Corel Ventura - untitled · grooves of sensitivity reference according to its image.....45 ORLOVICH...

Ежеквартальный научно-технический и производственный журнал

№ 1, 2011 Издается с января 1989 г.

Учредители: Национальная академия наук Украины Институт электросварки им. Е.О.Патона Международная ассоциация «Сварка»

Издатель: Международная ассоциация «Сварка»

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

Главный редактор Б. Е. ПАТОН

А. Я. Недосека (зам. гл. ред.), В. А. Троицкий (зам. гл. ред.),

З. А. Майдан (отв. секр.), Н. П. Алешин, В. Л. Венгринович,

Э. Ф. Гарф, А. А. Грузд, Е. А. Давыдов, А. Т. Зельниченко,

М. Л. Казакевич, О. М. Карпаш, В. В. Клюев, А. А. Лебедев,

Л. М. Лобанов, З. Т. Назарчук, Н. В. Новиков, Ю. Н. Посыпайко,

Г. И. Прокопенко, В. А. Стороженко, В. А. Стрижало, В. Н. Учанин, С. К. Фомичев, Н. Г. Чаусов,

Е. В. Шаповалов, В. Е. Щербинин

Адрес редакции03680, Украина, г. Киев-150,

ул.Боженко, 11 Институт электросварки

им.Е.О.Патона НАН Украины Тел.: (044) 205-23-90

Факс: (044) 200-54-84, 200-82-77 E-mаil: [email protected]

http://www.nas.gov.ua/pwj

Научные редакторыН. Г. Белый, А. А. Грузд

РедакторТ. В. Юштина

Электронная версткаЛ. Н. Герасименко, Д. И. Середа

Свидетельство о государственной регистрации

КВ4787 от 09.01.2001

Журнал входит в перечень утвержденных ВАК Украины

изданий для публикации трудов соискателей ученых степеней. При перепечатке материалов

ссылка на журнал обязательна.

© НАН Украины, ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины, МА «Сварка», 2011

СОДЕРЖАНИЕУникальная технология ликвидации подводных аварий нефте-, газопроводов, разработанная украинскими учеными ..................................3

НАУЧНО-ТЕхНИЧЕСКИй рАЗДЕЛЛОБАНОВ Л. М., НЕХОТЯЩИЙ В. А., РАБКИНА М. Д., ПЕРЕПИЧАЙ А. А., БЕЛОСТОЧНЫЙ В. В., БЕЛОСТОЧНЫЙ А. В., ЧИЖИЧЕНКО В. П. Магнитный контроль и структурно-текстурные особенности металла кислородных баллонов .............................................7НЕДОСЕКА А. Я., НЕДОСЕКА С. А., ГРУЗД А. А., ЯРЕМЕНКО М. А., ХАРЧЕНКО Л. Ф., ВОЛОШКЕВИЧ И. Г. Исследование акустико-эмиссионных характеристик стали 12х18Н10Т при температуре 560 °С. Сообщение 1. Методика и некоторые результаты ........................13МАТЮК В. Ф., ОСИПОВ А. А., СТРЕЛЮХИН А. В. Моделирование магнитного состояния ферромагнитного стержня в продольном постоянном магнитном поле ................................................20КОЛБІН І. Б., ВОЛКОВ Ю. О. Спосіб виявлення площинних відбивачів,орієнтованих в напрямі, близькому до напряму поши-рення поздовжніх ультразвукових хвиль. 2. Теоретичне обгрунту-вання та експериментальне підтвердження отриманих результатів ........28

ПрОИЗВОДСТВЕННЫй рАЗДЕЛХОРОШЕВ В. Н., ВОЛЧКОВ Ю. Е., ДЕКОПОВ А. С., КОСИЦЫН Е. М., КОЗИН Ю. Н. Гамма-дефектоскопы для радио-графического и радиометрического контроля качества промыш-ленных изделий ............................................................................................33ГОЛИНЬКО В. М. Особенности технического диагностирования и восстановления работоспособности резервуара вместимостью 50 тыс. м3 из сварных рулонных заготовок с использованием стали 16Г2АФ ................................................................................................37ЗАГРЕБЕЛЬНЫЙ В. И., КАСАТКИН С. Б., ЯЩУК В. А. Исследование возможности определения степени повреждае-мости металла при циклическом нагружении в сварных соедине-ниях конструкционной стали 09Г2С магнитометрическим методом .........42ОПИР Н. В., БЕРЕГУЛЯК О. Р. Вимірювання глибин канавок еталона чутливості за його зображенням ...................................................45ОРЛОВИЧ А. Е., СЕРЕБРЕННИКОВ С. В., СИРИКОВ А. И. Автоматизированный электрический контроль состояния высоко-вольтных изоляторов под напряжением .....................................................48

СЕрТИФИКАЦИЯ И СТАНДАрТИЗАЦИЯХОРЛО Н. Ф., СЕРГЕЕВА Н. А. Динамический подход к органи-зации проведения специальной подготовки специалистов неразру-шающего контроля ........................................................................................54

хрОНИКА И ИНФОрМАЦИЯПідсумки конкурсу УТ НКТД серед студентів на кращу дипломну роботу ...........................................................................60Техническая диагностика ответственных объектов ...................................62В. А. Троицкому – 75 .....................................................................................63

Quarter ly Scient i f ic -Technical and Product ion Journal

№ 1, 2011 Founded in January, 1989

Founders: The National Academy of Sciences of Ukraine The E. O. Paton Electric Welding Institute International Association «Welding»

Publisher: International Association «Welding»

EDITORIAL BOARD

Editor-in-Chief B. E. PATON

A. Ya. Nedoseka (vice-chief ed.), V. A. Troitsky (vice-chief ed.),

Z. A. Maidan (exec. secr.), N. P. Aleshin, V. L. Vengrinovich,

E. F. Garf, A. A. Gruzd, E. A Davydov, А. Т. Zelnichenko, M. L. Kazakevich, O. M. Karpash,

V. V. Klyuev, A. A. Lebedev, L. M. Lobanov, Z. T. Nazarchuk, N. V. Novikov, Yu. N. Posypayko,

G. I. Prokopenko, V. A. Storozhenko, V. A. Strizhalo, V. N. Uchanin,

S. K. Fomichev, N. G. Chausov, E.V. Shapovalov, V. E. Shcherbinin

AddressThe E. O. Paton Electric

Welding Institute of the NAS of Ukraine,

11 Bozhenko str., 03680, Kyiv, Ukraine Tel.: (044) 200-23-90,

Fax: (044) 200-54-84, 200-82-77 E-mail: [email protected]

http://www.nas.gov.ua/pwj

Scientific editorsN. G. Bely, A. A. Gruzd

EditorsT. V. Ushtina

Electron galleyL. N. Gerasimenko, D. I. Sereda

State Registration Certificate KV 4787 of 09.01.2001.

All rights reserved.

This publication and each of thearticles contained here in are

protected by copyright.Permission to reproduce material contained in this journal must beobtained in writing

from the Publisher.

© NAS of Ukraine, PWI, International Association «Welding», 2011

CONTENTUnique technology developed by Ukrainian scientists for liquida-tion of underwater accidents of oil, gas pipelines ......................................3

SCIENTIFIC-TECHNICALLOBANOV L.M., NEKHOTYASHCHIY V.A., RABKINA M.D., PEREPICHAY A.A., BELOSTOCHNY V.V., BELOSTOCHNY A.V., CHIZHICHENKO V.P. Magnetic control and structural-textured peculiarities of metal of oxygen cylinders ..................................................7NEDOSEKA A.Ya., NEDOSEKA S.A., GRUZD A.A., YARYEMENKO M.A., KHARCHENKO L.F., VOLOSHEVICH I.G. Investigation of acoustic-emission characteristics of steel 12Kh18N10T at the temperature of 560 ºC. Information 1. Methods and some results .......................................................................13MATYUK V.F., OSIPOV A.A., STRELYUKHIN A.V. Modeling of magnetic state of ferromagnetic core in longitudinal constant magnetic field...........................................................................................20KOLBIN I.B., VOLKOV Yu.O. Method of detection of in-plane reflectors oriented in the direction close to the direction of spreading the longitudinal ultrasonic waves. 2. Theoretic grounding and experimental confirmation of obtained results .................28

INDUSTRIALKHOROSHEV V.N., VOLCHKOV Yu.E., DEKOPOV A.S., KOSITSYN E.M., KOZIN Yu.N. Gamma flaw-detectors for radio-graphic and radiometric testing of quality of industrial products ..............33GOLYNKO V.M. Peculiarities of technical diagnostics and resto-ration of serviceability of a tank of 50 thousand m3 capacity of welded coiled blanks using steel 16G2AF ...............................................37ZAGREBELNY V.I., KASATKIN S.B., YASHCHUK V.A. Investigation of possability to determine the degree of metal damage at cyclic loading in welded joints of structural steel 09G2S using magnetometric method ......................................................42OPIR N.V., BEREGULYAK O.R. Measurement of depths of grooves of sensitivity reference according to its image............................45ORLOVICH A.E., SEREBRENNIKOV S.V., SIRIKOV A.I. Automated electric control of state of high-voltage isolators under voltage ..................................................................................................... 48

CERTIFICATION AND STANDARDIZATIONKHORLO N.F., SERGEEVA N.A. Dynamic approach to the organization of special training of specialists on non-destructive testing ........54

NEWS AND INFORMATIONResults of US NDTTD competition for students for the best diploma work .........................................................................60Technical diagnostics of critical facilities..................................................62V.A. Troitskii is 75 ....................................................................................63

УНИКАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЛИКВИДАЦИИПОДВОДНЫХ АВАРИЙ НЕФТЕ-, ГАЗОПРОВОДОВ,РАЗРАБОТАННАЯ УКРАИНСКИМИ УЧЕНЫМИ

3 декабря 2010 г. в Институте электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины состояласьпрезентация революционной разработки украинских ученых: технологии и конструкций, предуп-реждающих катастрофы, подобные той, которая произошла в апреле 2010 г. в Мексиканскомзаливе. В ней приняли участие представители научной общественности ряда институтов НАНУкраины, Торгово-промышленной палаты Украины, сотрудники посольств, представители средствмассовой информации и телевидения, были также приглашены представители администрациипрезидента Украины, министерств, ведомств, летчик-космонавт Украины Л. К. Каденюк, а такжепредставители нефтедобывающих компаний «Chevron», «Conoco Phillips», «Exxon Mobil», «RoyalDutch–Shell», «British Petrolium».

Открыл презентацию академик Б. Е. Патон. Он дал оценку произошедшей катастрофе у береговСША, которая стала наиболее масштабной в истории по последствиям для окружающей среды.Более миллиона баррелей нефти в воде, загрязнение побережья четырех американских штатов,миллиардные убытки компании «British Petrolium» и правительства США. Нефтяное загрязнение,последовавшее за ним загрязнение химикатами, уничтожающими нефть…

Последние тридцать лет технологии добычи нефти и газа совершенствуются, однако методыборьбы с последствиями аварий остаются прежними. Поэтому трагедия в Мексиканском заливеможет повториться и в других странах. Вместе с тем люди не перестанут добывать углеводоро-ды — ведь, по прогнозам на ближайшие десять лет, спрос на них вырастет на 15...20 %.

Катастрофа вынудила ведущие страны мира предпринять беспрецедентные меры, направ-ленные на создание новых подходов к обеспечению безопасности при добыче углеводородов наморских шельфах. Лидеры стран-членов Большой двадцатки уделили этому вопросу особое вни-мание на саммите в Торонто, что нашло свое отражение в тексте коммюнике. Страны Европы,

Выступление академика Б. Е. Патона

3

которые имеют свои территориальные воды,решили пересмотреть правила для ком-паний, занимающихся добычей нефти и газана их шельфах. Реакция правительства Рос-сии на аварию в Мексиканском заливе такжене заставила себя долго ждать. Она много вчем повторяет подходы американской сторо-ны. Через месяц после катастрофы в Мек-сиканском заливе российский президентдал поручение правительству разработатьзаконопроект «О защите морей России отнефтяного загрязнения», который долженрегулировать вопросы обязанностей и ответ-ственности добывающих компаний в случаезагрязнения нефтью российского шельфа.

В Украине еще с советских времен эксп-луатируют месторождения нефти и газа на Черноморском шельфе, сегодня намечается освоениеновых месторождений. Кроме того, в Черном море на глубине ниже 50 м залегают огромные массысероводорода, ядовитого и взрывоопасного газа. Если на дне прорвет трубу высокого давления,побережью будет нанесен непоправимый ущерб. Поэтому Премьер-министр Украины Н. Я. Азаровотметил, что «... после катастрофы в Мексиканском заливе у меня возникает вопрос цены. Еслибы такая авария произошла в Крыму, то мы бы потеряли не только полуостров, но и всеЧерноморское побережье, начиная от молдавского кордона и заканчивая Таманью. Мы над этойценой должны очень серьезно подумать».

Авария на Deepwater Horizon заставила прикаспийские государства по-новому посмотреть напланы увеличения объемов добычи на месторождениях Каспийского моря и транспортированияуглеводородных ресурсов на внешние рынки танкерными флотами.

Министр энергетики Турции Танер Иилдиз указал на необходимость предпринять экстренныемеры для защиты Черного моря от катастроф и аварий, связанных с добычей и транспортиро-ванием углеводородов. Турецкие власти рассматривают различные механизмы минимизацииугроз подобных событий. Турция заявила о намерении создать фонд для защиты черноморскихпроток. Предусматривается, что в его создании примут участие зарубежные компании. Объемвложений в фонд может превысить 30 млрд дол. США. Этот вопрос обсуждался на международ-ной конференции в Стамбуле с представителями двадцати ведущих мирових компаний, в томчисле из России и Казахстана. За административными решениями последовали технологические.Четыре мировые нефтяные компании — «Exxon Mobil», «Conoco Phillips», «Chevron» (США), а

также британско-голландская «Royal Dutch–Shell» — приняли решение о создании сис-темы ликвидации вытоков нефти при освое-нии глубоководных районов.

Украина последовательно проводит поли-тику обеспечения международной экологи-ческой безопасности, поддерживает инициа-тивы государственных и негосударственныхорганизаций по предотвращению аварий иэкологических катастроф, связанных с добы-чей углеводородов, как наиболее опасныхдля нынешнего времени и будущего челове-чества, ведет активные разработки в этойсфере. Наше государство обратилось к ми-Авторы разработки отвечают на вопросы журналистов

Фрагмент аварийного выброса нефти из скважиныв Мексиканском заливе

4

ровому сообществу с предложением объединить и интенсифицировать усилия в решении этойодной из наиболее серьезных угроз международной безопасности. Президент Украины в своемвыступлении на заседании Генеральной ассамблеи ООН в сентябре 2010 г. уже объявил рядпредложений Украины в сфере международной безопасности.

Правительство Украины, учитывая необходимость гарантирования безопасности при органи-зации добычи углеводородов на шельфе Черного моря и участии нашей страны в международныхпрограммах, поручило Национальной академии наук Украины совместно с УНЦВТ Национальногоуниверситета обороны Украины разработать технологии предупреждения, а в случае их возник-новения, ликвидировать подобные аварии в предельно короткие сроки, с минимальными послед-ствиями для окружающей среды.

Ученые Украины нашли ответ на вопрос, как быстро и эффективно ликвидировать аварии наприбрежных шельфах. На презентации академик Б. Е. Патон отметил «… мы создали разработку,… предлагаем взять ее на вооружение в Украине при добыче нефти на шельфах и для исполь-зования за рубежом. Украинская технология принципиально новая, она позволяет решить одну изважнейших проблем защиты окружающей среды».

Коллектив авторов оказался удивительно гармоничным и взаимодополняющим. У каждого, какэто бывает в слаженном экипаже, своя роль. Директор Института электросварки, президент НАНУ,академик Борис Евгеньевич Патон как дирижер управлял работой коллектива, внося в каждыйэлемент разработки частицу своей мудрости, опыта, интеллекта. Начальник УНЦВТ Националь-ного университета обороны Украины, доктор технических наук, полковник Юрий Григорьевич Да-ник вместе с академиком Б. Е. Патоном генерировал идеи, принципы и варианты их реализации.Их творчески подхватывали и практически реализовывали в конструкторской документации идействующих изделиях председатель правления Опытного завода сварочного оборудованияИнститута электросварки им. Е. О. Патона НАНУ, доктор физико-математических наук ВладимирИванович Степахно и директор Государственного предприятия «Опытное конструкторско-техно-логическое бюро Института электросварки им. Е. О. Патона НАНУ», лауреат Государственнойпремии Украины в области науки и техники Валерий Степанович Романюк.

Один из авторов разработки, доктор технических наук, профессор Ю. Г. Даник рассказал о нейследующее: «Нам удалось взглянуть на проблему под иным углом зрения. Возьмем, к примеру,катастрофу в Мексиканском заливе. В результате взрыва на нефтедобывающей платформе ипоследовавшего за ним пожара устье скважины разгерметизировалось и нефть под высокимдавлением хлынула в море. Как поступают ликвидаторы аварий в подобных случаях? Все сущес-твующие на сегодня подходы основаны натом, чтобы перекрыть, остановить, загерме-тизировать утечку. Победить сопротивлениемощнейшей природной силы — фактическинадругаться над природой. Гарантирует лиэто, что вытекание прекратится навсегда?Отнюдь. Около полутора тысяч законсерви-рованных аварийных скважин в Каспийскомморе до сих пор продолжают сочиться. Да, ив Мексиканском заливе утечка полностью неустранена. Мы же заложили в основу нашейтехнологии совершенно противоположныйпринцип. С природой надо дружить и сотруд-ничать, а ее силу — направить туда, куданужно нам, и суметь ею управлять».

Патентоведы Института электросваркиим. Е. О. Патона НАН Украины провели пред-варительную экспертизу и установили, что ни Модель аварийного модуля

5

в одном из известных ныне запатентованных изобретений предложенный нами принцип не при-меняется. На основе этого принципа коллектив ученых разработал аварийный модуль специаль-ной конструкции, чем-то напоминающий стыковочный модуль космического корабля. Он присое-диняется к месту утечки, компенсируя динамический удар вытекающего вещества, и осторожноперенаправляет поток в необходимом направлении. Таким образом, и вытекание прекращается,и добычу можно продолжить. Модуль может устанавливаться роботами или же сам быть роботом.

Если подобными аварийными модулями будут оснащены все добывающие платформы, этопозволит не только оперативно ликвидировать аварии разных масштабов, но и возобновитьдобычу нефти и газа на законсервированных аварийных платформах и промыслах, потенциалкоторых далеко не исчерпан. Разработка украинских ученых сможет решить проблему обеспечениямеждународной экологической безопасности при добыче углеводородов, а также будет способс-твовать развитию этой добычи.

Разработка украинских ученых нуждалась в экспериментальном опробовании. В Институтегидромеханики НАНУ были выполнены предварительные расчеты, Опытное конструкторско-тех-нологическое бюро Института электросварки разработало конструкторскую документацию, аспециалисты Опытного завода сварочного оборудования изготовили действующие макеты моду-лей. Для проведения испытаний была смоделирована скважина, из которой бил поток жидкости сзаданными скоростью и интенсивностью. Эксперименты прошли успешно, действие принципаподтвердилось. Впечатлениями от проведенных испытаний на презентации поделился еще одиниз соавторов разработки В. С. Романюк: «Как только мы произвели соединение — поток сталуправляемым. Поворотным механизмом мы закрыли поток, интенсивно бьющий в окружающеепространство и направили его уже в том направлении, которое нам необходимо. То ли это будеттрубопровод, то ли это будет контейнер и т. п.».

Во время презентации был продемонстрирован видеоролик, иллюстрирующий последователь-ное моделирование операций по «укрощению» выброса нефти из скважины и переводу еетранспорта в нужном направлении, а также видеоматериал об испытании предложенного украин-скими учеными способа и конструкций на лабораторном стенде в Институте гидродинамики НАНУ.

На презентации выступили также директор Опытного завода сварочного оборудования В. И.Степахно, летчик-космонавт Л. К. Каденюк, директор Института гидромеханики НАНУ академикВ. Т. Гринченко, вице-президент Украинского национального комитета Торгово-промышленнойпалаты В. А. Коляденко и директор департамента внешнеэкономического сотрудничестваМинистерства иностранных дел Украины В. И. Лакомов.

Презентация вызвала живой интерес к обсуждаемой теме и предложению ученых Украины.Ряд журналистов задали вопросы разработчикам способа ликвидации аварий, касающиесядальнейшего продвижения этой разработки, ее возможной экономической привлекательностидля Украины.

Подготовлено редакцией журнала

Процесс соединения модуля саварийной скважиной в гидробассейне

Соединение аварийной скважины с модулем для дальнейшейтранспортировки жидкости по трубопроводу

6

УДК 621.30.15

МАГНИТНЫЙ КОНТРОЛЬ И СТРУКТУРНО-ТЕКСТУРНЫЕОСОБЕННОСТИ МЕТАЛЛА КИСЛОРОДНЫХ БАЛЛОНОВ

Л. М. ЛОБАНОВ, В. А. НЕХОТЯЩИЙ, М. Д. РАБКИНА, А. А. ПЕРЕПИЧАЙ (Ин-т электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины),

В. В. БЕЛОСТОЧНЫЙ, А. В. БЕЛОСТОЧНЫЙ (Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича), В. П. ЧИЖИЧЕНКО (ООО «Кислородсервис»)

Приведены результаты систематических измерений коэрцитивной силы в связи с возможными структурно-тек-стурными изменениями металла баллонов при их длительном функционировании. Установленная корреляция междутолщиной оболочки и коэрцитивной силой открывает перспективу использования коэрцитиметрии для обнаруженияопасных зон и повышения срока безопасной эксплуатации баллонов.

The results of systematic measurements of coercive force in connection with possible structural-textured changes of metalof cylinders during their long operation are given. The correlation between the thickness of a shell and coercive forcewas established which opens the prospect of application of coercimetry to detect dangerous areas and increase of levelof safe operation of cylinders.

На сегодня известны две основные причины взры-вов кислородных баллонов в Украине: человеческийфактор и изношенность газобаллонного парка. Приэтом разрушение баллонов носит в основном ди-намический характер. В отдельных случаях баллоныэксплуатируются 50…60 лет вместо положенных 40лет [1], однако существующие методы контроля непозволяют своевременно оценить возможность ихдальнейшей эксплуатации [2, 3]. Несмотря на глу-бокий анализ катастрофических разрушений ипредпринимаемые меры [4,5], данной проблеме ещене уделяется должного внимания.

Следует отметить, что с влиянием человеческогофактора связаны, как правило, условия возникно-вения контакта кислорода как сильнейшего окис-лителя с горючими газами, смазочными материа-лами и пр. В результате их возгорания резко по-вышается давление, инициируются очаги разруше-ния и происходит взрыв баллона с образованиеммножества осколков [6]. Разрушение баллоноввследствие изношенности начинается преимущест-венно из одного очага и заканчивается разделениемкорпуса на несколько частей. По существу такиеразрушения инициируются участками металла, в ко-торых произошли изменения в процессе эксплуа-тации. Например, уменьшение толщины стенкивследствие коррозии или деградация механическихсвойств из-за нарушения структурно-текстурныххарактеристик металла. Возможность отбраковкибаллонов при освидетельствовании хотя бы по од-ному из этих показателей методами НК (толщино-метрией, коэрцитиметрией и т. п.) имела бы сущес-твенное значение в повышении безопасности приэксплуатации баллонов.

Цель работы — установить взаимосвязь междувеличиной коэрцитивной силы и толщиной стенки

в результате систематических измерений этих па-раметров, а также исследований структуры металлапосле длительных сроков эксплуатации баллонов.

Объектом исследования служили баллоны, со-ответствующие ГОСТ 949–73, рабочее давление14,7 МПа, емкость 40 л. Объективные данные не-которых из них представлены в табл. 1, в том чис-ле после разрушения — для изучения структур-но-текстурных параметров металла.

Рассмотрим химический состав металла последлительного срока эксплуатации баллонов. Ана-лиз полученных результатов (табл. 2) подтверж-дает их соответствие химическому составу метал-ла баллонов, изготовленных в последние годы наММК им. Ильича, из стали Дс (табл. 3). Это свиде-тельствует о том, что в течение многолетней эк-сплуатации существенных изменений в составестали не произошло.

Что касается механических свойств, то, как из-вестно, прочностные характеристики стали опреде-ляются прежде всего легирующими элементами,создающими твердый раствор на основе железа, ко-торый, в свою очередь, в целом можно оценить уг-леродным эквивалентом (см. табл. 2, 3). Посколькусодержание углерода больше 0,12 %, углеродныйэквивалент вычисляется по следующей формуле:

Cэкв = C + Mn6

+ Cr + Mo + V

5 +

Ni + Cu15

.

В этой связи интересно отметить характер рас-пределения углеродного эквивалента, который от-личается несколькими максимумами (рис. 1), атакже зависимость от его величины предела те-кучести металла (рис. 2).

© Л. М. Лобанов, В. А. Нехотящий, М. Д. Рабкина, А. А. Перепичай, В. В. Белосточный, А. В. Белосточный, В. П. Чижиченко, 2011

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2011 7

Относительно влияния химического составастали на предел текучести следует подчеркнуть,что σт по существу слабо зависит от Cэкв, пос-кольку необходимый уровень механических ха-рактеристик стали Дс достигается также за счетдругих видов упрочнения: измельчения размеразерна, увеличения плотности дислокаций, диспер-сионного твердения, текстурного фактора и др.Так, в работе в [7] установлено, что предел те-

кучести баллонной стали тем ниже, чем большеразмер и количество аномальных зерен перлита.

Для установления взаимосвязи между величи-ной коэрцитивной силы Hc — наиболее чувстви-тельным к структуре магнитным параметром —и толщиной стенки баллона на всю наружную по-верхность баллонов наносилась координатная сет-ка с шагом 50 мм. В узлах этой сетки провели за-

Т а б л и ц а 2. Химический состав металла исследуемых баллонов, мас. %

Исследуемыйбаллон C Mn Si S P Cr Ni Cэкв

Б1 0,513 1,01 0,319 0,023 0,023 0,14 0,11 0,72

Б2 0,467 0,85 0,247 0,023 0,022 0,11 0,07 0,64

Б3 0,490 0,88 0,255 0,019 0,026 0,23 0,10 0,69

Б4 0,442 0,90 0,366 0,014 0,017 0,11 0,11 0,62

Б5 0,482 0,72 0,257 0,026 0,019 0,10 0,08 0,63

Т а б л и ц а 1. Объективные данные исследуемых баллонов

Исследуемыйбаллон

Заводской номер Срок службы,лет

Толщина стенки,мм

(min…max)

Коэрцитивнаясила Hc, А/см(min…max)

Фактическийзапас прочности

m

Достоверность аппроксимациираспределения коэрцитивной

силы, R2прод./R

2кольцев.

Б1 91200 45 5,6...9,0 6,0...9,4 3,16 0,6989/0,9406

Б2 147710 52 7,3...9,2 4,3...6,3 2,98 0,8425/0,9810

Б3 39280 18 8,8...9,8 5,1...7,8 2,45 0,8976/0,9390

Б4 269418 36 6,1...8,9 4,6...8,3 2,91 0,8716/0,9175

Б5 49607 49 7,4...8,0 4,7...6,9 2,50 0,7933/0,8402

Б6 189154 45 7,5...8,6 5,9...7,7 Не испытаны -

Б7 3917 46 8,2...9,4 4,8...8,1 --"-- 0,6039/0,9522

Б8 86482 48 7,4...8,9 4,7...9,2 --"-- Н/у/0,7431

Б9 153737 56 7,8...9,6 4,3...7,1 --"-- 0,9261/0,9525

Б10 89952 48 6,1...10,3 4,2...7,7 --"-- 0,9275/0,9275

Б11 2063 57 7,9...10,3 4,0...5,2 --"-- -

Б12 129277 27 7,7...10,4 5,8...8,5 --"-- 0,7622/0,8763

Б13 35601 56 7,4...10,5 4,7...9,1 --"-- -

Б14 117769 69 7,0...9,9 4,8...8,0 --"-- 0,7216/0,9558

Пр и м е ч а н и е . Н/у — корреляция не установлена

Рис. 1. Распределение величины углеродного эквивалента повыборке объемом N = 50 по данным завода-изготовителя(заштрихованная область соответствует химическому соста-ву металла баллонов после их длительной эксплуатации)

Рис. 2. Влияние величины углеродного эквивалента на пределтекучести

8 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2011

меры толщины оболочки толщиномером ТУЗ-2 икоэрцитивной силы структуроскопом КРМ-Ц-К2М вдоль цилиндра и в кольцевом направлении.Обоснованием измерения магнитных характерис-тик не менее чем в двух направлениях является,как известно, анизотропия структурных парамет-ров и механических свойств металла оболочек.

