Delist.ru

Комплексные методы и средства контроля и диагностики металлических конструкций (25.08.2007)

Автор: Гордиенко Валерий Евгеньевич

от действующих внутренних напряжений, чем стали с крупнозернистой равновесной структурой (рис. 7). Холодная пластическая деформация приводит к значительным изменениям магнитного параметра только в процессе первого цикла нагружение–разгружение, и к незначительным – при последующих.

– уровень действующих внутренних напряжений.

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований зон концентрации напряжений по выявлению взаимосвязи структур-

а б в г

д е ж з

=50 %) (з) и при сжатии образцов из стали Ст3 (поставки) (е)

ных, магнитных и механических параметров малоуглеродистых и низколегированных сталей с различной исходной микроструктурой в процессе упруго-пластического деформирования, с разработкой частных и обобщенных графических и аналитических зависимостей. Описан механизм, объясняющий физику магнитоупругих явлений в ферромагнитных материалах в слабом магнитном поле Земли (поле Рэлея).

. При разгружении образцов возникает магнитный гистерезис, при этом конечные значения магнитного параметра не совпадают с исходными.

в одних и тех же исходных структурных состояниях.

в сторону более высоких действующих внутренних напряжений для всех исследуемых сталей, что связано с упрочнением металла в процессе предварительной холодной пластической деформации (рис. 8, 9).

, при этом значения магнитного параметра для сталей с самой мелкозернистой структурой и после холодной пластической деформации остаются неизменными (рис. 9).

от одноосных напряжений растяжения для образцов из сталей 08пс (а), 09Г2С (б) и 10ХСНД (в) в состояниях: 1 – (поставка + отжиг при 1050 оС), 2 – (поставка + отжиг при 900 оС), 3 – состояние поставки

=50 % с ослабленным сечением образцов

, полученные на малоуглеродистых и низколегированных сталях при упруго-пластическом нагружении и разгружении, могут быть распространены и на другие стали, близкие к ним по составу и свойствам.

На основе проведенных исследований разработаны и запатентованы способы определения внутренних напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов и предложены рекомендации, позволяющие использовать метод МПМ при оценке напряженно-деформированного состояния металлических конструкций.

??????$????}?z

???????¬

обусловлено эволюцией дислокационной структуры на изменение доменной структуры в сталях в процессе пластической деформации.

, и гистерезисные явления при разгружении. Это магнитный гистерезис в сильном и слабом магнитных полях при размагничивании и механический – при снятии внешней нагрузки.

при повышении внутренних напряжений. При разгружении, вследствие необратимого смещения доменных границ, возникает магнитный гистерезис, ширина петли которого увеличивается с уменьшением размеров зерен и степени холодной пластической деформации. Следовательно, по результатам металлографического анализа и ширине петли магнитного гистерезиса можно судить о прохождения пластической деформации и ее степени в контролируемых зонах концентрации напряжений.

при упруго-пластическом деформировании стали 08пс, можно представить в виде:

или в виде:

– начальное значение напряженности магнитного поля рассеяния и предел текучести материала соответственно, а, b, с, d, e – коэффициенты.

=0,05. При этом коэффициенты равны: a=0,997872300, b=-1,78841401, c=-1,89629706, d=0,925422611, e=1,008487915.

Рис. 10. Графическое представление регрессионных зависимостей для стали 08пс: а – частная (для крупнозернистой структуры после отжига при 900 оС), б – обобщенная

=0,05. При этом коэффициенты равны: a=0,994183846, b=-1,83653583, c=-1,88354734, d=1,110463452, e=1,090809993.

Установлено, что при известных структурных и механических параметрах стали для определения действующих внутренних напряжений следует использовать частные графическую или аналитическую зависимости для данного структурного состояния, при неизвестных параметрах – обобщенные зависимости. В первом случае точность определяемых действующих внутренних напряжений значительно выше: погрешность составляет 10...12 %, во втором случае – не превышает 15...25 %.

Показано, что полученные частные и обобщенные графические и аналитические регрессионные зависимости хорошо согласуются с экспериментальными данными, что позволяет использовать их при определении действующих внутренних напряжений в практике диагностирования технического состояния. Полученные зависимости и закономерности можно распространить на все стали, близкие к исследуемым по химическому составу, структурному состоянию и классам прочности.

В шестой главе исследовано напряженно-деформированное состояние сварных соединений при малоцикловом упругом деформировании и представлены результаты экспериментально-расчетной оценки НДС элементов МК при моделировании кинетики развития коррозионных повреждений.

В связи с тем, что более 80 % отказов металлических конструкций связано со сварными соединениями, несмотря на то, что их объем в сварных конструкциях не превышает 1,0…1,5 %, представляло научный и практический интерес оценить степень опасности основных зон сварного соединения с учетом их структурной неоднородности.

практически совпадают с исходными, что хорошо согласуется с результатами ранее проведенных экспериментальных исследований.

Рис. 11. Зависимость напряженности магнитного поля рассеяния от внутренних напряжений в сварном соединении из стали Ст3 со снятым усилением: в зоне сплавления основного металла со сварным швом (а) и в зоне основного металла (б)

, что свидетельствует о наличии примерно равных внутренних напряжений. Однако, учитывая отсутствие усиления сварного шва в исследуемых образцах, можно констатировать, что наиболее высокие внутренние напряжения соответствуют зоне сплавления.

, соответствующие меньшим внутренним напряжениям.

Рис. 12. Микроструктура стыкового сварного соединения из стали Ст3, х350: а – сварной шов, б – зона сплавления, в – основной металл

Таким образом, наиболее опасным местом сварного соединения являются зона сплавления сварного шва и основного металла с участком перегрева, что подтверждается проведенными исследованиями. Эта опасность может усугубляться появлением при сварке радиусов перехода от металла сварного шва к основному металлу (средние значения радиусов составляют 0,4...0,8 мм), что способствует повреждению металла и зарождению трещин в малом объеме крупнозернистого участка зоны термического влияния. Поэтому при техническом диагностировании сварных соединений МК в первую очередь необходимо контролировать зону сплавления сварного шва с основным металлом и участком перегрева.

Исходной предпосылкой при разработке методик выявления и мониторинга зон коррозионных повреждений является то, что любой вид коррозии способствует возникновению и развитию зон концентрации напряжений (потенциальных мест разрушения элементов конструкций), однако выявление таких зон является сложной проблемой.

, как при нагружении, так и разгружении, что связано с более высокими внутренними напряжениями вследствие ослабления контролируемого сечения за счет коррозионного износа (рис. 13, а). При этом более высокому (по модулю) приращению напряженности магнитного поля отвечают и более высокие действующие внутренние напряжения, определяющие наиболее опасную из исследуемых зон.

от приложенной нагрузки: а – в зоне с локальным коррозионным повреждением (нижняя петля) и без повреждения (верхняя петля), б – в зоне с общим коррозионным повреждением, в – в зоне без повреждения

, что позволяет использовать метод магнитной памяти металла при проведении постоянного или периодического мониторинга.

загрузка...