Развитие методов и средств вихретокового и магнитного контроля металлопроката для оценки его остаточного ресурса

• Автор: Шубочкин, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 253 с. : ил.

1. Состояние исследований вихретоковой и магнитной дефектоскопии металлических объектов

1.1 Анализ состояния исследований и разработок в области электромагнитной

дефектоскопии

1.2 Моделирование процессов вихретокового и магнитного контроля - 29 -

1.3 Методы оценки остаточного ресурса металлоизделий - 49 -

1.4 Оптимизация вихретокого метода неразрушающего контроля при определении

остаточного ресурса металла технических объектов

Выводы и постановка задачи

2. Автоматизация распознования образов дефектов

2.1 Формализация образов дефектов посредством регрессионной фильтрации -61 -

2.2 Определение образа дефекта с использованием нейронной сети - 72 -

2.3 Выделение новых классов образов дефектов - 97 -
Выводы
3. Исследование остаточного ресурса изделий металлопроката с использованием электромагнитных методов контроля
3.1 Определение остаточного ресурса металлопроката по минимальной толщине стенки на основании результатов толщинометрии с учетом общего коррозионно-эррозионного износа
3.2 Классификация дефектов и повреждений выявляемых вихретоковым и магнитным
методами НК
3.3 Определение остаточного ресурса металлопроката с учётом выявленных дефектов и
характеристик трещиностойкости
3.4 Ресурсное обследование металлоконструкций магнитным методом НК
3.5 Комплексная диагностика металлоконструкций и металлопроката магнитными и
вихретоковыми методами НК
Выводы
4. Комплексное исследование металлопроката
4.1 Исследование трещиностойкости металла при циклическом нагружении
4.2 Исследование влияния областей металла подверженных стресс-коррозии на
трещиностойкость
4.3 Вихретоковый метод контроля твердости металла
Выводы
5. Приборы и средства НК
5.1 Вихретоковый дефектоскоп ВД-41П
5.2 Многоканальная вихретоковая система ВД-91НМ
5.3 Вихретоковая роботизированная система ВД-41П-р
5.4 Ручной вихретоковый дефектоскоп В Д-93

5.5 Вихретоковый дефектоскоп ВД-90НС
5.6 Толщиномер ЭМАтЮО
5.7 Приборы Магнитного метода НК
5.8 Прочие методы контроля
Выводы
Заключение
Библиографический список использованной литературы - 227 -

Глобальная урбанизация, свойственная современному миру, неразрывно связана с все возрастающей ролью технического прогресса в жизни человека. Рост уровня жизни и потребления требует постоянного наращивания промышленного потенциала, внедрения новых наукоемких технологий. Мировая экономика поддерживается за счет постоянного увеличения производства. Для удовлетворения современных потребностей постоянно разрабатываются и внедряются все новые материалы на основе углеводородов.
Тем не менее, производство и потребление металлов во всем мире постоянно растет. За последние два десятилетия потребление металлов в мире удвоилось и составляет около 800 млн т в год, а общемировой металлофонд приближается к 8 млрд т. Металлы, остаются основными конструкционными материалами, поскольку по своим свойствам, экономичности производства и потребления не имеют себе равных в большинстве сфер применения. В настоящее время 72...74% всего национального валового продукта составляет продукция, в производстве которой применялись черные и цветные металлы.
Россия является единственной страной в мире, обеспечивающей свои потребности во всех видах минеральных ресурсов. Важнейшим ресурсом является железная руда. С одной стороны, этот минерал является самым распространенный элементом земной коры, и разведанные мировые запасы оцениваются в 200 млрд. т, которых при расчетных темпах использования должно хватить более чем на два века. Разведанные запасы железной руды на территории нашей страны также достаточно велики. С другой стороны прослеживается тенденция к сокращению запасов в традиционных, центрах добычи и переработки металлов. Так в Уральском регионе уже требуется завозить сырье для загрузки металлургических комбинатов, из центральных районов страны, при этом значительно увеличились издержки за счет транспортных расходов и себестоимости тонны добытой породы в тяжелых климатических условиях.
Контроль качества металлопродукции становится все более очевидным способом сбережения ресурсов и наиболее верным с экономической точки зрения. Гарантированное качество выпускаемой продукции в эпоху глобализации не только делает товары востребованными в конкурентной борьбе мировых производителей, продлевает срок их эксплуатации и экономит невосполнимые природные ресурсы, но и исключая техногенные аварии спасает бесценные человеческие жизни и экологическую среду.
Гонка технологий не могла не затронуть приборы и методы неразрушающего контроля (НК). Высокий уровень развития промышленности во всем мире неразрывно

дискретные значения [166, 167]. Наиболее универсальной мерой измерения ресурса остается временной интервал. Использование экономических показателей для оценки ресурса металлоконструкций более характерно для западных стран. Для примера, одним из таких показателей является текущая рыночная стоимость изделия, реальная стоимость объекта при его продаже по достижению некоторого возрастного критерия, периода [167].
Базовыми параметрами при определении остаточного ресурса предполагается использование следующих величин: среднее значение — математическое ожидание некоторого момента соответствующему времени наработки на отказ; гамма-процентный остаточный ресурс с заданным интервалом вероятности, т.е. время безопасной эксплуатации при котором с данной вероятностью предельный срок эксплуатации не настанет и отказа не будет.
В трудах рассматривающих методикам оценки остаточного ресурса приводится разбиение на вероятностные и параметрические [166].
Вероятностные методы рассмотрены в трудах Мичела З.Б. и Шефера Л.А. [168,169]. Приведен способ оценки ресурса для разнотипных повреждений объектов из алюминия марки АМг-6 и стали марки 46ХНМ. При испытании применен метод консольного изгиба, для чего использована электродинамическая установка. Случайность воспроизводилась воздействием набором процессов, имеющих случайных характер и диапазон интенсивности.
Проведенные авторами исследования разных металлов при ряде параметров нагружения установили, что для представление факторов, влияющих па долговечность изделия, можно реализовать применением следующих трех параметров: математическим ожиданим - статическая характеристика отклонения процесса испытания объекта при нагружении; среднеквадратичным отклонением, определяющим динамику нагружения и ее интенсивность; а так же структурным критерием фактора - параметром определяющим интегральную вероятность соответствия экстремумов процесса нагружения.
Результаты усталостных испытаний следует описывать вышеперечисленными параметрами для отображения вероятностных процессов. В работах показано применимость вероятностного метода для следующих классов нагрузок: гармонических и
полигармонических, смешанных и случайных.
Другой класс методов, это параметрические методы, опирающиеся на изменение магнитных параметров металла, либо на данные диффузионного распределения и кривые усталости, а так же анализ параметров «временных рядов».
Более интересными представляются методы оценки остаточного ресурса и времени безаварийной эксплуатации металлопроката базирующиеся на методах НК. Такой класс методов также относится к параметрическими.