Осуществление неразрушающего контроля металлических конструкций комплексным подходом
Безопасность эксплуатации металлических конструкций во многом зависит от механических свойств материалов. Особую важность представляют материалы, входящие в состав ответственных металлических конструкций. Известно, что в процессе эксплуатации материалы подвергаются различным нагрузкам, которые в совокупности приводят к изменению структуры и физико-механических свойств металлов.
Немаловажно также грамотное осуществление входного контроля поступающих на предприятие материалов. А для тех материалов, которые находятся в длительной эксплуатации, необходимо назначать контролирующие их состояние мероприятия.
Сегодняшнее состояние дел говорит о том, что существующие методы неразрушающего контроля не способны в полной мере обеспечить полноценный анализ состояния структуры металлов.
Одним из способов решения данной проблемы является применение комплексного подхода к оценке физико-механических характеристик стали, основываясь на нескольких параметрах. Особый интерес представляют те методы, результаты которых основываются на параметрах различных типов физических полей. Именно такой подход попытались реализовать в Ивано-Франковском национальном техническом университете нефти и газа.
Результатом деятельности стало предложение применения комплексного метода контроля характеристик материалов по нескольким параметрам: твердость, коэффициент теплопроводности и удельное электрическое сопротивление. В этом случае точность определения характеристик увеличивается до трех раз.
На практике такой подход был воплощен в системе ФМХ-1, которая способна определить фактические механические характеристики сталей позамеренным значением твердости и теплопроводности.
Как отмечалось ранее, одним из параметров для информирования было выбрано удельное электрическое сопротивление. Главная сложность, с которой столкнулись разработчики, стало отсутствие прибора для измерения данного показателя у ферромагнитных материалов. Находящиеся в эксплуатации вихретоковые приборы способны замерять удельное электрическое сопротивление только у немагнитных материалов. Исследования показали, что наиболее оптимальным выходом из данной ситуации, является применение четырехзондового контактного метода. Данный метод не только обладает независимостью показаний от магнитной проницаемости, но и позволяет определять удельное сопротивление по толщине металла.
Совокупность полученных выводов и открытий была реализована в ИИС – информационно-измерительной системе для определения предела текучести сталей. Для контроля ударной вязкости сталей был разработан ИИС-И2 с погрешностью в 3,9 %. Разработанные приборы прошли успешное практическое испытание на ряде предприятий газотранспортной сети Украины.
На достоверность данных, получаемых на основе контроля, оказывают влияние два фактора: характеристики приборов и методических указаний.
На данный момент времени в распоряжении специалистов имеется не так уж и много технической литературы, основываясь на которую можно добиться достоверных результатов. Причем имеется литература, как для осуществления разрушающих методов, так и неразрушающих.
К сожалению четкой процедуры осуществления контроля, нет ни в одном государственном стандарте. Это подтверждает необходимость разработки и внедрения новой правовой базы для осуществления операций по определению механических характеристик металла. Для получения более достоверных сведений необходимо также регламентировать комплексные исследования.
Наибольшую сложность при использовании разработанных приборов представляет процесс настройки на конкретные материалы и объекты. Например, нормативные документы говорят о том, что связь между магнитными характеристиками и показателями качества определяется на отдельно взятом объекте, основываясь на информации о марках стали, различаемых только по содержанию углерода.
Все образцы материалов делятся на два вида: испытательные и контрольные. В первом случае речь идет об образцах, предназначенных для определения связей между характеристиками, измеряемыми и исследуемыми. Контрольные образцы используют для определения работоспособности приборов.
Для определения механических характеристик сталей были разработаны две методики, регламентирующие порядок проведения контрольных операций. Результаты деятельности по определению механических характеристик в сочетании с разработанными медоками могут применяться для выявления расхождений между характеристиками, заявленными при входном контроле. Еще одной сферой применения методик может стать определение процессов, происходящих в материалах при эксплуатации металлических конструкций.
В качестве информационной базы создан банк данных, содержащий показатели физико-механических характеристик материалов, находящихся в длительной эксплуатации. В данном справочнике можно обнаружить информацию о сталях, применяемых при производстве нефтегазового оборудования, справочную информацию о физико-механических показателях сталей, данные об иностранных материалах, которые можно применять для замены отечественных сталей.
База данных может быть использована, как в электронном виде, так и на бумажном носителе. Основным назначением этого справочника является получение ответов на узкоспециализированные вопросы, касающиеся применимости различных марок стали в нефтегазовой отрасли.
Если подводить итог, то можно говорить о применимости новых методов неразрушающего контроля металлических сооружений, которые основываются на одновременном измерении нескольких характеристик материала.
Проанализировав условия эксплуатации металлических конструкций, можно смело заявить о том, что значительная их часть нуждается в проведении контроля методами неразрушающего контроля с целью установления критичных изменений, которые в бесконтрольном состоянии могут спровоцировать серьезные аварийные ситуации.