Акустико-эмисионная дефектоскопия грузоподъемных механизмов - Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Вернуться   Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру > Форум Дефектоскопист > Акустическая эмиссия


Старый 30.11.2014, 02:41   #1
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию Акустико-эмисионная дефектоскопия грузоподъемных механизмов

Об авторах

Сотрудники ООО «ИНТЕРЮНИС», филиал ИНТЕРЮНИС-УРАЛ, Екатеринбург:


Кузьмин Алексей Николаевич
Зам. директора, эксперт системы промышленной безопасности, специалист III уровня по акустико-эмиссионному методу контроля, к. ф.-м. н.


Филиппов Сергей Юрьевич
Зам. начальника лаборатории диагностики, эксперт системы промышленной безопасности, специалист II уровня по акустико-эмиссионному методу контроля.


Введение

С течением времени риск внезапного отказа оборудования после длительной его эксплуатации существенно возрастает. К числу основных факторов разрушения можно отнести накопление повреждений в локальных зонах концентрации пластических деформаций, что может приводить к интенсивному образованию трещиноподобных дефектов. Причинами таких дефектов являются пластические деформации, развивающиеся в зонах перенапряжений из-за многоцикловых эксплуатационных статических нагрузок [1]. Таким образом, в процессе эксплуатации более вероятны местные или локализованные повреждения, а не повальное ухудшение свойств материала по всей металлоконструкции. Это в полной мере касается металлоконструкций грузоподъемных механизмов (ГПМ). При этом опыт диагностирования ГПМ показывает, что традиционно применяемых сегодня методов НК явно недостаточно для достоверной и полной оценки их технического состояния.

Изменение материала в зонах концентраций напряжений наиболее надежно контролируется методом акустической эмиссии (АЭ) [2]. Опасность дефекта при этом характеризуется не его размером, а скоростью накопления повреждений. Поэтому задачи технического диагностирования ГПМ - поиск дефектов и прогнозирование времени сохранения работоспособного состояния, т. е. оценка остаточного ресурса, - решаются совместно. На основе конкретных практических результатов показано, что основным методом, который может быть положен в основу их решения, является метод АЭ.

АЭ контроль ГПМ осуществлялся в соответствии с требованиями действующих ПБ 03-593-03 [3], РД 22-28-36-01 [5], т. е. конструкция ступенчато нагружалась подъемом груза до уровня, превышающего на 15 % допустимую рабочую нагрузку. Целью проведения АЭ контроля являлось выявление развивающихся и склонных к развитию дефектов, проявляющихся в процессе изменения нагрузки, определение их местоположения и оценка их опасности. Для проведения АЭ контроля использовалась цифровая АЭ система «A-Line 32D» производства ООО «ИНТЕРЮНИС» с преобразователями акустической эмиссии (ПАЭ) типа GT 200. ПАЭ устанавливались на зачищенную до металлического блеска поверхность ОК через контактную смазку и крепились магнитными держателями.



Рис. 1. Схема расстановки ПАЭ и расположения областей источников АЭ при проведении диагностирования методом акустической эмиссии опор козлового крана ККС-10

АЭ контроль конструкций козлового крана

Повреждения при эксплуатации козлового крана типа ККС-10 чаще всего возникают в металлоконструкциях ферм вертикальных опор, каждая из которых состоит из двух ферм, крепящихся друг к другу посредством болтовых соединений. Схема локации источников АЭ выбиралась из необходимости минимизации влияния ложных сигналов, возникающих на узловых соединениях опор (рис. 1). В ходе диагностирования обеспечивался 100 % АЭ контроль основного металла и сварных соединений конструкции. Для увеличения достоверности результатов АЭ использовались комбинированные схемы локации. Значительным фактором, снижающим эффективность АЭ контроля, являются шумы. С целью минимизации помех АЭ диагностика проводилась на неподвижном кране вдали от источников механических шумов. Для повышения соотношения сигнал/шум и выделения полезного сигнала применялись различные аппаратурные методы устранения помех, реализованные в системе «A-Line 32D», к которым в частности относятся узкополосная фильтрация входного сигнала, метод когерентных замеров, а также аппаратурные методы фильтрации в режиме постобработки [4]. Оценка зарегистрированных источников АЭ проводилась по критериям, изложенным в [3], в соответствии с которыми зарегистрированные источники АЭ разделяли на 4 класса опасности.

По результатам проведения АЭ контроля металлоконструкции вертикальных опор козлового крана обнаружены источники АЭ 1-го и 2-го классов опасности, соответствующие неразвивающимся и развивающимся дефектам (рис. 1). Пассивные, неразвивающиеся источники АЭ 1-го класса опасности были обнаружены в областях болтовых соединений несущих ферм опор. Дальнейший анализ частотного спектра сигнала АЭ от данных источников показал неоднородный широкополосный характер спектра в регистрируемой рабочей полосе частот со смещением максимума в низкочастотную область. Это позволило сделать предположение о наличии сигналов, вызванных трением в месте соединения ферм. При проверке неразрушающими методами контроля мест расположения пассивных источников АЭ 1-го класса опасности в основном металле и прилетающих сварных соединениях обнаружено не было. При контроле болтовых соединений обнаружена их плохая протяжка. После приведения в соответствие с техническими требованиями болтовых соединений и повторного АЭ контроля источников АЭ не зарегистрировано. Таким образом, применение метода АЭ позволяет качественно оценить состояние болтовых соединений несущих элементов козлового крана и точно определить их местоположение по локационной картине.


Рис. 2. Область расположения источника АЭ 2-го класса опасности на сварных соединениях приварки раскосов
Изображения
Тип файла: jpg 00.jpg (5.0 Кб, 86 просмотров)
Тип файла: jpg 001.jpg (3.6 Кб, 86 просмотров)
Тип файла: jpg 022.jpg (62.2 Кб, 94 просмотров)
Тип файла: jpg 02.jpg (17.0 Кб, 87 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 30.11.2014, 02:44   #2
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию

Источник АЭ 2-го класса опасности был обнаружен по характерной локационной диаграмме в одном из мест приварки раскосов к боковой ферме опоры. Частотные параметры источника АЭ соответствовали трещиноподобному дефекту со смещением максимума спектра в высокочастотную область. На рис. 2 представлен фрагмент опоры с обнаруженным источником АЭ 2-го класса опасности. Дополнительный дефектоскопический контроль (ДДК) основного металла и прилегающих сварных соединений на предмет выявления недопустимых дефектов в месте обнаруженного источника АЭ проводился с применением визуально-измерительного контроля (ВИК), ультразвукового контроля (УЗК), контроля проникающими веществами (КПВ) и магнитометрического контроля. По результатам ВИК обнаружен изгиб бокового раскоса металлоконструкции, что хорошо видно на рис. 2. При проведении магнитометрического контроля сварных соединений методом магнитной памяти металла в области расположения источника АЭ обнаружены зоны нескомпенсированных механических напряжений. Последние являются причиной зарождения и развития трещиноподобных дефектов, которые обычными физическими методами контроля (ВИК, УЗК, КПВ) могут быть не выявлены. Такой результат позволил специалистам сделать вывод о зарождающемся характере разрушения и необходимости последующего ремонта сварных соеди нений в области выявленного источника АЭ 2-го класса опасности.

АЭ контроль мостового крана



Рис. 3. Схема расстановки ПАЭ и расположения областей источников АЭ при проведении диагностирования методом акустической эмиссии металлоконструкций мостового кран

Схема расстановки ПАЭ на металлоконструкции мостового крана показана на рис. 3. Особенностью схемы является расположение ПАЭ в наиболее опасных местах с точки зрения развития усталостных разрушений: сварные соединения главных и концевых балок, а также буксовые узлы концевых балок. С применением линейной схемы локации контролируется 100 % металлоконструкций главных и концевых балок крана. Измерения АЭ сигнала проводились в низкочастотном диапазоне полосы частот фильтра. Выбор полосы частот был установлен экспериментально и обусловлен необходимостью устойчивой регистрации источников АЭ вдали от приемного преобразователя. Нагружение ОК проводилось в рабочих условиях в пределах 10 - 18,75 т в соответствии с [5].


Рис. 4. Дефект № 1 в области соединения главной балки № 1 и концевой балки № 2


В результате проведения АЭ контроля в области сварного соединения главной балки № 1 и концевой балки № 2, а также в областях буксовых узлов обнаружены источники АЭ 2-го класса опасности, соответствующие развивающимся дефектам (рис. 3). В местах расположения источников АЭ для идентификации дефектов был проведен дополнительный дефектоскопический контроль методами ВИК, УЗК, ПВК и магнитометрии. При дополнительном дефектоскопическом контроле в месте обнаруженного источника АЭ № 1 обнаружен незаваренный участок протяженностью 40 мм (отсутствует сварной шов, рис. 4). В указанной зоне обнаружен концентратор напряжения, который послужил причиной образования источника АЭ, соответствующего развивающемуся дефекту.


Рис. 5. Результаты капиллярного контроля в области буксового узла, источник АЭ № 2

В месте расположения источника АЭ № 2 обнаруженная трещина с выходом на поверхность протяженностью 130 мм (рис. 5) согласно [5, 6] является недопустимой. При существующих сроках периодического обследования ГПМ своевременно выявлять такие дефекты возможно только при обнаружении их на ранних стадиях развития с последующим регулярным обследованием. Такого рода дефект был обнаружен в области источника № 3.

В месте обнаружения источника АЭ № 3 (рис. 3) локальное обследование методами ВИК и УЗК результатов не дали. Однако с целью анализа и локализации источника АЭ был использован метод магнитной памяти металла. При этом обнаружены явные аномалии магнитного поля в области сварного соединения буксового узла. Это дало основание предположить наличие в указанной области нескомпенсированных механических напряжений, обуславливающих зарождение дефекта, которое традиционными методами контроля обнаружить крайне затруднительно. Сложность или невозможность локального контроля ГПМ в таких местах объясняется многими факторами, но, как правило, связана с ограниченными возможностями применяемых традиционных методов контроля. Поэтому с целью отслеживания динамики развития такого дефекта было принято решение провести дефектоскопический контроль через 1 год. На основании представленных результатов следует отметить, что регламентное проведение контроля ГПМ явно недостаточно для достоверной и полной оценки технического состояния объекта, особенно при определении его остаточного ресурса.


Рис. 6. Область расположения источника АЭ № 3 и зонной концентрации напряжения

Выводы

Опыт применения АЭ контроля при диагностике металлоконструкций ГПМ показал целесообразность использования метода АЭ для получения полной и достоверной оценки их технического состояния и обоснования необходимости проведения ремонтных работ. Метод АЭ обеспечивает 100 % контроль всей металлоконструкции за один цикл измерений, а также позволяет оценивать состояние болтовых соединений. Применение метода АЭ позволяет регистрировать места как развивающихся дефектов, так и потенциальных дефектов еще на стадии их зарождения, что дает возможность оценки накопления повреждении металлоконструкций и гарантирует достоверное выявление дефектов.

Литература


1. Колмогоров В. Л., Мигачев Б. А., Бурудковский В. Г. Феноменологическая модель накопления повреждений и разрушения при различных условиях нагружения. - Екатеринбург: УрО РАН, 1994. - 104 с.
2. Грешников В. А., Дробот Ю. Б. Акустическая эмиссия. - М.: Изд-во стандартов, 1976. -272 с.
3. ПБ-03-593-03. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. - СПб.: Изд-во ДЕАН, 2004. - 64 с.
4. Комплекс информационно-вычислительный дефектоскопический акустико-эмиссионный А-Line 32D / Руководство пользователя. - М.: ИНТЕРЮНИС, 2000. - 18 с.
5. РД 22-28-36-01. Краны грузоподъемные. Типовые программы и методики испытаний.
6. РД 22-322-02. Краны грузоподъемные. Технические условия на капитальный, полнокомплектный и капитально-восстановительный ремонты.
Изображения
Тип файла: jpg 03.jpg (68.0 Кб, 92 просмотров)
Тип файла: jpg 04.jpg (30.7 Кб, 89 просмотров)
Тип файла: jpg 05.jpg (12.9 Кб, 90 просмотров)
Тип файла: jpg 06.jpg (12.9 Кб, 90 просмотров)
  Ответить с цитированием
Благодарность от:
avk (06.05.2015)
Старый 30.11.2014, 04:44   #3
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 3,931
Благодарил(а): 71 раз(а)
Поблагодарили: 460 раз(а)
Репутация: 418
По умолчанию

Кузьмин А.Н., Филиппов С.Ю. Акустико-эмиссионная дефектоскопия грузоподъемных механизмов. − В мире НК. – Июнь 2008 г. − № 2 (40). − С. 46−48. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.
Вложения
Тип файла: pdf 40_46_48.pdf (1.26 Мб, 36 просмотров)
admin на форуме   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Дефектоскопия – работа для хорошо подготовленных admin Свободное от дефектов время 43 26.04.2015 19:30
Дефектоскопия сварных швов: ликбез для новичков admin Статьи о дефектоскопии 1 05.01.2015 18:17


Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 19:14. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2020. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com