УДК 69.059.14

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ. ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Шулайкин Анатолий Юрьевич1, Попов Максим Александрович2, Ковалев Виталий Андреевич3, Иванов Александр Васильевич4, Артамонов Юрий Сергеевич5, Шурыгин Александр Евгеньевич6
1ООО «Единый Технический Центр», генеральный директор
2ООО «Единый Технический Центр», начальник отдела ЗиС №1
3ООО «Единый Технический Центр», эксперт
4ООО «Единый Технический Центр», эксперт
5ООО «Единый Технический Центр», эксперт
6ООО «Единый Технический Центр», эксперт

Аннотация
В данной статье рассматриваются ключевые требования к проведению технологического и эксплуатационного неразрушающего контроля изделий и конструкций. Рассмотрена и проанализирована информация, которую необходимо получить по итогам контроля, для выполнения расчета на прочность и безопасность эксплуатации конструкции. Данные материалы могут быть использованы при составлении программ и методик проведения неразрушающего контроля изделий и конструкций.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, объект контроля, расчет на прочность, технологический контроль, эксплуатационный контроль


CALCULATION OF THE STRENGTH OF THE CONTROLLED OBJECT. REQUIREMENTS FOR NDT METHOD

Shulaykin Anatoliy Yur'evich1, Popov Maksim Aleksandrovich2, Kovalev Vitaliy Andreyevich3, Ivanov Aleksandr Vasilyevich4, Artamonov Yuri Sergeyevich5, Shurigin Alexander Evgenievich6
1«Unified Technical Centre» Co.Ltd, general manager
2«Unified Technical Centre» Co.Ltd, chief of department of BaS №1
3«Unified Technical Centre» Co.Ltd, expert
4«Unified Technical Centre» Co.Ltd, expert
5«Unified Technical Centre» Co.Ltd, expert
6«Unified Technical Centre» Co.Ltd, expert

Abstract
This article examines the key requirements for technological and operational non-destructive testing products and designs. Reviewed and analyzed information to be obtained on the basis of controls to perform, based on the strength and safety of the construction operation.

Keywords: non-destructive testing, operation inspection, strength analysis, technological control, test object


Библиографическая ссылка на статью:
Шулайкин А.Ю., Попов М.А., Ковалев В.А., Иванов А.В., Артамонов Ю.С., Шурыгин А.Е. Расчет на прочность контролируемых объектов. Требования к методам неразрушающего контроля // Современная техника и технологии. 2016. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/04/9919 (дата обращения: 28.05.2017).

Введение

Основной задачей проведения неразрушающего контроля (далее – НК) является обнаружение дефектов материалов и изделий и определение их линейных геометрических размеров. Полученная информация является исходной для выполнения расчета на прочность и безопасность эксплуатации конструкции.

Таким образом, для уверенности в правильности и точности расчетов, основными требованиями к неразрушающим методам контроля являются полнота и надежность полученной информации о состоянии объекта контроля (далее – ОК).

Методы НК основаны на различных физических законах. Большинство методов НК обладает определенными недостатками, не позволяющими получить качественную и полную информацию обо всех имеющихся дефектах. Для получения полной информационной картины о состоянии ОК применяют несколько методов НК, дополняющих друг друга.

Чем точнее информация, тем вероятность совершения ошибки при расчетах снижается. Для достижения данной цели необходимо осуществить оптимизацию проведения НК на всех этапах контроля изделий и конструкций и конкретизировать, какую информацию и в каком объеме необходимо получить по итогам проведения НК для выполнения расчета на прочность ОК.

Существует два набора требований, которые нужны для расчета на прочность:

  1. Информация о вероятности существования дефектов – для оценки безопасности эксплуатации в вероятностной постановке;
  2.  Информация о геометрии и расположении опасного дефекта –  для расчета прочности расчет в детерминистической постановке.

Иногда расчет прочности при проектировании изделия или конструкции выполняется без учета дефектов, однако на практике избежать образования дефектов не удается. Чаще всего повреждения технологического происхождения являются инициаторами возникновения дефектов на стадии эксплуатации.

В то же время виды технологических и эксплуатационных дефектов существенно отличаются друг от друга. Это относится и к информации, которая должна быть получена на этих этапах НК.

НК при изготовлении

Особенности материалов, используемых при изготовлении конструкций, и соблюдение оптимальных параметров технологических процессов определяют виды, размеры и другие характеристики дефектов.

Только строгое соблюдение технологии изготовления позволит обеспечить максимально возможное качество изделий и избежать выполнение ремонтных работ.

Дефекты технологического происхождения можно разделить на объемные и плоскостные. Наибольшее влияние на прочностные характеристики создают плоскостные дефекты, но на этом этапе выявлению и оценке подлежат также и объемные дефекты. Независимо от размеров и расположения плоскостные дефекты следует считать недопустимыми, а для объемных требуется установить определенный браковочный уровень, ниже которого дефекты целесообразнее оставить без исправления, чем проводить ремонтные работы.

Как уже отмечалось выше, свойства материала и технология изготовления определяет достижимое качество элемента. Поэтому целесообразно определить для однотипных элементов одинаковые браковочные критерии. Вместе с тем следует установить градацию уровня браковочных критериев с учетом того, в какой конструкции этот элемент будет работать.

На стадии изготовления изложенный выше подход к проведению НК используется давно. Однако для оценки состояния ОК на стадии эксплуатации такой информации будет недостаточно.