Известно, что с увеличением пластической де-формации коэрцитивная сила, измеренная вдольцилиндра, существенно возрастает, а измереннаяв кольцевом направлении тоже увеличивается, номеньше, чем в первом случае [5]. Как показанов работе [8], по характеру распределения и вели-чине коэрцитивной силы можно судить о режимеэксплуатации баллонов: надежный (до 7,5 А/см);контролируемый (7,5…9 А/см) и критический(выше 9 А/см), в то время, как в новых баллонахзначения коэрцитивной силы составляютHc = 4…6 А/см.

Наши исследования показали, что в баллонахпосле продолжительной эксплуатации значениякоэрцитивной силы преимущественно не превы-шают контролируемый порог (см. табл. 1). Однаков некоторых баллонах обнаружены локальныеучастки, отвечающие критическому режиму экс-плуатации. Так, в баллоне Б1 при испытании хотьи достигнут высокий запас прочности (m = 3,16,табл. 1), наблюдаются участки (100 см2) с высо-кими значениями коэрцитивной силы.

Статистический анализ данных, полученных с480-ти участков каждой цилиндрической оболоч-ки, показал, что распределение коэрцитивной си-лы в ней можно аппроксимировать полиномом 6-йстепени (рис. 3). Величина достоверности состав-ляет R2 = 0,6…0,96 (см. табл. 1). При этом мак-симальному количеству повторяющихся значенийв продольном направлении (рис. 3, а, в) соответс-твуют более высокие показатели коэрцитивной си-лы, чем в кольцевом (рис. 3, б, г).

Таким образом, учитывая, что значения коэр-цитивной силы в новых баллонах составляютHc = 4…6 А/см, а в состоянии предразрушенияHc ≥ 9,5 А/см, полученные результаты свидетель-ствуют о том, что при отсутствии недопустимыхповреждений в стенках баллонов состояние металлапосле длительного срока эксплуатации в основномпродолжает оставаться удовлетворительным.

Сопоставление данных толщинометрии (рис. 4)и коэрцитивной силы показало, что с уменьше-нием толщины оболочки коэрцитивная сила уве-личивается (рис. 5). Подтверждением установлен-ной закономерности может служить испытаниевплоть до разрушения баллона Б1. Несмотря нато, что баллон, как отмечалось, имеет высокийзапас прочности, место разрушения было опреде-лено до испытания, поскольку в результате изме-рений обнаружили участок с высокой коэрцитив-ной силой (9,3…9,4 А/см), которому соответство-вала минимальная толщина стенки (5,6…5,9 мм).

Следует отметить, что корреляция между Hc(y)и δ(х) в основном характеризуется линейной за-висимостью типа y = Ax+B, а значения коэрци-тивной силы, измеренные в одних и тех же точкахвдоль цилиндра и в кольцевом направлении, рас-полагаются эквидистантно. При этом значения,измеренные в продольном направлении, лежат вы-ше значений, измеренных в кольцевом направ-лении (рис. 5). Однако в ряде случаев линейностьнарушается, что, по всей видимости, может бытьобусловлено накоплением усталостных поврежде-ний [9, 10], особенностями напряженно-деформи-рованного состояния стенок баллонов, а такжеструктурными изменениями в металле и требуетдальнейшего изучения.

Полученные результаты хорошо согласуютсяс выводами, приведенными в работе [11], где приувеличении деформации (на основании данныхоптической металлографии и кристаллографичес-

Т а б л и ц а 3. Химический состав металла баллонов, изготовленных на ММК им. Ильича за период 2001–2008 гг., мас. %

C Mn Si S P Ni Cu Cr AC1 AC3 Cэкв

0,43 0,74 0,25 0,02 0,011 0,02 0,02 0,03 729,5 810,9 0,56

0,43 0,80 0,29 0,017 0,010 0,02 0,03 0,01 728,5 811,7 0,57

0,43 0,83 0,32 0,016 0,017 0,01 0,01 0,04 729,2 815,0 0,58

0,45 0,80 0,22 0,026 0,021 0,01 0,01 0,01 729,8 811,3 0,59

0,45 0,87 0,27 0,015 0,017 0,02 0,02 0,03 727,0 809,2 0,60

0,47 0,80 0,28 0,018 0,024 0,01 0,01 0,05 729,3 808,1 0,61

0,49 0,73 0,28 0,013 0,023 0,01 0,01 0,04 728,4 801,8 0,62

0,49 0,77 0,30 0,020 0,035 0,01 0,02 0,03 730,2 808,6 0,63

0,50 0,75 0,27 0,022 0,025 0,02 0,03 0,07 730,9 803,4 0,64

0,50 0,84 0,19 0,019 0,017 0,01 0,01 0,03 726,9 798,0 0,65

0,53 0,76 0,26 0,021 0,017 - - 0,03 729,8 795,6 0,66

0,53 0,77 0,28 0,020 0,019 0,01 0,01 0,04 729,9 796,7 0,67

0,52 0,85 0,23 0,018 0,025 0,02 0,01 0,06 727,6 798,2 0,68


кой текстуры) установлена линейная корреляциямежду коэрцитивной силой Hc и структурно-тек-стурными параметрами.

Для развития этих представлений на фрагмен-тах из отобранных пяти баллонов (см. табл. 1) бы-ли проведены металлофизические исследования.

Прежде всего представляется целесообразнымрассмотреть микроструктуру металла, которая встенках баллонов Б1, Б2, Б4 и Б5 по существуидентична и представляет собой ферритно-пер-литную смесь с баллом зерна феррита № 8 пошкале [12]. При этом с внутренней поверхностисформирована четкая текстура проката, тогда какв середине толщины — слабовыраженная полос-чатость и с наружной поверхности — практическиравноосная структура (рис. 6, а, в).

Что касается повреждений, то в Б1 с внутрен-ней поверхности кроме общей коррозии наблю-

дается обезуглероженный слой, в котором проис-ходит снижение микротвердости до HV0,1—1810…1930 МПа по сравнению со средним сече-нием HV0,1—2210…2280 МПа. В меньшей сте-пени подвержена общей коррозии наружная по-верхность баллона Б1. Повреждения внутреннейповерхности в Б2 более существенны по сравне-нию с Б1. Кроме того, характерной особенностьюздесь является обезуглероживание не только свнутренней, но и с наружной поверхности, гдепроисходит снижение микротвердости доHV0,1—1470 МПа, по сравнению с серединойтолщины — HV0,1—1970…2030 МПа. В Б4 внут-ренняя и наружная поверхности повреждены об-

Рис. 3. Статистический анализ распределения коэрцитивной силы в оболочках баллонов: Б3 (а, б); Б4 (в, г); а, в — продольное;б, г — кольцевое направление

Рис. 5. Влияние толщины оболочки δ на Нс в Б9: темные точ-ки — продольное направление, светлые — кольцевое

Рис. 4. Статистический анализ распределения толщины обо-лочки δ в баллоне Б9


щей коррозией. В Б5 с внутренней по-верхности наиболее значительныеповреждения, однако здесь наблюда-ется повышение микротвердости доHV0,1—2320…2740 МПа. Микрострук-тура металла стенки баллона Б3 сущес-твенно отличается от структуры металлаБ1, Б2, Б4 и Б5 и представляет собойкрупнозернистую перлитную структуру стонкими выделениями феррита по грани-цам перлитных зерен, балл зерна № 3...4.На обеих поверхностях стенки имеетместо обезуглероживание, более яркопроявившееся на наружной поверхности(рис. 6, б), что, по всей видимости, выз-ванное высокотемпературным нагревом.

Таким образом, наиболее неблагоп-риятная микроструктура у металлабаллона Б3 — крупное зерно и обе-зуглероженные слои как с наружной,так и с внутренней поверхности.

Для дальнейшего исследования влияния струк-турных составляющих на изменение коэрцитив-ной силы в связи с изменением толщины стенкибыла определена кристаллографическая текстураметалла методом построения обратных полюсныхфигур [13, 14]. Измерение интегральных интен-сивностей дифракционных рефлексов от кристал-лографических плоскостей (110), (200), (211),(220), (310), (222), (321) проводили на образцахиз наружного и внутреннего приповерхностногосечения цилиндрической оболочки корпуса послеснятия окалины, а также из серединного слоя всравнении с эталоном, который был приготовлениз мелких рекристаллизованных опилок исследу-емой стали. Для удаления деформированного примеханической шлифовке слоя осуществляли егохимическую полировку на глубину 0,1 мм. Ска-нирование проводили на дифрактометре ДРОН-3в одинаковых условиях съемки. Находили отно-шения интегральных интенсивностей линий диф-ракции исследуемых образцов и эталона. Приве-денная полюсная плотность Phkl пропорциональнаотношению интенсивности линии в текстурован-ном образце и образце без текстуры [13, 14]:

Phkl = IhklT

Ihklo

K.

Как показали исследования, текстура металлабаллонов в основном представлена семействомплоскостей {110} и {001} (рис. 7), так как их плот-ность на полюсных фигурах превышает единицу,которая соответствует отсутствию текстуры.

При этом основными компонентами текстурыявляются ориентировки {001} <110>, {112} <110>и {110} <001-112>, типичные для текстуры про-катки ОЦК-металлов и сплавов. Следует отме-

тить, что кристаллографическая текстура по тол-щине стенки баллонов неоднородна. Особенно об-ращает на себя внимание равномерное ступенча-тое уменьшение полюсной плотности плоскостей{110} и {001} от внутренней к наружной повер-хности стенки в металле баллона Б3. Существен-ное снижение этих величин со стороны наружнойповерхности по сравнению с внутренней свиде-тельствует о том, что в металле произошли фа-зовые и структурные изменения, связанные, по-

Рис. 6. Микроструктура (200) металла на наружной поверхности стенкибаллонов: а — Б1; б — Б3; в — Б5

Рис. 7. Распределение кристаллографических плоскостей вразных сечениях стенки корпуса: а — плоскости семейства{110}; б — {001}; 1 — наружная поверхность; 2 — середин-ное сечение; 3 — внутренняя поверхность


видимому, с высокотемпературным нагревом на-ружной поверхности баллона.

Проведенный анализ показал, что между фазо-выми превращениями и структурными параметра-ми, с одной стороны, и кристаллографическимтипом текстуры, с другой, существует определен-ная корреляция. Тем не менее, наличие крупногозерна в Б3 (рис. 6, б) обусловило, по всей види-мости, снижение фактического запаса прочности(см. табл. 1), несмотря на подавление «хрупкой»компоненты (001) с наружной поверхности (см.рис. 7), что требует дальнейших исследований.

Выводы

1. Установлено, что химический состав метал-ла баллонов после длительного срока эксплуа-тации (45 лет и более) не претерпевает сущест-венных изменений по сравнению с металлом но-вых баллонов, о чем свидетельствует величина уг-леродного эквивалента.

2. Показано, что предел текучести металла бал-лонов σт по существу не зависит от незначитель-ных колебаний в содержании основных легиру-ющих элементов в составе стали Дс.

3. Обнаружено, что структура металла балло-нов после длительных сроков эксплуатации пред-ставляет собой ферритно-перлитную смесь с бал-лом зерна феррита № 8, переходящей от струк-туры проката с внутренней поверхности к прак-тически равноосной структуре с наружной. Приэтом среди повреждений, кроме общей коррозии,наблюдается обезуглероженный слой, в ряде слу-чаев с обеих поверхностей.

4. Показано, что в результате высокотемпера-турного нагрева в металле баллона Б3 произошлифазовые превращения, сопровождающиеся рос-том зерна, с одной стороны, и изменением крис-таллографических параметров, с другой, что обус-ловило снижение фактического запаса прочностипо сравнению с другими баллонами, подвергну-тыми испытаниям.

5. Определено, что с увеличением толщиныстенки коэрцитивная сила уменьшается, а соот-ношение между Hc(y) и δ(x) в основном можноаппроксимировать линейной зависимостью типаy = Ax+B. При этом значения коэрцитивной силы,измеренные в одних и тех же точках вдоль цилиндраи в кольцевом направлении, эквидистантны.

6. Установленная корреляция между толщинойоболочки и коэрцитивной силой открывает перс-пективу использования коэрцитиметрии для об-

наружения опасных зон и повышения безопаснойэксплуатации баллонов.

Авторы благодарят: В. В. Усова — д-ра физ.-мат.наук, проф. ЮГПУ им. К. Д. Ушинского МОН Ук-раины и Н. М. Шкатуляк — канд. физ.-мат. наук, доц.ЮГПУ им. К. Д. Ушинского МОН Украины за про-ведение рентгеноструктурного анализа; Р. И. Дмит-риенко — инженера ИЭС им. Е. О. Патона НАНУза участие в проведении расчетов по определению ко-эрцитивной силы.

1. Рубан А. Г. Международный опыт обновления газобал-лонного парка производителей промышленных газов //Технические газы. — 2009. — № 6. — С. 54–63.

2. ДНАОП 0.00-1.07–94. Правила устройства и безопаснойэксплуатации сосудов, работающих под давлением (с из-менениями и дополнениями).

3. ГОСТ 949–73. Баллоны стальные малого и среднегообъема для газов на Pр ≤ 1 9,6 МПа.

4. Чижиченко В. П. Взрывобезопасность кислородных бал-лонов // Технические газы. — 2009. — № 6. — С. 64–65.

5. Анализ разрушений и возможности контроля состоянияметалла кислородных баллонов / В. М. Долинский, В. М.Стогний, В. Г. Новик и др. // Техн. диагностика и нераз-руш. контроль. — 2001. — № 4. — С. 33–36.

6. Белосточный А. В., Троцан А. И., Коротич И. К. Иссле-дование металла цельнометаллических баллонов длясжатых газов, разрушившихся при эксплуатации //Вісник Приазовського держ. техн. ун-ту. — 2009. —Вип. 19. — С. 91–94.

7. Белосточный А. В., Лаухин Д. В. Исследование структур-ных особенностей металла цельнометаллических сосу-дов, работающих под давлением, с целью стабилизациимеханических свойств // Строительство, материаловеде-ние, машиностроение: Сб. научных тр.: Стародубовскиечтения, Днепропетровск. — 2005. — Вып. 32. — Ч.1. —С. 133–135.

8. Магнитный контроль напряженно-деформированногосостояния и остаточного ресурса сосудов, работающихпод давлением / Б. Е. Попов, Е. А. Левин, В. С. Котель-ников и др. // Безопасность труда в промышленности. —2001. — № 3. — С. 25–30.

9. Оценка усталостного состояния и остаточного ресурсасварных соединений неразрушающими магнитными мето-дами для обеспечения качества сварных конструкций и из-делий / Л. М. Лобанов, Ю. К. Бондаренко, Г. Я. Безлюдько,А.Ю. Бондаренко // Докл. 54-й Ежегодной конф. Междуна-родного института сварки (Словения), 2001, июль.

10. Безлюдько Г. Я., Елкина Е. И., Соломаха Р. Н. Коэрцити-метрия делает диагностику достовернее и дешевле //Техн. диагностика и неразруш. контроль. — 2009. —№ 3. — С. 59–60.

11. Анизотропия коэрцитивной силы и текстура деформиру-емой стали / Л. М. Лобанов, В. А. Нехотящий, М. Д. Раб-кина и др. // Деформация и разрушение материалов. —2010. — № 10. — С. 19–25.

12. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления иопределения величины зерна.

13. Бородкина М. М., Спектор Э. Н. Рентгенографическийанализ текстур в металлах и сплавах. — М.: Металлур-гия, 1982. — 272 с.

14. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентге-нографический и электронно-оптический анализ. — М.:Металлургия, 1970. — 366 с.

Поступила в редакцию28.11.2010


УДК 621.19.16

ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫХХАРАКТЕРИСТИК СТАЛИ 12Х18Н10Т

ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 560°ССообщение 1. Методика и некоторые результаты

А. Я. НЕДОСЕКА, С. А. НЕДОСЕКА, А. А. ГРУЗД, М. А. ЯРЕМЕНКО, Л. Ф. ХАРЧЕНКО,И. Г. ВОЛОШКЕВИЧ (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)

Исследованы акустико-эмиссионные характеристики широко используемой в промышленности стали 12Х18Н10Тв условиях нормальных и высоких (до 560 °С) температур при испытаниях на статическую прочность. Показаныособенности, характерные для процесса ее деформирования и разрушения, возникновения сопутствующей этомупроцессу АЭ. Установлено, что модернизированный испытательный стенд, выбранные образцы и методика ис-пытаний обеспечивают получение АЭ характеристик стали 12Х18Н10Т в условиях высокотемпературного нагру-жения, необходимых для диагностики состояния данного материала.

The acoustic-emission characteristics of steel 12Kh18N10T widely used in industry under the conditions of normal andhigh (up to 560 °C) temperatures during static strength tests were investigated. The peculiarities are shown peculiar forthe process of its deformation and fracture, formation of AE followed this process. It was established, that modified teststand, selected specimens and test methods provide obtaining AE characteristics of steel 12Kh18N10T under conditionsof high-temperature loading necessary for diagnostics of state of the given material.

Учитывая широкое распространение в нефтехи-мических производствах и энергетике металлокон-струкций и сложного технологического оборудо-вания, работающих при высоких температурах (до560 °С) и при этом малодоступных для применениятрадиционных средств неразрушающего контро-ля, разработка средств акустико-эмиссионного(АЭ) их диагностирования представляет чрезвы-чайно важную задачу [1].

Высокие температуры оказывают существен-ное влияние на прочностные свойства и эксплу-атационные характеристики конструкционныхсталей [2–4]. Исследование в лабораторных усло-виях АЭ характеристик наиболее часто применя-емых в условиях высоких температур материаловявляется необходимым этапом при переходе к пе-риодическому АЭ контролю, а затем и непрерыв-ному АЭ мониторингу потенциально опасныхобъектов промышленности, в первую очередь хи-мических производств, где температуры могут из-меняться в диапазоне от криогенных до весьмавысоких. Результаты высокотемпературных испы-таний могут также быть полезны при АЭ иссле-дованиях процессов сварки и плавки.

В качестве модельного материала, широко ис-пользуемого в конструкциях предполагаемыхобъектов контроля, в данной работе изучена сталь12Х18Н10Т, проведены ее испытания на стати-ческую прочность в условиях нормальных и вы-соких температур с целью определения особен-ностей возникновения сопутствующей этому про-цессу акустической эмиссии.

Сталь 12Х18Н10Т — коррозионно-стойкаяконструкционная сталь аустенитного класса. При-ведем некоторые ее характеристики и особеннос-ти (по данным источника [5]). Назначение: изго-товление деталей, выдерживающих температурыдо 600 °С, сварных аппаратов и сосудов для раз-бавленных растворов азотной, уксусной, фосфор-ной кислот, растворов щелочей и солей, другихдеталей, работающих под давлением при темпе-ратурах от –196 до +600 °С, а при наличии аг-рессивных сред — до +350 °С. Продукция из стали12Х18Н10Т используется в строительной, пище-вой промышленности, в медицинском оборудо-вании. Бесшовные трубы из стали 12Х18Н10Т ши-роко применяются в нефтехимической отрасли,автомобилестроении, машиностроении и прочихобластях промышленности. Сталь используют ив криогенной технике для изготовления сварныхконструкций, работающих при температурах до–269 °С, и при изготовлении высокотемператур-ного емкостного, теплообменного и реакционногооборудования, в том числе паронагревателей итрубопроводов высокого давления с температуройэксплуатации до 600 °С, для деталей печной ап-паратуры, муфелей, коллекторов выхлопных сис-тем. Максимальная температура применения жа-ростойких изделий из этих сталей в течение10000 ч составляет 800 °С, температура началаинтенсивного окалинообразования — 850 °С. Принепрерывной работе сталь устойчива против окис-ления на воздухе, в атмосфере продуктов сгораниятоплива при температурах до 900 °С, в условияхрезких изменений температур до 800 °С.

© Недосека А. Я., Недосека С. А., Грузд А. А., Яременко М. А., Харченко Л. Ф., Волошкевич И. Г., 2011


Химический состав стали 12Х18Н10Т следу-ющий, мас. %: не более 0,8 Si; не более 0, 30 Cu;не более 2,0 Mn, 9,0…11,0 Ni; 0,6…0,8 Ti; не более0,035 P; 17,0…19,0 Cr; не более 0,020 S.

Механические свойства стали 12Х18Н10Т (сос-тояние поставки — прутки сечением 60 мм, термо-обработка — закалка при 1020…1100 °С, воздух,масло или вода): σ0,2 = 196 МПа; σв = 510 МПа;δ5 = 40%; ψ = 55%. Механические характеристикипри высоких температурах приведены в табл. 1.

После стандартной термической обработки, сос-тоящей из закалки с 1050 °С с охлаждением в воде,сталь имеет структуру раствора. Она не претерпе-вает каких-либо превращений при нагреве под го-рячую пластическую деформацию и при охлаж-дении до –196 °С. При длительных выдержках винтервале 450…650 °С наблюдается выделение кар-бидов хрома типа Cr23C6, что вызывает появлениесклонности к межкристаллитной коррозии с мини-мальным инкубационным периодом 8….10 ч при600 °С (испытание в кипящей 65%-ной азотнойкислоте, три цикла по 48 ч).

Хром, содержание которого в стали составляет17…19 %, представляет собой основной элемент,обеспечивающий способность металла к пасси-вации и обеспечивающий ее высокую коррозион-ную стойкость. Легирование никелем при доста-точном его количестве (8..12 %) приводит к об-разованию стали с аустенитной структурой, т.е.переводит сталь в аустенитный класс, что имееяпринципиально важное значение, так как позво-ляет сочетать высокую технологичность стали суникальным комплексом эксплуатацинных харак-теристик. Такие стали имеют повышенную (посравнению с ферритными) коррозионную стой-кость в агрессивных средах, в том числе в сернойи ряде других кислот. Они хорошо прокатываютсяв горячем и холодном состояниях, свариваютсябез охрупчивания околошовных зон. Влияние ни-келя на коррозионную стойкость в стали этогокласса проявляется в том, что он, имея повышен-ное сопротивление действию кислот, передает этосвойство стали.

Таким образом, проводимое исследование ак-туально как ввиду широкого применения данного

материала в промышленности, так и его высокихэксплуатационных качеств.

Представленному в работе исследованию пред-шествовали разработки:

– специализированного испытательного и кон-трольного оборудования для получения и иссле-дования высокотемпературных АЭ характеристикконструкционных материалов;

– методики проведения высокотемпературныхАЭ испытаний образцов стали 12Х18Н10Т.

Методика исследования предусматривала от-работку и изготовление специализированных об-разцов, предназначенных для нагрева, статичес-кое растяжение их вплоть до момента разрушения,измерение и запись акустических характеристикисследуемого материала.

Разработано и изготовлено испытательное обо-рудование: печь с электронагревом до температур560…600 °С и теплоизоляцией, захваты-переход-ники, адаптированные к разрывной машине Р-20.

Система получения акустических характерис-тик испытуемого материала представляет собой:

– акустические датчики-преобразователи типаДАЭ-150;

– волноводы, рассчитанные для понижения ра-бочих температур в диапазоне от 120 °С на захватеразрывной машине до 25 °С на преобразователе АЭ;

– контрольно-диагностический комплекс на ба-зе системы АЭ диагностики ЕМА-3.

Система получения, записи и обработки данныхпо испытательным температурам Tисп °С и испы-тательным нагрузкам Pисп включает:

– контролирующие термопары типа ТП 0188с диапазоном измеряемых температур от –140до +1000 °С;

– потенциометр с рабочим диапазоном0…+5 В, контролирующий уровень нагрузки наиспытуемый образец;

– АЭ комплекс ЕМА-3.Таким образом, обеспечен комплексный и син-

хронный контроль параметров, необходимых дляполучения и анализа высокотемпературных АЭхарактеристик испытуемого материала.

Проведенное ранее исследование [3] показало,что в диапазоне нагрева до 350 °С акустическиехарактеристики сталей остаются практически неиз-менными, затем происходит уменьшение амплитудпринятых датчиками сигналов и снижение скоростипрохождения волны через материал. Скорость оп-ределяли по задержкам времени прихода АЭ на ус-тановленные на объекте контроля датчики, учиты-вая, что известно расстояние между ними.

Предварительно была решена задача по отра-ботке формы и геометрических размеров образцовматериала 12Х18Н10Т с целью оптимизации уров-ня затухания получаемых АЭ сигналов. Обеспе-чению условий эксперимента и поставленным за-дачам исследования удовлетворяет образец ци-

Т а б л и ц а 1. Механические свойства стали 12Х18Н10Т при по-вышенных температурах

Tисп., °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU,Дж/м2

20 225…315 550…650 46…74 66…80 215…372

500 135…205 390…440 30…42 60…70 196…353

550 135…205 380…450 31…41 61…68 215…353

600 120…205 340…410 28…38 51…74 196…358

650 120…195 270…390 27…37 52…73 245…353

700 120…195 265…360 20…38 40…70 255…353


линдрической формы с концентратором напряже-ний в средней части — надрезом размером1,0×2,5 мм (рис. 1), обеспечивающим сравнитель-но невысокий уровень затухания сигналов АЭ —амплитуда A не более 9…12 дБ.

Схема стенда для высокотемпературных АЭиспытаний конструкционных материалов предс-тавлена на рис. 2.

При испытаниях на статическое растяжение ре-гистрировали температуру в рабочей части образ-ца, нагрузку и акустическую эмиссию, а такжепроверяли алгоритм прогноза разрушающей наг-рузки АЭ системы ЕМА-3 в условиях различнойакустической активности.

Принятая в испытаниях схема использованияэлектропечи с теплоизоляцией обеспечила равно-мерное прогревание и поддержание постояннойтемпературы по всему периметру испытуемого об-разца материала, а встроенные в печи термопарыпозволяют контролировать и обеспечивать постоян-ную температуру. С учетом эксплуатационныхсвойств материала 12Х18Н10Т при нагруженииподдерживалась постоянная температура 560 °С свнесением ее величины в систему контроля.

Поддержание параметров нагружения разрывноймашиной Р-20: нагрузка Pисп (0…10000 кгс) и ско-

рость нагружения Vисп (≈1000 кгс/мин) также осу-ществлялось системой контроля.

В выбранной схеме испытаний особое внима-ние уделялось разработке и расчету применяемыхволноводов [6, 7], обеспечивающих качественнуюпередачу получаемых АЭ характеристик и низкийуровень затухания сигналов АЭ — не более3…5 дБ. В качестве волновода использовалицилиндрический стержень из стали Ст3 диамет-ром 16 мм длинной 176 мм с винтовой нарезкойна коцах — для крепления волновода к захватнойчасти системы нагружения (длинной 27 мм) и дляприсоединения датчика АЭ (14 мм). Между дат-чиком и головкой волновода расположен тонкийслой акустопрозрачного материала для обеспече-ния надежной передачи сигналов. Расчет умень-шения температуры от нагреваемого торца до ра-бочей поверхности проводили по формуле:

T = Tcp + Tнач exp⎛⎝−z√⎯ b

a ⎞⎠, b =

2αa

λ0rc, a =

λ0

cγ ,

где Tср = 20 °С — температура окружающей средына момент проведения измерения; Tнач — началь-ная температура; α — коэффициент теплоотдачи;γ — удельный вес; c — удельная теплоемкость;λ0 — коэффициент теплопроводности; rc — радиусстержня; z — расстояние по длине волновода отпереходника до датчика (100 мм).

