Разработка способа магнитопорошкового контроля торцевых поверхностей нефтегазовых труб на основе явления магнитной коагуляции

• Автор: Кудрявцев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение
Г лава 1. Анализ современного состояния исследований и разработок в области магнитопорошковой дефектоскопии

1.1. Современный уровень исследований в области магнитопорошковой дефектоскопии

1.2. Факторы, влияющие на чувствительность магнитопорошкового метода. Магнитная коагуляция как фактор, влияющий на эффективность

магнитопорошкового контроля

1.3. Область применения неразрушающих методов контроля при производстве труб. Современное состояние средств магнитопорошковой дефектоскопии торцов труб
1.4. Постановка задачи исследования и разработки способа и устройства магнитопорошкового контроля торцевых поверхностей нефтегазовых труб в

условиях производства

Глава 2. Исследование явления магнитной коагуляции в неоднородном

магнитном поле в области дефекта

2.1. Разработка математической модели процесса магнитной коагуляции в магнитных суспензиях
2.2 Экспериментальные исследования магнитного поля в области дефекта на торцевой поверхности трубы
2.3 Разработка математической модели напряженности неоднородного магнитного поля на торцевой поверхности трубы
2.4 Оценка качества математической модели напряженности неоднородного магнитного поля на торцевой поверхности трубы
2.5 Разработка математической модели процесса магнитной коагуляции частиц в неоднородном магнитном поле в области дефекта на торцевой поверхности
трубы
Выводы

Глава 3. Разработка намагничивающих устройств для магнитопорошкового контроля торцевых поверхностей нефтегазовых труб
3.1. Выбор способа намагничивания торцевых поверхностей труб
3.2. Выбор способа расчета намагничивающего устройства контролируемого участка торцевой поверхности трубы
3.3. Исследование закономерностей распределения составляющих напряженности поля стержневого магнита и определение его параметров
3.4. Исследование закономерностей распределения составляющих напряженности поля П-образного магнита и определение его параметров
3.5. Исследование магнитного поля внутри стенки трубы, намагниченной П -
образным магнитом
Выводы
Глава 4. Внедрение результатов исследования и создание устройства для магнитопорошкового контроля торцов труб
4.1. Установка магнитопорошкового контроля торцов труб УМЛК-
4.2. Установка магнитопорошкового контроля торцов и концов труб УМЛК-10М
4.3. Разработка метрологического обеспечения установок УМЛК-10 и УМЛК-10М
4.4. Разработка программно-аппаратного комплекса для автоматического и полуавтоматического распознавания дефектов сплошности торца трубы при
магнитопорошковом контроле
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Магнитопорошковый метод - один из самых распространенных методов неразрушающего контроля стальных деталей. Масштабность применения магнитопорошкового метода объясняется, его высокой производительностью, наглядностью результатов контроля и высокой чувствительностью.
Поэтому наиболее эффективным методом контроля торцевых поверхностей труб, подготовленных под сварку, является магнитопорошковый метод.
При сварке в результате воздействия высоких температур происходит рост трещин на торце трубы, что в процессе эксплуатации приводит к разрыву трубы, находящейся под высоким давлением. Кроме того, дефекты, имевшиеся в металле свариваемых труб (расслоения, закаты, плены), на кромках или вблизи шва могут развиваться с образованием внутренних трещин, являющихся наиболее опасными внутренними'дефектами. Трещины снижают статическую; динамическую и вибрационную прочность шва трубы. В. результате динамических нагрузок трещины быстро увеличиваются в размерах и это приводит к разрушению трубного шва. На качество шва влияет также и' остаточная намагниченность торцов трубы, в случае высокой намагниченности будет происходить уход сварочной дуги в сторону от свариваемых торцов, в результате возникают непровары, которые могут стать причиной разрушения шва трубы, в результате повышенных концентраций напряжений и уменьшения площади поперечного сечения, металла шва. В! связи с этим возникла необходимость неразрушающего контроля торцов труб в. процессе производства.
Необходимость применения выходного магнитопорошкового контроля торцевых поверхностей труб также диктуется требованиями ГОСТ Р на электросварные трубы, требованиями СП-101-34-96 “Свод правил сооружения магистральных газопроводов”, требованиями СП 34-101-98 “Выбор труб для магистральных нефтепроводов при строительстве и капитальном ремонте”, требованиями ТУ 1381-012-05757848-2005 “Трубы стальные электросварные

2.2 Экспериментальные исследования магнитного поля в области дефекта на торцевой поверхности трубы
В качестве образца для исследования и снятия экспериментальных данных по распределению магнитного поля был взят отрезок нефтегазовой трубы диаметром 1020 мм длиной 180 мм, шириной 80 мм и толщиной 20 мм. Материал образца - сталь 17Г1С. На торце образца имеется одиночная трещина раскрытием около 0,2 мм, глубиной 5 мм и длиной 10 мм.
В качестве источника магнитного поля было взято устройство намагничивающее УН-5, которое предназначено для намагничивания отдельных участков изделий и деталей из ферромагнитных материалов, контролируемых магнитопорошковым методом и обеспечивает выявляемость поверхностных дефектов - трещин, волосовин, непроваров и т.д. в соответствии с [83]. Технические характеристики устройства намагничивающего УН-5 приведены в таблице 1, типовые режимы работы с устройством - в таблице 2.
Устройство намагничивающее УН-5 отвечает необходимым для проведения эксперимента условиям - оно основано на постоянных магнитах, магниты соединены гибкой перемычкой, что позволяет рассматривать устройство как П-образный магнит с изменяемым расстоянием между полюсами.
Таблица 2.1.
■ Технические характеристики устройства намагничивающего УН-5.
Максимальная напряженность магнитного поля в центре воздушного зазора между рабочими полюсами при:
межролюсном расстоянии 95 мм 17 кА/м
межполюсном расстоянии 75 мм 24 кА/м
межполюсно расстоянии 55 мм 34 кА/м
Габаритные размеры, мм 150x45x