Итак, можно подвести промежуточные итоги. Этапы производственного контроля, на которых необходимо проводить НК, и браковочные критерии дефектов определяет главный технолог процесса. Исходя из полученной информации, дефектоскопист (специалист НК) выбирает методы, оборудование и параметры контроля, которые позволят обеспечить выявление и оценку дефектов по требуемым браковочным критериям.

НК при эксплуатации

Главным на стадии эксплуатации становится обеспечение гарантий безопасной эксплуатации и отсутствие влияния на работоспособность конструкции имеющихся в конструкции дефектов. Следовательно, на этой стадии необходимо и достаточно обнаружить и проанализировать только те дефекты, которые могут привести к отказу. Условия нагружения конструкции определяют виды, расположение и скорость роста дефектов. На стадии изготовления для однотипных элементов конструкций, как упоминалось выше, вполне оправданно применение одинаковых браковочных критериев. На стадии эксплуатации такой подход невозможен.

В данном случае становится принципиально важным наличие информации о том, в какой конструкции и в какой ее части расположен контролируемый элемент, так как воздействие нагрузок определяет скорость понижения механических свойств материала. Поэтому браковочные критерии, которые зависят от условий и времени работы контролируемого элемента, на стадии эксплуатации должен устанавливать квалифицированный специалист. Специалист должен определить какие виды дефектов могут образоваться и при каких параметрах эти дефекты будут ограничивать работоспособность конструкции.

Концентратором напряжений является любой дефект. Чем выше уровень напряжений в материале, тем выше вероятность возникновения повреждений. В связи с этим, при одинаковых размерах, любой плоскостной дефект представляет большую опасность, чем объемный. Поэтому первоочередным является своевременное обнаружение трещин на этапе эксплуатации.

Размер трещины и скорость их роста в большинстве случаях поддаются расчету. Поэтому, чтобы ситуации была под контролем, специалист, проводящий расчет на прочность, должен сформулировать когда и какие дефекты должны быть выявлены.

Стоит упомянуть и о коэффициенте интенсивности напряжений К, который непостоянен по контуру трещины и зависит от формы трещины и от пространственного распределения напряжений. Следовательно, ещё одна информация, которую необходимо знать для оценки прочности, это геометрия контура трещины. С уверенностью можно говорить о том, что расчет прочности будет достоверным только при условии определения реальных размеров трещины.

Из изложенного следует, что существует необходимость разработки и применения на стадии эксплуатации методов НК, нацеленных на измерение реальных размеров дефектов.

Следовательно, было бы логично организовать контроль, состоящий из двух этапов: на первом этапе необходимо зафиксировать дефекты, основываясь на браковочных критериях, и отделить те дефекты, которые не влияют на работоспособность конструкции и их можно не рассматривать, а на втором этапе – определить реальные размеры и положение в объекте контроля для оставшихся дефектов.

Этап поиска дефектов при эксплуатационном контроле

Первоочередная задача на данном этапе состоит в утверждении браковочных критерий дефектов. Использовать те же браковочные критерии, что и при производственном контроле некорректно, так методики проведения контроля различны.

Вторая задача состоит в обеспечении гарантий того, что на первом этапе контроля будут выявлены все дефекты, которые необходимо подвергнуть внимательному анализу. Для решения данной задачи можно использовать аттестованные методики НК, которые гарантируют выявление дефектов с вероятностью близкой к 100 %. В таких методиках указаны какие дефекты и с какими характеристиками определяются с минимальной погрешностью. Результаты контроля по данным методикам позволят обеспечить расчет на прочность, но следует отметить, что специалист должен заранее определить какие дефекты и по каким методикам необходимо определять

Что касается вероятностного анализ безопасности, то этой информации недостаточно. Для расчета прочности в вероятностной постановке надо знать зависимость вероятности выявления дефекта от его размера. Часто для решения данной проблемы используется постулируемый дефект, который сочетает самое неблагоприятное расположение дефекта и режим нагружения.

На сегодняшний день при аттестации методик НК не требуется получения функции выявляемости, и вероятностный анализ безопасности остается без исходной информации.

Получить такую функцию возможно при проведении статистического анализа, то есть построить её экспериментально, однако получить такой объем данных для эксплуатационных дефектов очень сложно. Существует альтернативное решение. Построить такие функции можно на специальных образцах с искусственными дефектами, что в свою очередь также затрудняется необходимостью большого количества объектов испытаний.

Этап определения размеров дефектов при эксплуатационном контроле

Основной проблемой на данном этапе является достижение низкого уровня погрешности определения размеров дефекта в основных направлениях и положениях дефекта. Это связано с тем, что при одинаковой протяженности трещин, но различной ориентацией в ОК, величина коэффициента интенсивности напряжений К может значительно отличаться. Поэтому необходимо использовать те средства НК, которые позволяют свести погрешность произведенных измерений к минимуму.

Заключение

Изложенные соображения демонстрируют острую необходимость серьезного подхода к изменению методической части проведения эксплуатационного контроля конструкций и могут быть использованы при составлении программ и методик проведения неразрушающего контроля изделий и конструкций специалистами неразрушающего контроля.


Библиографический список
  1. Варовин А.Я., Карзов Г.П., Марголин Б.З. Проблемы прогнозирования работоспособности конструкций по данным неразрушающего контроля. – В мире НК. 2006. № 4(34). С. 6-11.


Все статьи автора «e.stadnyuk»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: