Том 18. № 3. Сентябрь 2015

Тема номера: НК в судостроении и судоремонте

НК в судостроении и судоремонте

В. А. Сясько
Об использовании технологии MFL для выявления коррозионных повреждений обшивки судов

Введение. Рассматриваемые в статье вопросы посвящены обеспечению сплошного неразрушающего контроля остаточной толщины обшивки судов с использованием технологии Magnetic Flux Leakage (MFL). Цель работы – оптимизация параметров магнитной системы измерительных преобразователей с целью обеспечения требуемой чувствительности в диапазоне толщин обшивки от 3 до 16 мм.
Метод. Были разработаны физические и математические модели преобразователей и сформулированы критерии их оптимизации с использованием метода конечных элементов.
Результаты. Получены зависимости, связывающие диапазон контролируемых толщин, погрешность измерения с геометрическими характеристиками магнитной системы и режимами намагничивания. Исследовано влияние мешающих параметров.
Заключение. Результатом работы является разработка комплекта измерительных преобразователей для сплошного измерения остаточной толщины обшивки судов, а также методики юстировки и проведения контроля с целью выявления мест питтинговой и плоскостной коррозии.
Ключевые слова: магнитный контроль, MFL, коррозия, обшивка судна, судоремонт

Н.П. Алешин, М.В. Григорьев, В.В. Вельтищев, В.А. Бритвин, Е.С. Третьяков, А.В. Кульга
Мониторинг технического состояния корпусов судов с использованием телеуправляемого подводного аппарата

Введение. В настоящее время мониторинг технического состояния корпусов судов осуществляется в сухих доках, либо на рейде с привлечением водолазов. Недостатками данных технологий являются большие временные, трудовые, а следовательно, и материальные затраты. В МГТУ им. Н.Э. Баумана была разработана система мониторинга, которая позволяет осуществлять обследование подводной части корпуса судна без привлечения водолазов и захода судна в сухой док. Система включает следующие основные элементы: телеуправляемый подводный аппарат (ТПА), включающий средства неразрушающего контроля (НК); гидроакустическая навигационная система (ГАНС), программное обеспечение (ПО) и технология диагностирования. Метод. Базисом разработанной технологии диагностирования служит акустический метод неразрушающего контроля. Используются SH-волны с бесконтактным способом возбуждения упругих колебаний, не требующие тщательной подготовки поверхности перед проведением контроля. Выбранный тип волны также применяется и для дефектоскопии поврежденных (отличающихся по толщине) участков контролируемого объекта. Для этого, как показали исследования, эффективным является зеркально-теневой метод акустического контроля, при котором критерием наличия коррозионных трещин является ослабление донного сигнала. Минимальный выявляемый размер коррозионных трещин составляет 1,5 – 2 мм по глубине. В предлагаемой технологии диагностирования используются электромагнитно-акустические преобразователи (ЭМАП) с частотой 5 МГц.
Результаты. Система мониторинга успешно прошла испытания в бассейне. Результаты испытаний подтвердили способность системы осуществлять в автоматическом режиме диагностирование состояния металла с измерением толщины стенки изделия и выявлением возможных дефектов на участках контролируемого объекта, подверженных коррозии.
Обсуждение. Сегодня система мониторинга проходит процедуру типового одобрения Российским морским регистром судоходства. В дальнейшем на базе описанного выше ТПА планируется разработать систему для ремонта подводных объектов, снабдив его средствами для выборки и заварки дефектов посредством дуговой сварки. Также прорабатываются перспективы использования системы мониторинга применительно к различным подводным металлоконструкциям, расположенным, в том числе, на Арктическом шельфе Российской Федерации.
Ключевые слова: ультразвуковая толщинометрия, техническое состояние, морские суда, системы мониторинга, телеуправляемый подводный аппарат, коррозия, дефектоскопия

А. И. Власов, В. В. Киреенко
Неразрушающий контроль на «Северном машиностроительном предприятии»

«Севмаш» — один из крупнейших судостроительных комплексов России. Мощности предприятия дают возможность реализовывать высокотехнологичные и наукоёмкие проекты: от выпуска контейнеров для отработавшего ядерного топлива до создания современных атомных подводных лодок (АПЛ) и морских инженерных сооружений. Предприятием освоено производство морских платформ для разработки нефтегазовых месторождений Арктики. Сейчас «Севмаш» продолжает строительство атомных стратегических и многоцелевых подводных лодок четвертого поколения проектов «Борей» и «Ясень».
В статье рассматриваются вопросы становления и развития службы неразрушающего контроля с момента ее зарождения и до наших дней.
Начиная с 1950-х годов, основным методом контроля была радиография сварных швов корпусных конструкций и стыков трубопроводов. В 1970-х гг. началось строительство атомных подводных лодок (АПЛ) нового поколения. Требовалось создание новых конструкций гамма-дефектоскопов, которые были созданы за 15 лет. В 1970-х гг. начался активный период по разработке средств ультразвукового контроля. В 1970-х – 1990-х гг. параллельно с радиографическим и ультразвуковым методами проводились работы по акустико-эмиссионному контролю сварных швов в процессе сварки.
В 1990-х гг. получил широкое развитие магнитопорошковый контроль сварных соединений, радиометрический контроль, контроль герметичности с применением гелиевых течеискателей и вакуумных камер. Пузырьковый вакуумный метод контроля сварных соединений широко применялся в процессе ремонта и переоборудования надводных кораблей.
Сегодня «Севмаш» активно проводит техническое перевооружение производственных мощностей. Это позволит «Севмашу» строить корабли, отвечающие самым высоким требованиям.
Ключевые слова: АПЛ, «Севмаш», неразрушающий контроль, лаборатория, технология

Н. Д. Богачева, И. М. Закомолдин, Н. Ю. Сорокина, Д. А. Коптяева
Опыт размагничивания в судостроении применительно к различным областям техники

В статье обоснована необходимость проведения процесса размагничивания в машиностроении, областях неразрушающего контроля, сварки. Из анализа методов размагничивания морских объектов в судостроении, проверенных экспериментально, приведены примеры их эффективного использования в других областях техники. В общих чертах даны теоретические основы размагничивания и отмечена необходимость достижения стабильного размагниченного состояния крупногабаритных конструкций. Учитывая опыт размагничивания в судовом магнетизме, предложен упрощенный вариант стационарного стенда, предназначенного для снижения уровня остаточной намагниченности изделий. Показано, что использование размагничивания в различных областях техники имеет перспективу повышения качества и работоспособности промышленного оборудования.
Ключевые слова: остаточная намагниченность, размагниченное состояние, неразрушающий контроль, сварка, качество промышленного оборудования

Мониторинг

В. Л. Венгринович, С. В. Клименко, С. И. Ротков, В. Н. Рябцев, А. Н. Прудников
Мониторинг технического состояния и оценка остаточного ресурса больших сооружений

Проблема обеспечения безопасности больших сооружений рассмотрена как многофакторная задача, предусматривающая непрерывный мониторинг, наблюдение с применением средств неразрушающего контроля, моделирование поведения в экстремальных ситуациях, оценку риска и остаточного ресурса (ОРОР). Обратная задача ОРОР может быть решена в байесовской постановке после осуществления ситуационного моделирования поведения объекта совместно с многосенсорной системой наблюдения. В статье вводятся три принципиальных характеристики поведения объекта, а именно: воздействие, уязвимость, робастность. Взаимодействие наблюдаемого объекта с системой мониторинга отражается в виде графа, описываемого матрицей переходных вероятностей, позволяющей оценить вероятность состояний. На примере расчета ОРОР вантового покрытия спортсооружения приведен алгоритм и расчет остаточного ресурса, в котором эксплуатационная надежность оценивается как интеграл вероятности достижения выявленными дефектами критических параметров.
Ключевые слова: техногенные риски, безопасность в дикой природе, мониторинг целостности конструкций

Рефераты статей

М. В. Розина, А. С. Сужаева
Рефераты статей в научной периодике

Ультразвуковой контроль

В. Г. Щербинский
Эффективный метод учета потерь в контактном слое при ультразвуковой дефектоскопии

