Совместный проект по увеличению эффективности работы предприятий
Тематические издания
Получение и продвижение информации
Тематические выставки
Новости
г. Форум "Передовые технологии России" Подписка на новости Поиск на сайте
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ДОСТУПНЫЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ В СИСТЕМЕ АБОНЕНТСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯРегистрация...

453-03 | Мобильный многофункциональный оптико-телевизионный комплекс для дефектоскопии оборудования и материалов ответственного назначения

Главная страница        >> Каталог технологий        >> Диагностическая и контрольно-измерительная техника

В нефтяной, газовой промышленности, железнодорожном транспорте и других отраслях народного хозяйства весьма актуальной в настоящее время является проблема повышения эффективности диагностики оборудования ответственного назначения и предупреждение аварийных ситуаций. Основные трудности при решении данной проблемы заключаются в определении мест разрушения оборудования задолго до появления трещин и других видимых дефектов.

В настоящее время для аттестации механического состояния и диагностики качества, прогнозирования остаточного ресурса работы конструкций магистральных и технологических трубопроводов, узлов нефтегазового оборудования, сварных соединений, деталей машин в полевых условиях и/или заводских лабораториях, элементов оборудования компрессорных станций, резервуаров, сосудов высокого давления (котлов), механизмов атомных станций, бандажа колесных пар локомотивов, корпусов самолетов, изоляторов линий высоковольтных передач и других объектов ответственного назначения (непосредственно в процессе их эксплуатации) учеными Института физики прочности и материаловедения СО РАН создан принципиально новый специализированный диагностический комплекс, в состав которого входят мобильная оптико-телевизионная измерительная система (МОТИС) и акустический прибор ("Интроскоп").

Основным преимуществом предлагаемого метода по сравнению с существующими на сегодняшний день разработками, предлагаемыми на рынке, следует считать его многофункциональность, что позволяет использовать его для решения следующих задач:

  • На основе подходов физической мезомеханики материалов проводить изучение стадийности процессов развития пластической деформации и разрушения, что является основой для тарировки существующих приборов неразрушающего контроля;
  • Проводить экспресс-контроль качества композиций покрытие-основа с получением оценки адгезионной и когезионной прочностей;
  • С использованием методов многомасштабного анализа (фрактального и спектрального) оценивать механические характеристики высокопрочных керамических и композиционных материалов;
  • Автоматизировать процесс металлографического, гранулометрического, порометрического анализа, измерения микротвердости и т.п.

Аппаратное, метрологическое, методическое, алгоритмическое и программное обеспечение комплекса основано на применении передовых достижений в области различных физических методов неразрушающего контроля качества материалов и изделий (акусто-эмиссионный, оптико-телевизионный и др.). Это позволяет надежно оценивать качество состояния материала как на этапе изготовления и сборки элементов, так и в процессе эксплуатации объектов, определять ресурс работы оборудования задолго до появления видимых дефектов и, в результате, предупреждать аварийные ситуации. В отличие от предлагаемого комплексного метода диагностики известные методы неразрушающего контроля не способны заранее предсказать место (область) разрушения поверхности материала (например, появилась трещина), не используются для оперативного контроля из-за громоздкости, не могут быстро перепрограммироваться для аттестации поверхностей разных типов, и производят поиск уже сформировавшихся дефектов.

Оригинальность предлагаемого диагностического комплекса - возможность определить стадию предразрушения объектов задолго до появления в них явно выраженных дефектов (микротрещин).

Принцип работы МОТИС заключается в компьютерном анализе оптико-телевизионных изображений микрорельефа участка поверхности исследуемого материала, находящегося под нагрузкой. Система состоит из телевизионной камеры, оптического микроскопа, сканирующего устройства, устройства подсветки, специализированных аппаратных интерфейсов, портативного компьютера и программного обеспечения для анализа изображений. Программное обеспечение МОТИС (на основе методов физической мезомеханики) позволяет выявлять признаки опасного накопления неоднородной пластической деформации и прогнозировать разрушение материала. В качестве критериев диагностики используются особенности полей векторов смещений (оптико-телевизионные наблюдения позволяют реализовывать разрешение до 60000 векторов на квадратный миллиметр, (мм2)), измеренных на поверхности нагруженных материалов, рассчитанные на их основе распределения локальных компонент тензора пластической дисторсии, а также вычисленные значения фрактальной размерности данной поверхности.

Акустический прибор реализует комбинированный акустический метод неразрушающего контроля на основе возбуждения импульсных волн напряжений в исследуемом объекте и анализе акустических и эмиссионных характеристик возникающих при этом волн разрядки. Их характер зависит от размеров объекта, материала, внутренней структуры и наличия дефектов. Это позволяет производить дефектоскопию различных объектов (в том числе недоступных для прямого контакта, например, деталей компрессорного оборудования в рабочем состоянии или участков трубопровода, скрытых в земле) на наличие коррозионных и эрозионных повреждений, несплошностей основного материала и материала сварных швов. При этом критериями диагностики состояния предразрушения нагруженного материала являются время затухания и смещение спектральных линий акустического сигнала.

Акустический прибор является малогабаритным, простым в эксплуатации, относится к группе индикаторов и работает следующим образом. Импульсные волны напряжений в исследуемом объекте возбуждаются дозированным ударом с помощью пробника. Акустические сигналы снимаются в исследуемой области объекта пьезоэлектрическим датчиком и записываются во встроенный блок памяти. Накопленные результаты измерений передаются через специализированный интерфейс связи в персональный компьютер, где обрабатываются с помощью программного обеспечения.

На разных этапах разрушения материала установлена корреляция критериев диагностики оптико-телевизионного метода с характеристиками акустических сигналов. Комплексное исследование на основе оптико-телевизионного и акустического методов позволяет при контроле промышленных объектов осуществлять надежную диагностику стадий накопления повреждений и состояния предразрушения (предельного состояния) по данным метода акустического зондирования. Разрабатываемые средства перспективны для применения, как в составе автоматизированных стационарных систем непрерывного действия, так и в качестве средств периодического контроля.

Технические характеристики блоков комплекса
Диапазон увеличений оптического тракта10 – 500
Разрешающая способность0,4 мкм
Габаритные размеры блоков комплекса290х260х405, 185х70х100 мм
Размер поля сканирования37х45 мм2
Область рабочих частот0-20 000 Гц
Вес13 кг
Емкость памяти100 измерений

МОТИС позволяет измерять следующие механические характеристики материалов:

  • параметры распределения локальной деформации в структурных элементах;
  • координаты точек концентрации опасных напряжений;
  • наборы параметров релаксации (время релаксации напряжений внутри отдельного зерна, вблизи границы зерна, в конгломератах зерен);
  • сдвиги и повороты структурных элементов (зерен поликристаллов, фаз, включений);
  • фрактальную размерность участков поверхности на различных стадиях нагружения образца;
  • координаты, форму и размеры несплошностей и микродефектов;
  • функцию накопления объемных дефектов;
  • поля внутренних напряжений в материалах при нагружении.

Использование предлагаемого диагностического комплекса позволит существенно сократить число аварийных ситуаций, возникающих в результате эксплуатации ответственного оборудования.





Главная страница        >> Каталог технологий        >> Диагностическая и контрольно-измерительная техника

Наверх