Диагностика конструкций и оборудования с использованием магнитной памяти металла
При оценке реального ресурса оборудования, сосудов, аппаратов и конструкций получают широкое распространение методы, позволяющие выявить зоны максимальной концентрации напряжений, в которых процессы коррозии, ползучести и усталости развиваются наиболее интенсивно. Эти методы позволяют осуществлять раннюю диагностику усталостных напряжений. К таким методам относится метод диагностирования оборудования и конструкций, основанный на использовании магнитной памяти металла. Этот метод диагностики позволяет выполнить интегральную оценку состояния оборудования с учетом качества металла, фактических условий эксплуатации и конструктивных особенностей контролируемого узла. По характеру распределения остаточной намагниченности представляется возможным определить наиболее напряженные участки и узлы, предрасположенные к повреждениям. Данная методика разработана НПО “Энергодиагностика” (Москва). Для измерения остаточной намагниченности используются следующие приборы. Магнитный индикатор трещин (МИТ-1) предназначен для выявления поверхностных трещин усталостного и технологического характера в магнитных и немагнитных металлах. МИТ-1 не требует зачистки металла, искусственного намагничивания и применения эмульсии, определяет трещины через слой краски, изоляции до 2 мм. Глубина индикации трещин: для магнитных металлов - более 0, 25 мм, для немагнитных металлов - более 0, 5 мм. Масса - 0, 35 кг. Индикатор концентрации напряжений (ИКН-1М). Для измерения магнитного поля не требуется специального намагничивания контролируемых объектов, т. к. используется остаточная намагниченность, сформировавшаяся в процессе эксплуатации. По критериям, заложенным непосредственно в программу прибора, представляется возможным определить величину и направление развития будущей трещины, начиная с уровня структуры металла. Прибор имеет возможность записи данных в энергонезависимую память и сброса их на IBM PC. Диапазон измерения величины магнитного поля - ± 2000 А/М. Масса прибора - 0, 5 кг. Определение зон концентрации механических напряжений (зон КН) осуществляется путем измерения напряженности магнитного поля Нр на поверхности контролируемого оборудования. При этом используется магнитомеханический эффект, согласно которому направление вектора измеряемого поля совпадает с направлением вектора определяемых остаточных напряжений. Путем сканирования датчиком прибора (магнитометра) перпендикулярно контролируемой поверхности определяются линии с нулевым значением величины Нр. Эти линии, на которых величина Нр изменяет свой знак на противоположный, соответствуют линиям концентрации остаточных напряжений. Методика позволяет диагностировать детали и узлы, находящиеся вне конструкции, а также находящиеся в сборке, в конструкции. В первом случае магнитное поле замкнуто на отдельную деталь. Во втором случае имеет место замкнутый контур магнитного поля всей конструкции, поэтому зоны КН обусловлены как остаточными напряжениями от воздействия рабочих нагрузок, так и остаточными напряжениями, которые имели место в исходном состоянии детали (после ее изготовления на заводе и монтаже).
На рис.13 приведены зоны КН на одной из ступицы насадного диска ротора турбины. Указанные на рисунке линии КН часто обнаруживаются на практике на дисках паровых турбин. Их возникновение обусловлено действием аномально высоких аксиальных нагрузок в определенных местах диска, например, в шпоночных пазах соединения диска и вала. При длительной эксплуатации турбин именно вдоль указанных на рисунке линий КН возникают усталостные трещины. Методика определения технического состояния деталей и узлов оборудования по остаточной намагниченности металла позволяет предотвратить внезапные усталостные разрушения на длительно работающем оборудовании.
|
