WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 17 |

Повышение эффективности магнитометрического метода дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов

-- [ Страница 3 ] --

Выносной преобразователь служит для возбуждения тестового магнитного поля в исследуемом материале и для регистрации магнитного потока, вызванного влиянием напряженного состояния среды. Выходной сигнал выносного преобразователя усиливается, запоминается и далее передается в ПЭВМ (notebook, PC) для специальной цифровой обработки в Сети распределенной обработки данных (СОИ ИДК). На экран дисплея ПЭВМ выводится карта, характеризующая распределение параметров поля механических напряжений на исследованном участке.

По мнению авторов «особенности физических принципов, примененных в приборах серии "КОМПЛЕКС-2", и математического обеспечения обработки данных позволяют обнаруживать места зарождения дефектов, когда иные методы (ультразвуковая дефектоскопия, метод магнитной памяти металла, рентгенография и пр.) не дают результатов в силу отсутствия (неразвитости) нарушений сплошности среды или из-за магнитоупругого гистерезиса.

В описании указано, что при сопоставительных испытаниях на трубах действующих магистральных трубопроводов было показано, что эти «приборы выявляют все дефекты, которые могут быть обнаружены только при совместном применении средств капиллярной, вакуумной, магнитопорошковой, ультразвуковой, рентгеновской и вихретоковой дефектоскопии». Согласно этому «разрешающая способность определения азимута максимального сигнала – 5о.

Устройство обеспечивает обнаружение дефектов типа «остаточные сварочные напряжения» и «термопластические деформации в сварном шве».

Для целей дистанционно диагностики может представлять интерес, если будет разработан способ бесконтактного возбуждения низкочастотного магнитного поля в трубопроводе. Такие способы в геофизике известны [14], но пока не обладают достаточной разрешающей способностью.

1.2 Магнитные поля рассеяния трубопроводов В Институте физики металлов УрО РАН, Белорусской АН и ряде других организаций в течение многих лет ведутся разработки методов исследования магнитного поля напряженных состояний трубопроводов, результаты которых опубликованы главным образом в журналах «Дефектоскопия», «Контроль.

Диагностика», в материалах отраслевых совещаний, ИАН [15-25].

Наибольший интерес для дистанционной магнитной диагностики трубопроводов представляют работы, в которых исследованы напряженные состояния упруго и пластически изогнутых горизонтально расположенных труб.

В теоретических работах В.Г. Кулеева, М.Б. Ригманта, А.А. Дубова исследованы особенности магнитоупругих явлений в ферромагнитных сталях в малых магнитных полях, перпендикулярных и продольных действию циклических растягивающих и сжимающих напряжений. Для целей дистанционной магнитной диагностики магистральных трубопроводов казалось бы наиболее интересно исследование влияния растягивающих и сжимающих усилий на магнитное поле рассеяния для случая, когда магнитное поле Земли направлено перпендикулярно оси трубопровода. Однако необходимо учесть, что и для этого случая магнитное поле из-за размагничивающего фактора направлено под углом к оси трубопровода [26-35].

При анализе экспериментальных работ В.Г. Кулеева, мы обнаружили, что все исследования проведены на водопроводных трубах 273 мм из стали длиной l0 = 200 см по составу металла, толщине стенки и диаметрах, способу изготовления существенно отличающихся от подземных магистральных трубопроводов, что позволяет высказать сомнения в возможности переносах их результатов без подобных преобразований на реальные объекты. К тому же длина труб слишком мала, чтобы переносить выводы на натурные условия. Отсюда вывод – необходимы исследования на наземных трубопроводах большого диаметра.

В работе [39] возникновение магнитного поля рассеяния от дефекта объясняется с помощью «бифуркационно-резонансного метода» (название авторов), при котором появляются виртуальные магнитные домены вследствие движения доменных стенок Блоха через точки неустойчивости или точки «бифуркации» (разветвления, раздвоения). При снятии механической нагрузки виртуальные домены исчезают, и их энергия затрачивается на создание магнитного поля отклика от дефекта. О теории возникновения магнитного поля отклика от дефекта в стенке трубы на основе предложенного метода можно лишь сказать, что она не получила объяснения и развития ни в дальнейших работах автора, ни в работах других исследователей.

Далее в [40] приводятся сведения из физики твердого тела, вводятся нам неизвестные понятия «межузлиона», «примессона», передаточных функций одного домена и материала трубопровода. Рассматривается блок-схема прибора для разности напряженностей магнитного поля дефектного и бездефектного участка трубопровода. Прибор включает в себя два феррозондовых датчика с горизонтальными осями, включенные встречно и один феррозонд с осью расположенной перпендикулярно оси трубопровода. Электронный блок содержит задающий генератор, сигналы с которого через формирователи поступают на обмотки возбуждения феррозондов, дифференциальный усилитель, синхронный детектор, пороговую схему сравнения, задающий сигнал, которой выбирается по результатам предварительных испытаний, АЦП и блок памяти. Кроме того, в приборе смонтированы фильтры нижних и верхних частот, позволяющие осуществлять регистрацию магнитных параметров в ограниченном частотном диапазоне. Теория возникновения магнитного поля отклика от дефекта в стенке трубы на основе бифуркационно-резонансного метода с использованием виртуальных доменов критикуется в работах [41-42]. По мнению авторов этих работ в настоящее время в практической диагностике она не получила применения и им неизвестны какие-либо отечественные и зарубежные источники, в которых бы описывались подобные методы. Блок-схемы прибора, совпадают полностью со схемой феррозондового градиентометра и с блок-схемой авиационного обнаружителя магнитных аномалий, служащего для определения координат и местоположения объектов (трубопроводов, затонувших кораблей, подводных лодок, мин, автомобилей и т.п.) на расстоянии до 400 м по их постоянному магнитному полю. Принцип действия такого обнаружителя основан на возможности аппроксимации локального поля объектов на расстояниях, превышающих их размеры, магнитным полем диполя и их координат. По мнению авторов работы [36] в виде подобного диполя можно представить и коррозионный дефект на поверхности трубопровода.





