Індекс рубрикатора НБУВ: Ж82

Рубрики:

Експлуатація

Шифр НБУВ: Ж14309 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проанализирован ряд случаев аварийного разрушения кислородных баллонов. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования, объясняющие причины аварий. Предложены способы объективного контроля состояния баллонов, позволяющие повысить безопасность их эксплуатации.

Приведены результаты контроля сварного соединения по степени накопления усталостной микроповрежденности металла путем измерения коэрцитивной силы. Подход проверен методически и приборно в массовом контроле оборудования. Слежение за усталостной компонентой состояния металла на всех стадиях эксплуатации улучшает качество диагностики, создает практическую возможность для перехода от тактики обнаружения дефектов к их предупреждению.

Приведены данные стендовых испытаний и результаты практической экспертизы различного оборудования в обоснование способности магнитной характеристики - коэрцитивной силы - контролировать степень развития усталостных явлений в металле. При оценке ресурса это может иметь самостоятельное значение в экспертизе бездефектного металла или дополнять данные дефектоскопии и других методов, улучшая ресурсный прогноз. На основе метода разработан государственный стандарт и серия магнитных структуроскопов, которые сертифицированы и внесены в государственный реестр.

Методы анализа и моделирования магнитного гистерезиса сформировались еще в первой половине прошлого века преимущественно трудами немецких исследователей. В 60-е годы советские корабелы развили этот аппарат для учета намагниченности статически и циклически нагружаемых металлоконструкций в естественном и искусственном магнитных полях (МП). Это дало все необходимое - от физики явления и до терминологии - для практического анализа магнитных свойств механически нагружаемого в приложенном МП ферромагнетика - т. е. для столь актуального сейчас неразрушающего контроля усталостного состояния и ресурса металлоконструкций. Приведены примеры исследования магнитных характеристик в зависимости от приложенных полей и механических нагружений магнитных характеристик металла.

Приведены результаты исследований напряженно-деформированного состояния конструкций, работающих под давленим, с помощью магнитного контроля путем измерения коэрцитивной силы. Рассмотренный метод рекомендован для использования при техническом освидетельствовании.

Проанализирован характер изменения коэрцитивной силы образцов из отожженной стали ШХ15 в условиях статического растяжения и циклического отнулевого нагружения в широком диапазоне амплитуд напряжений. Установлена возможность быстрого и надежного определения амплитудных интервалов мало- и многоцикловой усталости, а также квазистатического нагружения за счет высокой чувствительности коэрцитивной силы к величине остаточной пластической деформации стали.

Представлены результаты исследования новых возможностей обнаружения эксплуатационных повреждений с внутренней поверхности стенки сосудов бесконтактной ультразвуковой толщинометрией, основанной на электромагнитно-акустическом методе, с помощью прибора УТ-04 ЭМА. Дистанционное измерение толщины стенки - на примере баллонов для сжатых газов - этот метод позволяет дифференцированно подойти к оценке воздействия коррозии на металл и может рассматриваться как эффективное средство по предотвращению аварийных ситуаций во время эксплуатации.

Экспертиза металла крупногабаритных конструкций и сооружений тем точнее, чем больше физически разнородных и информационно эффективных НК-методов и подходов в ней используют. Однако их количество и разновидности в таком экспертном наборе не должны формироваться субъективно и стихийно. Желателен некий объективный оптимизирующий "стержень" для достижения наибольшей полноты решения поставленной задачи и при этом, по возможности, с минимизацией затрат. Роль такого оптимизатора, который к тому же хорошо обобщает и гармонизирует результаты специализированных методов, органично присущ методу коэрцитивной силы. Он продуктивен и как обзорный, и локально, во взаимосвязи общего и частного. И основывается на количественной, качественной и метрологически поверяемой оценке степени усталости металла как самой общей платформе процессов деградации металла в их многообразии.

Приведены результаты исследования процесса возникновения и наращивания магнитных свойств аустенитных сталей 08Х18Н9 и 12Х18Н10Т в процессе стендового нагружения образцов внутренним гидравлическим давлением в статистическом режиме. Это открывает перспективу для осуществления практической диагностики текущего состояния конструкций и оборудования из аустенитных сталей, включая и сварные соединения в них.

Наведено результати експериментальних досліджень можливості використання коерцитиметричного контролю для оцінки ступеня пошкодження металу за механічного навантаження по вимірах коерцитивної сили. Показано, що відмінності у реагуванні коерцитивної сили на механічні навантаження феромагнітних та аустенітних сталей полягають у відмінностях фізичної природи цих явищ. Для феромагнітних сталей зміни значень коерцитивної сили за механічного навантаження пов'язані з упорядкуванням орієнтації доменної структури металу (від хаотичної до направленої). Реагування коерцитивної сили на механічні навантаження парамагнітної (у вихідному стані) нестабільної аустенітної сталі AISI 304 (08Х18Н9) пов'язано зі структурними перетвореннями в процесі деформування вихідного аустеніту в деформаційний мартенсит з кінцевим ферито-перлітним розпадом. Механічні навантаження обумовлюють зміну співвідношення феро- та парамагнітних фаз металу, які викликають зростання значень коерцитивної сили до певної величини після чого при руйнуванні має місце зниження цих значень. Встановлено, що зростання значень коерцитивної сили відповідає пружному та пружнопластичному деформуванню (стадії зародження тріщин), а зниження їх значень пов'язано з втратою суцільності металу у разі появи пор або тріщин (стадії розвитку тріщин). Для нестабільних аустенітних сталей по зміні напрямку кінетики коерцитивної сили в процесі навантаження з'являється можливість значно спростити визначення межі витривалості та встановлення стадій процесу накопичення пошкоджень із побудовою лінії незворотної пошкоджуваності (за Френчем). Коерцитиметричний моніторинг поверхні реальних конструкцій надає можливість визначати напрямок головних напружень і виявляти появу поверхневих та підповерхневих тріщин та оцінити рівень отриманих пошкоджень.