Теплофизические постоянные для материалаволновода выбирали из справочных материалов.Проведенные исследования показали, что при сде-ланном выборе геометрических размеров, формыи материала волноводов практически не умень-шается чувствительность датчиков АЭ в рабочемдиапазоне частот, применение волноводов не ока-зывает существенного влияния на форму и амп-литуду принимаемого сигнала.

Основные результаты проведенного иссле-дования. На основании статистического анализаиспытаний образцов из данного материала, учи-тывая его низкую акустическую активность, оце-ним, как влияет наличие концентраторов на по-вышение информативности метода АЭ. Данныетабл. 2 четко показывают, что наличие надрезаили сварного шва в материале обеспечивает в от-личие от образцов без концентратора получениедостаточно большого числа событий АЭ (рис. 3)

Т а б л и ц а 2. Снижение среднего числа событий АЭ при вы-соких температурах

Материал Число событий АЭ

при нормальнойтемпературе

при температуре560 °С

Без шва 12 3

Со сварным швом 240 70

С надрезом 154 48Рис. 1. Круглый образец с головкой диаметром 14 мм и над-резом-концентратором в рабочей части


даже при общем снижении АЭ активности в ус-ловиях высоких температур [3].

Поскольку образцы с надрезом менее АЭактивны по сравнеию с образцами со сварнымшвом, наибольший интерес представляло иссле-дование возможностей оценки именно их харак-теристик. Испытания показали, что с использова-нием принятой методики исследований можетбыть получено достаточно большое число собы-тий АЭ, а определение их координат и кластерныйанализ работают эффективно (рис. 3).

На рис. 4–6 представлены диаграммы испы-таний образцов с зависимостью АЭ параметровот времени:

– рис. 4, а; 5, а, в; 6, а: синего цвета — стол-бчатый график амплитуд событий АЭ (А, дБ), крас-ного — график нагрузки (Р, кг), зеленого — графиксреднего уровня непрерывной АЭ (Av, мВ), фио-летового — график суммарного числа событий АЭ(N, безразмерный);

– рис. 4, б; 5, б, г; 6, б: синего цвета — сту-пенчатый график амплитуд событий АЭ (А, дБ),красного — график нагрузки (Р, кг), зеленого —

ступенчатый график времени нарастания сигналадо максимума (R, мкс), фиолетового — ступенча-тый график числа осцилляций (С, безразмерный).

В нижней части графика указан параметр, от-кладываемый по оси абсцисс, и его размерность(в данном случае время, прошедшее от началаиспытания).

Результаты испытания, приведенные на рис. 4,показывают крайне незначительную активностьАЭ на протяжении всего процесса нагружения, хо-тя на стадии развития трещины зафиксированыпять событий АЭ из общего числа, равного вось-ми. Учитывая требования, предъявляемые систе-мами семейства ЕМА к распознаванию процессанакопления повреждений, такого объема данныхдля прогнозирования развития разрушения поданным АЭ недостаточно. Тем не менее, отметимнекоторые очевидные закономерности. Процесснакопления повреждений в данном случае проис-ходит дискретно [8], но эта дискретность прояв-ляется фактически через одинаковые интервалывремени. Каждый такой скачок поврежденностиматериала сопровождается ростом амплитуды АЭ

Рис. 2. Стенд для высокотемпературных испытаний образцов на основе машины Р-20 (а) и фрагмент установки с образцомкруглого сечения в электропечи (б): 1 — система нагружения образца машины Р-20; 2 — верхняя и нижняя траверсы; 3 —высокотемпературная печь; 4 — переходник для составного захвата; 5 — датчик АЭ; 6 — волновод; 7 — термопара


сигналов, увеличением числа осцилляций и вре-мени нарастания сигнала.

В целом такая картина характерна для мате-риалов с изначально низкой поврежденностью.Следует также отметить незначительные колеба-ния непрерывной АЭ. Всплеск ее наблюдаетсятолько при возникновении первого события АЭ,соответствующего, вероятнее всего, началу раз-вития пластической деформации в материале.

Разрушение образца визуально происходилоплавно, слышимый при разрыве образца звукбыл негромким, что практически полностью со-ответствует невысокому уровню амплитуд АЭсигналов при разрушении в сравнении с ампли-тудами, регистрируемыми в процессе нагруже-ния. Контроль АЭ системой стали 12Х18Н10Т

требует особых методических подходов, посколь-ку при отсутствии концентраторов или накоплен-ных в процессе эксплуатации дефектов такой ма-териал является одним из наименее акустическиактивных материалов.

Испытание образцов с концентратором-выточ-кой (рис. 5), показывает наличие достаточно боль-шого по сравнению с гладким образцом числа со-бытий АЭ. В то же время картина распределениясигналов во времени и их численные характерис-тики для двух представленных образцов существен-но отличаются. Наиболее важным является отличиеАЭ картины в момент разрушения. Для образца №1 характерным является сохранение в период раз-вития трещины и при разрушении величин ам-плитуд сигналов A, числа осцилляций C и времени

Рис. 3. Окно программы ЕМА-3.5. Испытание образца при температуре 560 °С. Левый большой экран — область отображениякоординат событий АЭ и их кластеризации. Над ним — экран прогноза разрушения и предупреждения об опасности. Правыйэкран — графики реального времени с различными параметрами процесса испытаний

Рис. 4. Результаты испытаний образца без концентратора при нормальной температуре (+20 °С)


нарастания сигнала до максимума R примерно втом же диапазоне, в котором они находились впроцессе всего нагружения.

Для образца № 2, напротив, при в целом мень-шей АЭ активности при разрушении наблюдается

существенный рост упомянутых выше характе-ристик. Так, амплитуда в процессе нагружения ме-няется в диапазоне 17…36 дБ, а при разрушениидостигает 68 дБ, число осцилляций — соответс-твенно 1…16 и 619, время нарастания до макси-

Рис. 5. Результаты испытаний двух образцов с концентратором при температуре 560–°С: а, б — образец № 1; в, г — № 2

Рис. 6. Результаты испытаний образца со сварным швом при температуре 450 °С


мума — 1…29 и 582 мкс. Это очень существенныеизменения, которые свидетельствуют о том, чтодля образца № 2 процесс образования и роста тре-щины происходит более динамично, с выделени-ем большей энергии. Таким образом, единая кар-тина разрушения одинаковых образцов из стали12Х18Н10Т в условиях высокотемпературногонагружения отсутствует.

Испытание сварного образца (рис. 6) по кине-тике возникновения сигналов АЭ и их измененияв процессе нагружения наиболее соответствуетобразцу с надрезом № 2, представленному нарис. 5. Также наблюдается существенный ростамплитуд сигналов А, числа осцилляций C и вре-мени нарастания сигнала до максимума R при пе-реходе к развитию трещины и разрушению. От-личие состоит в том, что периодически возникаютдостаточно мощные сигналы и всплески непре-рывной АЭ еще на ранних стадиях нагружения.Это можно предварительно объяснить наличиемв образце остаточных сварочных напряжений иповреждений, внесенных процессом сварки, ко-торые приводят к более раннему началу развитияразрушения, формированию зон локализациипластических деформаций и образования пор [9].

Приведенные результаты свидетельствуют одостаточно высокой информативности метода в ус-ловиях высоких температур при условии наличияконцентраторов напряжений, в качестве которых впроведенных экспериментах выступали надрезы вцентральной части образца и сварные соединения.

Учитывая, что в данной серии испытаний, в от-личие от приведенных в работах [2, 3], был обес-печен равномерный нагрев рабочей частиобразцов, результаты имеют ряд отличий. Их де-тальное изучение — предмет дальнейшего иссле-дования. Тем не менее, следует отметить важностьтакой работы, поскольку здесь приведены данныетиповых лабораторных исследований с равномер-ным нагревом рабочей части образцов, в упомя-нутых же выше статьях исследования проведеныпри неравномерном нагреве рабочей части, что со-ответствует условиям, приближенным к промыш-ленным. Установление природы этих отличий и ихописание является серьезным шагом к последую-щему промышленному применению систем АЭмониторинга на высокотемпературных объектахконтроля с эффективной оценкой их состояния.

Выводы

Модернизированный испытательный стенд, выб-ранные образцы и волноводы, а также методика

испытаний обеспечивают получение АЭ характе-ристик стали 12Х18Н10Т в условиях высокотем-пературного нагружения, необходимых для диаг-ностики данного материала.

Состояние объектов из стали 12Х18Н10Т, ра-ботающих при высоких температурах (до 560 °С),может быть оценено при помощи метода АЭ. Этокасается как определения координат развиваю-щихся дефектов, так и отслеживания по даннымАЭ процесса накопления повреждений в матери-але в процессе его нагружения.

При высоких температурах использование спе-циальных волноводов, снижающих температурурабочего участка датчиков, решает проблемуобеспечения процедуры АЭ контроля.

Количественные параметры сигналов АЭ, ре-гистрируемые для разных образцов в аналогичныхтемпературно-силовых условиях нагружения, су-щественно отличаются и не могут быть однознач-но истолкованы при описании процесса накопле-ния повреждений и разрушения.

Перспективным представляется исследованиеи установление различий акустических свойствконструкционных материалов при высоких тем-пературах в условиях равномерного и неравно-мерного нагрева.

1. Недосека А. Я., Недосека С. А. Об оценке надежности экс-плуатирующихся конструкций (состояние вопроса и перс-пектива развития) // Техн. диагностика и неразруш. конт-роль. — 2010. — № 2. — С. 7–17.

2. Исследование АЭ характеристик материалов при высокихтемпературах. Сообщение 1. Методика / Л. М. Лобанов, А.Я. Недосека, С. А. Недосека, и др. // Там же. — 2009. —№ 1. — С. 5–10.

3. Исследование АЭ характеристик материалов при высо-ких температурах. Сообщение 2 / Л. М. Лобанов, А. Я.Недосека, С. А. Недосека и др. // Там же. — 2009. —№ 4. — С. 5–13.

4. Особенности функционирования технологических тру-бопроводов при высоких температурах / А. Я. Недосека,С. А. Недосека, О. И. Бойчук и др. // Там же. — 2009. —№ 2. — С. 5–10.

5. Зубченко А. С., Колосков М. М., Каширский Ю. В. и др.Марочник сталей и сплавов / Под ред. А. Зубченко. —Изд. 2-е. —М.: Машиностроение, 2003. —784 с.

6. Недосека А. Я. Основы расчета и диагностика сварныхконструкций. — Киев: Индпром, 2008. — 815 с.

7. Оптимизация акустико-электронного тракта при приме-нении волноводов / А. Я. Недосека, М. А. Овсиенко, Л.Ф. Харченко, М. А. Яременко // Техн. диагностика и не-разруш. контроль. — 2007. — № 1. — С. 14–17.

8. Недосека А. Я., Недосека С. А. Акустическая эмиссия иквантовый характер разрушения материалов // Там же.— 2009. — № 3. — С. 11–17.

9. Недосека С. А. Прогноз разрушения по данным акусти-ческой эмиссии // Там же. — 2007. — № 2. — С. 3–9.



УДК 620.17914

МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ ФЕРРОМАГНИТНОГО СТЕРЖНЯ В ПРОДОЛЬНОМ

ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕВ. Ф. МАТЮК, А. А. ОСИПОВ, А. В. СТРЕЛЮХИН (Гос. науч. учреждение «Ин-т прикл. физики НАН Беларуси»)

Предложена методика численного расчета магнитного состояния сплошного ферромагнитного стержня круглогосечения, находящегося в однородном постоянном магнитном поле, основанная на использовании метода простран-ственных интегральных уравнений. При построении модели учтена зависимость магнитных характеристик ма-териала от величины внешнего намагничивающего поля. Приведено сравнение результатов расчета с эксперимен-тальными данными. Проведен анализ распределения намагниченности, внутреннего поля, восприимчивости и коэф-фициента размагничивания вдоль продольной оси стержня.

The technique of numerical calculation of a magnetic condition of a continuous ferromagnetic core of the round sectionwhich is in a homogeneous constant magnetic field, based on use of a method of the spatial integral equations is offered.At model construction dependence of magnetic characteristics of a material on size of an external magnetizing field isconsidered. Comparison of results of calculation with experimental data is resulted. The analysis of distribu- tion of mag-netization, an internal field, a susceptibility and demagnetizing factor along a longitudinal axis of a core is carried out.

Многие изделия машиностроения имеют формустержней круглого сечения. При НК контроле ихструктурного состояния магнитными методамичасто применяется намагничивание постоянныммагнитным полем в разомкнутой магнитной цепи[1]. При разработке новых магнитных методов НКтаких изделий, а также при расчете и проекти-ровании устройств для их реализации необходимознать магнитное состояние изделий в зависимостиот магнитных свойств используемого материала,размеров и величины приложенного поля.

Наличие нелинейной зависимости между напря-женностью внешнего поля и магнитными характе-ристиками материала, сложный характер перерас-пределения намагниченности в реальных объектах,зависящий от размеров изделия, свойств его мате-риала и от величины внешнего поля не позволяютрешать задачи такого класса аналитически. Этитрудности преодолеваются путем численного мо-делирования задачи, причем применяемая модельдолжна по возможности наиболее точно описы-вать характер происходящих процессов [2].

В работе [3] на основе анализа многочислен-ных экспериментальных данных предложено ана-литическое выражение, позволяющее получитьраспределение интегральной величины намагни-ченности вдоль продольной оси сплошного стер-жня круглого сечения относительно ее значенияв центральном сечении с учетом размеров стержняи зависимости магнитных свойств материала отвеличины намагничивающего поля. Однако этовыражение не позволяет рассчитать распределе-ние намагниченности и магнитной индукциивнутри стержня, а также в любой области вне его.

Кроме того, во многих случаях представляют ин-терес абсолютные значения данных величин.

Расчет любой магнитной системы строится наоснове формальных источников поля, анализиру-емых на макроскопическом уровне. Сам расчетобычно разделяется на два этапа, заключающиесяв последовательном решении следующих задач:определение неизвестных источников поля и оп-ределение создаваемых ими полей вне магнитнойсистемы. Основную сложность при решении пред-ставляет именно первый этап, так как выбраннаямодель должна адекватно описывать исходную за-дачу и обеспечивать минимальное расхождениерасчета и эксперимента. Важным моментом такжеявляется задание магнитных характеристик мате-риала объекта, что существенно влияет на точ-ность расчета. Объективную оценку модели даетсопоставление результатов расчета по ней с экс-периментом в тех областях, в которых можно про-вести измерения.

В качестве объекта исследований в настоящейработе рассматривается сплошной ферромагнитныйстержень круглого сечения, находящийся в одно-родном постоянном магнитном поле. Его можно ис-пользовать как модель многих реальных объектов.

В настоящей работе изложена методика числен-ного расчета магнитного состояния сплошного фер-ромагнитного стержня круглого сечения, находяще-гося в однородном постоянном магнитном поле.

Методика расчета. В основу методики поло-жен метод пространственных интегральных урав-нений, который основан на общем интегральномвыражении напряженности поля или магнитнойиндукции через намагниченность элементов маг-

© В. Ф. Матюк, А. А. Осипов, А. В. Стрелюхин, 2011


нитной системы [2]. Особенностью этого методаявляется то, что он не требует для решения задачизадания граничных условий. При этом областьрасчета ограничена только объемом ферромагне-тика. Еще одним достоинством данного методаявляется простота ввода в задачу магнитных ха-рактеристик материала стержня.

Для магнитной системы, состоящей из ферро-магнитного образца и источника магнитного поля,результирующее поле в любой точке наблюденияQ представляет собой векторную сумму полей,создаваемую этим источником и самим ферромаг-нетиком [2]:

H(Q) = − 1

4πgradQ ∫

Vm

M→

(P) gradP ⎛⎜⎝

1|rPQ |

⎞⎟⎠ dVP + (1)

+ H вш (Q ) ,

B→

(Q) = μ0

4π ( ∫

VM

[[ ∇ ×M→

(P)]× rPQ]

| rPQ |3 dVP − (2)

− ∫

SM

[[n→

×M→

(P) ]×rPQ]

| rPQ |3 dSP) + Bвш (Q) ,

где P — точка источника поля; Q — точка наб-

людения; H→

(Q), B→

(Q) — соответственно векторнапряженности и вектор магнитной индукции в

точке Q; M→

(P) — вектор намагниченности мате-риала в точке P; VM, SM — соответственно объемферромагнетика и площадь его поверхности; n→ —внешняя нормаль к поверхности S в точке интег-

рирования; r→

PQ — радиус-вектор из точки ис-

точника P в точку наблюдения Q; H→ вш и

B→ вш — соответственно вектор напряженности ивектор индукции магнитного поля, создаваемоговнешним источником.

Отличие выражений (1) и (2) заключается втом, что если в (1) рассматриваются объемные иповерхностные заряды, то в (2) — объемные иповерхностные токи. Для расчета можно исполь-зовать любое из приведенных выше уравнений,выбор при этом определяется только вычисли-тельными затратами. В работе [4] показано, чтопри решении задач с цилиндрической симметриейс точки зрения уменьшения количества вычисле-ний и сокращении времени счета рациональнееиспользовать выражение (2), так как в рамках выб-ранной модели будут содержаться только повер-хностные интегралы. Рассматриваемая в статьемагнитная система имеет цилиндрическую сим-метрию, поэтому в дальнейшем решение прово-дилось с использованием выражения (2).

Полагаем, что материал стержня является изот-ропным, а между составляющими Mv и Hv — со-ответственно вектора намагниченности и векторанапряженности магнитного поля справедливо со-отношение:

Hн = Mн

χ (|H→

|) , (3)

где | H→

| — модуль напряженности магнитного по-

ля в рассматриваемой точке; χ (|H→

|) — магнитнаявосприимчивость материала стержня.

С учетом этого допущения для точек внутристержня выражение (2) можно представить в виденелинейного интегрально-дифференциальногоуравнения относительно намагниченности:

μ0(1 + 1

χ(|H→

|)) M

→ (Q) = (4)

= − μ0

4π ∫ S

M

[[n→

M→

(P)] r→

PQ]

| rPQ |3 dSP + B

→вш (Q) ,

а для точек вне стержня:

μ0H→

(Q) =

= − μ0

4π ∫ S

M

[[n→

M→

(P) ]r→

PQ]

| rPQ |3 dSP + Bвш(Q) .

(5)

Введением дискретной математической моде-ли ферромагнитного стержня разобъем его объемна некоторое количество элементарных объемов(рис. 1). В силу цилиндрической симметрии за-дачи в качестве таких элементов выбраны кольца,оси которых совпадают с осью стержня, а в ка-

Рис. 1. Взаимное расположение элемента источника P и точкинаблюдения Q


честве системы координат — цилиндрическаясистема. Для описания распределения источниковмагнитного поля в стержне использовалась кусоч-но-постоянная аппроксимация вектора намагни-ченности по элементам разбиения. При этом до-пущении полагаем, что в каждом из них выпол-няется условие:

Mzp = const; Mrp = const, (6)

где p = 1, 2, …, K — номер элементарного объема;K — общее число элементов разбиения.

Заменяя интегрирование в (4) и (5) суммиро-ванием по элементам разбиения, выражения длякомпонент входящих в него векторов представимв виде:

Bz(Q) =

⎧

⎨

⎩

⎪

⎪

μ0 (1 + 1

χ(|H |))Mz

μ0 Hz

⎫

⎬

⎭

⎪

⎪ =

(7)

= μ0 ∑

p=1

K

[Mzp Z1p + Mrp Z2

p ] + μ0 Hz вш(Q) ,

Br(Q) =

⎧

⎨

⎩

⎪

⎪

μ0 (1 + 1

χ(|H |))Mr

μ0 Hr

⎫

⎬

⎭

⎪

⎪ =

(8)

= μ0 ∑

p=1

K

[Mzp Z1p + Mrp Z2

p ] + μ0 Hrвш(Q) ,

где Z1 p , Z2

p, R1 p, R2

p— геометрические коэффициенты,выражения для которых приведены в работе [4].

Последовательно помещая точку наблюдения Qв центры сечения каждого из элементов разбиения,для k-го элемента можно записать систему уравне-ний, включающую собственную намагниченностьэтого элемента и суммарную напряженность маг-нитного поля внешних по отношению к нему ис-точников. В матричном виде эта система имеет вид:

(D − AG)M→

= H VN , (9)

где AG — прямоугольная матрица геометрическихкоэффициентов размерностью 2×2; D — прямо-угольная матрица размерностью 2×2, составленнаяиз коэффициентов 1/χk, помещенных на главнуюдиагональ матрицы (остальные элементы нули);χk — магнитная восприимчивость k-го элемента;

M→

— матрица искомых значений компонент на-

магниченности; H→

VN — матрица, состоящая изкомпонент напряженности поля, созданного всемивнешними по отношению к k-у элементарномуобъему источниками;

D − AG =

⎛

⎜

⎝

⎜⎜⎜⎜

1 + 1χk

− Z1kk

− R1kk

− Z2kk

1 + 1χk

− R2kk

⎞

⎟

⎠

⎟⎟⎟⎟

;(10)

M→

= ⎛⎜⎝

MzkMrk

⎞⎟⎠ ; (11)

H→

VN =

⎛

⎜

⎝

⎜⎜⎜⎜

⎜⎜⎜⎜

∑(Mzp

p=1

p≠k

K

Z1pk + Mrp Z2

pk) + Hzk вш

∑(Mzp

p=1

p≠k

K

R1pk + Mrp R2

pk) + Hrk вш

⎞

⎟

⎠

⎟⎟⎟⎟

⎟⎟⎟⎟

.(12)

Так как истинное распределение намагничен-ности в стержне неизвестно, то решение системыуравнений (9) находится методом итераций. За на-чальное приближение этого решения в каждомэлементе разбиения принимается величина намаг-ниченности, определенная по значениям полявнешнего источника в этом элементе. Подставивполученные таким образом значения намагничен-ности в систему уравнений (9), получаем приб-лижение величины намагниченности для каждогоэлемента разбиения. Определенные таким обра-зом значения намагниченности принимаются зановое приближение для расчета. Решение счита-ется найденным, когда для каждого элемента раз-биения стержня при сравнении модуля вектора на-магниченности на двух соседних итерациях (i иi+1) достигается заданная точность ε:

⎪⎪⎪

⎪⎪

Mk i + 1 − Mk

i

Mki + 1

⎪⎪⎪

⎪⎪

≤ ε . (13)

По рассчитанным значениям компонент векторанамагниченности в стержне, используя (4), можноопределить распределение компонент вектора маг-нитной индукции и, соответственно, напряженнос-ти магнитного поля внутри стержня. По выражению(5) аналогичные распределения можно получить ив любой области вне стержня.

Выше отмечалось, что точность расчета зависитот корректности ввода в задачу магнитных харак-теристик материала изделия. Связь между любымидвумя векторами, характеризующими магнитное

поле в ферромагнетике (B→

, M→

и H→

) задается наоснове аппроксимирующих выражений или путемвведения в задачу экспериментально измеренныхмагнитных характеристик материала.

Для определения входящей в (10) величины χkдля каждого элемента и на каждой итерации вос-пользуемся выражением для намагниченности [5]:


χk = Mk

Hk, (14)

где Mk = Ms kts(Hk)Hk

2 / p + k1k3(Hk)Hcs 2

Hk 2 + k2Hk

3/2Hcs 1/2 + k1Hcs

2 ×

×⎛⎜⎝arctg

Hcs + Hk

H0′ − arctg

Hcs − Hk

H0′⎞⎟⎠ ,

(15)

Ms, Hcs — намагниченность насыщения и коэр-цитивная сила материала стержня; H0′, kts(Hk), k1,k2, k3(Hk) — параметры, определяемые по мето-дике, приведенной в работе [5].

Сравнение с экспериментом. Данная методи-ка экспериментально проверена на ферромагнит-ных стержнях из существенно отличающихся покоэрцитивной силе материалов с относительнойдлиной λ (L, R — соответственно длина и радиусстержня, λ = L/(2R)), изменяющейся в диапазонеот 2 до 20. Намагничивание осуществляли пос-тоянным магнитным полем Hz

вш, имеющим толь-ко компоненту z, величина которого изменяласьот 500 до 40000 А/м.

Магнитные характеристики материала стержняизмерили на установке УИМХ с использованиемкольцевых образцов из этого же материала [6] иприменили их при расчете:

материал 1: Hcs = 150 А/м, Ms = 1,7⋅106 А/м,χн = 200, Mrs = 5,2⋅105 А/м, Hms = 34000 А/м;

материал 2: Hcs = 724 А/м, Ms = 1,54⋅106 А/м,χн = 82, Mrs = 7,18⋅105 А/м, Hms = 34000 А/м;

материал 3: Hcs = 3120А/м, Ms = 1,6⋅106 А/м,χн = 70, Mrs = 6,0⋅105 А/м, Hms = 34000 А/м.

Основные кривые намагничивания этих мате-риалов приведены на рис. 2.

Проверку методики проводили посредствомсравнения величины магнитной индукции и еераспределения вдоль продольной оси стержня раз-ных размеров, рассчитанной по данной методикеи измеренной на установке УИМХ. При этом из-мерительная катушка имела длину 2 мм и моглапередвигаться вдоль продольной оси z стержня.

На рис. 3 представлены результаты расчетапродольной составляющей вектора магнитной ин-дукции Bz и эксперимента для отдельных случаев(z/L — относительная координата).

Из представленных результатов видно, чтопредложенная методика расчета дает хорошо сог-ласующиеся с экспериментальными данными ре-зультаты и может быть использована для расчетамагнитного состояния данного типа объектов.

Небольшое расхождение, наблюдающееся присравнении, объясняется как допущениями припостроении модели, так и приближенным харак-тером аппроксимирующего выражения и ограни-

ченной точностью задания магнитных характе-ристик материала.

Анализ магнитного состояния ферромагнит-ного стержня. Предложенная методика можетбыть использована для расчета и анализа харак-тера распределения намагниченности, внутренне-го поля и магнитной восприимчивости в стержнекруглого сечения.

На рис. 4–7 приведены распределения этих ве-личин вдоль оси стержня в двух областях: ближ-ней к оси стержня (внутренний слой) и дальней(внешний слой) в зависимости от относительнойдлины λ, величины внешнего поля и магнитныххарактеристик материала стержня.

Из представленных зависимостей видно, что вслабом магнитном поле (Hz

вш = 2000А/м) в ко-ротком стержне (λ = 2) сильнее намагничиваетсявнешний слой (см. рис. 4), причем наибольшееразличие наблюдается ближе к краю образца. Та-кое распределение намагниченности в рассматри-ваемых областях связано с величиной размагни-чивающего поля в них, которое определяется, восновном, его относительными размерами и об-ластью наблюдения. Это поле имеет большую аб-солютную величину во внутренней области стер-жня, чем во внешней, а также увеличивается приприближении к торцам.

Распределение намагниченности во внутрен-нем слое для короткого стержня практически независит от магнитных характеристик материала.Разница между намагниченностью внутреннего ивнешнего слоев определяется магнитными харак-теристиками материала — для образца с большейкоэрцитивной силой это различие меньше. При

Рис. 2. Основные кривые намагничивания материалов:1 — Hcs = 150; 2 — 724; 3 — 3120 А/м


увеличении длины стержня разница между намаг-ниченностью его внутреннего и внешнего слоевуменьшается, что особенно заметно для стержняс Hcs = 150 А/м. Дальнейшее увеличение длиныстержня ведет к росту абсолютных значений на-магниченности в слоях и практически полномусовпадению величины намагниченности в них,что наиболее заметно для стержня с λ равной 50и более. Такой характер распределения намагни-ченности обусловлен тем, что она определяетсявеличиной внутреннего магнитного поля, равногосумме векторов напряженностей внешнего и раз-магничивающего полей, которая растет с увели-чением относительной длины стержня и имеетбольшую величину у его поверхности. Увеличе-ние внутреннего поля с ростом относительнойдлины стержня связано с уменьшением плотностимагнитных зарядов на его поверхности, котораясоздает размагничивающее поле. Так, в стержняхс λ = 2 при Hz

вн = 2000 А/м внутреннее поле мень-ше внешнего примерно на порядок, причем дляболее мягкого в магнитном отношении стержня(Hcs = 150 А/м) намагниченность меньше, чем дляболее твердого (Hcs = 3120 А/м), поскольку раз-магничивающее поле для более мягкого в магнит-ном отношении стержня существенно меньше,

чем для более твердого. При λ = 50 различие внамагниченности внутреннего и внешнего слоевстержня практически исчезает (некоторое отличиенаблюдается только в области торцов стержня).