1.3 Исследования кольцевых стыковых швов трубопровода В работах [44-45] исследовано влияние расположения дефектного участка по отношению к направлению слабого магнитного поля, перпендикулярного к оси трубы, на картину нулевых линий результирующего нормального магнитного поля рассеяния на ее поверхности. Установлено, что в ферромагнитной стальной трубе, при наличии дефектного участка вид нулевых линий поля рассеяния на ее поверхности существенно зависит от расположения оси дефектного участка относительно направления перпендикулярного ее оси поля. Из анализа этой работы можно сделать вывод, что аномальная намагниченность дефектного участка может служить основанием для его качественной, но не количественной диагностики.

Важной задачей магнитного контроля подземных трубопроводов является идентификация кольцевых стыковых швов трубопроводов. Это поле служит репером для привязки результатов дистанционной магнитометрии и необходимо для учета аномальных составляющих поля, обусловленных различным взаимным положением магнитных полюсов стенок трубных секций.

В результате расплавления сварочных проволочных электродов, сварной шов получает усиление, как на наружной (высота валика усиления 1-3 мм, ширина 14±4 мм при толщине стенки 7-8 мм и 24±4 мм при толщине стенки 12- мм), так и на внутренней стороне стенки трубы (внутренний грат подварки шириной 8-12 мм и высотой 1-3 мм). Таким образом, в окрестности шва образуется, как геометрическая неоднородность, обусловленная наплывами металла сварочного электрода снаружи и внутри трубы (валиками), так и неоднородность магнитных свойств, обусловленных неидентичностью химического состава материала трубы и материала сварочного электрода, а также вариациями структурного состава металла в середине шва, по его границам и вдали от него (стенка трубы). Термообработка металла в процессе сварки (нагрев и последующее охлаждение) изменяет магнитное поле сварного шва.

В работе [46] проведено теоретическое и экспериментальное исследование тангенциальной составляющей поля валика усиления сварного шва. В работе [37] приведены результаты компьютерного моделирования магнитного поля поперечного сварного шва. Расчеты выполнены с использованием программы ELCUT 4,2. Можно сделать вывод, что магнитное поле сварного шва всего на 20отличается от магнитного поля вдали от шва и весьма локально (±5 мм).

Предполагая, что аномалия будет убывать с увеличением расстояния от сварного шва по квадратичному закону, можно сделать вывод, что на расстоянии 1 м от сварного шва практически невозможно обнаружить аномалию в тысячные доли процента от магнитного поля трубопровода вдали от сварного шва. Таким образом, сварной шов трубопровода можно обнаружить магнитным методом только в том случае, если намагниченность стыковых труб отличается по величине, что, как правило, и имеет место. Этот вывод подтвержден измерениями на поверхности труб.

Намагниченная труба после прохождения магнитного снаряда-дефектоскопа является ценным источником информации, как о напряженных состояниях трубопровода, так и о действии размагничивающих нагрузок. В работе [48] показано, что если ферромагнитная труба была предварительно намагничена магнитной системой дефектоскопа до технического насыщения, то напряженность остаточного магнитного поля во много раз меньше амплитуды намагничивающего поля. Если величина магнитного поля достигает 800-900 А/см, то величина остаточного поля не превышает 17 А/см.

Коррозионное разрушение ферромагнитного материала сопровождается изменениями потенциально-энергетического рельефа образца за счет перераспределения внутренних напряжений, искажений поверхностного слоя, возникновения новой картины распределения дефектов и т.п. В этих условиях должны возникать скачки Баркгаузена, которые могут быть использованы для качественной характеристики коррозионного разрушения ферромагнетика в агрессивных средах. В работах В.В. Филинова и Г.В. Ломаева [49-50] и в работах [51-53] был исследован эффект Баркгаузена, открытый в 1919 году. Он заключается в скачкообразном изменении намагниченности ферромагнетика при воздействии на него магнитных полей, механических напряжений и т. д. Скачки намагниченности и называют скачками Баркгаузена. В настоящее время известно пять механизмов возникновения скачков Баркгаузена: необратимое движение доменных стенок, возникающих в момент преодоления потенциального барьера, необратимое вращение вектора намагниченности монодоменной области, возникновение и исчезновение пиков Нееля, инверсирование намагниченности в частицах ферромагнетика, возникновение и движение линии Блоха или Нееля в стенках с противоположно направленной средней намагниченностью.

Коррозионное разрушение стенок трубопровода также сопровождается изменениями потенциально-энергетического рельефа стенки трубопровода за счет перераспределения внутренних напряжений, искажений поверхностного слоя, возникновения новой картины распределения дефектов. В этих условиях возникают скачки Баркгаузена, которые могут быть использованы для качественной оценки коррозионного разрушения трубопроводов. Число скачков тесно связано с количеством барьеров потенциальной энергии, а они, в свою очередь, коррелируют с дефектами в стенке трубы.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 17 |
 


Похожие работы:

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАДИИ СИНТЕЗА ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛАМИНОВ И РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ КОРРЕКЦИИ ЕГО ФРАКЦИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ ...»

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ технологического процесса синтеза этаноламинов как ...»

«Величко, Александр Павлович Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2007 Величко, Александр Павлович.    Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы [Электронный ресурс] : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13. ­ Москва: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской ...»

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.