zad.19 metoda MPM, SiMR, Diagnostyka
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Nowy kierunek w diagnostyce technicznej – metodaMagnetycznej Pamięci Metalu1.MetodaMagnetycznej Pamięci Metalu– pasywna metoda kontroli nieniszczącej, oparta na rejestracji ianalizie rozkładu własnych magnetycznych pól rozproszonych (WMPR), powstających w wyrobach iurządzeniach w strefach koncentracji naprężeń (SKN). Przy czym WMPR przedstawiają nieodwracalną zmianęnamagnesowania odzwierciedlające kierunek działania głównych naprężeń od obciążeń roboczych, a takżestrukturalną i technologiczną dziedziczność metalu wyrobu oraz spoiny po ich wykonaniu a następnie schłodzeniuw magnetycznym polu Ziemi. W trakcie kontroliMPMwykorzystywane jest naturalne namagnesowanie, którepojawia się w postaci magnetycznej pamięci metalu podczas faktycznych odkształceń czego następstwem jestzachodzenie zmian strukturalnych w metalu wyrobów i urządzeń.2.--Podstawy fizyczneMPMmagnetosprężyste i magnetomechaniczne zjawiska,zjawisko tworzenia się i umiejscowienia granic domen magnetycznych naściankachdyslokacji w strefachkoncentracji naprężeń (SKN),-zjawisko rozproszenia pola magnetycznego na skutek występowania strukturalnych i mechanicznychniejednorodności w warunkach naturalnego namagnesowania się metalu spowodowanego obciążeniami.3.--Co określamy metodąMPM?Strefy Koncentracji Naprężeń – podstawoweźródłarozwoju uszkodzeńMikro i makro wady na powierzchni i w głębszych warstwach metalu4.--Zalety metodyMPM:nie wymagane jestżadneprzygotowanie powierzchni obiektu kontrolinie wymagane jest specjalne sztuczne namagnesowanie, ponieważMPMnaturalne namagnesowanie,uformowane podczas wykonywania lub eksploatacji wyrobu,--MPMmożna wykorzystywać do kontroli obiektu podczas produkcji jak również w czasie jego remontu,MPMjest jedyną metodą kontroli nieniszczącej, pozwalającą w trybie szybkiej kontroli określać zdokładnością do 1 mm stref koncentracji naprężeń (SKN),1Metoda Magnetycznej Pamięci Metalu © 20075.----Korzyści z diagnostykiMPM:ujawnienie stref koncentracji naprężeń jako głównychźródełuszkodzeńwczesna diagnostyka uszkodzenia oraz oszacowanie stanu jakościowego elementuwykrywanie wad w połączeniach spawanych i materiale rodzimym elementuredukcja kosztów materialnych przy użyciuMPMw kombinacji z konwencjonalnymi metodami NDT6.--Obszar wykorzystywania metodyMPM:kontrola jakości metalu i spoin wyrobów podczas ich produkcji w przedsiębiorstwachrurociągi, zbiorniki, oprzyrządowanie, różne konstrukcje i wyroby (z ferromagnetycznego lubparamagnetycznego materiału) we wszystkich gałęziach przemysłu podczas produkcji, remontów i eksploatacji,-mechanizmy załadowcze, wirujące, tłoczące, instalacje poddane procesom pełzania materiału lub chorobiewodorowej i wiele innych,-badanie mechanicznych własności metalu w warunkach laboratoryjnych.2Metoda Magnetycznej Pamięci Metalu © 2007Kontrola zbiorników i naczyń ciśnieniowych z wykorzystaniem metody MPMPrzy pomocy tradycyjnych metod kontroli nieniszczącej nie można rozwiązać problemów nagłychzmęczeniowych usterek naczyń ciśnieniowych, ponieważ metody te nastawione są na wyszukiwanie jużrozwiniętych uszkodzeń.Wiadomo,żegłównymźródłemrozwoju uszkodzeń naczyń są obszary koncentracji naprężeń (KN)spowodowane roboczymi obciążeniami. Obszary KN powstają z reguły w połączeniach spawanych, w pobliżupodpór, w miejscach mocowania wlotowych i wylotowych króćców, a także przy utracie wytrzymałościcienkościennej powłoki. Do wczesnego ujawnienia obszarów KN niezbędna jest metoda diagnostyki mającapowiązanie z naprężeniami mechanicznymi.Równocześnie analiza możliwości znanych metod kontroli i pomiarów naprężeń i odkształceń w metalupodstawowym i połączeniach spawanych naczyń pozwala określić ich zasadnicze wady:∗lokalność kontroli, nieprzydatność przy kontroli dużych naczyń;∗niemożność stosowania metod w obszarze odkształceń plastycznych;∗nie uwzględniana jest zmiana struktury metalu;∗kontrola przeprowadzana jest tylko na powierzchni wyrobu, nie można ocenić głębiej położonych warstw metalu;∗wymagane jest stworzenie skalowanych wykresów na podstawie wstępnie wykonanych próbek;∗wymagane jest przygotowanie kontrolowanej powierzchni i obiektów kontroli (oczyszczenie, namagnesowanie,przyklejanie czujników i inne);∗złożony sposób określenia położenia czujników kontrolnych względem kierunku działania głównych naprężeńdeterminujących niezawodność zbiorników i naczyń ciśnieniowych.Efektywną metodą oceny stanu naczyń, która w ostatnich czasach znalazła zastosowanie w praktyce jestmetoda emisji akustycznej (EA). Pozwala ona na wykrycie rozwijających się wad w objętości i na powierzchnimetalu oraz obejmuje duże odcinki kontroli. Nie mniej metoda EA wymaga dużych prac przygotowawczych i jestczuła na zakłócenia wywołane szumem tła. Aparatura kontrolna jest droga i niewystarczająco pewnametrologicznie. Największą wadą metody EA jest to,żenie pozwala oceniać stanu naprężeń i odkształceńnaczynia. Taka ocena jest nieodzowna do opracowania przedsięwzięć zapewniających niezawodność naczynia.Procesami poprzedzającymi eksploatacyjne uszkodzenia naczynia są zmiany właściwości metalu(korozja, zmęczenie) w obszarach koncentracji naprężeń i odkształceń. Odpowiednio zachodzą zmiany stanunamagnesowania metalu, odzwierciedlając faktyczny stan naczynia.3Metoda Magnetycznej Pamięci Metalu © 2007Metoda magnetycznej pamięci metalu, oparta na pomiarze pola magnetyzmu szczątkowego napowierzchni kontrolowanego naczynia, pozwala ocenić jego stan naprężeń i odkształceń z uwzględnieniem zmianstrukturalnych. Przy kontroli wykorzystuje się efekt magnetycznej pamięci metalu zawartej w obszarach działaniamaksymalnych obciążeń roboczych.Podstawowymi zaletami nowej nieniszczącej metody kontroli w porównaniu ze znanymi metodami są:∗nie trzeba stosować specjalnych urządzeń magnesujących, jakożewykorzystuje się namagnesowanie metalunaczynia pod wpływem działania obciążeń roboczych w magnetycznym polu Ziemi;∗wcześniej nieznane miejsca koncentracji naprężeń określane są w procesie kontroli;∗nie jest wymagane oczyszczanie, ani jakiekolwiek inne przygotowywanie kontrolowanej powierzchni;∗do kontroli przedstawioną metodą stosuje się przyrządy o małych gabarytach, posiadające samodzielne zasilanie iurządzenia rejestrujące.4Metoda Magnetycznej Pamięci Metalu © 2007Diagnostyka rurociągów na bazie wykorzystania metody MPMWiadomo,żepodstawowymźródłemuszkodzeńrurociągóworóżnorodnym przeznaczeniutechnologicznym są obszary koncentracji naprężeń warunkowane działaniem naprężeń roboczych.Stąd wynika,żekryterium niezawodności rur jest ich stan naprężeń i odkształceń.Do ujawnienia, wewłaściwym czasie, odcinków rur podatnych na uszkodzenia nieodzowne są metody diagnostyki mające związek znaprężeniami mechanicznymi.Problemem pomiaru naprężeń mechanicznych w pracujących rurociągach w celu określenia ich stanuzajmują się obecnie wszystkie wiodące diagnostyczne centra wświecie.Jednakże dotychczas nikt nie przedstawiłefektywnych metod kontroli przydatnych w praktyce.Spośród istniejących sposobów pomiaru naprężeń i odkształceń (tensometryczne, efekt Barkhausena,rentgenowski, ultradźwiękowy) najbardziej efektywne są metody magnetyczne oparte na wykorzystaniu zjawiskamagnetostrykcji. Jednak analiza tych metod pokazuje dwa konieczne warunki ich zastosowania. Po pierwszewykorzystuje się w nich urządzenia wzbudzające (duży koszt!!!), po drugie można je stosować pod warunkiem,żewcześniej w kontrolowanych rurociągach znane są miejsca koncentracji naprężeń i odkształceń. Nie jestmożliwe wcześniejsze poznanie miejsc koncentracji naprężeń ponieważ na ich powstanie ma wpływ wieleróżnorodnych konstrukcyjnych i eksploatacyjnych czynników.Znanemetodymagnetyczne(naprzykładwykorzystująceprzyrządyopartenaefekciemagnetosprężystym) nie pozwalają na prowadzenie ciągłej kontroli stanu naprężeń i deformacji na całej długościrurociągu i potrzebują skonstruowania skalowanych wykresów. Można je stosować do oceny stanu naprężeń tylkow zakresie odkształceń sprężystych.W związku z wykazanym magnesowaniem rur w procesie ich eksploatacji, autorzy zaproponowali bywykorzystać to zjawisko do określenia koncentracji naprężeń w rurociągach o różnym technologicznymprzeznaczeniu.Na podstawie prac, na które składały się analityczne, laboratoryjne i przemysłowe badania zjawiskamagnesowania rur w warunkach występowania obciążeń roboczych w magnetycznym polu Ziemi, opracowanonową magnetyczną metodę oceny ich stanu naprężeń i odkształceń. Sposób oparty jest na wykorzystaniu efektówmagnetosprężystego i magnetomechanicznego.Metody kontroli połączeń spawanych, kolan i prostychodcinków rurociągów są zasadniczo nowym podejściem w diagnostyce. Wykorzystywana jest w nichmagnetyczna pamięć metalu obszarów koncentracji naprężeń i odkształceń, warunkowanych obciążeniamiroboczymi.5Metoda Magnetycznej Pamięci Metalu © 2007 [ Pobierz całość w formacie PDF ]