Применение метода магнитной структуроскопии для контроля напряженно-деформированного состояния и оценки остаточного ресурса

1.

Применение метода магнитной структуроскопии для контроля
напряженно-деформированного состояния и оценки
остаточного ресурса
Шубочкин Андрей Евгеньевич
доктор технических наук, академик АЭН РФ,
АО «НИИИН МНПО «СПЕКТР»
Москва, 2004г.
Отсканируйте, чтобы просмотреть
продуктовую страницу
структуроскопа
магнитного МС-10

2.

МАГНИТНАЯ
СТРУКТУРОСКОПИЯ
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА
МАГНИТНОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ
2

3.

МАГНИТНАЯ
СТРУКТУРОСКОПИЯ
Оборудование для магнитной структуроскопии.
Магнитный структуроскоп МС-10 (коэрцитиметр)
3

4.

МАГНИТНАЯ СТРУКТУРОСКОПИЯ.
МЕТОД КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ
Коэрцитивная сила Hc- значение напряжённости магнитного поля, необходимое для полного размагничивания ферро- или
ферримагнитного вещества
4

5.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОГО
СТРУКТУРОСКОПА
Преобразователь магнитного структуроскопа (коэрцитиметра)
5

6.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОГО
СТРУКТУРОСКОПА
1. – магнитопровод,
2. – защитные наконечники,
3. – крепеж,
4. – индукторы.
6

7.

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Стандартные образцы ГСО 2192-89 комплект СОКС-1.
Диапазон от 100 до 6000 А/м.
Погрешность аттестации образца по величине Нс не более ± 1,5 %.
7

8.

СТАТИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ
8

9.

ОСТАТОЧНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ
Зависимость коэрцитивной силы и остаточной деформации
Корреляционная зависимость коэрцитивной силы Hс и остаточной деформации
в листах толщиной 5 12 мм из сталей Ст3, ВСт3сп 5 и Ст 20 при статическом нагружении с σ > σ 0,2.
9

10.

ЗНАКОПЕРЕМЕННОЕ ЦИКЛИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ
Усталостные зависимости стальных листов марки 09Г2С и Ст20
10

11.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА
11

12.

ЦИКЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
БАЛЛОНОВ ИЗ СТАЛИ ДС
Максимальные значения коэрцитивной силы, Нс
мах
мах
Нс, А/см
Р - амплитуда цикла
нагружения
10
Р = 30МПа
P = 50МПа
Р = 20МПа
Р = 17МПа
9
8
7
форма цикла
6
0о
5
10
10 2
10 3
lg N
Число циклов нагружения до разрушения, lg N.
12

13.

СТАТИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ
ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ ВОДЫ
13

14.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Магнитограмма развертки трубной
плети.
Значения Нс в направлении действия
продольных напряжений до
гидроиспытаний
и при гидроиспытаниях
давлением воды Р=80 атм.
14

15.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
1200
1200
1100
800
700
600
500
400
300
200
100
0
45
90
135
180
225
270
315
1
1
4-6
6-8
А
900
Разрыв оболочки
баллона
800
700
2
y
2
600
500
400
x
300
3
200
3
100
0
360
0
Развертка кольцевого сечения, град.
2-4
1000
Высота цилиндрической части баллона, мм
900
Высота цилиндрической части баллона, мм
1000
1100
45
90
135
180
225
270
315
0
360
Развертка кольцевого сечения, град.
8-10
4-5
В
5-6
6-7
7-8
8-9
Б
Распределение значений коэрцитивной силы по поверхности баллона из стали Дс:
А – поперек образующей Нсх, Б – вдоль образующей обечайки Нсy.
15

16.

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ДЛЯ БАЛЛОНОВ СТАРШЕ 30 ЛЕТ
n
150
закон модуля разности
n
2
(H a)
( H a2 )
1
2
(H )
e 2
e 2
2
Частота появления значений коэрцитивной силы,
2
закон Гаусса
a F ( m , );
4
100
2
2
n
( H m )2
1
2
(H )
e 2
2
6
50
Режим надежной эксплуатации
Режим контролируемой
эксплуатации
Критический режим
эксплуатации
0
6
m
7
8
Коэрцитивная сила, А/см, в стенке баллона.
9
10
Нс, А/см
16

17.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Магнитограмма развертки
цилиндрического объекта
контроля, подверженного
короблению при дальнейшей
механообработке.
17

18.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
18

19.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ
Магнитные и механические свойства листов из конструкционных сталей
толщиной 5 … 15 мм
19

20.

МАГНИТНОПОРОШКОВЫЙ КОНТРОЛЬ
СТРУКТУРОСКОП МАГНИТНЫЙ
(КОЭРЦИТИМЕТР) МС-10
ГОСТ Р 56512-2015 Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Типовые технологические процессы
9.3 Способ остаточной намагниченности в основном применяют при контроле объектов, изготовленных из магнитотвердых материалов, когда
их коэрцитивная сила составляет более 9,5-10,0 А/см (12 Э)…
12.4 Минимальное и максимальное значения напряженности приложенного
магнитного поля определяют по приложению И или по формулам:
минимальное значение:
Н мин=15+1,1 Нс,
Н макс=40+1,5 Нс.
20

21.

ДЕЙСТВУЮЩИЕ НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
ГОСТ 24916-81. Сплавы твердые спеченные. Метод определения коэрцитивной силы
ГОСТ 30415-96. «Сталь. Неразрушающий контроль механических свойств и микроструктуры
металлопродукции магнитным методом».
ГОСТ 12119.1-98. Сталь электротехническая. Методы определения магнитных и электрических свойств.
Методы измерения магнитной индукции и коэрцитивной силы.
ГОСТ Р 55612-2013. Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения
СТО Газпром РД 1.10-097-2004. «Инструкция по восстановлению исполнительно-технической документации
технологических трубопроводов газораспределительных станций (ГРС) ОАО "Газпром».
РД 12-411-01. «Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных
газопроводов». – СПб.: Издательство ДЕЛАН, 2002. – 96 с.
21

22.

ОСНОВНЫЕ НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
ПО КОНТРОЛЮ НДС
РД ИКЦ "КРАН"- 007-97-02. «Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного
ресурса подъемных сооружений при проведении их обследования и техническом диагностировании (экспертизе
промышленной безопасности)».
РД ИКЦ "КРАН" 009-99. «Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса
кислородных баллонов – сосудов, работающих под давлением до 20,0 МПа, при проведении экспертизы
промышленной безопасности».
ГОСТ Р 52330-2005. «Контроль неразрушающий. Контроль напряженно-деформированного состояния объектов
промышленности и транспорта. Общие требования»
ГОСТ Р 58599-2019. Техническая диагностика. Диагностика стальных конструкций. Магнитный
коэрцитиметрический метод. Общие требования
СТО 36554501-040-2014. Диагностика стальных строительных конструкций. Метод магнитный,
коэрцитиметрический.
22

23.

+7 (499) 322 - 38 - 98
tech.niiin.ru
sales@niiin.ru