Материаловедческое обоснование применимости магнитной томографии металла для диагностирования ферромагнитных трубопроводов

• Автор: Воробьев, Яков Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Классификация, формирование и роль остаточных напряжений
при производстве и эксплуатации изделий из металлов
1.2 Методы измерения остаточных напряжений
1.3 Магнитные методы диагностирования технического состояния
трубопроводов с точки зрения технологии обработки и свойств материалов
2 Материалы и методы исследований
2.1 Физические основы метода магнитной томографии металла
2.2 Основные понятия и терминология
2.3 Методика и аппаратура тензометрических исследований
2.4 Методика и аппаратура для металлографических исследований
2.5 Методика и аппаратура для рентгеноструктурного анализа
внутренних напряжений второго рода. Принцип метода
3 Экспериментальная часть. Разработка методики
исследования напряженно-деформированного состояния металла методом магнитной томографии
3.1 Необходимость разработки методики
3.2 Исследование металла выявленных аномальных участков
стального газопровода как предпосылка эксперимента
3.3 Экспериментальное оборудование
3.4 Этапы эксперимента
3.5 Первичные результаты эксперимента
4 Результаты эксперимента и их анализ
5 Обоснование применимости метода магнитной томографии
металла
5.1 Материаловедческое обоснование

5.2 Сравнение данных магнитной томографии с результатами расчетов по формулам, предлагаемым международными
стандартами и отечественными СНиП
Заключение
Список использованной литературы

Введение
Трубопроводный транспорт жидких и газообразных материалов является наиболее простым, надежным и дешевым. Вследствие большого размера территории Российской Федерации и развитой добычи углеводородного сырья распространенность как газонефтепродуктопроводов, так и водопроводов в стране колоссальна. Так суммарная протяженность одних магистральных газопроводов превышает сто пятьдесят тысяч километров, а протяженность водопроводов и теплосетей жилищно-коммунального хозяйства имеет порядок миллионов километров.
Крайняя важность трубопроводных систем и отсутствие адекватной альтернативы ставят задачу поддержания их в работоспособном состоянии, каковая может решаться несколькими путями. Перспективным путем решения является разработка и внедрение новых материалов и конструкций, обладающих большим сроком службы, на реконструируемых и заново строящихся объектах, а для эксплуатируемых трубопроводов, весь объем которых невозможно реконструировать в краткосрочной перспективе, остается частичная замена участков, полностью исчерпавших свой реальный ресурс работоспособности.
Так как для большей части эксплуатируемых сегодня трубопроводов превышен нормативный срок эксплуатации, то к методам мониторинга их технического состояния предъявляются повышенные требования по достоверности и производительности. Это объясняется стремлением максимально сократить текущие расходы на ремонт трубопроводов при минимальном уровне аварийности.
В общей аварийности трубопроводов на аварии, связанные с превышением уровня механических напряжений, приходится свыше 13%. Для контроля напряжений в металлоконструкциях применяются различные неразрушающие методы: акустические, ультразвуковые, магнитные,
оптические и другие. Но эффективность их применения для контроля

тангенциальном направлении, т.е. перпендикулярно направлению растяжения.
На стержнях, кроме прямоточных, применяют катушечные датчики, навиваемые непосредственно на стержень (рис.Зб). В них используется продольный магнитоупругий эффект. Линии напряжений и магнитного поля в этом случае соосны. Если в прямоточных датчиках при растяжении стержня изменяется сопротивление его участка переменному току, то в катушечном меняется индуктивное сопротивление обмотки, помещенной на стержне. Поскольку в катушечных датчиках основным является индукционный эффект, их называют индукционными. Применение прямоточных и катушечных датчиков ограничено тем, что их используют только при измерении напряжений на стержнях или проволоке.
Токовихревыми датчиками принято называть датчики, содержащие накладные катушки [50]. Так как индуктивное сопротивление накладной катушки зависит от магнитных свойств металла под ней, то такой катушкой можно измерять относительное изменение магнитных свойств поверхностной зоны металла под воздействием каких-либо факторов. Однако, эффективность действия накладных катушек очень невелика. Магнитопровод (исследуемый металл) находится вне катушки и для получения достаточной чувствительности приходится применять переменный ток с частотой 5 - 10 кГц. Кроме того, практически невозможно создать сильное магнитное поле в металле. Поэтому ожидать хороших результатов от таких датчиков трудно.
Датчики и методика исследования напряжений магнитоупругим методом еще далеки от совершенства. То и другое требуют дальнейшей доработки. Тем не менее сейчас разработана аппаратура, позволяющая проводить измерения ОН этим методом.
Магнитострикционный способ измерения остаточных напряжений.
Этот способ основан на зависимости магнитострикции от величины упругих напряжений. Впервые эта зависимость была исследована в работе