При проведении УЗК необходимо учитывать потери в контактном слое. Особенно в изделиях со статистически неровной поверхностью (шероховатостью, волнистостью). Использование образцов с поверхностью, идентичной изделию, — наиболее желательный вариант. Он регламентирован во многих методиках. Но на практике в подавляющем большинстве случаев это не выдерживается.
Профилографы и профилометры измеряют на малой базе (меньшей размеров пьезоэлектрического преобразователя), что не позволяет дать оценку контактного слоя под всей площадью ПЭП. Для интегральной оценки неровностей в ЦНИИТМАШ разработан датчик емкостного типа ДШВ. Он совместим с дефектоскопом любого типа и формирует служебный сигнал, амплитуда которого обратно пропорциональна высоте неровностей.
В диапазоне частот 1,8–5 МГц и углов ввода 35–70° установлена корреляция и получена обобщенная зависимость между потерями в контактном слое и показаниями датчика, выведено эвристическое уравнение, построены номограммы по выборке из 123 измерений для ПЭП различных фирм.
По результатам работы создана технология УЗК, предусматривающая оценку реальной неровности поверхности объекта контроля датчиком ДШВ, настройку чувствительности дефектоскопа по образцу с гладкой поверхностью и введение поправки в значение коэффициента усиления на величину, определенную по номограмме или по формуле. По этому алгоритму также должна измеряться эквивалентная площадь дефектов. Данная технология принципиально повышает воспроизводимость и достоверность результатов контроля.
Ключевые слова: ультразвуковая дефектоскопия, поправка на акустические потери, контактный слой

Радиационный контроль

К. А. Багаев
Ещё раз об автоматической расшифровке рентгеновских снимков сварных швов

Введение. В статье представлен возможный подход к автоматизации анализа рентгеновских снимков сварных соединений. Данная проблематика весьма актуальна, однако нет устоявшейся практики процесса автоматизированной расшифровки снимков. Целью статьи было выделить те задачи, входящие в процесс расшифровки, которые могут быть автоматизированы и предложить возможный способ их решения.
Метод. Анализ и расшифровка снимков проводились с помощью программного обеспечения «X-Vizor».
Результаты. Исследования показали, что выделение области прямого и эллиптического шва, автоматическое измерение отношения сигнал шум могут быть успешно автоматизированы. Также в 80% случаев можно автоматизировать определение чувствительности контроля по проволочному и канавочному эталонам. Поддаётся автоматизации и вычисление базового пространственного разрешения по двупроволочному эталону. Автоматический поиск дефектов на данный момент является нерешенной задачей. В качестве альтернативы ему предложена методика полуавтоматической расшифровки — с участием человека.
Заключение. Можно сделать вывод о том, что полностью автоматическая расшифровка снимков в данный момент невозможна, однако частичная автоматизация данного процесса может существенно повысить производительность и объективность контроля.
Ключевые слова: автоматическая расшифровка рентгеновских снимков, поиск дефектов, отношение сигнал/шум, базовое пространственное разрешение

И. A. Вайнберг, Э. И. Вайнберг, С. Г. Цыганов, В. Б. Сидорин
Высокоэнергетическая компьютерная томография в аддитивных технологиях ответственных металлических изделий

Проанализировано современное состояние цифровых аддитивных технологий и областей их применения.
Дана оценка основных источников и величины погрешностей геометрии и пористости ответственных аддитивных металлических изделий. Показана необходимость постобработки сопрягаемых поверхностей для сборки ответственных механических узлов с применением аддитивных деталей.
Сформулированы задачи НК ответственных аддитивных металлических изделий со сложной внутренней структурой и их несоответствие информативности традиционных методов НК.
Обоснована и экспериментально подтверждена уникальная роль высокоэнергетической компьютерной томографии, способной стать важным фактором развития аддитивных технологий, обеспечивая обратную связь между технологией, внутренней структурой и эксплуатационными свойствами изделий.
Ключевые слова: цифровые технологии, 3D принтеры, геометрические погрешности, пористость, дополнительная механообработка

Акустическая эмиссия

И. Е. Сивов, А. В. Сорокин, А. А. Сухолитко, В. А. Барат, В. А. Морозов
Оценка степени герметичности шаровых кранов DN800, установленных на компрессорной станции «Портовая»

Обеспечение герметичности является основным требованием, предъявляемым к запорной арматуре. В зависимости от значений протечек газа по затвору крана определяется возможность продления срока эксплуатации и мероприятия по восстановлению герметичности. Оперативно определить количественную оценку утечки возможно при регистрации акустических сигналов. Для разных условий контроля регистрируются разные уровни акустических сигналов. Для установления соответствия характеристик сигналов различным утечкам необходимо провести ряд экспериментов на реальных объектах.
С 2011 г. СУ «Леноргэнергогаз» совместно с компанией «ИНТЕРЮНИС» разрабатывает методику оценки герметичности запорной арматуры (ЗРА) компрессорных станций (КС). Было проведено большое количество экспериментальных исследований более чем на 130 единицах ЗРА наземной и подземной установки. Разработан алгоритм обнаружения утечек при детектировании характерного «течевого» сигнала и получены эмпирические зависимости для оценки величины утечки по характеристикам АЭ-сигнала для основных типов ЗРА, используемых на объектах ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург».
В статье представлены результаты исследовательских работ по оценке герметичности кранов, установленных на КС «Портовая». Объектом исследования были шаровые краны DN800 мм, установленные на участке реверсивного трубопровода. Проверка герметичности проводилась манометрическим и акустическим методом с количественной оценкой величины утечки по затвору. Результаты, полученные каждым из методов, совпадают; погрешность – не более 20 %. При визуальном обследовании внутренних деталей шаровых кранов выявлены повреждения уплотнений седел затвора, что косвенно подтверждает количественную оценку герметичности ЗРА.
Выводы, сделанные по результатам проведенных работ, могут быть основой методики проверки герметичности ЗРА акустическим методом.
Ключевые слова: акустическая эмиссия, оценка герметичности, шаровые краны

А. В. Жуков
Повышение точности определения координат АЭ-источников при контроле магистральных газопроводов

Введение. Исследование проводилось для повышения точности определения координат при АЭ-контроле магистральных газопроводов. Цель работы определить алгоритм выбора рабочего частотного диапазона, выбора преобразователей АЭ и входных фильтров АЭ-оборудования для газопроводов с различными толщинами стенок труб.
Метод. На газопроводах с толщиной стенки от 8 до 24 мм имитировался АЭ-сигнал. Для приема АЭ-сигнала выбирали несколько типов преобразователей, имеющих разные АЧХ. Далее проводили анализ формы принятых АЭ-сигналов и анализировали стабильность скорости их распространения.
Результаты. Установлено, что для каждой толщины стенки газопровода имеется свой оптимальный рабочий диапазон частот, в котором скорость распространения АЭ-сигналов стабильна и предсказуема. Так, например, для толщины стенки 8 мм оптимальный частотный диапазон от 60 до 200 кГц. Для работы в этом диапазоне подходит преобразователь GT200. При работе вне указанного диапазона скорость распространения АЭ-сигнала непредсказуема и может варьироваться от 500 до 5100 м/с и, соответственно, определение координат АЭ-источника становится невозможным.
Ключевые слова: акустическая эмиссия, магистральный газопровод, преобразователь акустической эмиссии

В. В. Носов
АЭ-диагностика шарнира противовеса подъемного механизма Дворцового моста через реку Неву

Актуальность. Контроль, диагностика прочностного состояния и оценка ресурса сложно нагруженных объектов со статически неопределимыми конструкциями и неоднородностью распределения нагрузки по элементам требует получения достоверных сведений об определяющих работоспособность процессах. Применительно к оценке прочности и несущей способности этих объектов информативным является метод акустической эмиссии, однако в большинстве случаев акустико-эмиссионная диагностика усталостного разрушения основана на статистическом подходе к поиску ценных параметров диагностирования, что не всегда является эффективным и создаёт потребность в привлечении информативных физических моделей.
Новизна. В работе рассмотрена методика диагностирования и оценки ресурса неопределимых элементов конструкций, опирающаяся на микромеханическую модель временных зависимостей параметров АЭ и информативные диагностические параметры.
Результаты. Показана возможность оценки ресурса сложно нагруженных элементов в условиях неопределённости их напряженного состояния на примере диагностирования элементов опорной системы Дворцового моста через реку Неву.
Выводы. Результаты показывают возможность применения методики в сложных условиях, её универсальность и устойчивость к влиянию дестабилизирующих факторов.
Ключевые слова: прочность, разрушение, акустическая эмиссия, неоднородность, остаточный ресурс

НК на железнодорожном транспорте

Н. В. Мелешко, Т. И. Макарова, С. Е. Жаринов
Ультразвуковой контроль узлов железнодорожного транспорта дефектоскопами с фазированными решетками

В статье рассматривается возможность применения ФР дефектоскопов для контроля узлов железнодорожного транспорта: осей колесных пар, цельнокатаных колес, боковых рам грузовых вагонов. Ставилась задача воспроизвести стандартные схемы контроля дефектоскопами с ФР и показать преимущества в наглядности, производительности, воспроизводимости, достоверности результатов. К сожалению, при переходе к контролю изделий значительного размера теряется одно из основных преимуществ дефектоскопов с ФР — возможность управлять глубиной фокусировки.
Исследования методом секторного сканирования проведены на примере ФР дефектокопов OmniScan и Isonic 2010 в минимальной комплектации. Во всех случаях получено акустическое изображение в диапазоне выбранных углов. Были получены акустические изображения отражателей – пропилов в осях, засверловок и пропилов в колесах, боковых цилиндрических отверстий и естественных дефектов во фрагментах боковой рамы.
При контроле осей колесных пар использование ПО Multi Group (Isonic 2010) позволило с использованием одной решетки и одной призмы реализовать схемы контроля, требующие нескольких классических ПЭП.
Контроль цельнокатаных колес с внутренней боковой поверхности в окружном направлении под уровнем поверхности катания позволил выявить поперечные трещины и внутренние дефекты гребня.
Контроль боковых рам осложнен формой и неровностью поверхности сканирования, необходимостью ее зачистки, сложным профилем донной поверхности. Использование ФР дефектоскопов позволило определить профиль донной поверхности.
Использование ФР существенно увеличивает производительность контроля и улучшает наглядность получаемой информации.
Ключевые слова: ультразвуковой дефектоскоп, фазированная решетка, неразрушающий контроль, узлы железнодорожного транспорта, ось, колесо, боковая рама

В. В. Муравьев, О. В. Муравьева, Л. В. Волкова, О. П. Богдан, А. В. Платунов, Т. Н. Байкалова
Анализ качества тестов при сертификации специалистов по акустико-эмиссионному методу контроля объектов железнодорожного транспорта

Проанализированы результаты тестирования квалификационных экзаменов в процессе сертификации специалистов по акустико-эмиссионному методу неразрушающего контроля объектов железнодорожного транспорта. Рассмотрено соответствие трудности тестовых заданий уровню подготовленности специалистов к сертификации с использованием метода Раша. Анализ результатов тестирования при сертификации специалистов показал:
– наличие отклонений в гистограммах распределения уровня трудности тестовых заданий от равномерного закона, особенно для тестов специального экзамена, что требует исключения заданий с очень низким и очень высоким уровнями логитов трудности, а также увеличения числа заданий с логитами трудности, где наблюдаются минимумы функции;
– необходимость усиления подготовки специалистов по вопросам, соответствующим минимальным логитам подготовленности специалистов к сертификации.
Полученные результаты дают основания для дальнейшего анализа заданий по сложности, причин недостаточного усвоения материала в вопросах с низким процентом ответов, возможных внесений корректировки в консультационные занятия, а также в содержание и форму теста. Для исключения проявления необъективности тестирования в экзаменационном центре проводится собеседование с экзаменуемыми, которое уточняет, уверенно ли владеет специалист основными понятиями, технологией проведения акустико-эмиссионного контроля.
В целом анализ показал высокую степень подготовленности большинства специалистов, что связано с регулярным повышением квалификации и наличием опыта работы по акустико-эмиссионному методу не менее года.
Ключевые слова: тестирование знаний, сертификация, специалист, акустико-эмиссионный контроль, метод Раша

Реклама

Helling, Кропус, Диапак, Твема

АКС, АСК-РЕНТГЕН, Константа, Локус, Ньюком-НДТ, Панатест, Физприбор, Территория NDT, УЗДМ–2016, NDT Russia