Е. А. Богданов Основы технической


Оценка ресурса по коэрцитивной силе



бет84/101
Дата14.06.2023
өлшемі6.94 Mb.
#475039
1   ...   80   81   82   83   84   85   86   87   ...   101
Е. А. Богданов Основы технической диагностики н...

12.5. Оценка ресурса по коэрцитивной силе
Согласно представлениям энергетической теории прочности, каждый материал характеризуется своим значением удельной энер­гии разрушения. При этом считается, что удельная энергия разру­шения не зависит от способа подвода энергии. Для оценки остаточного ресурса необходимо знать две величины: предельное зна­чение энергии разрушения для данного материала и текущее значение поглощенной энергии. Одним из таких методов, позво­ляющих оценить величину поглощенной энергии, является метод оценки по величине коэрцитивной силы, относящийся к магнитному виду неразрушающего контроля. Установлено, что для ряда конст­рукционных сталей, относящихся к классу разупрочняемых, с уве­личением энергии, затраченной на накопление дефектов и повреж­дений, одновременно растет и коэрцитивная сила, являющаяся энергетической характеристикой. Работы последних лет в области магнитного контроля напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса металлоконструкций различных объектов по­зволили установить тесную корреляционную связь (коэффициент корреляции > 0,9) зависимости изменения коэрцитивной силы Нс с механическими свойствами конструкционных сталей (углероди­стых СтЗ, Ст20, Ст65, малолегированных 09Г2С, 10ХСНД, 17ПС и др.), с нагруженностью конструкций и накоплением ими повреж­дений*. Это объясняется единством природы намагничивания ме­талла, упругопластической деформации, накопления повреждений и роста коэрцитивной силы.
Установлено, что запас энергии, затрачиваемой на накопление повреждений и разрушений, и соответствующая величина коэрци­тивной силы Нс примерно одинаковы для исследованных марок конструкционных сталей как при статическом, так и при перемен­ном, циклическом (усталостном) нагружении. Этот факт является экспериментальным подтверждением энергетической теории разру­шения, позволяющей определить базовые параметры для контроля за состоянием металла магнитным методом по величине коэрцитив­ной силы. В зависимости от состояния стали различают:
Н0c - исходное значение коэрцитивной силы; в отожженном со­стоянии Н0с - минимальное для каждой марки стали;
Нст - значение силы, соответствующее уровню внутренних на­пряжений, равных пределу текучести стали бт;
Нсв - значение силы, соответствующее достижению предела ста­тической прочности стали св;
Hсуст - значение силы, соответствующее достижению предела
усталостной прочности.
Величины коэрцитивной силы для некоторых марок сталей в различных состояниях приведены в табл. 12.1. Порядок измере­ния коэрцитивной силы и соответствующая аппаратура рассмотре­ны в 7.7.


Таблица 12.1



Марка стали

Коэрцитивная сила, А/см

Hc0

HcT

HcВ

Hcуст

Ст3

2,0

5,3

6,0

5,8

09Г2С

4,0

7,8

9,5

9,5

10ХСНД

5,0

11,5

14,5

13,5

20

4,5

10,5

13,5

13,0

ДС

5,0…6,0

8,0…8,5

10,0…11,0

9,5…10,5

В первом приближении остаточный ресурс может быть оценен отношением Нсвс. При приближении этого отношения к единице остаточный ресурс уменьшается до нуля. Более точно оценить ос­таточный ресурс можно по номограммам для соответствующей марки стали, приведенным в РД ИКЦ «КРАН» 009-99 «Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением, при проведении экс­пертизы промышленной безопасности». Так, на рис. 12.4 приведе­ны номограммы для контроля малоцикловой усталости и остаточ­ного ресурса конструкций из сталей ВСтЗсп5, 09Г2С, ДС. По вер­тикали номограмм откладывается число циклов нагружений N, по горизонтали — максимальное значение коэрцитивной силы метал­ла контролируемого объекта Hсmах, А/см. В качестве примера оце­ним остаточный ресурс сосудов-воздухосборников I и II, результа­ты контроля которых приведены на рис. 7.14. В соответствии с но­мограммой для стали ВСтЗсп5 (см. рис. 12.4) воздухосборник II, максимальное значение коэрцитивной силы в котором составляет Нстах = 5,6 А/см, находится в критическом режиме и его эксплуатация должна быть прекращена. Воздухосборник I с Нсmах = 3,5 А/см может работать и далее без ограничений по рабочим параметрам и остаточному ресурсу.
При наличии ретроспективных данных о величине коэрцитив­ной силы и соответствующей наработке чисел циклов нагружений между измерениями остаточный ресурс рассчитывается аналитиче­ски по следующей методике.



Рис. 12.4. Номограммы для контроля остаточного ресурса сосудов под давлением по величине коэрцитивной силы
Зависимость, связывающая текущее значение коэрцитивной силы Нс с ее исходным значением Нc° и соответствующим числом циклов нагружений N, аппроксимируется уравнением

где b - коэффициент, определяющий скорость роста Нс. Выразив из последнего выражения N, получим

где С1 и С2 – постоянные, определяемые из решения системы трех уравнений с тремя неизвестными (N0, С1 и С2), получаемые после подстановки результатов трех измерений коэрцитивной силы Hci c интервалами ΔN2 и ΔN3; (N0, Hc1), (N0+ ΔN2, Hc2),(N0+ ΔN3, Hc3); N0 – число циклов нагружений, соответствующее первому измерению коэрцитивной силы Hc1.
Предельно допустимое число циклов нагружений получают из уравнения:





Остаточный ресурс в числах циклов нагружения определют из выражения



• См.: Попов Б.Е. и др. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением // Безопасность труда в промышленности. — М., 2001. — № 3. — С.


Результаты измерения коэрцитивной силы могут быть использо­ваны также для проверки соответствия фактического напряженного состояния допускаемым напряжениям по условию прочности или устойчивости, установленным соответствующими нормативными до­кументами. Проверку выполняют по условию

где Нскр — критическая величина коэрцитивной силы, соответствую­щая допускаемому напряжению и определяемая по номограмме (см. рис. 7.11).




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   80   81   82   83   84   85   86   87   ...   101




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет