Оценка потенциальной опасности дефектов при автоматизированном УЗК объектов - Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Вернуться   Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист > Форум Дефектоскопист > Статьи о дефектоскопии


Старый 12.04.2015, 20:36   #1
В мире НК
Бывалый
 
Аватар для В мире НК
 
Регистрация: 10.06.2013
Сообщений: 268
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 11 раз(а)
Записей в дневнике: 1
Репутация: 15
По умолчанию Оценка потенциальной опасности дефектов при автоматизированном УЗК объектов

Оценка потенциальной опасности дефектов при автоматизированном УЗК объектов повышенной опасности

Об авторах

Сотрудники ООО «НПЦ «ЭХО+», г. Москва


Бадалян Владимир Григорьевич
Заместитель директора, д. т. н.
Научные интересы - методы и средства обработки акустических изображений и сигналов,
разработка когерентных методов и ультразвуковых систем с когерентной обработкой данных


Вопилкин Алексей Харитонович
Генеральный директор, д. т. н., профессор
Научные интересы - методы и средства определения параметров дефектов,
разработка ультразвуковых автоматизированных систем с когерентной обработкой данных

Введение

Методы УЗК широко применяются в промышленности Однако им присущи определенные недостатки, в частности, косвенный способ определения параметров дефектов, который далеко не всегда адекватно характеризует их реальные размеры [1]. Этих данных недостаточно специалистам по прочности для надежного расчета рабочего ресурса контролируемого объекта, содержащего несплошности. В результате для оценки качества объекта, находящегося в эксплуатации, используются завышенные нормы, предназначенные для вновь строящихся объектов. Это приводит к значительному объему ремонта, так как превышение норм требует проведения ремонта или замены шва.

Между тем, незнание характера и реальных размеров дефектов разрывает естественную связь двух научнотехнических областей, направленных на повышение надежности и определение ресурса контролируемых конструкций, -дефектоскопии и теории прочности. Специалистами в области прочности накоплен значительный опыт расчетов по определению состояния сварных швов и конструкций с учетом влияния дефектов, степени опасности дефекта и расчета ресурса работы дефектного объекта. Но для эффективного применения результатов прочностных расчетов необходимо иметь точную информацию о типах, размерах и местоположении обнаруженных дефектов. В этом случае открывается возможность создания норм оценки качества объектов, находящихся в эксплуатации. Поэтому в последнее время широкое распространение получили системы, использующие когерентную обработку данных [2 - 4]. Характерной их особенностью является возможность дополнитель-ногоопределения реальнойдлины,высоты и, если это необходимо, профиля дефекта, осуществления мониторинга контролируемых объектов [5]. Эта информация с учетом других характеристик, влияющих на прочность, используется при уточненном прочностном расчете ресурса работы сварного шва. При этом полностью выполняется технологическая цепочка, состоящая из УЗК и прочностного расчета с оценкой технического состояния и определением ресурса, срока и возможности дальнейшей эксплуатации контролируемого изделия.

Количественная оценка параметров дефекта

Адекватное количественное описание дефектов связано с полнотой информации, извлекаемой из измерений полей, рассеянных дефектами. Так как в традиционной дефектоскопии используются амплитудные и временные измерения эхо-импульсов, полученных данных недостаточно для точной оценки параметров дефектов. Поэтому исследователи применяли разнообразные «искусственные» приемы УЗК, адаптированные к конкретному объекту и увеличивающие доступную для анализа информацию, но эти приемы могли быть неэффективны при УЗК другого объекта. Наиболее часто при оценке опасности дефектов используются такие характеристики дефектов, как «условная длина» и «эквивалентная площадь», характеризующие максимальную амплитуду эхо-импульса от дефекта [6]. Хорошо известно, что описание наиболее опасных плоскостных дефектов таким параметром, как «эквивалентная площадь», не дает положительных результатов [1]. Специалисты по прочности при оценке опасности дефектов рассматривают совокупность измерений длины и высоты дефекта.

В последнее время необходимую информацию о дефекте получают при применении когерентных методов и средств УЗК: различных модификаций метода фокусированной синтезированной апертуры (SAFT, FT-SAFT, C-SAFT и др.) [4], методов и приборов с фазированными антенными решетками. В них используется амплитудная, фазовая, временная и пространственная характеристики поля, рассеянного несплошностью, что позволяет измерять ее реальные размеры и локализацию. Для этого строится «изображение» несплошности с высоким разрешением. При этом под «изображением» понимается распределение волнового поля в области несплошности. По виду этого поля можно сделать заключение о параметрах объекта. Характерным представителем приборов, в которых для получения акустических изображений применяются когерентные методы, являются системы серии «Авгур», которые позволяют измерять реальные размеры несплошностей и их координаты. Начиная с 1997 г., приборы этой серии достаточно широко применяются для выполнения АУЗК сварных соединений трубопро- водов различного диаметра в атомной энергетике, при транспортировке нефти и газа. Одной из важных особенностей систем «Авгур» является возможность наблюдения за параметрами выявленных дефектов в течение длительного времени. Это позволяет оценить потенциальную опасность дефектов и принять своевременные меры по сохранению работоспособности конструкции.

Далее будут рассмотрены примеры эффективности использования систем с когерентной обработкой данных для оценки потенциальной опасности дефектов.

Наблюдение за развитием дефектов


Очень привлекательным свойством систем с когерентной обработкой данных является слабая зависимость результатов контроля от амплитуды эхо-импульсов, так как свыше 70 % информации о несплошности содержится в фазовой составляющей данных контроля [7]. Этот факт позволяет выполнять периодический УЗК объекта с достаточно большим интервалом времени - от одного до нескольких лет. При этом выполняется сопоставление акустических изображений с высоким разрешением (результатов когерентной обработки), полученных при УЗК в различное время. Сравнивая эти изображения, можно оценить (и измерить) изменения не-сплошности за этот период. Для примера на рис. 1, 2 представлены когерентные изображения (В-, С- и D-типа) одной и той же области узла приварки коллекторов теплоносителя к патрубкам парогенераторов Ду1200 (схематично изображены линиями зеленого цвета), полученные в 2007 г. (рис. 1) и в 2008 г. (рис. 2).


Рис. 1. Изображения В-, С- и D-типа области сварного соединения узла приварки коллекторов теплоносителя к патрубкам парогенераторов Ду1200, полученные по результатам контроля 2007 г.


Рис. 2. Изображения В-, С- и D-типа области сварного соединения узла приварки коллекторов теплоносителя к патрубкам парогенераторов Ду1200, полученные по результатам контроля 2008 г.

Стрелки на этих рисунках указывают дефектную область галтельного перехода. Из рис. 1 видно, что на горизонтальной поверхности за галтельным переходом и на самом галтельном переходе имеются очаги коррозии высотой не более 2 мм. На рис. 2 хорошо виден дефект плоскостного типа в районе галтельного перехода, растущий из очага коррозии, отображенного на рис. 1. Высота этого дефекта - около 6 мм, и он не представляет опасности. Однако дальнейшие наблюдения за развитием этого дефекта необходимы, чтобы вовремя провести ремонт.
Изображения
Тип файла: jpg 00.jpg (4.7 Кб, 56 просмотров)
Тип файла: jpg 01.jpg (5.1 Кб, 59 просмотров)
Тип файла: jpg 1.jpg (59.3 Кб, 62 просмотров)
Тип файла: jpg 2.jpg (45.4 Кб, 62 просмотров)

Последний раз редактировалось В мире НК; 12.04.2015 в 20:40. Причина: не добавлены илюстрации
В мире НК вне форума   Ответить с цитированием
Старый 12.04.2015, 20:44   #2
В мире НК
Бывалый
 
Аватар для В мире НК
 
Регистрация: 10.06.2013
Сообщений: 268
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 11 раз(а)
Записей в дневнике: 1
Репутация: 15
По умолчанию


Например, на рис. 3 представлены результаты периодических измерений профиля дефекта в аустенитном кольцевом сварном соединении трубопровода диаметром 325 мм из нержавеющей стали толщиной 14,5 мм. Дефект был обнаружен в 1998 г. при выполнении АУЗК системой серии «Авгур» и затем наблюдался в 1999, 2000, 2002 и 2004 гг. Анализ ежегодных профилей дефекта показывает, что в 1998 - 2002 гг. дефект не развивался: его размеры практически не изменялись (в пределах ошибки измерений). В период с 2002 по 2004 гг. дефект начал активно расти и по длине (с 16 до 40 мм), и по высоте (с 5 до 8,5 мм). В результате в 2004 г. в соответствии с эксплуатационными нормами [8] этот сварной шов был отремонтирован.

Анализ опасности дефектов в сварных соединениях

В период с 2004 по 2010 гг. выполнялся контроль сварных соединений оборудования высокого давления с применением системы с когерентной обработкой данных серии «Авгур». Материаловедческие исследования показали, что на таких объектах в зонах повреждения развиваются трещины, которые возникают при коррозионном растрескивании под напряжением, - трещины развиваются по механизму замедленного деформационного коррозионного растрескивания (сателлитные трещины) и механизму коррозионно-усталостного растрескивания (магистральные трещины) [9]. В результате АУЗК были выявлены более 500 несплошностей, за которыми проводилось наблюдение в течение 2004 - 2010 гг. Статистический анализ локализации несплошностей показал:

- большая часть несплошностей (около 70 %) расположена по всему сечению сварного соединения, значительная часть (более 22 %) локализована на границе сплавления и около 8 % несплошностей расположены в области радиусного перехода;


Рис.4.Обобщенноераспределе иеповысотенеспл-ошностей, выявленных при АУЗК системой «Авгур»

- 95 % несплошностей имеют малую высоту (не более 5 мм), и только 5 % всех выявленных дефектов имеют высоту более 5 мм (рис. 4);

- подавляющее большинство несплошностей (почти 87 %) не имеют выхода на внутреннюю поверхность сварного соединения;

- ежегодное наблюдение за несплошностями, не имеющими выхода на внутреннюю поверхность сварного соединения, показывает, что их размеры остаются неизменными в пределах погрешности измерений независимо от наблюдаемой длины.

Вместе с тем была выявлена малочисленная группа плоскостных несплошностей (менее 2 % от общего числа несплошностей), которая за период с 2004 по 2010 гг. развивалась в процессе эксплуатации. Основные особенности этой группы несплошностей:

- все несплошности носят плоскостной характер (трещины, выходящие на внутреннюю поверхность сварного соединения);

- несплошности простираются в диагональном и продольном (относительно сварного соединения) направлениях;

- скорость развития несплошности существенно зависит от ее высоты и слабо зависит от длины несплошности.

В табл. 1 приведены результаты измерений максимальной высоты h и длины L и период 8T между выполнением первого АУЗК несплошностей для этой группы. На рис. 5 приведены графики этой группы несплошностей, отражающие скорость их развития в процессе эксплуатации. Естественно, что как только при АУЗК было выявлено, что дефект активно развивается, последний был устранен.




Анализ табл. 1 и рис. 5 позволяет сделать следующие выводы, которые согласуются с выводами специалистов по прочности [9]:

- скорость развития плоскостной не-сплошности существенно зависит от локализации, ориентации, высоты и слабо зависит от ее длины;

- для несплошностей с максимальной высотой более 8 мм очень велика вероятность их быстрого развития (до 39 мм/год);

- для трещин высотой до 8 мм скорость развития невелика;

- особенно опасны плоскостные несплошности диагональной ориентации относительно сварного соединения. Измерения скорости развития дефектов по высоте в процессе эксплуатации позволяют создать надежную базу для разработки норм эксплуатационного контроля таких изделий.

Заключение

1. Для повышения надежности оценки потенциальной опасности дефектов необходимо выполнение УЗК с измерением реальной высоты и длины дефектов. Для решения этой задачи эффективно использование приборов с когерентной обработкой данных контроля с получением акустических изображений дефектов с высоким разрешением. Такие приборы позволяют измерять координаты, высоту, длину и, если необходимо, профиль дефекта, выполнять наблюдение за развитием дефекта в течение длительного времени и при достижении последним критических размеров отремонтировать контролируемое изделие.

2. Предложенный подход по наблюдению за развитием дефектов в сварных соединениях позволил начать работы по созданию эксплуатационных норм оценки реального состояния объекта. В настоящее время такие работы уже начаты в различных областях промышленности.

Литература

1. Щербинский В. Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. - М.: Тиссо, 2003. - 313 с.

2. Бадалян В. Г., Вопилкин А. Х. Компьютерные системы для ультразвукового неразрушающего контроля. - Дефектоскопия. 1993. № 5. С. 7-13.

3. Schlengermann U. Determination of crack depth using ultrasonics. - An overlook. - NDTnet. 1997. V. 2/ No. 5.

4. Бадалян В. Г., Базулин Е. Г., Вопилкин А. Х. и др. Ультразвуковая дефектометрия металлов с применением голографических методов. -М.: Машиностроение, 2008. - 368 с.

5. Бадалян В. Г. Оценка результатов контроля по акустическим изображениям. - Дефектоскопия. 2007. № 4. С. 39-58.

6. Ермолов И. Н., Ланге Ю. В. Ультразвуковой контроль. - В кн.: Неразрушающий контроль / Справочник в 7 т. // Под ред. В. В. Клюева. Т. 3 -М.: Машиностроение, 2004. - 864 с.

7. Gallagher N. C. Optimum quantization and relative information content of holographic magnitude and phase. - Acoustical imaging and holography. 1979. V. 1, No. 2. P. 119-132.

8. РД ЭО 0489-03. Методика расчета и нормы допускаемых размеров дефектов в сварных соединениях трубопроводов ДУ300 КМПЦ РБМК/ 2003.

9. Григорьев В. А., Пиминов В. А., Юременко С. П и др. Развитие подхода к оценке допускаемых периодов и объемов контроля металла оборудования и трубопроводов РУ ВВЭР/ - 5-я Международная научно-технич. конф. «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», 2007, г. Подольск, Россия.
Изображения
Тип файла: jpg 3.jpg (31.9 Кб, 59 просмотров)
Тип файла: jpg 4.jpg (21.2 Кб, 59 просмотров)
Тип файла: jpg 5.jpg (41.5 Кб, 34 просмотров)
Тип файла: jpg t1.jpg (111.8 Кб, 36 просмотров)
В мире НК вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.04.2015, 04:39   #3
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 1,932
Благодарил(а): 53 раз(а)
Поблагодарили: 187 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 144
По умолчанию

Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Оценка потенциальной опасности дефектов при автоматизированном УЗК объектов повышенной опасности. − В мире НК. – Декабрь 2010 г. − № 4 (50). − С. 10–12. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.
Вложения
Тип файла: rar Статья из журнала.rar (1.53 Мб, 10 просмотров)
admin вне форума   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Идентификационные признаки дефектов при УЗК В мире НК Статьи о дефектоскопии 5 19.11.2015 07:41
Проблемы прогнозирования работоспособности конструкций по данным НК В мире НК Статьи о дефектоскопии 5 12.10.2015 04:56
Особенности и проблемы неразрушающего контроля литой заготовки В мире НК Статьи о дефектоскопии 1 06.09.2015 07:24
Современная аппаратура для УЗК металлоконструкций admin Статьи о дефектоскопии 4 03.04.2014 09:57
НК как компонент стратегии минимизации рисков и затрат admin Статьи о дефектоскопии 3 28.01.2014 20:45


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



Текущее время: 03:48. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2017. Перевод: zCarot.