Наведено результати експериментальних досліджень можливості використання коерцитиметричного контролю для оцінки ступеня пошкодження металу за механічного навантаження по вимірах коерцитивної сили. Показано, що відмінності у реагуванні коерцитивної сили на механічні навантаження феромагнітних та аустенітних сталей полягають у відмінностях фізичної природи цих явищ. Для феромагнітних сталей зміни значень коерцитивної сили за механічного навантаження пов'язані з упорядкуванням орієнтації доменної структури металу (від хаотичної до направленої). Реагування коерцитивної сили на механічні навантаження парамагнітної (у вихідному стані) нестабільної аустенітної сталі AISI 304 (08Х18Н9) пов'язано зі структурними перетвореннями в процесі деформування вихідного аустеніту в деформаційний мартенсит з кінцевим ферито-перлітним розпадом. Механічні навантаження обумовлюють зміну співвідношення феро- та парамагнітних фаз металу, які викликають зростання значень коерцитивної сили до певної величини після чого при руйнуванні має місце зниження цих значень. Встановлено, що зростання значень коерцитивної сили відповідає пружному та пружнопластичному деформуванню (стадії зародження тріщин), а зниження їх значень пов'язано з втратою суцільності металу у разі появи пор або тріщин (стадії розвитку тріщин). Для нестабільних аустенітних сталей по зміні напрямку кінетики коерцитивної сили в процесі навантаження з'являється можливість значно спростити визначення межі витривалості та встановлення стадій процесу накопичення пошкоджень із побудовою лінії незворотної пошкоджуваності (за Френчем). Коерцитиметричний моніторинг поверхні реальних конструкцій надає можливість визначати напрямок головних напружень і виявляти появу поверхневих та підповерхневих тріщин та оцінити рівень отриманих пошкоджень.

Проведено експериментальне обгрунтування можливості оцінки ступеня отриманих технологічних та експлуатаційних пошкоджень металу конструкцій із феромагнітних сталей за результатами вимірювання коерцитивної сили. Виявлений ефект різкої зміни напрямку та максимальних значень коерцитивної сили у разі перевищення напружень умовної межі плинності на поверхні найбільш пошкоджених ділянок виробу надає можливість проводити сепарування пошкоджень, отриманих у металі конструкції за умов пружного деформування (до умовної межі плинності), і пошкоджень, отриманих у разі пружно-пластичного деформування, аж до руйнування та чітко виділяти межі зон отриманих зворотних і незворотних пошкоджень. Завдяки ефекту різкої зміни напрямку та максимальних значень коерцитивної сили за перевищення напружень умовної межі плинності у найбільш пошкоджених ділянках конструкцій зникає необхідність у визначенні механічних характеристик міцності та пластичності металу, оскільки діагностування навантаженості проводиться відносно умовної межі плинності. Варіювання орієнтації датчика для вимірювання значень коерцитивної сили відносно досліджуваної поверхні надає можливість визначати найбільш деформовані та пошкоджені зони, встановлювати напрямок головних напружень та оцінювати структурну гомогенність металу.

Наведено приклад діагностування неруйнівними методами контролю технічного стану аварійної ділянки трубопроводу нафтосховища. За результатами обстеження аварійної ділянки трубопроводу (вимірювання твердості, овальності труб і коерцитивної сили) визначено характеристики статичної міцності металу труб і надано оцінку відносної навантаженості, структурного стану металу та рівня отриманих пошкоджень. Коерцитиметричним контролем встановлено, що рівень сумарних максимальних напружень, отриманих спочатку при монтажу конструкції, а потім після аварії та відновлення вихідного положення окремих елементів трубопроводу відносно опор, складав менше 30 % від умовної межі плинності металу. Надана оцінка відповідає даним розрахунків напружено-деформованого стану та узгоджується з результатами вимірювання овальності труб і відсутності локальних пластичних деформацій у найбільш навантажених зонах. Коерцитиметричним діагностуванням виявлено відмінності використаних марок сталей на окремих ділянках трубопроводу.

Отримані експериментальні результати випробувань гусеничних траків із аустенітної сталі типу Гадфільда на 4-х точковий згин підтвердили можливість застосування неруйнівного коерцитиметричного контролю для оцінки рівня навантаженості металу, який характеризує ступінь отриманих у цьому випадку пошкоджень, за результатами вимірювання коерцитивної сили. Завдяки ефекту різкої зміни значень коерцитивної сили у разі перевищення напружень умовної межі плинності, яким відповідають порогові значенням переходу від пружного до пластичного деформування, зникає необхідність у визначенні механічних характеристик міцності та пластичності металу, оскільки діагностування відносної навантаженності проводиться відносно умовної межі плинності. Проведено орієнтовну оцінку рівня навантаженості металу траків із використанням відомої залежності значень коерцитивної сили від напружень для аустенітної сталі AISI 304 та аналогічної гіпотетичної залежності для дослідженої сталі. Встановлено, що кожному етапу навантаження на 4-х точковий згин відповідає визначений рівень відносних напружень, які характеризують ступінь пошкодження металу. Максимальний рівень отриманих пошкоджень приблизно відповідає напруженням межі міцності металу. Отримані результати добре узгоджуються з даними металографічних досліджень.