В магнитном поле напряженностью Hzвш =

= 40000 А/м внутреннее магнитное поле остаетсядостаточно малым по сравнению с внешним, хотяи увеличивается по абсолютной величине (см.рис. 5). Поэтому и характер намагничивания ко-роткого стержня аналогичен этому процессу вболее слабых магнитных полях.

С ростом λ (λ = 15) внутреннее поле увели-чивается, причем быстрее в ближней к центру об-ласти стержня (в этой области оно приближаетсяк внешнему), резко уменьшаясь к его краям. Приэтом наблюдается рост абсолютных значений на-магниченности во внутреннем и внешнем слояхстержней, причем на величину намагниченностиначинает влиять нелинейная зависимость магнит-ной восприимчивости материала стержня от ве-личины внутреннего поля (см. рис. 6).

Дальнейшее увеличение λ приводит к тому, чтонамагниченность в образце стремится к насыще-нию, характер распределения внутреннего поляпрактически не зависит от магнитных характе-ристик материала.

Рис. 3. Распределение компоненты Bz вектора магнитной индукции вдоль продольной оси стержня (, — экспери-ментальные данные, сплошная линия — расчет по предложенной методике; Hz

вш, А/м:— 2000; — 40000)


Так как внешнее магнитное поле направленовдоль оси стержня, то радиальная составляющаявектора намагниченности внутри него формиру-ется только размагничивающим полем поверхнос-ти и невелика по величине. Распределение этойсоставляющей близко к линейному на большейчасти длины стержня (до z/L = 0,4), а вблизи тор-цов ее абсолютная величина резко возрастает. Длякоротких стержней существенное различие по аб-солютной величине этой составляющей во внут-реннем и внешнем слоях стержня наблюдается какв слабых, так и в сильных магнитных полях. Сростом λ в сильных магнитных полях это различиена большей части стержня уменьшается и не за-

висит от магнитных характеристик материала,различие наблюдается только в областях, близкихк его торцам. Аналогичен характер изменения ра-диальной составляющей внутреннего поля.

Изменение коэффициента размагничиваниявдоль оси стержня. Во многих работах при оцен-ке магнитного состояния изделий используетсятакое понятие, как коэффициент размагничиванияN, являющийся некоторой интегральной величи-ной, определяющей намагничивание изделия и за-висящей от материала изделия, его размеров и ве-личины намагничивающего поля. Как известно,его точный расчет возможен только для тел эл-липсоидной формы. Для тел иной формы приме-

Рис. 4. Распределение компоненты Mz вектора намагниченности и компоненты Hzвн вектора внутреннего поля вдоль продоль-

ной оси стержня по слоям (слои по r: внутренний — , , ; внешний — , , Δ; Hcs, А/м:,— 150; ,— 724; Δ, —3120; Hz

вш = 2000 А/м)

Рис. 5. Распределение компоненты Mz вектора намагниченности и компоненты Hzвн вектора внутреннего поля вдоль продоль-

ной оси стержня по слоям (обозначения те же, что и на рис. 4, Hzвш = 40000 А/м)


няют полуэмпирические формулы, которые в ос-новном получены для сплошных стержней круг-лого и прямоугольного сечения [7]. Кроме того,речь всегда идет о центральном коэффициентеразмагничивания, т. е. определенном в централь-ном сечении образца.

Используя предложенную выше методику, намипроведен расчет коэффициента размагничивания нетолько в центральном сечении, но и показан харак-тер его изменения вдоль продольной оси стержня.

После окончания расчета по выражению (9) из-вестны компоненты вектора намагниченности и век-тора внутреннего поля в образце. Тогда изменениекоэффициента размагничивания вдоль продольнойоси стержня можно рассчитать по выражению:

Nj = Hzj

вш − Hzj вн

Mzj, (16)

где j — номер элементов разбиения, принадле-жащих к одному сечению стержня, перпендику-лярному оси z, а намагниченность Mzj, внутреннееHzj

вн и внешнее поля Hzj вш являются интегральными

величинами от всех элементов этого сечения.Результаты расчета для отдельных случаев пред-

ставлены на рис. 7. Видно, что изменение коэффи-циента размагничивания для коротких стержней(λ = 2) практически не зависит от величины внеш-него поля и магнитных характеристик материала.С ростом λ (λ = 20) начинает проявляться отличиев характере распределения N в зависимости от ве-личины внешнего поля. Дальнейшее увеличение λ(λ = 50) приводит к уменьшению различий в ха-рактере распределения в зависимости от величиныHвш. Также следует отметить, что увеличение ко-эрцитивной силы материала ведет к уменьшению

разницы в величинах N, рассчитанных при разныхвеличинах Hвш. При λ = 50 коэффициент размаг-ничивания имеет существенную величину тольковблизи торцов стержня.

Предложенная методика является основойдля численного моделирования магнитного сос-тояния ферромагнитных тел, перемагничивае-мых в однородном или неоднородном квазиста-тическом магнитном поле.

В практическом плане эта методика может бытьприменена при разработке намагничивающих сис-тем с накладными и проходными преобразователя-ми. В частности, она использована при определениивеличины внешнего магнитного поля, обеспечива-ющего максимально возможную однородность маг-нитного состояния тел цилиндрической формы,намагничиваемых квазистатическим магнитным по-лем проходного преобразователя, что позволило оп-ределить критерии для выбора его размеров иоценить требуемую мощность при разработке маг-нитоизмерительной установки УИМХ.

Выводы

С помощью предложенной методики получе-ны хорошо согласующиеся с экспериментальны-ми данными результаты, что дает основание ис-пользовать ее для расчета магнитного состоянияизделий в форме стержней круглого сечения, атакже для расчета и анализа характера послойногораспределения намагниченности, внутреннего по-ля, магнитной восприимчивости в стержне круг-лого сечения и коэффициента размагничиваниявдоль продольной оси стержня.

Установлено, что внешние слои стержня на-магничиваются быстрее, чем внутренние. Вели-чина намагниченности и разница в намагничен-ности внутреннего и внешнего слоев определяется

Рис. 6. Распределение восприимчивости χ вдоль продольной оси стержня по слоям (обозначения те же, что и на рис. 4)


магнитными характеристиками материала стерж-ня, величиной внешнего поля и отношением дли-ны стержня к его диаметру. С уменьшением ко-эрцитивной силы стержня, увеличением его от-носительной длины и увеличением внешнего маг-нитного поля величина намагниченности стержнявозрастает. Разница в намагниченности внутрен-него и внешнего слоев возрастает с уменьшениемкоэрцитивной силой материала стержня, умень-шением его относительной длины и ростом нап-ряженности внешнего магнитного поля.

Показано, что для коротких стержней (λ = 2)коэффициент размагничивания практически не за-висит от величины внешнего поля и магнитных ха-рактеристик материала. С увеличением относитель-ной длины стержня размагничивания имеет сущес-твенную величину только вблизи его торцов.

1. Михеев М. Н., Горкунов Э. С. Магнитные методы струк-турного анализа и неразрушающего контроля. — М.: На-ука, 1993. — 252 с.

2. Курбатов П. А., Аринчин С. А. Численный расчет электро-магнитных полей. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 168 с.

3. Матюк В. Ф., Осипов А. А., Стрелюхин А. В. Распределе-ние намагниченности вдоль цилиндрического стержнякруглого сечения, находящегося в продольном постоян-ном однородном магнитном поле // Электротехника. —2009. — № 8. — С. 37–46.

4. Матюк В. Ф., Чурило В. Р., Стрелюхин А. В. Численноемоделирование магнитного состояния ферромагнетикав неоднородном постоянном магнитном поле методомпространственных интегральных уравнений. I. Описа-ние методики расчета // Дефектоскопия. — 2003. —№ 8. — С. 71–84.

5. Матюк В. Ф., Осипов А. А. Математическая модель на-магничивания ферромагнетиков // Докл. НАН Беларуси.— 2004. — 48, № 5. — С. 43–45.

6. Матюк В. Ф., Осипов А. А. Установка УИМХ для измере-ния магнитных характеристик магнитомягких материалови изделий // Дефектоскопия. — 2007. — № 3. — С. 12–25.

7. Матюк В. Ф., Осипов А. А. Некоторые замечания о цент-ральном размагничивающем факторе тел разной формы.I. Коэффициент размагничивания эллипсоидов и цилин-дров // Там же. — 1999. — № 7. — С. 41–49.


Рис. 7. Распределение коэффициента размагничивания вдоль продольной оси сплошного цилиндрического стержня(Hz

вш, А/м: — 2000; — 40000)


УДК 621.19.30

СПОСІБ ВИЯВЛЕННЯ ПЛОЩИННИХ ВІДБИВАЧІВ,ОРІЄНТОВАНИХ В НАПРЯМІ, БЛИЗЬКОМУ ДО НАПРЯМУПОШИРЕННЯ ПОЗДОВЖНІХ УЛЬТРАЗВУКОВИХ ХВИЛЬ

2. Теоретичне обгрунтування та експериментальнепідтвердження отриманих результатів

І. Б. КОЛБІН, Ю. О. ВОЛКОВ (УкрНДІгаз, м. Харків)

Виявлення площинних дефектів, орієнтованих у напрямі нормалі до поверхні вводу поздовжніх ультразвукових хвиль,було досить складною задачею, рішення якої до останнього часу не вдавалося знайти у багатьох випадках, наприклад,при контролі зварних з’єднань багатошарових посудин. Результати проведених експериментів дозволяють стверджувати,що дана проблема вирішується, якщо при умові наявності на контрольованій ділянці площинного відбивача використо-вувати ефект появи серії періодичних сигналів, час поширення яких перевищує час поширення донного сигналу.

Detection of plane defects oriented in the direction of the normal to the surface of application of longitudinal ultrasonic waveswas a rather complicated problem. Until recently, it was not possible to solve it in many cases, for instance in monitoring weldedjoints in multilayered vessels. Results of the conducted experiments allow stating that this problem is solved, if under the conditionsof the presence of a plane reflector in the monitored region, the effect of appearance of a series of periodical signals with thepropagation time not greater than the propagation time of back-wall reflection signal is used.

Механізм поширення ультразвукових хвиль в твер-дих тілах з площинним відбивачем описано в ро-боті [1]. У цьому випадку енергія падаючих хвильперерозподіляється на утворення відбитих хвиль(геометро-оптичне поле); крайових хвиль (що ви-никають на гострих кутах або зломах поверхнівідбивача) та хвиль, що поширюються по поверхнівідбивача (розрізняють поверхневі хвилі Релея таповерхнево-поздовжні).

В приведених в роботі [2] експериментах ви-користовувалися площинні відбивачі, відбиваючіплощини яких відхилені на порівняно незначні ку-ти (6°) відносно напряму поширення хвиль. В пер-шу чергу необхідно розглянути геометричну мо-дель відбиття хвиль від поверхні таких відбивачівта донної поверхні еталона для випадків:

– площина відбивача повернута відносно акус-тичної осі перетворювача проти годинниковоїстрілки [2, рис. 2, а];

– площина відбивача повернута за годиннико-вою стрілкою [2, рис. 2, б].

Розрахуємо шлях, який проходять хвилі відповерхні вводу, відбиваючись від відбивача тадна і знову попадаючи на ту ж поверхню длявипадку, зображеного на рис. 2, а [2] (це допо-може встановити можливість розрізнення цьогота донного сигналів).

Шлях Sh поширення променя, що виходить з цен-тру перетворювача, буде складатися з відрізків:

S1 = h, S2 = (Н - h)/cos2α, S3 = Н/cos2α,

Sh = S1 + S2 + S3 = h + (H- h)/cos2α + Н/cos2α. (1)

Довжина відрізку L розраховується за формулою:

L = (Н - h)/tg2α + Нtg2α = (2Н - h)tg2α. (2)

Променеву роздільну здатність Δlр застосова-ного в експериментах дефектоскопа УД 2-70 зрізними перетворювачами можна визначити шля-хом вимірювання тривалості зондуючого сигналуразом з ревербераційними шумами Tзр. Дані щодоTзр та розрахованої з її застосуванням величиниΔlр (Δlр = Cl Tзр/2) наведені в таблиці. Там же на-ведені експериментальні дані значень променевоїроздільної здатності Δlе, отримані із застосуван-ням спеціального стального еталона.

Підставивши у вирази (1) та (2) фактичні зна-чення параметрів еталона: H = 100 мм, a = 6°,h = 87,5 мм (або 22,5 мм), отримаємо:

S87,5 = 202,5 мм, L87,5 = 23,9 мм; S22,5 = 204 мм,L22,5 = 37,7 мм.

Тобто, для впевненої фіксації цього відбивачатим же перетворювачем розмір 2r останнього по-винен бути не меншим за 24 мм у першому ви-падку та 38 мм у другому.

Розглядати другий випадок (L22,5 = 37,7 мм) немає сенсу — в практиці проведення ультразвуко-вого контролю перетворювачі з такими великимирозмірами не застосовують. Значення L87,5== 23,9 мм практично співпадає з розмірами перет-ворювача П111-1,25-К20. Але S87,5 = 202,5 мм(тобто всього на 2,5 мм відрізняється від шляхупоширення донного сигналу (2Н = 200 мм)).Оскільки Δlр > 7 мм (таблиця), то корисний і дон-ний сигнали не будуть розрізнятися.

Розглядаючи другий випадок [2, рис. 2, б] мож-на стверджувати, що максимум відбитого сигналу© Колбін І. Б., Волков Ю. О., 2011


буде реєструватися тоді, коли центр перетворю-вача зміщено вправо відносно проекції центрувідбивача на робочу поверхню еталона. Викорис-тавши позначення та геометричні дані з цього ри-сунку, визначимо шлях S, по якому поширюєтьсяцентральний промінь, та відрізок L1, у кінцевуточку якого попаде цей промінь після відбиттявід центру площини відбивача та дна:

S = S1 + S2 + S3 = (x2 + h2)1/2 +

+ (H-h)/cos (α2 – 2α1) + H/cos (α2 – 2α1) =

= (x2 + h2)1/2 + (2H – h)/cos (α2 – 2α1),

(3)

L1 = (H – h)tg(α2 – 2α1) + Htg(α2 – 2α1) == (2H – h) tg(α2 – 2α1).

(4)

Провели практичну перевірку можливостіреєстрації сигналу, що поширюється по траєкторіїS1-S2-S3. Отримана на екрані дефектоскопа кар-тина зображена на рис. 1: сигнали знаходяться замежами розрізнення (фронти донного сигналу тасигналу, пов’язаного з дзеркальним відбиванням,зливаються). Експериментально визначили, що вположенні найбільш суттєвого розрізнення сиг-налів значення x становило 14 мм (при h = 43 мм,Н = 100 мм і розрахованому значенні α2 = 18°).Згідно з виразами (3) та (4) провели розрахункиі отримали: S = 202,5 мм; L1 = 16,5 мм. Теоретичноотримані дані підтверджують експериментальні:незважаючи на оптимальне значення L1 різницяшляхів донного та дзеркально відбитого від відби-вача сигналу становить 2,5 мм, що знаходитьсяза межами розрізнення сучасних серійних перет-ворювачів, не дозволяючи реєструвати їх окремо.

Виходячи з викладеного вище, залишаєтьсяприйняти, що зафіксовані сигнали мають диф-ракційне походження. Відомо [1, 4], що припадінні хвиль на площинні або об’ємні відбивачівиникають крайові хвилі, або хвилі обігання-зісковзування, або поверхнево-поздовжні та по-верхневі хвилі (Релея) або ж сукупність різниххвиль. При проведенні ультразвукового контролюу більшості випадків реєструють сигнали, яківідповідають геометро-оптичному відбиттю, асигнали, спричинені хвилями дифракції, нереєструють, або сприймають як хибні, бо вони ма-ють порівняно низький рівень.

Тепер необхідно розглянути всі можливі диф-ракційні моделі утворення зафіксованих сигналів.

При падінні поздовжніх хвиль на гостру граньвідбивача утворюються крайові дифракційні хвилі(як поздовжні, так і поперечні [1]). Якщо відбивачмає форму витягнутої полоси певної ширини здвома гострими краями, яка перекривається пуч-ком падаючих хвиль, поряд з дзеркально відбитимполем біля кожного гострого краю тріщини ут-ворюється дифракційне поле, а на приймач над-ходить сумарний сигнал від обох країв. Почина-ючи з деякого кута між віссю відбивача та віссюперетворювача, складова сигналу, спричиненогокрайовими хвилями, може перевищувати складо-ву, спричинену дзеркальним відбиттям від йогоповерхні. В нашому випадку площина штучноговідбивача була повернута відносно акустичної осіна 6°, що сприяє виникненню дифракційного сиг-налу з часом розповсюдження, близьким до часурозповсюдження сигналу від уявного відбивача згоризонтальною відбиваючою поверхнею, щорозміщена на глибині залягання реального відби-вача. Але завдяки конфігурації бокової поверхніостаннього, дифракційний сигнал поглинаєтьсязначно більшим за амплітудою дзеркально відби-тим від бокової поверхні сигналом [2, рис. 3]. Такеж екранування відбувається і при розповсюдженніутвореного дифракційного сигналу в напрямі дна

Тривалість зондуючих сигналів та величина променевої роздільної здатності прямих перетворювачів

Типперетворювача

Робоча частотаF, МГц

Тривалість зондуючого сигналута ревербераційних шумів

Tзр, мкс

Розрахована величинапроменевої роздільної здатності

Δlр, мм

Виміряна величина променевоїроздільної здатності

Δlв, мм

П111-1,25-К20-002 1,25 2,5 7,4 –

П111-2,5-КН 2,5 1,0 3,0 4

П111-5-КН 5 0,7 2,1 3

П111-5,0-К6-003 5 0,7 2,1 3

Рис. 1. Картина на екрані дефектоскопа при дзеркальномувідбиванні сигналу від площини відбивача, нахиленої віднос-но акустичної осі під кутом +6°: 1д — індикація першогодонного сигналу; 2 — індикація дзеркально вібитого від по-верхні відбивача сигналу; частота ПЕП — 5 МГц; кут введен-ня — 0°; H — 105,1 мм; режим вимірювання товщини —0…1; підсилення — 49 дБ; діапазон — 56 мм; затримка —63 мм; швидкість ультразвука — 5940 м/c


з наступним відбиванням від нього в напрямі пе-ретворювача (але в цьому випадку за рахунок дон-ного сигналу). Можна зробити висновок: зафіксо-вані періодичні сигнали не можна пов’язати з ут-воренням дифракційного поля на гострих краяхвідбивачів.

Залишається розглянути два можливих ме-ханізми виникнення періодичних сигналів: за ра-хунок хвиль Релея або за рахунок поверхнево-поз-довжніх хвиль. Для зручності проведення аналізунеобхідно пов’язати теоретичний розгляд з прак-тично отриманими результатами.

Хвилі Релея, на відміну від поверхнево-поздов-жніх хвиль, можуть поширюватися вздовж повер-хні навіть у випадку, якщо вона викривлена (абомає зломи). Згідно з [1], у розглянутому випадкуна кутах імітаторах дефектів, виготовлених за да-ними [3], тільки незначна частина енергії утво-рених поверхневих хвиль витрачається на зворот-ну трансформацію у поздовжні. Незважаючи наце, провели розрахунки, позначивши товщину ви-робу H, ширину площини відбивача b.

Час поширення донного сигналу:

τ = 2H/Cl. (5)

Скористались співвідношеннями, наведенимиу [1]: Ct = 0,55 Cl та CR = 0,93, Ct = 0,93(0,55Cl) == 0,51Cl. Для спрощення розрахунків зробили ок-руглення: CR ≈ 0,5 Cl.

Час поширення сигналу по шляху: перетворю-вач–поверхня відбивача–дно–перетворювач приумові трансформації на площині вертикальноговідбивача поздовжніх хвиль у поверхневі та їх зво-ротної трансформації буде складатися з часу по-ширення поздовжніх хвиль у тілі еталона по шля-ху 2H – b та часу поширення хвиль Релея в межахвідрізку b:

τ1 = (2H-b)/Cl + b/CR = (2H–b)/Cl + 2b/Cl = = 2H/Cl + b/Cl.

(6)

Затримка сигналу, який пройшов подвійнутрансформацію на площині дефекту відносно дон-ного сигналу, становить:

τ1 – τ = b/Cl. (7)

Раніше було показано, що періодичні сигналиможуть формуватися лише завдяки багатократно-му відбиванню та наступному «зриву» диф-ракційних хвиль на краях відбивача. Тобто, нас-тупний за описаним вище дифракційним сигналомможе виникати після трьохкратного проходженняцих хвиль вздовж поверхні відбивача та їх нас-тупного «зриву» у напрямі донної поверхні. Ча-сова затримка цього сигналу відносно попереднь-ого буде становити:

t2 = [(2H – b)/Cl + 3b/CR] – [(2H – b)/Cl + b/CR] = = 2b/CR = 4b/Cl.

(8)

Порівнюючи (7) та (8) можна зробити висно-вок: теоретично отримані значення τ1 та τ2 значновідрізняються, що суперечить експериментальнозафіксованим одинаковим інтервалам часової зат-римки. Це свідчить, що зареєстровані періодичнісигнали не виникають завдяки хвилям Релея, якіу порівнянні з поздовжніми мають у два рази мен-шу швидкість.

Залишається розглянути модель утворенняперіодичних сигналів за рахунок виникнення по-верхнево-поздовжніх хвиль (рис. 2).

Згідно [4] при падінні поздовжніх хвиль на гра-ницю розподілу «сталь–повітря» енергія перероз-поділяється так, що звуковий тиск у відбитомупучку хвиль становить тільки певну частку відтиску в падаючому і залежить від кута падіння.Якщо застосовується еталон, виготовлений згідно[3], то промені падають на площину відбивачівпід кутом 84° і звуковий тиск пучка відбитиххвиль буде становити 60 % від тиску в падаючих,тобто значна частина енергії падаючих хвиль вит-рачається на утворення дифракційних хвиль (і се-ред них — поверхнево-поздовжніх [1]). Ці хвиліпоширюються вздовж поверхні відбивача і їхшвидкість не відрізняється від швидкості падаю-чих поздовжніх.

На відміну від хвиль Релея, поверхнево-поз-довжні хвилі не тільки «зриваються» в об’єм ме-талу на ребрах двогранних кутів площинноговідбивача в еталоні, але і відбиваються від них,поширюючись у зворотному напрямі. Завдякиінтерференції з падаючими хвилями вони можуть

Рис. 2. Схема формування сигналу, який виникає внаслідоктрансформації на площинному відбивачі поздовжніх хвиль уповерхнево-поздовжні: h — глибина розміщення краю відби-вача від поверхні вводу еталона; H — товщина еталона; r —радіус перетворювача; L — відрізок, що з’єднує центр перет-ворювача з точкою, у яку попадає центральний промінь післяподвійної трансформації падаючих поздовжніх хвиль на пло-щині відбивача та відбивання від донної поверхні; S1–S4 —відрізки шляху, пройденого хвилями, вздовж центральногопроменя; Sпр, Sзв — відрізки шляху променів, які формуютьдонний сигнал; α — кут нахилу площини відбивача відноснонормалі до поверхні вводу


посилюватись або послаблюватись (в залежностівід співвідношення їх фаз).

В проведених експериментах зафіксовано змен-шення значень амплітуд донних сигналів в поло-женнях перетворювача над відбивачем відносно їхзначень на вільній ділянці [2, див. таблицю]. Це по-годжується з даними робіт [1, 4] щодо зменшенняамплітуди донного сигналу у випадку, коли пло-щина відбивача та акустична вісь паралельні.

Розрахуємо шлях S (рис. 2), який проходятьхвилі починаючи з поверхні вводу до краю відби-вача, поширюючись далі в трансформованомувигляді вздовж його поверхні, «зриваючись» зпротилежного краю і знову попадаючи на повер-хню вводу після відбивання від дна (тобто сумувідрізків: ОN = S1, NМ = S2, МР = S3 та РК = S4)S1 = h, S2 = l, S3 = (Н – h – lcosα)/cosα, S4 = H/cosα,

S = S1 + S2 + S3 + S4 =

= h + l + (Н – h – lcosα)/cosα + Н/cosα == h + l + (2Н – h – lcosα)/cosα.

(9)

Далі визначимо відстань вздовж поверхні вво-ду від точки 0 до точки K:

L = lsinα + (Н – h – lcosα)tgα + Нtgα == lsinα + (2Н – h – lcosα)tgα. (10)

Підставивши у (9), (10) параметри застосова-ного в експериментах еталона (Н = 100 мм; hб == 20 мм; hд = 85 мм; α = 6°), отримали: S20 == 201,1 мм, L20 = 18,9 мм, S85 = 200,7 мм, L85 == 12,1 мм (індекси біля символів S та L відповіда-ють глибині залягання верхнього краю відбивачавідносно поверхні вводу). Тобто, такі значення Sне дозволяють зареєструвати сигнали, що вини-кають внаслідок послідовної прямої та зворотноїтрансформації поздовжніх хвиль на відбивачі, бовідмінність між ними та значенням шляху донногосигналу (2Н) не перевищує величину променевоїроздільної здатності Δl для будь-якого з серійновиготовлених перетворювачів (див. таблицю).

Тепер розглянемо випадок зворотної трансфор-мації поверхнево-поздовжніх хвиль після їх бага-тократних відбивань від країв відбивача (два разиабо більше). Трансформація на ближньому (відносноперетворювача) краю відбивача, що виникає післяїх однократного відбивання від дальнього краю,приводить до появи сигналу, який відображає інди-кація 5 [2, рис. 3, а] (наступні індикації 6—10 відоб-ражають серію послідовних сигналів, що виникливнаслідок «зривів» хвиль від цього ж краю на нас-тупних етапах багатократного проходження хвильвздовж його поверхні). Аналогічно до цього — «зри-ви» хвиль від дальнього краю відбивача після двок-ратного, чотирьохкратного і т. д. відбивання, приво-дить до формування сигналів, які мають часову зат-римку, достатню для розрізнення відносно донногосигналу. Така модель формування сигналів підтвер-

джується картиною, зображеною на рис. 3, б в ро-боті [2]: зафіксоване значення відстані між будь-яки-ми двома уявними відбивачами (або між першимвідбивачем та донною поверхнею) співпадає зрозміром реального відбивача, виміряного в напряміпоширення хвиль. А це можливо лише при умові, колишвидкість дифракційних хвиль постійна і дорівнюєшвидкості поздовжніх об’ємних.

Порівняно високий рівень отриманих диф-ракційних сигналів можна пояснити ефектом їхпідсилення за рахунок інтерференції поверхнево-поздовжніх хвиль з поздовжніми в прилеглій доповерхні відбивача зоні. Для цього необхідно, щобв процесі поширення корисного сигналу викону-валась умова щодо тривалості цугів коливань [4].Звичайно у виріб посилають короткі цуги — імпуль-си, що містять декілька повних коливань, забезпе-чуючи мінімальну променеву роздільну здатність.Якщо «хвіст» після відбиття від ближнього відби-вача не наздоганяється «головою» цугу, відбитоговід дальнього — забезпечується можливість про-меневого розрізнення сигналів від поруч розміще-них відбивачів (у нашому випадку це означає, щовиконується умова: відстань між гранями відби-вача, на яких відбувається часткове відбиванняхвиль у протилежному напрямі, повинна переви-щувати променеву роздільну здатність).

Висновки

При падінні поздовжніх хвиль, випромінюванихпрямим перетворювачем на поверхню площинно-го відбивача, вертикально орієнтованого відносноповерхні вводу (або близького до такої орієнтації),утворюються дифракційні поверхнево-поздовжніхвилі, поширення та зворотна трансформація якихспричинює появу сигналів, які можуть бути за-реєстровані тим же перетворювачем.

Сигнали, що реєструються, є періодичними— це свідчить про наявність ефекту багатора-зового відбивання та зворотного переходу циххвиль у об’ємні поздовжні на протилежних гра-нях відбивача.

Значний рівень отриманих сигналів (у порів-нянні з рівнем шумів) можна пояснити ефектомїх підсилення за рахунок інтерференції поверхне-во-поздовжніх хвиль з поздовжніми, яка відбу-вається в прилеглій до поверхні відбивача зоні.

Фіксація послідовності таких сигналів при про-веденні контролю об’єктів з паралельними граня-ми (поверхнею вводу та донною поверхнею)свідчить про наявність площинного дефекту,орієнтованому в напрямі, близькому до напрямупоширення поздовжніх хвиль.

1. Методы акустического контроля металлов / Н. П. Але-шин, В. Е. Белый, А. Х. Вопилкин и др. — М.: Машинос-троение, 1989. — 456 с.

2. Колбін І. Б., Волков Ю. О. Спосіб виявлення площиннихвідбивачів, орієнтованих в напрямі, близькому до напря-


му поширення поздовжніх ультразвукових хвиль. Ч. 1.Експериментальне вивчення можливості виявлення пло-щинних дефектів з орієнтацією, близькою до орієнтаціїакустичної осі перетворювача // Техн. диагностика и не-разруш. контроль. — 2010. — № 4. — С. 31–35.

3. Пат. 78345 України, МПК (2006) G01N 29/14. Спосіб ком-плексного діагностування зварних з’єднань посудин та ета-

лон-імітатор зон відриву рулонних обичайок для ре-алізації цього способу. — Дійсний з 15.03.2007, Бюл. №3.

4. Крауткремер Й., Крауткремер Г. Ультразвуковой конт-роль материалов / Справочник. — М.: Машиностроение,1991. — 750 с.

Надійшла до редакції29.11.2010


УДК 621.19.12

ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПЫ ДЛЯ РАДИОГРАФИЧЕСКОГОИ РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ПРОМЫШЛЕННЫХ ИЗДЕЛИЙВ. Н. ХОРОШЕВ, Ю. Е. ВОЛЧКОВ, А. С. ДЕКОПОВ, Е. М. КОСИЦЫН (ОАО «НИИТФА», г. Москва, РФ)

Ю. Н. КОЗИН (ОАО «Концерн «Росэнергоатом», г. Москва, РФ)

Рассмотрены вопросы разработки новых и модернизации серийных дефектоскопов, представляющие интерес дляспециалистов в области неразрушающего контроля промышленных изделий.

This article is devoted to the questions of modifying the serial flaw detectors and development of new flaw detectors. Thementioned questions represent interest for specialists working in the field of non-destructive testing of industrial products.

В настоящее время наиболее актуальной пробле-мой является замена действующего парка гамма-дефектоскопических аппаратов, применяемых дляконтроля качества сварных соединений и напла-вок. В промышленности гамма-дефектоскопы зат-ворного и шлангового типа составляют основу эк-сплуатационного парка.

По заданию ОАО «Концерн «Росэнергоатом»в 2008 г. ОАО «НИИТФА» приступил к разра-ботке гамма-дефектоскопа общепромышленногоназначения нового поколения затворного типа«Стапель Se75Ir192» в соответствии сГОСТ 23764–79 «Гамма-дефектоскопы. ОТУ».Разработка гамма-дефектоскопа затворного типа«Стапель Se75Ir192» с транспортно-перезаряднымконтейнером (ТПК к «Стапель Se75Ir192») в 2009 г.была успешно завершена, гамма-дефектоскоп про-шел испытания и был рекомендован приемочнойведомственной комиссией ОАО «Концерн «Росэ-нергоатом» к серийному производству. Один ап-парат передан в опытно-промышленную эксплу-атацию на Балаковскую АЭС.

Аппарат прошел сертификацию в ОАО «Изо-топ» и получил сертификат № RUS/5752/В (V)–96,срок действия до 15.01.2015 г.

Гамма-дефектоскоп «Стапель Se75Ir192» пред-назначен для проведения радиографического конт-роля сварных соединений и наплавок в условияхстроительства и эксплуатации АЭС и других про-мышленных изделий. В качестве прототипа при соз-дании гамма-дефектоскопа «Стапель Se75Ir192» ис-пользовали устаревшую модель гамма-дефектоско-па «Стапель-5».

При разработке реализована задача примененияпо возможности двух типов источников в аппаратепри незначительном увеличении массы изделия, бы-ли приведены в соответствии НРБ-2009 нормы доздля обслуживающего персонала на поверхностирадиационной головки, конструктивно изменен

блок биологической защиты, введены дополни-тельные блокировки и трехцветная сигнализация.

Внешний вид гамма-дефектоскопа «СтапельSe75Ir192» приведен на рис. 1.

Благодаря конструктивным решениям в гамма-дефектоскопе «Стапель Se75Ir192» стало возмож-ным применение двух типов источников ионизи-рующего излучения на основе изотопа Селен-75и Иридий-192. Это позволило расширить техно-логические возможности гамма-дефектоскопа,снабженного трехканальным транспортно-переза-рядным контейнером (ТПК «Стапель Se75Ir192»),разработанным специально для данных гамма-де-фектоскопов, поскольку источник Селен-75 поз-воляет контролировать сварные соединения с тол-щинами по стали 5…40 мм, а применение источ-ника Иридий-192 расширяет диапазон контроляот 10 до 50 мм.

В составе гамма-дефектоскопа «СтапельSe75Ir192» и его модификации предусматривает-ся: рабочий комплект (радиационная головка, пультуправления ручной, съемный коллиматор, подстав-ка); вспомогательный комплект (контейнер транс-портно-перезарядный трехканальный, ЗИП).

Рис. 1. Гамма-дефектоскоп «Стапель Se75Ir192»

© В. Н. Хорошев, Ю. Е. Волчков, А. С. Декопов, Е. М. Косицын, Ю. Н. Козин, 2011


Замена держателя источника в радиационнойголовке гамма-дефектоскопа при использованииТПК проводится в условиях эксплуатации безприменения специального инструмента.

В ходе разработки гамма-дефектоскопа «Ста-пель Se75Ir192» по заданию ОАО «Концерн Ро-сэнергоатом» проведены исследования по увели-чению диапазона толщин по стали, контролиру-емых с помощью источника на основе радионук-лида Селен–75 с 5…30 мм до 5…40 мм. По ре-зультатам исследований сотрудниками ОАО«ЦНИИТМАШ» разработаны и согласованы с«Ростехнадзором» методические рекомендации орасширении диапазона контролируемых толщинпо стали с помощью источника на основе ради-онуклида Селен–75. Более подробная статья, пос-вященная данной методике, будет опубликованав ближайшем выпуске журнала.

В процессе приемочных испытаний гамма-де-фектоскопов были высказаны пожелания модифи-цировать гамма-дефектоскоп «Стапель Se75Ir192»только под источник Селен-75 с защитой из воль-фрамового сплава.

Проведенный анализ использования источникаСелен-75 позволил приступить к разработке, из-готовлению и сертификации модернизированногоисточника гамма-дефектоскопа под наименовани-ем «Стапель Se75W» с защитой из вольфрама. Вгамма-дефектоскопе «Стапель Se75W» использу-ется источник Селен-75 активностью до 80 Ки.Эксплуатация и обращение с данной моделью нетребует строгой отчетности, так как не содержитблока защиты из обедненного урана, приравнен-ного к источникам ионизирующего излучения.

В настоящее время гамма-дефектоскоп «Ста-пель Se75W» проходит испытания с последую-щим проведением сертификации.

В процессе разработки находится модель зат-ворно-роторного гамма-дефектоскопа, предназна-ченного для работы со специальным штативом систочником ионизирующего излучения на основе

изотопа Se-75 активностью до 80 Ки, материалбиологической защиты — вольфрам. Гамма-де-фектоскоп предназначен для контроля сварныхсоединений труб диаметром от 25 до 100 мм столщиной стенки 5…30 мм. Небольшая масса (до7,5 кг) и габариты 160×100 мм позволяют при-менять данную модель гамма-дефектоскопа втруднодоступных местах.

В соответствии с новыми нормативными тре-бованиями специалистами ОАО «НИИТФА» ве-дется разработка нескольких аналогов общепро-мышленного шлангового гамма-дефектоскопа ти-па «Гаммарид» с источником Иридий-192 актив-ностью до 120 Ки и Селен-75 активностью100 Ки, предназначенных для замены широкоприменяемых до последнего времени шланговыхгамма-дефектоскопов разработки ФГУП «ВНИ-ИТФА» 1970–1975 гг. и серийно выпускавшихсязаводом «Балтиец» (г. Нарва). Предполагаемыйсрок серийного выпуска четвертый квартал2011 г. (рис. 2).

Продолжается выпуск шланговых гамма-де-фектоскопов с источниками Кобальт-60 (Eγ == 1,25 МэВ, T1/2 — 5,25 лет), разработанных ОАО«НИИТФА».

Основные характеристики гамма-дефектоскопа «Стапель Se75Ir192»Интервал рабочих температур,°С–40…+40°СМощность экспозиционной дозы в положении хранения, не более: – на поверхности радиационной головки, мк3в/ч ................................................................................................................200 – на расстоянии 1м от поверхности радиационной головки................................................................................................20Габаритные размеры радиационной головки, мм ..................................................................................................... 182×108×125Масса радиационной головки, кг, не более .................................................................................................................................10Расстояние от радиационной головки до пульта (ручное управление), м................................................................................5Максимальный угол загиба троса пульта ручного управления при радиусе загиба не более 400 мм, град ...................90Размер площади глубококоллимированного пирамидального пучка γ-излучения: – при фокусном расстоянии F ................................................................................................................................................F×F – со съемным коллиматором ..............................................................................................................................................F×0,5FГарантийный срок, мес ....................................................................................................................................................................12Срок службы, лет, не менее, циклов .................................................................................................................................. 6(50000)Контейнер транспортно-перезарядный: – количество каналов.....................................................................................................................................................................3 – масса, кг, не более.................................................................................................................................................................22,0 – габариты, мм........................................................................................................................................................... 150×175×200Сертификация, тип ........................................................................................................................................................................B(U)

Рис. 2. Гамма-дефектоскоп «Гаммарид 2010»


Гамма-дефектоскопическая установка «РИДКТМ-6» (рис. 3) с источником ионизирующего из-лучения на основе изотопа Кобальт-60 актив-ностью до 400 Ки предназначена для радиомет-рического или радиографического контроля изде-лий с толщинами до 250 мм по стали. Установкаиспользуется для работы в закрытых специали-зированных камерах или боксах. Управление ре-жимами работы гамма-дефектоскопа осуществля-ется программно-дистанционно на расстоянии до100 м. Электрическое питание от сети перемен-ного тока 220 В, 50 Гц. Источник подается поампулопроводу на расстояние до 12 м, масса ра-диационной головки ≈ 350 кг, материал биологи-ческой защиты — обедненный уран. В состав гам-ма-дефектоскопа входят двухканальные транспор-тно-перезарядные контейнеры, коллиматоры, ам-пулопроводы.

В качестве дополнительной опции затворныеи шланговые модели аппаратов будут снабжатьсяиндикаторами радиационного поля (ДРП-10)(рис. 4), разработанными в ОАО «НИИТФА»(масса 45 г, габариты: ∅50×16 мм), повышающи-ми уровень информированности персонала о по-ложении источников гамма-излучения («Хране-ние», «Перемещение по ампулопроводу», «Прос-вечивание») в процессе работы операторов с гам-ма-дефектоскопами и, следовательно, безопаснос-ти обслуживания гамма-дефектоскопов.

Индикатор поля обеспечивает подачу светового(звукового) сигнала при превышении уровня излу-чения выше определенного значения (200 мкЗв/ч).Режим питания индикатора автономный, напря-жение питания ±3В.

Эти индикаторы могут устанавливаться непос-редственно на корпусах гамма-дефектоскопов,рентгеновских аппаратах или на контролируемых

Проектные характеристики шлангового гамма-дефектоскопа новой серии «Гаммарид 2010»Интервал рабочих температур, °С................................................................................................................................–40…+40 °СМощность экспозиционной дозы в положении хранения, мкЗв/ч, не более – на поверхности радиационной головки ..............................................................................................................................200 – на расстоянии 1 м от поверхности радиационной головки ..............................................................................................20Масса радиационной головки, кг, не более .................................................................................................................................23Типы применяемых источников Селен-75 ...............................................................................................................................................T1/2 = 120 дней, Q≤80 Ки Иридий-192 ..........................................................................................................................................T1/2 = 74 дней, Q≤120 КиРасстояние от радиационной головки до пульта (ручное управление), м, не менее...........................................................8,0 ампулопровод, м, не менее ........................................................................................................................................................8,0Максимальный угол загиба троса пульта ручного управления при радиусе загиба не более 400 мм, град ...................90Подача источника излучения по ампулопроводу, до, м – по горизонтали .........................................................................................................................................................................8,0 – по вертикали .............................................................................................................................................................................4,0Гарантийный срок, мес. ...................................................................................................................................................................12Срок службы, лет, не менее, циклов .................................................................................................................................. 5(50000)Сертификация, тип ......................................................................................................................................................................B(U)

Характеристики индикаторов радиационного поля серии «ДРП-10»Тип крепления «ДРП-10 С», «ДРП-10 3»..............................................................................................................................магнитное (клипса)Тип регистрируемого излучения...............................................................................................................................гамма, рентгенСрок службы, не менее, лет..............................................................................................................................................................1Тип индикатора ДРП-10 С ........................................................................................................................Светодиод SUNR-300 (Iсв = 380 мКд) ДРП-10 З ...................................................................................................................... Звуковой индикатор ЗП-6 (Fр = 4 кГц)

Рис. 3. Гамма-дефектоскоп «РИД КТМ-6» Рис. 4. Внешний вид индикатора радиационного поля (ДРП-10)


изделиях и предназначены для повышения безо-пасности персонала при работе с источниками ио-низирующего излучения.

Выводы

Представлена локализованная информация по от-дельным моделям серийной гамма-дефектоскопи-ческой аппаратуры, разработанной и выпускаемойОАО «НИИТФА».

Вниманию потенциальных потребителей пред-ложены новые модификации гамма-дефектоскопасерии «Стапель», обеспечивающие глубокую кол-лимацию фронтального пучка излучения:

– «Стапель Se75Ir192» (с защитой из обеднен-ного урана);

– «Стапель Se75W» (с защитой из вольфрама).Одновременно представлена информация ран-

них разработок по универсальной гамма-дефек-тоскопической аппаратуре, оснащаемой излучате-лями на основе радиоизотопа Со-60, а также ап-паратуре нового поколения.

1. ГОСТ 23764–79. Гамма-дефектоскопы. Общие техничес-кие условия. — М.: ИПК Изд-во стандартов. — 5, 8 с.

2. Разработка и введение в опытно-промышленную экс-плуатацию гамма-дефектоскопа «Стапель-5 Se75Ir192» /Седьмая межд. научно-техн. конф. «Безопасность, эф-фективность и экономика атомной энергетики»: Тез.докл., 2010 г. — С. 212.



УДК 621.130.20

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЗЕРВУАРАВМЕСТИМОСТЬЮ 50 тыс. м3 ИЗ СВАРНЫХ РУЛОННЫХЗАГОТОВОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАЛИ 16Г2АФ

В. М. ГОЛИНЬКО (Ин-т электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины)

Рассмотрены некоторые особенности полного технического диагностирования и восстановления работоспособ-ности резервуара вместимостью 50 тыс. м

3, стенка которого выполнена из сварных рулонных заготовок с ис-

пользованием высокопрочной стали марки 16Г2АФ. Предложены технические решения по восстановлению рабо-тоспособности емкости при проектном уровне налива нефти на срок не менее 20 лет после капитального ремонта.

Some peculiarities of full technical diagnostics and restoration of serviceability of a tank of 50 thousand m3 capacity, thewall of which is produced of welded coiled blanks using high-strength steel of grade 16G2AF are considered, the technicalsolutions on restoration of serviceability of the tank at the project level of oil loading for the period of not less than 20years after capital repair were offered.

Резервуары для хранения нефти являются объектамивысокой взрыво- и пожароопасности. Принимая вовнимание требования к защите окружающей среды,одной из актуальных задач является обеспечениеих надежной и безаварийной работы. Анализ тех-нического состояния резервуаров показывает, чтопо мере увеличения срока эксплуатации они под-вержены коррозионным повреждениям и деформа-циям, подращиваниям существующих дефектов,возникновению трещин в местах концентрации нап-ряжений, неравномерным просадкам основания, по-явлению хлопунов и других дефектов. Постояннаяпотребность в увеличении количества резервуарови объемов хранения нефти и нефтепродуктов тре-бует эффективного и безопасного использованияэксплуатирующихся емкостей. Решение этой за-дачи в значительной мере обеспечивается квали-фицированным техническим обслуживанием ре-зервуаров и своевременным диагностированием,соблюдением графиков и качественным выполне-нием текущих и капитальных ремонтов, соблю-дением правил техники безопасности в процессеэксплуатации резервуаров как объектов I и II клас-сов ответственности.

В Украине резервуары вместимостью 50 тыс. м3

со стенками с использованием высокопрочной ста-ли марки 16Г2АФ построены в 1982–1984 гг. наодной из нефтеперекачивающих станций (НПС)ОАО «Укртранснефть». Техническое диагностиро-вание и восстановление работоспособности этих ре-зервуаров на протяжении нескольких последних летвыполняется сотрудниками Института электросвар-ки им. Е. О. Патона НАН Украины.

Краткая техническая характеристика резер-вуара вместимостью 50 тыс. м3. Тип резервуара

— наземный вертикальный цилиндрическийстальной номинальной объемом 50 тыс. м3 с пла-вающей крышей (рисунок). Резервуар построен попроекту «ЦНИИпроектcтальконструкция» (Моск-ва), шифр объекта — 10-Ф1418-1-КМ.Фактические данные. Внутренний диаметр

60700 мм, высота стенки 17880 мм (таблица).Стенка состоит из 12 поясов. Номинальные тол-щины листов поясов, начиная с нижнего: 17+16++14+13+11+10+10+10+10+8+8+8 мм. Для поясовс I по IХ включительно использована, по даннымзавода-изготовителя металлоконструкций, высо-копрочная сталь марки 16Г2АФ по ГОСТ 19282,для остальных поясов — с Х по ХII включительно— сталь ВСт3Гпс5 по ГОСТ 380. Для обеспеченияпроектной цилиндрической формы в процессемонтажа, а также общей устойчивости при экс-плуатации на V и VIII поясах стенки устроеныпромежуточные кольца жесткости из гнутых эле-ментов, приваренных непосредственно к стенке.Стенка через контурные листы днища опирается

© В. М. Голинько, 2011Общий вид вертикального цилиндричекого стальногорезервуара вместимостью 50 тыс. м3


на кольцевой железобетонный монолитный фун-дамент.

Основные конструктивные элементы резерву-ара — стенка, днище (центральная часть), плава-ющая крыша (центральная часть) изготовлены назаводе металлоконструкций в виде сварных ру-лонированных полотнищ [1– 4]. Первые резерву-ары вместимостью 50 тыс. м3 со стенками из ру-лонных заготовок с использованием стали 16Г2АФ

построены на одном из нефтеперерабатывающихзаводов Российской Федерации [5].

Условия эксплуатации резервуара. Согласнонормативному документу СНиП 2.01.07–85 длярайона расположения резервуара: снеговая наг-рузка So = 0,5 кПа, ветровая нагрузка Wo == 0,38 кПа, внутреннее избыточное давление —отсутствует, разрежение воздуха в емкости поСНиП 2.01.07–85.

Результаты проверочных расчетов на статическую прочность стенки резервуара РВС–50000 ПП (до ремонта)


Объемы технического диагностирования ре-зервуара. Техническое диагностирование резер-вуаров, расположенных в нефтепарках в системеОАО «Укртранснефть», проводится в соответс-твии с требованиями действующего нормативногодокумента РД 39-0147103-385–87 [6] с учетом тре-бований ВБН В.2.2-58.2–94 [7].

Основной целью технического диагностирова-ния являются: контроль технического состоянияконструктивных элементов резервуара, определе-ние пригодности резервуара к дальнейшей эксплу-атации, поиск места и определение причин отказа(повреждения), определение необходимых объе-мов ремонтных работ для дальнейшей безопаснойэксплуатации при максимальном технически воз-можном уровне налива нефти с гарантированнымсроком работоспособности не менее 20 лет.

Для достижения этой цели выполнялось пол-ное техническое диагностирование резервуара свыведением его из эксплуатации, включающеесогласно требованиям РД 39-0147103-385–87 сле-дующее: ознакомление с технической документа-цией (технический паспорт и проект резервуара,технологическая карта резервуарного парка и др.);сбор и анализ данных о проведенных ранее обс-ледованиях, описание проведенных ремонтов;внешний осмотр сварных соединений, поверхнос-ти стенки, днища, плавающей крыши, катучейлестницы, опорной фермы, приемо-раздаточныхпатрубков и люков-лазов, выявление в этих кон-структивных элементах дефектов и повреждений;замеры фактических толщин конструктивных эле-ментов резервуара; нивелирование наружногоконтура днища резервуара и верхних кромок на-ружных кольцевых листов коробов плавающейкрыши, опорной фермы катучей лестницы; про-верку состояния основания и отмостки; проверкугеометрической формы стенки резервуара (заме-ры отклонений от вертикали образующих стенки);замеры зазоров между коробами крыши и стенкойрезервуара, между направляющими крыши и пат-рубками в ее коробах; проверку состояния коль-цевого уплотнения между плавающей крышей истенкой резервуара, между направляющими иплавающей крышей; неразрушающий контрольсварных соединений физическими методами (вобъеме требований СНиП III-18–75 [8]); провероч-ные расчеты стенки на статическую прочность покольцевым напряжениям с определением макси-мального допустимого уровня наполнения не-фтью с учетом фактических толщин листов ее по-ясов; разработку вывода о техническом состояниирезервуара и рекомендаций по ремонту и даль-нейшей эксплуатации резервуара.

Дополнительно к требованиям РД 39-0147103-385–87 выполняли следующие работы [9].

1.Изучение фактической нагруженности.Уровни заполнения нефтью резервуара определя-

ли за три месяца до его выведения из эксплуа-тации. При этом до капитального ремонта после23 лет предыдущей эксплуатации максимальныйуровень составлял 811 см, а минимальный 316 см.Резервуары вместимостью по 50 тыс. м3 на НПСэксплуатируются в режиме «с подключенным ре-зервуаром». В этом случае наиболее вероятные от-ношения фактического уровня заполнения резер-вуара к максимально допустимому 0,3…0,8. Ана-лизом спектра переменных нагружений таких ре-зервуаров при коэффициенте ассиметрии цикланапряжений Rσ > 0 установлено, что количествонагружений за год составляет около 336 циклов.При эксплуатации на протяжении 50 лет можноожидать 1,68⋅104 циклов. Эти данные свидетель-ствуют о том, что резервуары вместимостью50 тыс. м3 на НПС работают в режиме малоцик-лового нагружения.

2. Нивелирование днища резервуара в трех ди-аметральных направлениях. Это позволило сде-лать следующие выводы: практически днище име-ет проектный уклон 1:100 от центра к стенке; дни-ще свободно, без натяжения, расположено на пес-чаном основании.

3. Замеры фактических толщин всех листов нанижней (с I по IХ пояс включительно) части стенкииз стали 16Г2АФ. Это позволили выявить шестьлистов с явно заниженными значениями толщин всравнении с проектными. Фактические толщины III,IV поясов по толщине, VI пояса по толщине и маркестали, VIII пояса по марке стали не отвечают со-ответствующим параметрам по условию обеспече-ния статической прочности стенки при проектномуровне заполнения резервуара нефтью, равном1630 см, а поэтому фактический уровень до капи-тального ремонта составлял всего 811 см.

4. Замеры твердости листов из стали 16Г2АФпереносным твердомером. Это позволило выя-вить отдельные листы другой марки стали, а имен-но ВСт3Гпс5 вместо 16Г2АФ-12 (см. таблицу).

5. Анализ достаточности усиления мест вре-зок люков-лазов, приемо-раздаточных и другихпатрубков.

6. Увеличение объемов контроля качества вер-тикальных сварных соединений для части стенкииз стали 16Г2АФ неразрушающими физическимиметодами (радиографическим, ультразвуковым).

7. Проверка состояния и геодезическая съемкаобвалования резервуара для определения факти-ческого объема карэ.

8. Проверочный расчет стенки на общую ус-тойчивость с учетом двух промежуточных колецжесткости. Особенность этого расчета состоитв том, что при определении критических напря-жений σcr2 вместо общей длины оболочки (рас-стояния между днищем и верхней кольцевой пло-щадкой) принято расстояние между кольцамижесткости, поскольку фактический момент


инерции промежуточного кольца жесткостиJхфакт = 15340 см4 больше необходимого Jхнеоб== 9830 см4. В этом случае можно считать проме-жуточное кольцо жесткости диском.

При проверочных расчетах резервуаров напрочность с учетом хрупкого разрушения и ма-лоцикловую прочность возможен следующийподход. Необходимая прочность и работоспособ-ность стенки резервуаров, в том числе с учетомхрупкого разрушения и малоцикловой прочности,обеспечивается в первую очередь выбором маркистали в соответствии со СНиП II-23–81* [10], При-ложение 1 и ВБН В.2.2-58.2–94, Приложение 3 иконструктивными решениями, которые исключа-ют переход металла стенки с существующими вней дефектами в хрупкое состояние или появле-ние местных напряжений, которые превышаютпредел текучести. Существующие дефекты (под-резы основного металла, угловые деформациисварных соединений, смещения кромок, дефектыв швах и др.) не должны превышать допустимыевеличины. Если на стенке резервуара зачищеныместа приварки монтажных устройств и обваренысуществующие накладки, то как основной концен-тратор напряжений на стенке можно принять по-перечные к кольцевым напряжениям сварные швыкольцевых и овальных усиливающих накладоклюков-лазов и приемо-раздаточных патрубков собвариванием их по всему контуру. Такой элементпо СНиП II-23–81*, табл. 83* относится к 4-йгруппе элементов. С учетом хрупкого разрушениярасчеты показывают, что согласно СНиП II-23–81*и ВБН В.2.2-58.2–94 максимальные расчетныенапряжения в стенке резервуаров вместимостью50 тыс. м3, изготовленных до 1982 г., не должныпревышать для стали ВСт3сп5 (верхние поясастенки) 234 МПа, для стали 16Г2АФ (нижние по-яса стенки) 353 МПа. Приведенные значения пре-вышают рабочие кольцевые напряжения в стенке.Расчеты показывают, что для 4-й группы элемен-тов при условии обеспечения малоцикловой проч-ности максимальные напряжения не должны пре-вышать для части стенки из стали ВСт3сп5265 МПа, для части стенки из стали 16Г2АФ390 МПа, что также больше действующих в стен-ке расчетных кольцевых напряжений, которыесоставляют не более 2/3 предела текучести стали.

Как видно из приведенных данных, при типо-вой конструкции резервуара и температуре экс-плуатации не ниже минус 30 °С ее прочность сучетом хрупкого разрушения и малоцикловойпрочности обеспечивается правильным выбороммарки стали стенки, оптимальными конструктив-ными решениями и технологией сварки.

Таким образом, в связи с отсутствием в дейс-твующем нормативном документе РД 39-0147103-385–87 упомянутых выше дополнительно выпол-ненных технологических операций, необходимых

для освидетельствования технического состояниясварных металлоконструкций резервуаров вмес-тимостью 50 тыс. м3, появилась необходимость вдоработке и создании нового комплексного нор-мативного документа Украины по техническомудиагностированию, ремонту и реконструкциинефтяных емкостей.

Основные технические решения по восста-новлению работоспособности резервуара по ре-зультатам полного технического диагностиро-вания. Для восстановления работоспособностирезервуара вместимостью 50 тыс. м3 с гаранти-рованным сроком службы не менее 20 лет сог-ласно требованиям нормативного документа РД39-0147103-385–87 и учетом (по возможности),требований ВБН В.2.2-58.2–94 при максимальномтехнически возможном уровне налива нефтиНmax = 1630 см в процессе капитального ремонтарезервуара впервые после 23 лет эксплуатации вы-полнялись такие основные технологические опе-рации:

— замена всех существующих контурных листовднища новыми листами номинальной толщиной 14мм из стали марки 10Г2ФБ по ТУ 14-1-4083–86;

— замена всех существующих листов централь-ной части днища новыми номинальной толщиной6 мм из стали марки Ст3сп5-св по ГОСТ 14637;

— замена всех листов I, считая снизу, пояса стен-ки новыми листами номинальной толщиной 18 ммразмерами 1600×8000 мм из стали марки 10Г2ФБ;

— замена отдельных листов на средних и вер-хних поясах стенки (на I–IV, VI и VIII поясах)новыми листами соответствующей толщины изстали 10Г2ФБ;

— в связи с наличием недопустимых угловыхдеформаций (например, до 12 мм, замерянных набазе 500 мм на I поясе стенки толщиной 17 мм),смещений свариваемых кромок (до 7 мм при но-минальной толщине 17 мм) и сочетании упомя-нутых дефектов выполнена замена всех (7 шт.)монтажных вертикальных стыковых соединенийстенки на II–ХI поясах листами-вставками по тех-нологии ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины сустановлением технологических колец жесткости[11–14];

— удаление выявленных трещин в заводскихвертикальных и кольцевых сварных стыковых со-единениях по технологии ИЭС им. Е. О. Патонас повторным радиографическим контролем отре-монтированных участков; ремонт участков свар-ных соединений с недопустимыми дефектами порезультатам неразрушающего физического (ради-ографического, ультразвукового) контроля. В2003 г. на одном из резервуаров объемом 50 тыс. м3

выполнен ремонт заводского кольцевого шва меж-ду I и II поясами в районе пересечения его с за-водским вертикальным сварным соединением. Потехнологии ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины


без выведения резервуара из эксплуатации удаленас применением сварки продольная трещина глуби-ной 13 мм длиной 100 мм в зоне сплавления коль-цевого стыкового шва. Трещина выходила на внеш-нюю поверхность стенки, поэтому была выявленаспециалистами НПС визуальным осмотром;

— удаление на всей поверхности стенки ос-татков сварных швов с последующим контролемна части стенки из стали 16Г2АФ цветным мето-дом (ГОСТ 18442) с целью выявления поверхнос-тных дефектов;

— ремонт обоих существующих промежуточ-ных колец жесткости, приваренных непосредс-твенно без зазора к V и VIII поясам стенки дляобеспечения орошения по всей высоте стенки во-дой на случай пожара.

Как показали исследования, выполненные вИЭС им Е. О. Патона НАН Украины [15], завод-ские вертикальные сварные соединения стенок ре-зервуаров, выполненых с использованиемрулонных заготовок из стали 16Г2АФ, после20…25 лет эксплуатации в режиме малоциклово-го нагружения сохранили высокую работоспособ-ность и их остаточный ресурс обеспечиваетдальнейшую безопасную эксплуатацию резервуа-ров на протяжении не менее 20 лет, что соответ-ствует требованиям нормативного документаУкраины для новых резервуаров. Во время пери-одического полного технического диагностирова-ния резервуаров вместимостью 50 тыс. м3

необходимо выполнять радиографический и уль-тразвуковой контроль заводских вертикальныхшвов не менее, чем на пяти нижних поясах стенки.

Вывод

Для выполнения заданий технического диагности-рования нефтяных резервуаров необходима разра-ботка стандарта организации Украины СОУ «Ре-зервуары вертикальные цилиндрические стальныедля хранения нефти и нефтепродуктов. Техничес-кое диагностирование, ремонт и реконструкция» сучетом результатов исследований и накопленногоопыта ведущих организаций и специалистов.

1. Раевский Г. В. Изготовление стальных вертикальных ци-линдрических резервуаров методом сворачивания. —М.: Л.: Гостоптехиздат, 1952. — 116 с.

2. Корниенко В. С., Поповский Б. В., Линевич Г. В. Изготов-ление и монтаж стальных резервуаров и газгольдеров. —М.: Стройиздат, 1964. — 320 с.

3. Билецкий С. М., Голинько В. М. Индустриальное изготов-ление негабаритных сварных листовых конструкций. —Киев: Наук. думка, 1983. — 272 с.

4. Барвинко А. Ю., Барвинко Ю. П., Голинько В. М. К шести-десятилетию промышленного применения технологии из-готовления цилиндрических резервуаров из рулонных заго-товок // Автомат. сварка. — 2009. — № 2. — С. 35–37.

5. Изготовление сварных полотнищ стенок резервуароввместимостью 50 тыс. м3 методом рулонирования / А. Е.Аснис, В. И. Новиков, В. М. Голинько и др. // Там же. —1979. — № 12. — С. 37– 40, 49.

6. РД 39-0147103-385–87. Руководящий документ. Правилатехнической эксплуатации резервуаров магистральныхнефтепроводов. — Уфа: ВНИИСПТнефть, 1988. — 282 с.

7. ВБН В.2.2-58.2–94. Резервуари вертикальні сталеві длязберігання нафти і нафтопродуктів з тиском насиченихпарів не вище 93,3 кПа. — Київ: Держкомнафтогаз,1994. — 98 с.

8. СНиП III-18–75. Правила производства и приемки работ.Металлические конструкции. — Введ. 01.01.77.

9. Голінько В. М. Удосконалення нормативної документаціїпо технічному діагностуванню вертикальних циліндрич-них резервуарів для зберігання нафти і нафтопродуктів //Матер. 6-тої Нац. наук.-техн. конф. і виставки "Не-руйнівний контроль та технічна діагностика." — 2009.— С. 312–315.

10. СНиП II-23–81*. Нормы проектирования. Стальные кон-струкции. — Введ. 01.01.82.

11. Барвинко Ю. П., Барвинко А. Ю., Каргин А. Ю. Восста-новление работоспособности резервуаров для хранениянефти со стенками из рулонных заготовок вмести-мостью 20 и 50 тыс. м3 // Монт. и спец. работы в строи-тельстве. — 2006. — № 10. — С. 5–13.

12. Барвинко Ю. П., Голинько В. М., Барвинко А. Ю. Повы-шение работоспособности вертикальных монтажныхсварных соединений стенки цилиндрических резервуа-ров, построенных из рулонированных заготовок // Авто-мат. сварка. — 2001. — № 7. — С. 27–32.

13. О работоспособности вертикальных цилиндрическихрезервуаров вместимостью 50 тыс. м3 из стали 16Г2АФ /А. Ю. Барвинко, Ю. П. Барвинко, В. М. Голинько и др. //Трубопроводный транспорт нефти. — 1999. — № 9. —С. 24–27.

14. Барвинко А. Ю., Барвинко Ю. П. Требования к оценкеэксплуатационной надежности цилиндрических резерву-аров для хранения нефти и нефтепродуктов после вы-полнения их капитального ремонта // Техн. диагностикаи неразруш. контроль. — 2009. — № 1. — С. 14–17.

15. Барвинко А. Ю. Оценка остаточного ресурса сварных со-единений вертикальной стенки резервуаров после20…25 лет эксплуатации // Автомат. сварка. — 2009. —№ 5. — С. 42–45.



УДК 621.19.30

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИПОВРЕЖДАЕМОСТИ МЕТАЛЛА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ

НАГРУЖЕНИИ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ 09Г2С МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

В. И. ЗАГРЕБЕЛЬНЫЙ, С. Б. КАСАТКИН, В. А. ЯЩУК (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)

Рассмотрено определение степени повреждаемости металла при циклическом нагружении методом магнитнойпамяти. Приведены экспериментальные данные о влиянии переменного нагружения сварных соединений конст-рукционной стали 09Г2С на изменение значения градиента магнитного поля в тавровых образцах вблизи угловыхшвов. Установлено, что с увеличением количества циклов нагружения постепенно возрастают значения градиентамагнитного поля. Резкое повышение величины градиента магнитного поля наблюдается при приближении моментазарождения усталостной трещины и ее развитии.

The determination of level of damageability of metal at cyclic loading using method of magnetic memory is considered.The experimental data on the influence of variable loading of welded joints of structural steel 09G2S on the change ofgradient value of magnetic field in T-specimens in vicinity of fillet welds are given. It was established that with the increaseof number of loading cycles the gradient value of magnetic field is gradually increased. Sharp increase of gradient valueof magnetic field is observed in approaching the moment of fatigue crack initiation and its propagation.

В настоящее время из неразрушающих методовконтроля все большее значение приобретает маг-нитометрический метод (метод магнитной памяти)[1, 2]. Это новый метод, который позволяет поанализу распределения магнитного поля на по-верхности объекта выявлять зоны концентрациинапряжений и прогнозировать места появлениядефектов. Метод применяется в энергетике, неф-техимической и газовой промышленности. Ис-пользуя его для выявления напряженно-деформи-рованных участков в различных объектах, где поддействием циклического нагружения происходятструктурные изменения в металле и в дальнейшемпоявляются усталостные трещины, можно прог-нозировать зоны появления дефектов при даль-нейшем нагружении.

Рассматриваемый диагностический метод внастоящее время интенсивно развивается во мно-гих странах. На 17-й Всемирной конференции по

неразрушающему контролю, которая проходила с25–28 октября 2008 г. в Шанхае, этому методубыло посвящено более 20 докладов.

Контроль магнитометрическим методом осу-ществляется без зачистки металла и специальногонамагничивания и позволяет выполнять экспресс-контроль качества сварных соединений в ручноми автоматическом режиме на различных изделияхиз углеродистых и феррито-аустенитных мароксталей.

Контроль выполняется с помощью специали-зированных малогабаритных приборов, имеющихавтономное питание, сканирующие и регистриру-ющие устройства.

С целью широкого применения в Украине ме-тода магнитной памяти металла и разработки кон-кретных методик для их использования в различ-ных отраслях народного хозяйства Институтомэлектросварки им. Е. О. Патона НАН Украиныподготовлен проект национального стандарта«Неруйнівний контроль. Зварні з’єднання устат-кування і конструкцій. Метод магнітної пам’ятіметалу. Загальні вимоги» [3].

В ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины про-ведена научно-исследовательская работа, посвя-щенная влиянию циклического нагружения тав-ровых образцов из конструкционной стали 09Г2С(σ0,2 = 350 МПа) с угловыми сварными соедине-ниями на изменения распределения магнитногополя в зонах сварных соединений. Для исследо-ваний использовали образцы толщиной 10 мм иразмером 120×450 мм с поперечным по отноше-

© В. И. Загребельный, С. Б. Касаткин, В. А. Ящук, 2011

Рис. 1. Тавровый образец из стали 09Г2С для испытаний


нию к действиям усилий ребром высотой 40 мм,которое приваривалось к пластине угловыми шва-ми (рис. 1). Эти образцы широко применяютсядля усталостных испытаний [4].

Угловые швы выполняли с полным проваром(по ГОСТ 14771–76). Сварку тавровых образцоввыполняли механизированным способом прово-локой сплошного сечения марки Св-08Г2С диа-метром 1,2 мм в углекислом газе и подвергалициклическому нагружению симметричным кон-сольным изгибом с напряжением цикла 160 МПапри частоте 14 Гц. Испытания на циклическое наг-ружение выполняли на усталостной машине мар-ки УМП-02. После каждых 50 тыс. циклов наг-ружения образец вынимали из испытательной ма-шины и вблизи угловых швов измеряли распре-деление напряженности магнитного поля с фик-сацией нормальной составляющей магнитного по-ля и строили графики Hр градиента Kин интен-сивности распределения магнитного поля рассе-яния. Градиент интенсивности Kин = dHp

⁄ d l (l —— перемещение феррозондового датчика) явля-ется важным информационным параметром пов-реждаемости металла, численные значения кото-рого характеризуют степень его повреждаемости.На рис. 2 показано образование трещины длиной5 мм в середине образца после 250000 циклов наг-ружения и значение градиента 42⋅103 А/м2.

Проведенные исследования позволили полу-чить следующие результаты. Наиболее интенсив-ное увеличение градиента магнитного поля наб-людалось в средней по ширине части образцов.При испытании двух идентичных тавровых образ-цов значения градиента магнитного поля в сред-ней части образцов менялись от 10…13⋅103 до30…35⋅10 А/м2 при увеличении количества цик-лов нагружения от 30 до 250…270 тыс. После250 тыс. циклов нагружения в одном из образцовна линии сплавления с левой стороны от ребраобразовывалась усталостная трещина длиной5 мм (рис. 3). После 270 тыс. циклов нагруженияв другом образце образовалась усталостная тре-щина длиной 1 мм с правой стороны от ребра.После 330 тыс. циклов нагружения в этом же об-

разце образовалась усталостная трещина длиной1,8 мм с левой стороны от ребра. После образо-вания в образцах усталостных трещин и ростаэтих трещин при дальнейшем циклическом наг-ружении наблюдалось более интенсивное увели-чение значений градиента магнитного поля (от30…35⋅103 до 60…70⋅103 А/м2) при увеличенииколичества циклов нагружения от 250…270 до350 тыс.

Таким образом, полученные данные показыва-ют, что перед образованием в образцах усталос-тных трещин наблюдается интенсивное увеличе-ние градиента магнитного поля при циклическомнагружении. Это увеличение градиента магнитно-го поля вызвано образованием в металле образцовпод действием циклического нагружения устой-чивых полос скольжения, которые предшествуютразвитию усталостных трещин [5].

Рис. 2. График распределения градиента | dHp ⁄ d l | вдоль

сварного шва образца № 2 (левая сторона) при циклическомнагружении до 250000 циклов (А — трещина длиной 5 мм)

Рис. 3. Графики распределения градиента магнитного полявдоль оси шва в зависимости от количества циклов нагруже-ния тавровых образцов из стали 09Г2С на расстоянии 20 (а),50 (б), 70 (в) и 100 (г) мм от начала шва: ,— образец № 1;, — № 2; , — левая сторона образцов; , — правая;трещина длиной 1 мм (1);2 (2); 5 (3); 25 (4); 1,8 (5); на всюдлину шва (6 и 7)


Из наиболее очевидных областей примененияметода является выявление напряженно-деформи-рованных участков на объекте, где в дальнейшемпоявляются усталостные трещины, т. е. можнопрогнозировать места их образования, если объектдостигает 75…90 % циклических нагружений доих появления.

1. Загребельный В. И. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния сварных соединений истальных металлоконструкций, определение их остаточ-

ного ресурса // Техн. диагностика и неразруш. контроль.— 1999. — № 4. — С. 31— 36.

2. Власов В. Т., Дубов А. А. Физические основы метода маг-нитной памяти метала. — М.: ЗАО «ТИССО», 2004. —424 с.

3. ДСТУ 4857:2007. Неруйнівний контроль. Зварні з’єднан-ня устаткування й конструкцій. Метод магнітної пам’ятіметалу. Загальні вимоги / В. О. Троїцький, В. І. Загре-бельний, О. В. Мозговий, І. А. Заплотинський.

4. Труфяков В. И. Усталость сварных соединений. — Киев:Наук. думка, 1973. — 215 с.

5. Горицкий В. М. Диагностика металлов. — М.: Металлур-гиздат, 2004. — 402 с.



УДК 620.179.15

ВИМІРЮВАННЯ ГЛИБИН КАНАВОК ЕТАЛОНА ЧУТЛИВОСТІЗА ЙОГО ЗОБРАЖЕННЯМ

Н. В. ОПИР, О. Р. БЕРЕГУЛЯК (Ів.-Франків. нац. техн. ун-т нафти і газу)

Розроблена методика вимірювання глибин канавок еталона чутливості за його рентгенологічним зображенням звикористанням методів обробки зображень та розпізнавання образів. На основі різниці рівнів сірого отвору і ото-чуючого його фону встановлено відповідність між градаціями яскравості і глибиною канавок.

Measurement procedure of groove depth on X-ray image of perceptibility standard is shown by using image processingand pattern recognition. The correspondence between gray level and depth is establish based on the difference of holeand background gray level.

Застосування комп’ютерної техніки длярозв’язку задач радіографічного контролю звар-них швів сприяє виявленню небезпечних де-фектів, підвищенню достовірності контролю. Ос-новний апарат, який при цьому використовується— цифрова обробка зображень, а відправним пун-ктом для обробки зображення зварного шва єаналіз його ділянки, що містить калібрувальнийеталон чутливості (КЕЧ). Згідно вимог стандартів,прийнятих для радіографічного контролю [1],КЕЧ встановлюють при кожному контролі навідстані не менше 5 мм від шва. Дефектоскопіствізуально оцінює степінь почорніння дефектів назварному шві і встановлює їх глибинні параметри,співставляючи міру затемнення дефектів з певноюканавкою КЕЧ. Такий підхід до визначення гли-бинних параметрів суб’єктивний і залежить відкваліфікації спеціалістів.

В роботі [2] описана методика автоматизованоговизначення глибини канавок за їх зображенням вградаціях сірого, яка використовує усереднене зна-чення яскравості канавок і оточуючого фону. Виз-начення глибини канавок — це задача вимірювання.

Глибина канавок визначається на основіспівставлення зміни рівнів сірого на певних ділян-ках еталона на зображенні (рис. 1) і відомих їхметричних розмірів (рис. 2 та табл. 1) в напрямкурентгенівського випромінювання.

Дослідження проводили для еталона №1 [1] зпараметрами, наведеними в табл. 1 (значення a,b, c, h, l — номінальні).

Встановимо відповідність градацій сірого чітковидимого отвору на зображенні канавкового ета-лона його глибині (половина висоти пластини).

Визначення глибини отвору еталона за йогозображенням. Використаємо апарат обробки зоб-ражень для знаходження координат центру отворуx0, y0 та його радіусу R в системі декартових ко-ординат з початком в центрі зображення. До об-робленого оператором Канні [3] зображення ета-лона (рис. 3) застосуємо метод розпізнавання об-разів (перетворення Хафа з нечітким разбиттям ітрикутними функціями нечіткої належності [4]).

Для застосування перетворення Хафа викорис-товується параметричний запис рівняння кола:

(x – c)2 + (y – d)2 = r2, (1)

де c, d — координати центра кола, r — радіус.Тривимірний простір параметрів розбивається

на нечіткі комірки [4]:

Cijkr =

⎧⎨⎩((c, d, r), μC

ijk

r (c, d, r))|(c, d, r) ∈R3⎫⎬⎭,

Т а б л и ц я 1 . Параметри еталона №1, мм

Глибина канавок R, небільше a b c h L

h1 h2 h3 h4 h5 h6

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,1 2,5 0,5 10 2 30

Рис. 1. Зображення канавкового еталона на екрані монітора

Рис. 2. Схематичне зображення канавкового еталона поГОСТ 7512–85

© Н. В. Опир, О. Р. Берегуляк, 2011


де μ Cijk

r (c,d,r) = ⎧⎨⎩

μ Rkf (r) при c ∈ Ci, d ∈ Dj,

0 в іншому випадку.

Функція нечіткої належності μRkf (r) має три-

кутний вигляд.Нехай x, y — точка контуру отвору, тоді для

кожного ci, dj з рівняння (1) знаходимо точку па-раметричного простору (ci, dj, rij ), яка належитьбільш ніж одній нечіткій комірці C lmn

r. Елемент

матриці акумуляторів A(l, m, n) збільшується навеличину νlmn(x, y) = μ Cijk

r (ci, dj, rij). Знаходячи ло-

кальний максимум матриці акумуляторів отри-маємо параметри шуканого рівняння кола. Вико-ристання нечіткого розбиття простору параметрівзабезпечує врахування невизначеності розташу-вання точок контуру, що забезпечує точнішерозпізнавання кола, що відповідає контурам от-вору еталона, на зашумлених зображеннях.

Таким чином, використовуючи нечітке перет-ворення Хафа, визначаємо параметри отвору(x0 = c; y0 = d; R = r).

Область на відстані ε від краю отвору не вра-ховувалась при усередненні рівнів сірого як в се-редині отвору Iс, так і для обчислення фону нав-круги отвору Ifc (для уникнення додаткової по-хибки через розмитість краю отвору):

Ic =

∑

θ = 0

359

∑

ρ = 0

R – ε

G ( x( ρ, θ), y(ρ, θ)

Nc,

Ifc =

∑

θ = 0

359

∑

ρ = R + ε

R + 4ε

G(x (ρ, θ), y(ρ, θ)

Nfc,

(2)

де G(x(ρ, θ), y(ρ, θ) — рівень сірого в точці з ко-ординатами (x(ρ, θ), y(ρ, θ) (початок полярної сис-теми координат ρ – θ, розташований в центрі круга— точці з координатами (x0, y0); Nc та Nfc —кількість точок, що враховані при визначеннівідповідно Ic та Ifc.

На рис. 4 показано границі областей отвору(внутрішнє коло) і фону навколо нього (двазовнішні кола), градації яких враховані при виз-наченні глибини отвору на еталоні, а також на-несені прямі, що виділяють контури еталона, па-раметри яких знаходяться за методикою [2].

Різниця рівнів сірого ΔIc = Ifc – Ic на зображеннівідповідає глибині отвору h/2.

Обчислення градацій сірого канавок та їхоточуючого фону. Ці характеристики визначають-ся на основі отриманих значень рівнів сірого вздовжеталона згідно методики [2]. Розподіл рівнів сірогоIr вздовж еталона показано на рис. 5.

Шукаємо місцезнаходження i-го локальногомінімуму kmin

i з умови:

I(kmini ) = min

id + Δ > r > id − Δ Ir ,

де d і Δ — визначається відповідно в пікселяхпропорційно геометричним розмірам a і b еталона(рис. 2).

Для обчислення значення рівнів сірого як ха-рактеристики i-ї канавки використовуємо усеред-нені значення рівнів сірого (в діапазоні [–ε, +ε])в області локальних мінімумів вздовж еталона:

Ik i = ∑

r = kmini

− ε

kmini

+ ε

Ir / 2ε,

де ε в пікселях вибирають пропорційно b/2.Обчислення градацій сірого оточуючого канав-

ки фону проводили аналогічно як і для канавоквідносно точок, розташованих на відстанях, про-порційних (a - b)/3 від країв канавок, ближче до

Рис. 4. Нанесені краї еталона та області отвору і фону, пояким проводиться визначення глибинних параметрів

Рис. 3. Зображення канавкового еталона, оброблене операто-ром виділення країв

Рис. 5. Розподіл усереднених рівнів сірого вздовж еталона:1 — градації сірого, що відповідають фону; 2 — канавкам


очікуваних країв канавок (рис. 5). Таким чиномвизначали Ifl

l , Ifri — значення градації сірого фону

відповідно зліва та справа від i-ї канавки. Зна-чення фону відповідної i-ї канавки обчислювали

як їх усереднене значення: Ifi =

Ifli + Ifr

i

2.

Визначення глибини канавок. Глибина i-ї (i == 1…6) канавки визначається наступним чином:

Hi = Δ Iki

2Δ Ic h (мм), де ΔIki

= Ifi − Ik

i . (3)

Канавковий еталон, який ми обробляємо, виз-начає 4 клас чутливості контролю [2], тому бу-демо оцінювати глибину перших чотирьох кана-вок. Для еталона, показаного на рис. 1, обчислимоглибини канавок (табл. 2) за запропонованою ме-тодикою та порівняємо їх з нормативними зна-ченнями [1].

Аналізуючи результати, наведені в табл. 2 таграфік на рис. 4, можна зробити висновки, що черезнерівномірність освітлення (фон на КЕЧ не одна-ковий для постійної товщини пластини) та зашум-леність зображення глибини канавок визначені зізначною похибкою. Згідно роботи [1] допустимевідхилення глибини канавок при виготовленні ета-лона для зразка, який досліджувався, становить

0,05 мм. Для наведеного еталона і його зіскано-ваного зображення (рис. 1) абсолютна похибка

вимірювань знаходиться в допустимих межах. Од-нак отримати повторюваність результатів при нас-тупних скануваннях не вдається, так як на вхіднезображення накладаються шуми. Тому в подаль-ших роботах необхідно дослідити вплив шумів нарезультати вимірювань, можливість скорегуватинерівномірність освітлення на зображенні і підви-щити точність вимірювань.

Висновки

Запропонована методика автоматизованоговимірювання метричних величин глибин канавокеталона чутливості за його рентгенологічним зоб-раженням, що в значній мірі усуває суб’єктивнийлюдський фактор. Результати досліджень можутьбути використані для вимірювання глибини де-фектів за їх зображеннями.

Используя методы обработки изображений ираспознавания образов, разработана методикаизмерения глубин канавок эталона чувстви-тельности по его рентгенологическому изобра-жению. На оснавании разности уровней серогоотверстия и окружающего его фона установленосоответствие между градациями серого на изо-бражении и глубиной канавок

1. ГОСТ 7512–82. ДС Контроль неразрушающий. Соедине-ния сварные. Радиографический метод. — Введ.01.01.84. — М.: Изд-во стандартов, 1988. — 32 с.

2. Компьютерная технология определения чувствитель-ности рентгенографического контроля по изображениюканавочного эталона / Р. А. Воробель, Н. В. Опыр, З. А.Бернык, О. Р. Берегуляк // Дефектоскопия. — 2009. —№5. — С. 81–89.

3. Canny. J. F. A computational approach to edge detection //IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence. —1986. — 8, № 6. — P. 679–698.

4. Chatzis V., Pitas I. Fuzzy Cell Hough Transform for CurveDetection// Pattern Recognition. — 1997. — 30, № 12. —P. 2031–2042.

Надійшла до редакції12.10.2009

Таблиця 2. Глибини канавок, мм

Методика об-числення

Номер канавки

1 2 3 4

ГОСТ 7512–85 0,6 0,5 0,4 0,3

Запропонованаметодика 0,5531 0,4814 0,4051 0,3423


УДК 621.311.1; 621.315.62

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬСОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

ПОД НАПРЯЖЕНИЕМА. Е. ОРЛОВИЧ, С. В. СЕРЕБРЕННИКОВ, А. И. СИРИКОВ (Кировоград. нац. техн. ун-т)

Представлен двухпараметрический метод электрического контроля степени загрязнения высоковольтных опорныхизоляторов под рабочим напряжением, точность которого повышена за счет измерения активной и реактивнойсоставляющих поверхностного тока утечки для определения площади сектора загрязнения на поверхности изолятора.В разработанной системе технической диагностики использован плавающий пороговый уровень тока утечки, за-висящий от влажности воздуха, разности температур, сектора загрязнения и приложенного напряжения.

Represented by two-parameter method of electrical control pollution of high voltage insulators at an operating voltageaccuracy is improved by measuring active and reactive components of the surface leakage current for determining thearea of sector of pollution on the insulator surface. In the developed system of technical diagnostics used floating thresholdleakage current depends on the humidity, temperature difference, the sector of pollution and the applied voltage.

При эксплуатации электроустановок систем элек-троснабжения загрязнение и увлажнение поверх-ности изоляции приводит к ухудшению ее изо-ляционной прочности. Это приводит к аварийномуперекрытию, замыканиям на землю и несанкци-онированным отключениям потребителей, разру-шению изоляции и токопроводников, потерь элек-троэнергии и другим негативным последствиям.

Наиболее распространенным организационно-техническим мероприятием по обеспечению надеж-ной работы изоляторов является их периодическаярегламентная очистка от загрязнений. Процесс на-копления загрязнения на поверхности изолятораимеет сложный во времени характер и подверженвлиянию ряда случайных факторов. Поэтому вомногих случаях регламентная очистка изоляциипроводится преждевременно, а иногда с опоздани-ем. Для диагностирования опасного уровня загряз-нения и определения момента необходимости очис-тки созданы автоматизированные системы электри-ческого контроля степени загрязнения изоляции подрабочим напряжением, основанные на измеренииповерхностного тока утечки [1]. Недостатком этихсистем является невозможность интерпретации ре-зультатов контроля в случае, если загрязнен лишь

некоторый продольный сектор боковой поверх-ности изолятора (секторное загрязнение), пос-кольку одному и тому же значению тока могутсоответствовать разные его плотности (в зависи-мости от площади загрязнения) и разрядные нап-ряжения. Кроме того, существующие системы ди-агностики не учитывают влияние нестабильностиприложенного к изолятору напряжения, а такжетаких факторов окружающей среды, как темпе-ратура и влажность.

Поэтому актуальной задачей является усовер-шенствование метода электрического контролястепени загрязнения высоковольтных изоляторови разработка новой системы технической диагнос-тики повышенной точности.

При горизонтальном расположении изолято-ра в шкафу комплектных распределительных ус-тройств наружной установки (КРУН) наблюда-ется продольное секторное загрязнение его по-верхности. С течением времени площадь секто-ра загрязнения постепенно увеличиваетсявплоть до полного загрязнения всей поверхнос-ти изолятора. Поэтому значение сектора загряз-нения, по которому протекает ток утечки, в про-цессе контроля неизвестно. Неопределенностьплощади загрязнения исключает возможностькоррекции результатов контроля путем простоговыбора новых граничных уровней критическогозначения тока утечки.

Моделирование токов утечки. При прило-жении высокого напряжения Uпр к загрязненномуизолятору через него начинает протекать комп-

лексный ток утечки I⋅у , обусловленный объемны-

ми и поверхностными составляющими (рис. 1).Комплексный ток утечки условно можно раз-

ложить на семь составляющих:© А. Е. Орлович, С. В. Серебренников, А. И. Сириков, 2011

Рис. 1. Схема замещения электрических процессов образова-ния тока утечки загрязненного изолятора


I⋅у = I

⋅уо + I

⋅уп = I

⋅уо + (I

⋅4 + I

⋅5 + I

⋅упз) =

= (I⋅1 + I

⋅2 + I

⋅3) + (I

⋅4 + I

⋅5 + I

⋅6 + I

⋅7),

где I⋅уо , I⋅уп — объемный и поверхностный ток утеч-

ки; I⋅упз — поверхностный ток утечки от загряз-

нения; I⋅1 — ток, обусловленный емкостью C0

между фланцами через тело изолятора; I⋅2 — ток

активной проводимости твердого диэлектрика

между фланцами R0; I⋅3 — ток абсорбции твердого

диэлектрика; I⋅4 — ток, обусловленный емкостьюCп между фланцем изолятора с шиной и токосъем-

ным кольцом через воздух и тело изолятора; I⋅5 —ток активной проводимости по поверхности чис-

того твердого диэлектрика; I⋅6 — емкостный ток,который создается загрязнением и увлажнением

поверхности; I⋅7 — ток активной проводимости

через загрязняющий слой на поверхности.

Объемный ток утечки I⋅уо не зависит от заг-

рязнения, в то время как поверхностный ток утеч-

ки I⋅уп зависит от характера и степени загрязнения,

поэтому является информативным параметромдля контроля [2].

Вследствие загрязнения и увлажнения повер-хность изолятора становится электропроводной,создавая электрическую емкость к токопроводя-щей шине и заземленным частям, поэтому повер-хностный ток утечки через загрязняющий слой из-меняется в функции продольной координаты xвследствие наличия токов смещения через воздухи тело изолятора. Это предопределяет при мате-матическом моделировании тока утечки рассмат-ривать схему замещения как цепь с распределен-ными параметрами в функции продольной коор-динаты (рис. 2).

При разработке математической модели сдела-ны допущения, что погонные параметры: r0, ко-торым моделируется степень загрязнения; C1 —

— емкость к фланцу с токопроводящей шиной;C2 — емкость к заземленному фланцу изолятораи заземленных частей, равномерно распределеныпо всей длине изолятора Н. Это позволило полу-чить упрощенную модель для качественного ис-следования параметров поверхностного тока утеч-ки в конце изолятора решением системы диффе-ренциальных уравнений:

− dUdx

= I. r0 ,

− dI

.

dx = Ujω (C1 + C2) − EjωC1 .

(1)

Для решения системы (1) запишем начальныеусловия:

напряжение в начале изолятора (x = 0) равнофазному напряжению (U = Uпр);ъ

На основании решения системы напряжениев конце изолятора, где находится токосъемноекольцо для выделения поверхностного токаутечки (x ≈ Н), равно нулю (U = 0).

На основании решения системы (1) при на-чальных условиях для тока частичное решение

I⋅упз представим выражением:

I.упз =

⎛⎜⎝

jωE

β ⎛⎝C2 −

C1 + C2e− βH

e− βH − eβH⎞⎠⎞⎟⎠ e− βx +

+ ⎛⎜⎝ −

jωE

(e− βH − eβH) β(C1 + C2 e− βH)

⎞⎟⎠ eβx ,

(2)

где β = √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯jωr0 (C1 + C2) — коэффициент, которыйхарактеризует изменение тока вдоль оси опорногоизолятора вследствие наличия токов смещения че-рез воздух и тело изолятора.

Решение (2) в случае x = Н имеет вид

I.упз =

jωE

β(C2e− βH − cth(βH) (C1 + C2e− βH)).

Для получения более адекватной модели сцелью количественного исследования параметровповерхностного тока утечки в конце изолятора иоценки степени приближения упрощенной моделинеобходимо учесть зависимость r0, C1, C2 от те-кущей координаты x, что усложняет аналитичес-кое решение системы дифференциальных уравне-ний (1). Поэтому для их решения предложен приб-лиженный метод, при котором поверхность изо-лятора разбивается на N элементарных ячеек ссосредоточенными параметрами (рис. 3). Предпо-ложим, что комплексный поверхностный токутечки в начале изолятора I1 известен, тогда нап-ряжение U1 будет:

U1 = E − I.1 r1,

где r1 — первый элемент массива сопротивлений r.Рис. 2. Схема замещения загрязненной поверхности изолято-ра при распределенных параметрах


Вычислив напряжение U1, сможем найти ток I2:

I.2 = I

.1 + (E − U1) jωC11 − U1 jωC21,

где C11 и C21 — соответственно первый элементмассива емкостей к токопроводящей шине C1 изаземленной плоскости C2, а затем, — остальныенапряжения и токи:

U2 = U1 − I⋅2r2, I

⋅3 = I

⋅2 + (E − U2)jωC12 − U2jωC22,

U3 = U2 − I⋅3r3, I

⋅4 = I

⋅3 + (E − U3)jωC13 − U3jωC23,

.................................................................................,UN = UN − 1 − I

⋅NrN, I

⋅N + 1 =

= I⋅N + (E − UN)jωC1N − UNjωC2N .

Напряжение в конце изолятора равняется ну-

лю, т. е. UN − I⋅N + 1rN + 1 = 0.

Итак, решение системы уравнений (1) с учетомзависимости погонных параметров от текущей ко-ординаты x сводится к отысканию такого значениякомплексного тока утечки в начале изолятора I1,при котором напряжение в конце (x = Н) равняетсянулю. Учитывая, что массивы r, C1 и C2 могутотображать любой характер изменения соответс-твующих параметров от продольной координатых, предложенным методом возможно получить I == f(x), U = f(x) с учетом неравномерности расп-ределения параметров схемы замещения.

Исследования погонных параметров. Изме-нение погонного сопротивления r0 = f(x) объяс-няется переменной кривизной поверхности изо-лятора. Если предположить, что загрязнение рас-пределено в границах бесконечно малого сектораравномерно, то пределы изменения r0(x) можнооценить из отношения диаметров изолятора (1–– Dmin/Dmax)⋅100 % = (1 – 95/115)⋅100 % = 17 %.Минимальное значение r0 можно найти из пре-дельно допустимого (критического) поверхност-ного тока утечки, который для опорных изолято-ров 10 кВ при равномерном загрязнении и увлаж-нении всей поверхности изолятора составляет0,36 мА [3]. При критическом значении тока утеч-ки перенапряжение, которое может возникнутьпри замыкании на землю (3,2Uф) приведет к пе-рекрытию изолятора с вероятностью 50 %. ПринявImax = 0,4 мА, получим минимальное значение по-гонного сопротивления 125 кОм/мм. Максималь-

ное значение r0 получим 5 МОм/мм, приняв Imin == 10 мкА.

Учитывая сложность аналитического опреде-ления зависимости погонных емкостей C1 = f(x)и C2 = f(x) вследствие переменной кривизны по-верхности изолятора и влияния встроенных флан-цев, указанные зависимости найдены эксперимен-тально. Соответствующие графики для изолятораИОР-10-750-III приведены на рис. 4. Для изоля-тора ИОР-10-750-I характер зависимостей C1 = f(x)и C2 = f(x) аналогичен.

Для дальнейших расчетов получены эмпири-ческие зависимости погонных емкостей от коор-динаты x, которые аппроксимированы парабола-ми. Адекватность полученных уравнений оцененакоэффициентом множественной детерминации R2,который находится в пределах от 0,9535 до 0,9971.Расчет среднего значения относительной погреш-ности определения погонной емкости показал, чтооно составляет 8,13 %.

Моделирование поверхностного тока утечки.По результатам моделирования поверхностного то-ка утечки с использованием упрощенной матема-тической модели с равномерно распределеннымипараметрами сделаны следующие выводы:

– наличие секторного загрязнения незначи-тельно влияет на активную составную тока утечкив конце изолятора;

– реактивная составная тока утечки в концеизолятора существенно зависит от величинысектора загрязнения, что позволяет использо-вать ее для определения площади сектора заг-рязнения на поверхности изолятора (величинасектора загрязнения S определяется отношениемэлектропроводной площади загрязненного сек-тора к общей площади изолятора). Так, напри-мер, для изолятора ИОР-10-750-III при r0 == 1 МОм/мм и при S = 1 реактивная состав-ляющая поверхностного тока утечки в концеизолятора составляет 42 мкА, при S = 0,5—19мкА, при S = 0,25—6 мкА (рис. 5).

Рис. 3. Схема замещения поверхности изолятора при сосре-доточенных параметрах

Рис. 4. График зависимости погонных емкостей от продоль-ной координаты для изолятора ИОР-10-750-III при различ-ных значениях сектора загрязнения: 1, 2 — соответственнополная поверхность к шине и плоскости; 3, 4 — соответствен-но 1/2 поверхности к шине и плоскости; 5, 6 — соответствен-но 1/4 поверхности к шине и плоскости


Моделирование поверхностного тока утечки сучетом неравномерности распределения парамет-ров позволяет сделать следующие выводы:

1) как и в модели с равномерным распереде-лением параметров секторное загрязнение почтине влияет на активную составляющую токаутечки в конце изолятора;

2) прослеживается зависимость между значе-нием реактивной составляющей в поверхностномтоке утечки и сектором загрязнения (рис. 6).

Расхождение значений реактивных составляю-щих поверхностного тока утечки, вычисленных пообеим математическим моделям, показывает не-обходимость принятия более адекватной матема-тической модели с учетом неравномерности рас-пределения погонных параметров.

Зависимость реактивной составляющей от ве-личины сектора загрязнения позволяет использо-вать угол сдвига фазы поверхностного тока утечкив качестве информативного параметра для конт-роля степени секторного загрязнения.

Для определения взаимосвязи сектора загряз-нения с составляющими комплексного поверхнос-тного тока утечки выполнен множественный не-линейный регрессионный анализ результатов ма-тематического моделирования с учетом неравно-мерности распределения погонных параметров.Полученные уравнения регрессии имеют вид:— для изолятора ИОР-10-750-I

S = 0,21073 Ip − 1,8593 ⋅ 10−4 Ia Ip +

+ 4,4481 ⋅ 10−7 Ia2 + 5,4231 ⋅10−8(Ia Ip)2, (3)

— для изолятора ИОР-10-750-III

S = − 3,4372 ⋅10−3Ia + 0,27073 Ip +

+ 6,4502 ⋅10−6Ia2 − 1,3651 ⋅10−2Ip

2 , (4)

где Iа, Iр — соответственно активная и реактивнаясоставляющая поверхностного тока утечки в концеизолятора; S — величина проводящего сектора.

Система технической диагностики. В основуразработанной системы технической диагностикиположено уравнение преобразования, которое свя-зывает первичные параметры (величину секторазагрязнения, температуру и влажность воздуха,температуру изолятора, приложенное напряже-ние) с критическим значением поверхностного то-ка утечки. Уравнение преобразования полученоследующим образом. Обработкой результатовфизического эксперимента получена статисти-ческая зависимость поверхностного тока утечкиот факторов окружающей среды и характерис-тик загрязняющего слоя, адекватность которойоценена коэффициентом R2 = 0,946. Путем под-становки знчений парметров наиболее неблагопри-ятных факторов окружающей среды (W = 100 %,tиз – tвоз = –2°С) и предельно допустимого токаутечки для равномерно загрязненного изолятора( I′кр= 0,36 мА) определена максимально допус-тимая плотность ионообразующего вещества заг-рязнения (μкр=0,466⋅10-2мг/см2) [3]. С учетом пря-мо пропорциональной зависимости Iкр от величи-ны сектора загрязнения и приложенного напря-жения, а также после подстановки μкр в статис-тическую зависимость поверхностного тока утеч-ки от факторов окружающей среды и характерис-тик загрязняющего слоя получено уравнение пре-образования, которое имеет вид:

Iкp = UUн

(1,58314 + 0,4249 Δt + 0,0082938 Δt2 −(5)

− 0,04723 W + 0,000333034 W2 − 0,0050654 ΔtW)S,

где U — фактическое значение приложенного кизолятору напряжения; Uн — номинальное зна-чение фазного напряжения сети; Δt = tиз– tвоз —разница между температурой изолятора tиз и воз-духа tвоз, °С; W — относительная влажность, %.

Принцип работы системы технической диаг-ностики степени загрязнения состоит в следую-щем (рис. 7).

Для разделения поверхностного тока утечки насоставляющие к блоку 1 подается опорное фазное

Рис. 5. Графики зависимости реактивной составляющей по-верхностного тока утечки в конце изолятора от погонногосопротивления при различных значениях сектора загрязне-ния (модель с равномерно распределенными параметрами):1–3 — ИОР-10-750-I (соответственно полная поверхность;1/2 и 1/4); 4–6 — ИОР-10-750-III (соответственно полная по-верхность; 1/2 и 1/4)

Рис. 6. Графики зависимости реактивной составляющей по-верхностного тока утечки в конце изолятора от погонногосопротивления (модель с неравномерно распределенными па-раметрами) (обозначения те же, что и на рис. 5)


напряжение сети Uс от трансформатора напряже-ния TV и поверхностный ток утечки Iуп. В блоке1 определяется угол сдвига фаз между Uс и по-верхностным током Iуп, а по его значению — со-ответственно активная Iа и реактивная Iр состав-ляющие Iуп, которые приводятся к номинальномунапряжению сети по значению Uс. Далее в блоке2 происходит определение величины сектора заг-рязнения S по значениям Iа и Iр соответственно вы-ражениям (3) или (4). Значения S вместе с величинойвлажности окружающего изолятор воздуха W и тем-пературы tвоз, а также температурой изолятора tиз,от блока датчиков 3 и напряжением Uс подается вблок 4 для определения критического тока утечкиIкр из уравнения преобразования (5).

Для диагностирования опасного уровня заг-рязнения необходимо сравнить полученный Iкрс тем, что протекает в данное время Iуп. Воз-можны два случая:

при Iкр ≤ Iуп уровень загрязнения критическийи в ближайшее время необходимо провести очис-тку изоляции;

при Iкр > Iуп запас изоляционной прочностидостаточен и изоляторы могут эксплуатироватьсяи дальше без очистки.

Если система определяет опасный уровень заг-рязнения, то оповещает обслуживающий персоналчерез средства сигнализации 6. В случае работыподстанции без обслуживающего персонала сиг-нал из блока 5 поступает в телемеханический ка-нал связи, который оповестит центральный дис-

петчерский пункт об опасном уровне загрязненияна данной подстанции [4].

На рис. 8 приведена функциональная схема раз-работанного прибора, который является частьюпредложенной системы технической диагностики иизмеряет следующие величины: фазу поверхност-ного тока утечки; амплитудные значения первыхгармоник приложенного к изолятору напряжения итока утечки; влажность и температуру окружающе-го изолятор воздуха; температуру изолятора.

Основной элемент измерительного устройства— микроконтроллер ATmega16. Измерение тем-ператур осуществляется цифровыми датчикамиDS18B20 с дискретностью 0,1 °С при абсолютнойпогрешности измерения ±0,5 °С. Измерения влаж-ности осуществляется аналоговым датчиком влаж-ности НIН-4000-003 с точностью ±0,5 %. Дляотображения измеренных величин используетсяинформационная LCD-панель. В разработанноммакете прибора учтена возможность нелинейныхискажений приложенного к изолятору сетевогонапряжения и тока утечки, для этого использованортогональный метод определения угла сдвига фазс цифровой обработкой сигналов. Прибор предус-матривает возможность подключения к ПК черезинтерфейс RS-232 для дальнейшей обработки из-меренных величин.

Выводы

На основе анализа методов контроля степенизагрязнения изоляторов под высоким напряжени-

Рис. 7. Блок-схема системы технической диагностики степени секторных загрязнений поверхности высоковольтных опорныхизоляторов под рабочим напряжением: 1 — блок определения активной и реактивной составляющей поверхностного токаутечки; 2 — блок вычисления величины сектора загрязнения; 3 — блок датчиков влажности и температуры; 4 — блокопределения критического тока утечки; 5 — блок сравнения; 6 — блок сигнализации

Рис. 8. Функциональная схема измерительного устройства


ем установлено, что необходимо усовершенство-вать метод электрического контроля путем учетаплощади сектора загрязнения, влияния влажностии температуры воздуха, температуры изолятора,отклонения рабочего напряжения.

Анализ характера тока утечки через загрязнен-ный изолятор выявил в поверхностном токе ре-активную составляющую, которая возникает засчет электропроводной электрической емкостивследствие загрязнения поверхности.

На основе математической модели процессовпротекания комплексного поверхностного токаутечки в слое загрязнения на поверхности изолятораисследованы параметры тока, которые позволяютвычислять составляющие тока в зависимости от ве-личины сектора загрязнения. Малые значения угласдвига фазы тока (до 0,1°) обусловливают требова-ние высокой чувствительности системы техничес-кой диагностики при измерении фазы.

Получено выражение для вычисления величи-ны сектора загрязнения по активной и реактивнойсоставляющим поверхностного тока утечки, чтопозволило повысить точность электрического ме-тода контроля путем перерасчета значения кри-тического тока утечки пропорционально величинесектора загрязнения.

Получено уравнение преобразования для кри-тического поверхностного тока утечки в зависи-мости от разницы температур между изолятороми воздухом, относительной влажности воздуха,

рабочего напряжения и величины сектора загряз-нения, которое позволяет рассчитать предельнодопустимый поверхностный ток утечки, с учетомих влияния и определять своевременность очис-тки изоляции.

Разработана блок-схема системы техническойдиагностики степени секторных загрязнений высо-ковольтных изоляторов под рабочим напряжением,которая в отличие от существующих использует усо-вершенствованный метод электрического контроляпо комплексному значению поверхностного токаутечки с учетом факторов окружающей среды и от-клонения рабочего напряжения.

1. Котиш А. І., Орлович А. Ю., Серебренніков С. В. Авто-матизована система контролю за станом ізоляції вповітряних мережах напругою 10…35 кВ // Технич. ди-агностика и неразруш. контроль. — 2000. — №4. —С. 62–65.

2. Серебренніков С. В., Сіріков О. І. Вибір інформативнихпараметрів для контролю забрудненості високовольтнихізоляторів: Зб. наук. праць. — Львів: Фізико-механічнийін-т ім. Г. В. Карпенка НАН України, 2006. — Вип. 11.— С. 224–229.

3. Орлович А. Ю., Плєшков П. Г., Серебренніков С. В.,Сіріков О. І. Визначення критичного струму витоку дляконтролю секторних забруднень високовольтних ізоля-торів: Загальнодержавний міжвідомчий наук.-техн. зб.«Конструювання, виробництво та експлуатація сільсько-господарських машин» — Вип. 40. — Ч. II. — Кіровог-рад: КНТУ, 2010. — С. 210–214.

4. Козловский О. А., Орлович А. Е., Серебренников С. В. Ав-томатизированная система прогнозирования разрушаю-щих атмосферных нагрузок на элементах конструкцийвоздушных линий электропередач // Техн. диагностика инеразруш. контроль. — 2002. — № 2. — С. 46–48.



УДК 621.19.14

ДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОРГАНИЗАЦИИ ПРОВЕДЕНИЯСПЕЦИАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯН. Ф. ХОРЛО, Н. А. СЕРГЕЕВА (МЦНК ОАО ПТП «Укрэнергочермет», Харьков)

Проведен анализ структуры тематических программ по специальной подготовке специалистов по неразрушающемуконтролю в соответствии с CEN ISO/TR 25107. Рассмотрена целесообразность и возможность внедрения дина-мического подхода к организации проведения специальной подготовки на основании единого интегрированного курсаподготовки по методу НК. Предложен вариант практической реализации динамического подхода к организациипроведения специальной подготовки и продемонстрированы его преимущества.

The analysis of structuring of thematic programs of special training of experts of nondestructive testing according to CENISO/TR 25107 is carried out. The expediency and possibility of introduction of the dynamic approach to the organizationof carrying out of special training on the basis of the uniform integrated course of training on method NDT is considered.The variant of practical realization of the dynamic approach to the organization of special training carrying out is offeredand its advantages are shown.

Новая версия европейского стандарта EN 473: 2008[1] существенно отличается от предыдущих ва-риантов стандарта EN 473 версий 1992 и 2000 гг.Переработке и совершенствованию подвергнутывсе основные аспекты процедуры сертификацииперсонала, занятого в неразрушающем контроле(НК). В работе [2] подробно рассмотрены основ-ные отличия версий 2000 и 2008 гг. стандартаEN 473 в части требований к подготовке персо-нала. Основные выводы, вытекающие из прове-денного анализа, заключаются в следующем:

– новая версия стандарта устанавливает четкиенормативные требования к организациям (учебнымцентрам), проводящим подготовку персонала [3];

– регламентированы нормативные требованияк содержанию учебных программ [4];

– существенно изменились минимальныеобъемы специальной подготовки по методам НК

(табл. 1) и включена обязательная подготовка натретий квалификационный уровень.

Тематические программы подготовки в соот-ветствии с CEN ISO/TR 25107 [4] содержат раз-делы учебного курса с указанием количества ча-сов теоретических и практических занятий покаждому разделу. При этом общее количество ча-сов подготовки превышает установленный мини-мум согласно EN 473: 2008 по 2-му и 3-му уров-ням квалификации. Следовательно, прямое ис-пользование данных учебных программ возможнотолько в случае, если Орган по сертификации пер-сонала (ОСП) принимает решение превысить ко-личество часов подготовки по сравнению с уста-новленным минимумом EN 473: 2008. В против-ном случае, если ОСП придерживается точногосоответствия стандарту, необходимо определеннымобразом трансформировать объем подготовки для

Т а б л и ц а 1. Минимальные объемы подготовки по методам НК

Метод НК 1-й уровень 2-й уровень 3-й уровень

EN 473: 2000 EN 473: 2008 EN 473: 2000 EN 473: 2008 EN 473: 2000 EN 473: 2008

AT 40 64 64 64 - 48

ЕТ 40 40 40 40 - 40

LT A (базовые знания) 8 8 16 8 - 8

B (контроль давлением) 14 16 28 24 - 24

C (газоаналитический контроль) 18 16 36 32 - 32

MT 16 16 24 24 - 32

PT 16 16 24 24 - 24

RT 40 72 80 80 - 72

UT 40 64 80 80 - 72

VT 16 16 24 24 - 24

Базовые знания (для прямого допуска на 3-й уровень) - 80

© Н. Ф. Хорло, Н. А. Сергеева, 2011


приведения суммарного количества часов к уста-новленному в EN 473:2008. Это решение ОСП бу-дет легитимным, поскольку стандарт устанавли-вает только соответствие содержания программподготовки требованиям CEN ISO/TR 25107.

Таким образом, современные минимальныетребования к продолжительности подготовки кан-дидатов, как они изложены в стандарте EN 473:2008, показаны в табл. 2. При этом указанная про-должительность подготовки включает как прак-тический, так и теоретический курс.

Стандарт EN 473: 2008 не содержит конкрет-ных требований к базовому образованию канди-дата. Документ устанавливает лишь то, что кан-дидат должен владеть адекватными математичес-кими знаниями и полученными ранее сведениямио материалах и процессах. Таким образом, созна-тельно нивелируя требования к базовому образо-ванию кандидата, стандарт одновременно четкорегламентирует требования к его специальнойподготовке.

Проведя анализ структурного построения те-матических программ подготовки в соответствиис CEN ISO/TR 25107, видим что любая тема, на-чиная с 1-го по 3-й уровень формируется по на-коплению — от достигнутого на предыдущемуровне. На рис. 1 представлен фрагмент програм-мы по ультразвуковому (UT) методу НК, которыйнаглядно демонстрирует данный принцип пост-роения программ.

Такое структурное построение программы поз-воляет осуществлять специальную подготовкукандидатов как по отдельным квалификационнымуровням, так и интегрированную подготовку кан-

дидатов с 0 на 3-й уровень. Последнее обстоя-тельство становится весьма актуальным по мно-гим причинам. Во-первых, как видно из табл. 2,количество вариантов курсов подготовки конкрет-ного кандидата по определенному методу — какминимум 5, а с учетом определенных условий (см.примечания a–g к табл. 2) их становится большев несколько раз. Это, в свою очередь, влечет засобой разработку учебным центром множества от-дельных (стационарных) программ специальнойподготовки, рассчитанных на конкретные часыподготовки. Во-вторых, это значительно услож-нит работу преподавателей учебных центров, вы-нужденных постоянно вникать в особенностибольшого количества учебных программ подго-товки и, как следствие, приведет к снижению ка-чества преподавания. В-третьих, такое «распыле-ние» специальной подготовки на большое коли-чество отдельных курсов приведет и к раздроб-лению количества кандидатов, изучающих дан-ный конкретный курс подготовки, и как следс-твие, индивидуальное обучение приведет к удо-рожанию стоимости работ для заказчиков услугпо специальной подготовке.

Таким образом, организация проведения спе-циальной подготовки кандидатов с помощью от-дельных программ, разработанных в точном со-ответствии с часами подготовки, назначеннымиОрганом по сертификации в результате экспер-тизы заявительных документов кандидата, стано-вится нецелесообразной. Выходом из создавше-гося положения может стать внедрение динами-ческого подхода к организации проведения спе-циальной подготовки. Сущность данного подхода

Рис. 1. Фрагмент учебной программы специальной подготовки по UT методу


заключается в преподавании учебным центромединого интегрированного курса специальнойподготовки по методу НК, разработанного на ос-новании программ CEN ISO/TR 25107, и охваты-вающего подготовку с 0 до 3-го квалификацион-ного уровня включительно. При этом кандидатыобязаны посещать в обязательном порядке толькоте часы занятий, где будут излагаться разделыучебного плана, входящие в обязательный пере-чень тем, назначенных кандидату органом по сер-тификации по результатам экспертизы его заяви-тельных документов.

Как пример реализации динамического подхо-да к организации проведения специальной под-готовки на рис. 2 приведен фрагмент, разработан-ный на основе программы подготовки по UT ме-тоду в соответствии с требованиями CEN ISO/TR25107, совмещающий в себе учебный план и жур-нал учета посещения занятий. Как видно из дан-ного примера, учебная группа состоит из канди-датов, которые проходят подготовку на разныеквалификационные уровни, и при этом имеют не-одинаковый начальный квалификационный уро-вень. Данное построение учебного плана подго-товки позволяет преподавателю легко отслежи-вать посещаемость занятий кандидатами для изу-чения конкретных разделов и тем учебного плана.

При этом становится очевидным и тот факт, что кан-дидат слушает курс подготовки, в котором есть темыобязательные и необязательные к посещению, т. е.в его графике курса подготовки есть временные «ок-на», свободные от занятий. Контроль со стороныпреподавателя осуществляется проверкой знанийкандидатов после прохождения каждой темыучебной программы в соответствии с требованиямиCEN ISO/TR 25108: 2006, раздел 7 [3]. Для того,чтобы кандидат четко ориентировался в процессеобучения, необходима разработка индивидуаль-ного графика для слушателя специальной подго-товки. Практическая реализация подобного гра-фика представлена в табл. 3.

В сводной таблице, размещенной в конце учеб-ного плана, указаны итоговые данные о количес-тве усвоенных кандидатом часов теоретическойи практической подготовки — отдельно по каж-дому уровню и суммарно на протяжении всегокурса подготовки. Данная информация, дополнен-ная указанием тем учебного плана, является чрез-вычайно актуальной для Органа по сертификации,так как позволяет дифференцированно проводитьэкспертную оценку уровня подготовки кандидатане только по количеству часов подготовки, но иотслеживая часы по усвоению конкретных темпрограммы подготовки. В табл. 4 приведен при-

Т а б л и ц а 2. Требования к продолжительности подготовки кандидатов, ч

Метод НК 1-й уровень, b, e, g 2-й уровень, a, b, e, g 3-й уровень, e, g

AT 64 64 48

ЕТ 40 40 40

LT A (базовые знания) 8 8 8

B (контроль давлением) 16 24 24c, d

C (газоаналитический контроль) 16 32 32c,d

MT 16 24 32

PT 16 24 24

RT 72 80f 72c, d

UT 64 80 72c, d

VT 16 24 24

Базовые знания (для прямого допуска на 3-й уровень) – – 80

Примечания: a — для допуска к экзаменам сразу на 2-й уровень необходима общая продолжительность подготовки, установленная для 1- и 2-го уровней; b — продолжительность подготовки может быть сокращена до 50 %, если сертификацию ограничено: – в применении (например, автоматизированные методы ET, MT, UT листов, труб, прутков, или толщинометрия, либо контроль расслое-ний прокатанного стального листа); – в методике (например, из всех способов RT метода применение только радиоскопии); – для RT и UT методов — 1-й уровень только в одном секторе продукции; c — продолжительность подготовки может быть сокращена до 50 %, если кандидат сертифицирован на 2-й уровень по этому методу; d — до 50 % необходимой продолжительности подготовки можно достичь через практические занятия, согласованные с органом по сер-тификации; e — орган по сертификации может принять решение о сокращении до 50 % необходимого общего количества часов подготовки для техкандидатов, которые окончили технический колледж или университет, или же имеют не менее двух лет инженерного или научного образо-вания, полученного в колледже или университете; f — если сертификация ограничена до расшифровки снимков или только одного сектора продукции, минимально необходимая продолжи-тельность подготовки для непосредственного допуска составляет 56 ч. Примечание «a» не действует; g — максимальное сокращение может быть на 50 %.


мер записи данной информации как приложениек свидетельству о специальной подготовке кан-дидата.

Данные табл. 4 могут быть в дальнейшем ис-пользованы органом по сертификации при про-ведении анализа или экспертизы для вынесениярешения о минимальном количестве часов под-готовки кандидата:

– при переходе в другой сектор;– при сертификации на следующий квалифи-

кационный уровень;– при сертификации по другому методу НК;– при переэкзаменовке кандидата, не набравшего

проходной балл на квалификационном экзамене.Таким образом, изложенная концепция дина-

мического подхода к организации проведенияспециальной подготовки одновременно решаетнесколько задач:

– деятельность учебного центра осуществля-ется путем организации обучения по программеполного курса подготовки с 0 на 3-й квалифика-ционный уровень. Нет необходимости разработкибольшого количества курсов подготовки, рассчи-

танных под конкретного кандидата. Работа пре-подавателей учебного центра становится болеестабильной и ритмичной, и как следствие в пер-спективе более качественной и прослеживаемой;

– посещение занятий специальной подготовкикандидатами становится более демократичным, т. е.каждый кандидат, предварительно ознакомившисьсо своим индивидуальным расписанием занятий,может планировать свою производственную дея-тельность. При этом остается контроль учебнымцентром посещений занятий и оценивание уровняусвоения материала преподавателем;

– за счет однообразия курса подготовки, про-водимого учебным центром, частота повторяемос-ти занятий во времени возрастает. Это дает воз-можность кандидату, пропустившему занятие поуважительной причине или плохо усвоившему ма-териал, быстро пройти повторно необходимыйраздел учебной программы;

– повышается эффективность работы учебногоцентра — так как за счет универсальности курсовподготовки их наполняемость кандидатами воз-растает, что положительно влияет на финансовое

Рис. 2. Фрагмент практической реализации динамической программы специальной подготовки кандидатов по UT методу


Т а б л и ц а 3. График проведения специальной подготовки

Начало подготовки: 02 августа 2010 г. метод НК: UTОкончание подготовки: ---------

День Дата №,п/п

ФИО кандидата Уровень подготовки Тема Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3

0→1 0→2 0→3 1→2 1→3 2→3

102.08.2010

1 Иванов И.И. + 1. Введение,терминология иистория НК

9.00-10.00 – –

2 Петров П.П. + 9.00-10.00 10.00-10.45 –

3 Сидоров С.С. + 9.00-10.00 10.00-10.45 10.45-12.00

4 Семенов С.С. + – 10.00-10.45 –

5 Романова Р.Р. + – 10.00-10.45 10.45-12.00

6 Васильев В.В. + – – 10.45-12.00

1 Иванов И.И. + 13.00-18.00 – –

2 Петров П.П. + 13.00-18.00 – –

3 Сидоров С.С. + 13.00-18.00 – –

4 Семенов С.С. + – – –

5 Романова Р.Р. + – – –

6 Васильев В.В. + – – –

203.08.2010

1 Иванов И. И. + 2. Физическиепринципы методаи связанныезнания

9.00-14.30 – –

2 Петров П. П. + 9.00-14.30 15.30-18.00 –

3 Сидоров С.С. + 9.00-14.30 15.30-18.00 –

4 Семенов С.С. + – 15.30-18.00 –

5 Романова Р.Р. + – 15.30-18.00 –


304.08.2010

1Иванов И. И.

+ –9.00-13.00,14.00-18.00

–

2Петров П. П.

+ –9.00-13.00,14.00-18.00

–

3Сидоров С.С.

+ –9.00-13.00,14.00-18.00

–

4Семенов С.С.

+ –9.00-13.00,14.00-18.00

–

5 Романова Р.Р. + – – –


405.08.2010

1 Иванов И. И. + – 9.00-12.00 –

2 Петров П.П. + – 9.00-12.00 13.00-18.00

3 Сидоров С.С. + – 9.00-12.00 –

4 Семенов С.С. + – 9.00-12.00 13.00-18.00

5 Романова Р.Р. + – – 13.00-18.00


506.08.2010

1 Иванов И. И. + – – –

2 Петров П.П. + – – –

3Сидоров С.С.

+ – –9.00-13.00,14.00-18.00

4 Семенов С.С. + – – –

5Романова Р.Р.

+ – –9.00-13.00,14.00-18.00

6Васильев В.В.

+ – –9.00-13.00,14.00-18.00


состояние центра, что приводит к усилению егоматериально-технической базы и улучшению пре-подавательского уровня.

В заключение несколько слов о курсе специ-альной подготовки «Базовые знания» (для прямо-го допуска на 3-й уровень) в объеме 80 ч, регла-ментированном в стандарте EN 473 редакции2008 г. В соответствии со стандартом [1], прог-раммы специальной подготовки должны соответ-ствовать CEN ISO/TR 25107, однако данный нор-мативный документ [4] не содержит программыподготовки, соответствующей курсу «Базовыезнания». При этом стандарт [4] только говорит отом, что прямой допуск на 3-й уровень требуетобщей длительности обучения, которое предус-мотрено для 1- и 2-го уровней. Исходя из этого,допустимо интерпретировать курс «Базовые зна-ния» как курс подготовки на 1- и 2-й уровни сум-марно.

Однако табл. 2 наглядно демонстрирует, чтодля поверхностных методов (МТ, РТ, VT, LT) сум-марная продолжительность на 1- и 2-й уровни не-достаточна для выполнения требований стандарта[1] к продолжительности курса «Базовые знания»на 3-й уровень. При внедрении в учебном центреизложенного выше подхода к проведению специ-альной подготовки кандидат сможет свободно

«добрать» недостающие часы, прослушав отдель-ные темы (например, «Физические принципы ме-тода») по тем объемным методам НК (UT или RT),которые будут выбраны им в дальнейшем длявключения в часть «С» базового экзамена.

1. EN 473: 2008 Non-destructive testing. Qualification and cer-tification of NDT personnel. General principles / EuropeanStandard. Final Draft / 01-Feb-2008 / 36 pages. Неразруша-ющий контроль. Квалификация и сертификация персо-нала, занятого в неразрушающем контроле. Общиепринципы. / Европейский стандарт. Окончательная ре-дакция / 1.02.2008 г./ 36 с.

2. Хорло Н. Ф., Сергеева Н. А. Структурное формированиебазы экзаменационных вопросов квалификационного эк-замена для сертификации специалистов неразрушающе-го контроля по процедуре EN 473 / Материалы 17-йМеждународ. конф. «Современные методы и средстваНК и ТД», 2009, Ялта.

3. CEN ISO/TR 25108: 2006 Non-destructive testing — Guide-lines for NDT personnel training organizations (ISO/TR25108:2006) / International Organization for Standardization(Technical Report) / 01-Jul-2006 / 18 p. Неразрушающийконтроль. Руководство по организациям, проводящимподготовку персонала по неразрушающему контролю /Стандарт ИСО / 01.07.2006 / 18 с.

4. CEN ISO/TR 25107: 2006 Non-destructive testing — Guide-lines for NDT training syllabuses (ISO/TR 25107:2006) / In-ternational Organization for Standardization (Technical Re-port) / 01-Jul-2006 / 78 p. Неразрушающий контроль.Руководство по программам подготовки в области НК /Стандарт ИСО / 01.07.2006 / 78 с.


Т а б л и ц а 4. Приложение к свидетельству специальной подготовки кандидатаПеречень тем, прослушанных специалистом во время специальной подготовки

Название темы Продолжительность, ч.

Введение, терминология и история НК

Физические принципы метода и соответствующие знания

Знание продукции и соответствующих возможностей метода и производственных способов

Оборудование

Сведения, необходимые перед проведением контроля

Контроль

Оценивание и оформление результатов

Оценка качества объекта контроля

Аспекты качества продукции

Разработки

Общая продолжительность

теоретических занятий:

практических занятий:

Всего:


ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,201160

Підведені підсумки творчого конкурсу, прове-деного УТ НКТД серед студентів вищих навчаль-них закладів, що захистили в 2010 р. дипломні ро-боти з розробки методів і приладів неруйнівного контролю.

Конкурс присвячений 20-річчю Українського товариства неруйнівного контролю та технічної діагностики і відбувався в період з червня по ве-ресень 2010 р.

Ініціатори проведення цього конкурсу мали на меті:

• оцінити рівень підготовки в Україні фахівців в галузі НК і ТД;

• сприяти підняттю престижу кафедр, що готу-ють спеціалістів даного профілю;

• дати можливість студентам, що закінчують навчання, відчути інтерес до них як професіоналів в галузі НК і ТД з боку потенційних роботодавців.

До участі в конкурсі були запрошені студенти профільних кафедр українських вузів: кафедр ме-тодів та приладів контролю якості; технічної діа-гностики та моніторингу Івано-Франківського на-ціонального технічного університету нафти і газу (ІФНТУНГ); приладів і систем неруйнівного контро-лю Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»; кафедри при-ладів Східноукраїнського національного університе-ту імені Володимира Даля; радіоелектронної автома-тики Дніпропетровського національного університе-ту, кафедри приладів і методів неруйнівного контр-олю Національного технічного університету «Хар-ківський політехнічний інститут»; інформаційно-вимірювальних систем Національного авіаційного університету та інших університетів України.

Вперше в історії професійних конкурсів УТ НКТД крім дипломів на переможців конкурсу че-кали і спеціальні нагороди. Це стало можливим за-вдяки спонсорській підтримці.

Так, спеціальний приз за перше місце – ноутбук – був наданий компанією «ОНІКО» (Київ), одним із провідних вітчизняних постачальників засобів НК. Спонсором нагороди за друге місце – забез-печення безкоштовної участі і доповіді молодо-го спеціаліста на 19-й Міжнародній конферен-ції з НК в Ялті – виступило Науково-виробниче підприємство «Машинобудування» (Дніпропе-тровськ), а нагородою за третє місце стала без-коштовна атестація і сертифікація за обраним дипломантом методом НК в системі сертифіка-ції УТ НКТД. Цю можливість надали АЦНК при ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України і Центр сер-тифікації УТ НКТД.

Номінантам було запропоновано надати для розгляду в конкурсну комісію матеріали з відомос-

тями про назву, мету і задачу дипомної роботи, но-визну розробки, основні науково-технічні резуль-тати і шляхи їх одержання, а для практично реалі-зованих розробок – фото і акти впровадження. Ба-жаним було також надання відгуків щодо викона-ної роботи провідних спеціалістів в галузі НКТД.

Розгляд наданих матеріалів і визначення пе-реможців відбулось 6 жовтня 2010 р. на засіданні Правління УТ НКТД.

Переможцем було визнано Грузіна Сергія Ва-лерієвича, студента кафедри приладів і систем не-руйнівного контролю НТУУ «КПІ» (завідувач ка-федрою к.т.н., доцент Протасов А.Г.) за дипломну роботу «Ультразвуковий пристрій для вимірюван-ня лінійних розмірів та швидкості звуку в об’єкті контролю». Робота виконувалась на замовлення Ін-ституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Фран-цевича НАН України. Головна мета – визначати швидкість ультразвуку в об’єкті контролю для до-слідження фізико-механічних властивостей мате-ріалу. Результатом було створення портативної системи для визначення швидкості ультразвуку на основі алгоритмів кореляційної обробки, циф-рової фільтрації, статистичного аналізу, визначен-ня зміни спектральних складових сигналу при про-ходженні через об’єкт контролю. Також система може працювати в режимі дефектоскопу (відобра-жати А-скан в режимі реального часу). Живлення та дані передаються по шині USB. Це, а також ма-лий розмір системи дозволяє використовувати її в польових умовах, встановивши програмне забез-печення на ноутбук.

Друге місце присуджене Ананьїній Марині Вадимівні, магістру кафедри приладів і методів не-руйнівного контролю НТУ «ХПІ» (завідувач кафе-дрою д.т.н, проф. Сучков Г.М.) за дипломну робо-ту «Розробка систем вихрострумового контролю зварних з’єднань труб». Була розроблена й обґрун-тована концепція побудови моделей вихрострумо-вих перетворювачів, робота яких не грунтується на рішенні диференціальних або інтегральних рівнянь електромагнітного поля, а заснована на рішенні за-вдання взаємодії елементарних струмів, що приво-дить до системи лінійних алгебраїчних рівнянь, а також виготовлено макети перетворювача й уста-новки для контролю якості зварювання і зони тер-мічного впливу.

Володарем третього місця визначено Циха Віталія Сергійовича, студента кафедри техніч-ної діагностики та моніторінгу ІФНТУНГ (завід-увач кафедрою д.т.н., проф. Карпаш О.М.) за ди-пломну роботу «Методика побудови тривимір-них зображень підземних комунікацій нафтога-зового комплексу». В магістерській роботі запро-

ПІДСУМКИ КОНКУРСУ УТ НКТДСЕРЕД СТУДЕНТІВ НА КРАЩУ ДИПЛОМНУ РОБОТУ


поновано оригінальну методику побудови три-вимірних карт розміщення підземних комуніка-цій об’єктів нафтогазового комплексу за даними приладового дослідження їх стану. Такі карти да-ють можливість бачити стан усіх наземних і під-земних комунікацій, а при необхідності, виділя-ти і детально досліджувати кожну з них шляхом пошарового перегляду тривимірного зображен-ня з використанням функцій «приближення–від-далення». Дана методика також дозволяє вносити зміни в побудовану тривимірну карту та додавати нові об’єкти. В процесі роботи побудовано триви-мірну карту реальної дослідної ділянки з наявни-

ми на ній підземними комунікаціями, яка розмі-щена в районі автомобільного моста через річку Бистриця-Солотвинська мікрорайону «Пасічна» міста Івано-Франківська.

Заохочувальними дипломами нагороджено Би-кова Дмитра Михайловича і Смоловика Олек-сандра Юрійовича — студентів кафедри «Прила-ди» Східноукраїнського національного універси-тету імені Володимира Даля (завідувач кафедрою д.т.н., проф. Мірошніков В.В.)

Правління УТ НКТД вітає переможців конкур-су і висловлює надію на продовження плідної на-укової діяльності в галузі неруйнівного контролю після закінчення університетів.

Шекеро А.Л., ІЕЗ ім.Є.О.Патона НАН України,Мозговой О.В., Придніпровський АЦНК і ТД

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,201162

Надежность эксплуатируемых сооружений в значительной мере за-висит от уровня квалификации специалистов, работающих в области не-разрушающего контроля.

Центр сертификации при Украинском обществе нераз-рушающего контроля и технической диагностики пред-лагает программу обучения специалистов в области ин-

струментального обследования зданий и сооружений, включающую комплекс ме-тодов неразрушающего контроля, а имен-но: визуально-измерительный, тепло-вой, капиллярный, ультразвуковой, магнитный, радиографический и др.В программу вклю-

чены такие вопросы, как контроль качества

бетона, поиск арматуры в железобе-тонных изделиях, правила состав-ления технологических карт кон-

троля и многие другие вопросы, касающиеся технической диагностики эксплуатируемых объектов.Преподавание ведут высококвалифициро-

ванные специалисты ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины и Киевского национального университета строительства и архитектуры,

имеющие большой производственный опыт.Центр сертификации при УО НКТД ока-

зывает помощь в разработке технологий кон-троля, в определении оптимального набора диагностических средств и приобретении со-ответствующего оборудования.

ИЭС им. Е.О.Патона НАН УкраиныТел.: (044) 287-26-66; факс: (044) 289-21-66

тн

рл

Надежность эксплуатируемых сооружений в значительной мере за-висит от уровня квалификации специалистов, работающих в области не-разрушающего контроля.

Надежность эксплуатируемых сооружений в значительной мере зави-сит от уровня квалификации специалистов, работающих в области нераз-рушающего контроля.

магнитный, радиографиВ программу вклю-

чены такие вопросы, как контроль качества

бетона, поиск арматуры в железобе-тонных изделиях, правила состав-ления технологических карт кон-

многие другие вопросы, касающиеся ской диагностики эксплуатируемых .давание ведут высококвалифициро-пециалисты ИЭС им. Е. О. Патона раины и Киевского национального итета строительства и архитектуры, производственный опыт.

кации при УО НКТД ока-

чк


Исполнилось 75 лет доктору технических наук, профессо-ру, заслуженному деятелю науки и техники Украины Владимиру Александрови-чу Троицкому.

Научную деятельность он начал в 1958 г. после оконча-ния с отличием Московско-

го электромеханического института. В 1961 г. В. А. Троицкий впервые начал использовать маг-нитодиэлектрики в низкочастотной технике. Это научное направление радикально изменило техно-логию производства некоторых электрических ма-шин и других электромагнитных устройств. Реше-нию этой проблемы была посвящена кандидатская диссертация.

В 1964 г. В. А. Троицкий был приглашен на ра-боту в ИЭС им. Е. О. Патона, где в 1973 г. защитил докторскую диссертацию. Им разработаны теоре-тические основы принципа амплитудного регули-рования, получившего название магнитной ком-мутации, методики расчета различных сварочных источников питания, созданы сварочные источни-ки с ускоренными переходами тока и напряжения через нулевое значение, резонансные источники сварочного тока, исследованы преддуговые про-цессы. Созданное под руководством В. А. Троиц-кого оборудование было освоено на 12 предприя-тиях СССР. С 1976 г. В. А. Троицкий руководит отделом неразрушающих методов контроля каче-ства сварных соединений в ИЭС им. Е. О. Патона. В отделе представлены все основные физические методы (радиационные, магнитные, акустические, капиллярные, вихретоковые, тепловые и т. п.).

В. А. Троицким созданы теоретические основы намагничивания сложных магнитных цепей, возни-кающих при магнитных методах НК, сформулиро-ваны условия, ограничивающие возможности маг-нитных методов с учетом форм детали и частиц магнитного порошка. Впервые магнитная суспен-зия представлена как магнитодиэлектрик. Под его руководством разработана и внедрена в различных отраслях промышленности гамма магнитных де-фектоскопов, три из которых выпускается серийно. Это широко известные МАГЭКСы. На протяжении почти 35 лет им ведется разработка и внедрение си-стем НК на разных заводах, в том числе на трубо-прокатных и машиностроительных.

Под руководством В. А. Троицкого созданы уникальные методики и приборы для решения не-ординарных задач дефектоскопии таких, как УЗК продольных и кольцевых швов с раздельной фик-сацией дефектов шва и зон термического влияния с точным слежением за осью сварных швов; УЗК

ванной сварки арматуры, способы для послойно-го контроля толстостенных конструкций, трена-жеры различных систем для подготовки операто-ров УЗ контроля, устройства для запоминания и анализа результатов УЗК; внедрены ультразвуко-вые методы TOFD, SAFT для точного определения размеров внутренних дефектов, основанные на ис-пользовании дифрагированных волн и математи-ческих методов построения искусственных апер-тур; УЗ методики и устройства для нахождения де-фектов типа матовых пятен и оксидных пленок, не имеющих раскрытия (объема), являющихся заро-дышами будущих усталостных трещин в швах кон-тактной, диффузионной сварки. Под руководством В. А. Троицкого созданы комплексы для цифровой радиографии, так называемые рабочие места рентге-нолога для обработки и архивации R-информации, улучшения качества R-изображений, документи-рования результатов R-контроля; разработана ме-тодика диагностики тел вращения (труб реакторов и т. п.) без снятия изоляции (метод тангенциально-го радиационного просвечивания).

В. А. Троицкий является членом многих зару-бежных обществ НКТД. Активно работает во Все-мирном конгрессе (ISNDT) и в Европейской фе-дерации (EFNDT), принимает участие в подготов-ке специалистов по линии МАГАТЭ, занимается гармонизацией правил аттестации персонала НК. Принимал участие в подготовке и гармонизации более 40 стандартов по НК, выполнении европей-ских программ LRUT и Shipinspector. В 2008 г. со-вместно с другими учеными мира организовал Ин-тернациональную академию НК (IANDT), штаб-квартира которой находится в г. Breshia (Италия). В настоящее время проф. В. А. Троицкий работа-ет над проблемами УЗК протяженных объектов без сканирования их поверхности и над созданием пор-тативных систем рентгентелевизионного контроля.

Научная деятельность В. А. Троицкого отмечена премией Совета Министров СССР и Государствен-ной премией Украины. Владимиром Александро-вичем подготовлено 14 кандидатов наук, написа-но 12 книг, в том числе шесть учебных пособий, он имеет порядка 500 патентов, авторских свиде-тельств, научных статей. В. А. Троицкий много лет является членом редколлегии английского журнала «Insight», зам. главного редактора журнала «Техни-ческая диагностика и неразрушающий контроль», членом ряда ученых советов.Коллектив Института электросварки

им. Е. О. Патона НАН Украины и редколлегия жур-нала «Техничнская диагностика и неразрушающий контроль» сердечно поздравляют Владимира Алек-сандровича, желают ему доброго здоровья и успе-хов в его многогранной научной деятельности!

В. А. Троицкому — 75

Eсли Вас заинтересовало наше предложение по оформлению подписки непосредственно через редак-цию, заполните, пожалуйста, купон и отправьте заявку по факсу или электронной почте.Контактные телефоны: (38044) 200-82-77, 205-23-90; факс: (38044) 200-54-84, 200-82-77.

Подписку на журнал «Техническая диагностика и неразрушающий контроль» можно также оформитьпо каталогам подписных агентств «Пресса», «Идея», «Саммит», «Прессцентр», KSS, «Блицинформ», «Мер-курий» (Украина) и «Роспечать», «Пресса России» (Россия).

ПОДПИСКА— 2 0 1 1 н а ж у р н а л« Т е х н и ч е с к а я д и а г н о с т и к а и н е р а з р уш ающий к о н т р о л ь »

Стоимостьподписки через

редакцию*

ынартСяиссоРаниаркУ дальнего зарубежья

на полугодие на год на полугодие на год на полугодие на год

160 грн. 320 грн. 700 руб. 1400 руб. 26 дол. США 52 дол. США*В стоимость подписки включена доставка заказной бандеролью.

РЕКЛАМА в журнале«Техническая диагностика и неразрушающий контроль»

Обложка наружная,полноцветнаяПервая страница обложки(190190мм) — 700$Вторая страница обложки(200290мм) — 550$Третья страница обложки(200290мм) — 500$Четвертая страница обложки(200290мм) — 600$Обложка внутренняя,полноцветнаяПервая страница обложки(200290мм) — 400$Вторая страница обложки(200290мм) — 400$Третья страница обложки(200290мм) — 400$Четвертая страница обложки(200290мм) — 400$

Внутренняя вставка Полноцветная (разворот А3)(400x 290мм) — 570$Полноцветная (200290мм) — 340$Полноцветная (200142мм) — 170$Реклама в разделе информацииПолноцветная (165245мм) — 300$Полноцветная (165120мм) — 170$Полноцветная (82120мм) — 80$• Оплата в гривнях или рублях РФпо официальному курсу• Для организаций-резидентовУкраины цена с НДС и налогомна рекламу• Статья на правах рекламы —50% стоимости рекламной площади• При заключении рекламных конт-рактов на сумму, превышающую1000$, предусмотрена гибкаясистема скидок

Технические требования крекламным материалам• Размер журнала после обрези200290мм• В рекламных макетах, для текс-та, логотипов и других элементовнеобходимо отступать от краямодуля на 5мм с целью избе-жания потери части информацииВсе файлы в формате IBM PC• Corell Draw, версия до 10.0• Adobe Photoshop, версия до 7.0• QuarkXPress, версия до 7.0• Изображения в формате TIFF,цветовая модель CMYK, разре-шение 300 dpi• К файлам должна прилагатьсяраспечатка (макеты в форматеWord не принимаются)

ПОДПИСНОЙ КУПОН Адрес для доставки журнала ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Срок подписки с __________________ 201 г. по _______________ 201 г. включительно Ф. И. О. ________________________________________________________________ Компания ________________________________________________________________ Должность ________________________________________________________________ Тел., факс, e-mail ________________________________________________________________

Подписано к печати 1.03.2011. Формат 6084/8. Офсетная печать. Усл. печ. л. 9,04. Усл.-отт. 9,6. Уч.-изд. л. 9,2+6 цв. вклейки.

Цена договорная. Печать ООО «Фирма «Эссе».03142, г. Киев, просп. Акад. Вернадского, 34/1.© Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2011


Corel Ventura - untitled · grooves of sensitivity reference according to its image.....45 ORLOVICH...

Documents

Transcript of Corel Ventura - untitled · grooves of sensitivity reference according to its image.....45 ORLOVICH...