем пропускания импульсов постоянного тока по обмотке возбуждения приставного электромагнита (см. рис. 7.13). При этом участок изделия между полюсными наконечниками промагничивается до насыщения. После выключения тока в обмотке в магнитной цепи электромагнита за счет остаточной индукции контролируемого изделия существует остаточный магнитный поток, создающий сигнал на выходе датчика Холла. Далее осуществляется автоматическая компенсация остаточной намагниченности путем пропускания по обмотке тока противоположного направления. Ток компенсации увеличивается до тех пор, пока магнитный поток в цепи не станет равным нулю. Этому состоянию соответствует отсутствие выходного сигнала на датчике Холла, т. е. датчик Холла играет роль нуль-индикатора. Чем больше величина Нс тем больше должен быть размагничивающийся ток компенсации. По величине тока компенсации магнитного поля вычисляется значение коэрцитивной силы, после чего происходит включение цифровой индикации величины коэрцитивной силы на табло передней стенки прибора. Для оценки напряженно-деформированного состояния металлоконструкций контролируемого объекта при его диагностировании достаточно провести анализ распределения величины Нс по поверхности объекта, выявить наиболее нагруженные элементы (Нcmax) и сравнить эти значения с НсТ или Нсв, соответствующими пределам текучести и прочности металла, из которого изготовлен объект. Если металл объекта работает в упругой или упруго-пластической области, то значения Нс пересчитывают по номограммам для данной марки стали в напряжения б и сравнивают их с допустимыми ( доп), полученными при расчете на прочность. В качестве примера на рис. 7.14 (прил. 3 РД ИКЦ «КРАН» 009-99) приведены результаты контроля сосудов-воздухосборников В-10, Широко применяемых на различных промышленных объектах, в том числе и в нефтегазовой отрасли. Контролировалось два воздухосборника, изготовленных из стали СтЗсп и отработавших по 25 лет при среднем давлении соответственно ~ 0,6 и ~ 0,8 МПа. Величина Нс измерялась в двух взаимно перпендикулярных направлениях X и У вдоль линии контроля в точках 0—16. Для наглядности и удобства анализа коэрцитивная сила Нсх в направлении X и кольцевые напряжения ах откладывались слева по оси X, а аналогичные параметры Нсу и у - справа по оси У. Рис. 7.14. Результаты контроля коэрцитивной силы и напряженного состояния воздухосборника Допускаемые напряжения в стенке воздухосборника составляли доп = 140 МПа, фактические напряжения в различных точках определялись по номограмме, приведенной на рис. 7.11. Из анализа рис. 7.14 следует, что максимальные напряжения возникают в зонах сварных соединений элементов обечайки между собой, а также с крышкой и основанием воздухосборников. Величина максимальных напряжений для воздухосборника, работавшего под давлением 0,8 МПа, в этих зонах превышает величину допускаемых напряжений, а коэрцитивная сила Нсу в точке 1 выше величины Нct = 5,3 А/см, соответствующей пределу текучести для стали СтЗсп. Аналогичные параметры для воздухосборника, работавшего под давлением 0,6 МПа, значительно ниже, что позволяет эксплуатировать его и далее без каких-либо ограничений. Важным преимуществом коэрцитиметрического метода является его простота, недостатками — ограниченность круга решаемых задач и видов ферромагнитных материалов. Также отсутствуют данные о возможности использования этого метода для контроля непосредственно сварных швов, являющихся, как правило, наиболее слабым звеном металлоконструкций технологического оборудования. Разрушение металлоконструкций всегда происходит по наиболее нагруженной зоне с максимальным уровнем действующих напряжений. Наличие в такой зоне концентратора напряжений резко усугубляет ситуацию. В окрестности концентраторов напряжений многократно ускоряются процессы ползучести и усталости металла, поэтому их своевременное выявление имеет первостепенное значение. Условиями разрушения металлической конструкции, изготовленной из конструкционной стали, является величина максимальных напряжений в зоне концентратора (КМН) и высокий градиент разности главных механических напряжений (РГМН). Из сопротивления материалов известно, что для упруговязких конструкционных сталей наиболее точным является третий критерий прочности (критерий Треска), согласно которому необходимым условием трещины является Где – касательные напряжения; - разность главных механических напряжений; - допустимые касательные напряжения (принимаются равными пределу текучести металла). Другими словами, для надежной оценки текущего технического состояния конструкции помимо КМН необходимо знание градиента РГМН. Известно, что под действием механических напряжений и деформаций магнитные свойства материалов изменяются неравномерно. Структура металла в зоне концентраторов напряжений и направление вектора намагниченности отличаются от соседних зон. Это изменение можно выявить с помощью метода неразрушающего контроля, основанного на магнитомеханической анизотропии металла. Наиболее общей характеристикой магнитных свойств металла при заданном напряженно-деформированном состоянии является нредельная петля гистерезиса (см. рис. 7.2), параметры которой определяются индукцией Вs и напряженностью Нmax магнитного поля насыщения, остаточной индукцией Вr и коэрцитивной силой Нс. Однозначно установить функциональную зависимость между каким-то отдельным параметром петли гистерезиса и напряженно-деформированным состоянием конструкции, изготовленной из ферромагнитного материала, как показывает теория магнитного контроля, не удается. Связь между этими параметрами определяется корреляционными зависимостями с определенной достоверностью. Исследованиями Института проблем технической диагностики и Неразрушающих методов испытаний «ДИМЕНСтест» (г. Санкт-Петербург) установлено, что распределение различий в напряженном состоянии на поверхности конструкции функционально связано c комплексом параметров соответствующих петель магнитного гистерезиса. Измерение ряда параметров петли гистерезиса резко повышает достоверность распознавания. Кроме того, одновременно измеряется угол поворота вектора магнитной индукции, определяемый зависимостью магнитной анизотропии металла от его напряженного состояния. Математическая обработка по соответствующему алгоритму результатов измерений перечисленных магнитных параметров позволяет установить фактическое распределение напряженного состояния на контролируемом участке конструкции, в том числе в сварных швах. Измерение магнитных параметров осуществляют с помощью прибора магнитоанизотропного сканера-дефектоскопа «Комплекс 2.05». Обработка результатов измерений на компьютере по специальной программе позволяет получить картограммы разности главных механических напряжений, концентраторов механических напряжений и областей пластических деформаций (ОПД). Опасные участки контролируемой поверхности содержат изображение форм КМН и линий изостресс (линий, равных РГМН) с указанием численных значений и знака напряжений (растягивающие «+», сжимающие «—»), что позволяет непосредственно по картограмме оценить степень опасности выявленных дефектов и, при необходимости, определить наиболее эффективные методы ремонтно-восстановительных работ. Дефектоскопом в общем случае называют прибор, предназначенный для обнаружения и измерения дефектов. В этом смысле прибор «Комплекс 2.05» не является дефектоскопом: по утверждению разработчиков, его следует отнести к новому классу средств технической диагностики. Не всякий дефект в виде разрыва сплошности или инородного включения создает местную КМН или высокий градиент РГМН. Если в зоне контроля этим прибором имеется дефект, не создающий возмущение поля напряжений и не являющийся концентратором напряжений, то данный дефект на картограммах РГМН и КМН не будет обозначен. Наличие таких дефектов не препятствует безопасной эксплуатации металлоконструкции. В то же время любой существенный концентратор напряжений в виде дефекта даже весьма малых размеров или дефекта, вообще не имеющего нарушения (разрыва) сплошности среды и не обнаруживаемого традиционными методами дефектоскопии, может быть выявлен на карте РГМН и КМН. К ним могут быть отнесены, например, такие опасные дефекты, как тонкие трещины, зарождающаяся межкристаллитная коррозия и др. Прибор «Комплекс 2.05» предназначен прежде всего для контре ля сварных соединений магистральных трубопроводов, резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, сосудов под давлением и других объектов, имеющих развитую поверхность. жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|