1 Анализ характеристик объекта
1.1 Анализ особенностей и характеристик объекта контроля
В данной курсовой работе нужно определить оптимальный режим намагничивания, конструктивные и электрические параметры электромагнита намагничивающего устройства для магнитографического контроля ферромагнитных изделий.
Материал объекта контроля – сталь 20.
Толщина стенки контролируемого изделия 10 мм.
Номинальный диаметр трубы – 133 мм.
Контроль гибов, находящихся в эксплуатации, выполняется не менее чем на двух третях поверхностей гибов, включая растянутую и нейтральные зоны (рисунок 1.1) [3].
1 - контролируемая поверхность; 2 - неконтролируемая поверхность; 3 - линия сопряжения гнутого участка с прямой трубой;
I - растянутая зона; II, IV -нейтральная зона; III - сжатая зона
Рисунок 1.1 – Эскиз гиба
Начало проведения контроля определяется или достижением количества пусков, или наработки (см. разд. 3.1 - 3.4), то есть оба параметра (количество пусков и наработка) действуют независимо [4].
1.2 Анализ методов и средств магнитографического контроля
Проблема выявления, идентификации и измерения размеров плоскостных дефектов, в первую очередь трещин в различных деталях и изделиях, является одной из наиболее актуальных для неразрушающего контроля. Эта проблема еще больше усложняется в том случае, когда проведение контроля возможно только с одной из поверхностей детали (например, при эксплуатационном контроле различных трубопроводов, сосудов, корпусного оборудования с ограниченным доступом к внутренней поверхности) с целью выявления трещин, расположенных в районе противоположной (внутренней) поверхности, как в основном металле, так и в сварных швах[2].
Одним из наиболее характерных примеров таких деталей являются гнутые элементы труб (гибы, отводы) трубопроводов ТЭС и АЭС, работающие при высокой температуре и под внутренним давлением, т. е. в условиях высоких знакопеременных напряжений. По этой причине гибы склонны к разрушениям и надежный контроль за их состоянием – основное средство обеспечения надежности и безопасности эксплуатации оборудования. Зоны повреждения гибов, работающих в водной среде – внутренняя поверхность преимущественно в зоне нейтралей, работающих при высокой температуре – растянутая зона.
Трещины – это частичное местное разрушение. Чаще всего трещины образуются в жестко закрепленных конструкциях, они могут располагаться вдоль и поперек сварного соединения, а также в основном металле, в местах пересечения и сосредоточения швов. Трещины – наиболее опасный дефект. Они являются сильными концентраторами напряжений. Трещины по существующим правилам контроля являются недопустимым дефектом. В изделиях из низколегированной и низкоуглеродистой стали трещины маловероятны и могут возникнуть в местах повышенной напряженности или вследствие ликвации серы.
Горячие трещины образуются в процессе кристаллизации металла под действием растягивающих напряжений при резком снижении пластических свойств металла, а также ряда других причин.
Холодные трещины образуются при охлаждении металла, в области низких температур вследствие неоднородности протекания структурных превращений (например, мартенситных). Холодные трещины могут образовываться как при завершении охлаждения, так и во время вылеживания в течение некоторого времени.
В зависимости от размеров трещины подразделяют на макротрещины, имеющие сравнительно большие размеры по глубине, протяженности и ширине раскрытия, и микротрещины, которые невозможно обнаружить невооруженным глазом. В процессе эксплуатации трещины могут развиваться вследствие раскрытия микротрещин, а также зарождения разрушения металла в местах концентрации напряжений, вызванных газовыми порами и шлаковыми включениями.
По расположению относительно оси гиба трещины могут быть продольными и поперечными, могут располагаться в сварном шве, в зоне термического влияния и в свариваемом металле.