Оценка долговечности аппаратов, подверженных действию циклических нагрузок, по изменению акустических и магнитных свойств стали

• Автор: Прохоров, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 102 с. : ил

Содержание

Введение
1. Литературный обзор
1.1 Надежность технологического оборудования НПЗ
1.1.1 Теория надежности
1.1.2 Методы обеспечения надежности
1.2 Анализ случаев разрушения корпусов сосудов
1.3 Анализ методов оценки долговечности
1.3.1 Метод, основанный на проведении повторных усталостных испытаний
1.3.2 Использование статических испытаний для долговечности
1.3.3 Методы оценки вязкости разрушения
1.3.4 Расчетные методы оценки долговечности
1.4 Акустические измерения физико-механических свойств материалов
1.4.1 Измерение скорости ультразвука
1.4.2 Затухание ультразвуковых продольных волн
1.5 Измерение физико-механических свойств магнитными методами неразрушающего контроля (коэрцитиметрия в неразрушающем контроле)
1.6 Цель и постановка задач
2 Материал и методика исследований
2.1 Материал и его основные характеристики
2.2 Подготовка образцов к исследованию
2.3 Механические свойства
2.3.1 Испытание на растяжение
2.3.2 Измерение твердости
2.4 Металлографические исследования
2.5 Исследование физических свойств
2.5.1 Методика измерения скорости продольных ультразвуковых волн
2.5.2 Методика измерения коэрцитивной силы
2.6 Электронно-микроскопические исследование
2.7 Рентгенографические исследования
3 Механические свойства
3.1 Влияние уровня накопленных повреждений на изменение твердости в области сварного шва сталей 09Г2С и ВСтЗсп
3.2 Влияние малоцикловой усталости на механические свойства при растяжении в области сварного соединения для сталей 09Г2С и ВСтЗсп
4 Физические свойства
4.1 Влияние уровня накопленных повреждений на скорость распространения ультразвуковых продольных волн в области сварного шва сталей 09Г2С и ВСтЗспб
4.2 Влияние уровня накопленных повреждений на изменение величины коэрцитивной силы в области сварного шва сталей 09Г2С и ВСтЗспб
4.3 Влияние уровня накопленных повреждений на изменение микроструктуры сталей 09Г2С и ВСтЗспб в области сварного шва
5 Методика оценка долговечности аппаратов, подверженных действию циклических нагрузок по изменению акустических и магнитных свойств стали
Общие результаты и выводы Литература

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время уделяется особое внимание обеспечению надежности, при эксплуатации нефтезаводского оборудования.
Причиной этого является острая проблема износа основных фондов нефтеперерабатывающих предприятий. Например, на сегодняшний день в стране эксплуатируется более половины парка нефтехимического оборудования со сроком службы свыше нормативного. Техническое состояние нефтехимического оборудования, находящегося столь длительное время в эксплуатации, ухудшается вследствие протекания процессов коррозии, старения и особенно усталости металла.
Оценка долговечности оборудования, работающего в области малоцикловой усталости, достаточно сложна, поскольку разрушение происходит внезапно, без каких-либо видимых пластических
деформаций. Это связано с тем, что при циклическом нагружении происходит накопление повреждений, которые по данным
микроскопических исследований обусловлены структурным состоянием и уровнем микронапряжений, эволюция которых приводит к медленному скрытому подрастанию усталостных микротрещин, объединению их в магистральную трещину и разрушению.
Оценка уровня накопленных усталостных повреждений при циклических деформациях, как правило, проводится по результатам повторных усталостных испытаний образцов, вырезанных из реальных конструкций, или испытания модельных образцов, изготовленных по технологии аналогичной исследуемой конструкции. Однако
разрушающие методы диагностики приводят к нарушению целостности конструкции, а определение уровня накопленных усталостных повреждений на модельных образцах не всегда объективны и могут приводить к искажению результатов. Поэтому определение уровня

Выводы
1. При измерении коэффициента затухания продольных волн необходимо учитывать факторы, связанные с дифракционным ослаблением ультразвука, плос-копараллельность поверхностей ОК и неполным его отражением от границы ОК.
2. Из известных способов учета множителя Р, определяемого амплитудой электрического зондирующего импульса, коэффициентом двойного преобразования преобразователя и качеством акустического контакта, наиболее точен— иммерсионный способ.
3. Рассмотренные способы измерения пригодны лишь для ОК с плоскопараллельными поверхностями.
1.5 Измерение физико-механических свойств магнитными методами неразрушающего контроля (коэрцитиметрия в неразрушающем контроле)
К структурно-чувствительным магнитным свойствам относятся: начальная и максимальная магнитные проницаемости; остаточная магнитная индукция; коэрцитивная сила; поле, соответствующее максимальной магнитной проницаемости; магнитные шумы Баркгаузена, магнитная память материалов и другие. Однако наибольшее применение в неразрушающем контроле структуры и механических свойств деталей и изделий из ферромагнитных материалов получила коэрцитивная сила Нс. Коэрцитивная сила - это напряженность магнитного поля Нс, при которой индукция обращается в нуль.
Согласно теории процессов намагничивания и перемагничивания, коэрцитивная сила магнитомягких материалов определяется средней величиной сил, задерживающих необратимое смещение границ между доменами. Факторами, задерживающими такое смещение, могут быть неферромагнитные включения различной формы и дисперсности, напряжения, обусловленные дислокациями и другими причинами, градиенты напряжений, границы фаз, зерен и субзерен и прочие неоднородности, и дефекты кристаллического строения /48/.