|
|
|
|
|
|
|
О возможности применения экспресс методов неразрущающего контроля для оценки остаточного ресурса подъемных сооружений
19 ноября 2015
Морозов Анатолий Николаевич, исполнительный директор ООО «Рассвет», эксперт ООО «Рассвет», raccvet@inbox.ru.
Аннотация: Показаны возможности современного экспрессного метода неразрушающего контроля – метода магнитной памяти металла, для оценки остаточного ресурса подъемных сооружений
Как известно [1], главным фактором ограничения ресурса металлоконструкций подъемных сооружений (ПС) являются усталостные повреждения, с которыми, как правило, связано до 90% отказов грузоподъемных машин. При этом, обычно, отказы и аварии происходят на объектах с предельными сроками эксплуатации, для которых, в соответствии с нормативными документами Ростехнадзора, необходима оценка технического состояния, риска и остаточного ресурса [2]. Среди основных причин сложившейся ситуации можно выделить следующие:
- существенная зависимость усталостных характеристик сварных узлов ПС от качества их изготовления, которая приводит к значительному разбросу параметров нагруженности и сопротивления усталости; - недостатки существующих методов нормирования усталостных характеристик и инженерных расчетов на сопротивление усталости; - недостаточная эффективность традиционных методов и средств неразрушающего контроля при ранней диагностике усталостных повреждений; - отсутствие в широкой практике эффективных средств и методов неразрушающего контроля, позволяющих выполнить 100% обследование конструкций ПС.
Как уже было отмечено выше, для ПС выработавших нормативный срок службы требуется проведение технического диагностирования, результаты которого позволяют установить реальное состояние ПС в текущий момент времени. Указанная процедура проводится в рамках процедуры экспертизы промышленной безопасности в соответствии с документами[3-5].
Использование традиционных методов НК (ультразвуковой, магнитный, вихретоковый и др.) для 100% обследования ПС и решения поставленных задач является не только чрезвычайно затратным, но и малоэффективным делом. Поэтому актуальной проблемой является поиск и внедрение альтернативных методов оценки технического состояния конструкций ПС, избавленных от отмеченных недостатков. В качестве таковых сегодня успешно можно использовать, например такие экспрессные методы контроля, как метод магнитной памяти металла [6] или метод акустической эмиссии [7].
Метод магнитной памяти металла является сегодня наиболее удобным методом контроля, который можно эффективно применять для оценки остаточного ресурса ПС. Основная задача метода – определение на объекте контроля наиболее опасных участков и узлов, характеризующихся так называемыми зонами концентрации напряжений (ЗКН). Кроме того, метод магнитной памяти позволяет выполнять раннюю диагностику усталостных повреждений, локализовывать на объекте контроля место и направление развития будущей трещины, фиксировать уже имеющиеся трещины и пр.
Физическая сущность усталостной повреждаемости металла и модель развития этого процесса, позволяющая выполнять количественную оценку состояния металла ПС при контроле методом магнитной памяти, рассмотрены в работе [8].
Основным диагностическим параметром по методу магнитной памяти металла
является градиент магнитного поля рассеяния Нp
Установлено [8], что именно этот диагностический параметр в силу магнитомеханического эффекта напрямую отображает энергетическое состояние поверхностных и глубинных слоев металла в ЗКН. При этом, максимальное значение градиента поля, определяемое на поверхности металла с точностью до миллиметра, соответствует источнику возникновения трещины.
В области наиболее интенсивного процесса деформирования и, в конечном итоге, разрушения доменная структура претерпевает значительные изменения. Размеры доменов, направления которых совпадают с направлением скольжения, достигают критических размеров. В итоге домен с максимальным размером «раскалывается» – образуется микротрещина. Именно это состояние металла в ЗКН предлагается считать предельным при контроле ПС методом магнитной памяти [8].
где K_ин^пр – известно из лабораторных или промышленных исследований, а если неизвестно, то K_ин^пр определяется на основе измеренного значения K_ин^ср известных механических характеристик материала 
где K_ин^ср и K_ин^пр – значения градиента магнитного поля, фиксируемые в ЗКН на образце, или непосредственно на оборудовании, соответственно, при достижении условного предела текучести
Литература:
Короткая ссылка на новость: https://a-economics.ru/~wqqLD
|
|
или коэффициент интенсивности изменения этого поля ( ), фиксируемого при сканировании датчиком специализированного магнитометра вдоль поверхности объекта. 
по формуле[9]:
и 
, как