WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 17 |

Повышение эффективности магнитометрического метода дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов

-- [ Страница 4 ] --

Наибольшие трудности возникают при преобразовании энергии скачков Баркгаузена в измеряемую величину. Из всех видов энергии скачков (магнитная, механическая, тепловая и др.) наибольший уровень имеет магнитная, для преобразования которой, можно использовать феррозондовые преобразователи магнитного поля. Плотность скачков Баркгаузена составляет 106 - 109 на один см3. Скачки возникают при величине магнитного поля 10-4 А/м и регистрируются дистанционно на расстоянии один метр и более. Скачки Баркгаузена определяются величиной и знаком приложенных остаточных напряжений, а также константой магнитострикции. К недостаткам методики измерений напряженных состояний магнитошумовым методом относятся:

поверхностных слоев трубопровода толщиной несколько микрон);

– большое влияние состояния поверхности;

– практическая невозможность измерения шумов Баркгаузена даже на расстоянии несколько см от трубопровода;

– необходимость воздействия на трубопроводы изменяющимся магнитным полем.

Все это препятствует использованию метода при дистанционной магнитной дефектоскопии (по крайней мере, такие работы нам неизвестны).

1.5 Метод магнитной памяти металла (ММПМ) Физические основы метода, в котором исследуются связи между напряженными состояниями трубопровода, коэрцитивной силой, изменением намагниченности и постоянным магнитным полем (полем рассеяния напряженных состояний) и названного в многочисленных работах А.А. Дубова методом Магнитной Памяти Металла (ММПМ), рассмотрены в работах [27, 29, 31,54]. Объяснение причин появления собственного магнитного поля рассеяния (СМПР) при нагружении ферромагнетиков и его изменении после снятия нагрузки часто противоречиво, поэтому мы их рассмотрим подробнее.

Так в работах [27, 29] возникновение СМПР объясняется «формированием доменных границ на скоплениях дислокаций высокой плотности (дислокационных стенках). В силу «магнитодислокационного гистерезиса»

магнитная текстура, сформировавшаяся под действием рабочих нагрузок как бы «замораживается». Физическими основами ММПМ А.А. Дубов считает:

- магнитоупругий и магнитомеханический эффекты;

- эффект формирования доменов и доменных границ на скоплениях дислокаций в зонах концентрации напряжений (магнитопластика);

- эффект рассеяния магнитного поля структурными и механическими неоднородностями в условиях естественной намагниченности металла.

«Энергетическая концепция НДС» рассмотрена в работах А.А. Дубова и В. Т. Власова [27, 30]. Не претендуя на глубокое понимание физики магнитных доменов и НДС [27, 29, 30] и рассмотрим физические основы ММПМ, опираясь на работы А.А. Дубова и В.Т. Власова [55-56] и критику этих работ [57].

Принципиальная новизна метода ММПМ (по мнению А.А. Дубова) заключается в использовании объективно существующего, но не изученного ранее, явления "магнитопластики" (по нашему мнению, А.А. Дубов является лишь разработчиком метода ММПМ, а не его единственным автором). «Изучение сложных процессов перераспределения собственной энергии материала под действием внешних силовых и/или магнитных полей потребовало знаний не только из областей металлофизики, теорий упругости, пластичности и прочности, механики разрушения, основ радиотехники и даже термодинамики, но заставило обратиться к таким областям науки, как квантовая физика, физика твердого тела, теория дислокаций, теория электромагнитного поля, - казалось бы далеким от решаемых практических задач. Но полученные результаты превзошли ожидания:

удалось установить не только функциональную связь различных внутренних энергетических полей между собой и с внешними полями, что обеспечивает развитие таких известных активных методов диагностики, как метод коэрцитивной силы, метод остаточной намагниченности, метод шумов Баркгаузена и др., но и выявить количественные критерии определения сильных и слабых магнитных полей, энергетические соотношения силовых и магнитных полей, определяющие границы магнитоупругости и впервые вводимого в практическое использование явления магнитопластики».

Таким образом, в цитируемых работах А.А. Дубова и В.Т. Власова утверждается, что в ММПМ измеряется не поле рассеяния, вызванное неоднородным распределением намагниченности M ( x, y, z ), а «собственные магнитные поля дислокаций». По их мнению «механизм возникновения собственных магнитных полей на скоплениях дислокаций обусловлен закреплением доменных границ», а «от плотности дислокаций зависит энергия собственного магнитного поля». В критической статье известных ученых В.Е. Щербинина, В.Ф. Мужицкого, В.Г. Кулеева [57] доказывается «полная несостоятельность этой идеи». Авторы доказывают, что «максимально возможный суммарный магнитный момент скоплений дислокаций (в том, разумеется случае, если найдется такое взаимодействие, которое выстроит все их Намагниченность, которую в принципе могли бы создать дислокации с объемной плотностью 1015 см-3 составляет около 410-4 кА/м». Авторы рецензии напоминают, что магнитный момент железа в насыщении равен 1700 кА/м, что на 7 порядков превышает вышеупомянутую величину. Так как на самом деле намагниченность «скоплений» дислокаций гораздо меньше, рассчитано выше, так как расстояния между дислокациями значительно превышают межатомные. Эти «очевидные оценки» показывают, что явление магнитной памяти металла (не отрицаемое в критической статье) не может быть объяснено «дислокационным магнетизмом» и «собственными магнитными полями скоплений дислокаций».





Так как размеры скоплений дислокаций согласно С. Тикадзуми [58-59] не превышают 10-7 м, то чтобы их зафиксировать нужны феррозонды с диаметром сердечника 10-8 м и фантастической чувствительности.

В цитируемой работе также критикуется утверждение А.А. Дубова и В.Т. Власова о «развитии теории доменной структуры».

Внесем и свой вклад в критику работ А.А. Дубова, но с практической точки зрения.

Суть ММПМ заключается в определении частной остаточной индукции металла обследуемого участка конструкций, аномалии которой должны (по мнению авторов метода) указывать на напряженное состояние и дефекты. Из их публикаций следует, что частная остаточная намагниченность металла достигает 600 – 900 А/м (отметим, что нормальное поле Земли около 50-70 А/м).

Уровень частной остаточной индукции первоначально формируется в магнитном поле в месте, где участок конструкции остыл ниже точки Кюри, например, после термического разогрева при сварочных работах или при изготовлении труб на трубных заводах. Стало быть, распределение параметров намагниченности металла в дефектных и бездефектных участках изначально является случайным. То есть значение частной остаточной индукции может варьировать (по абсолютному значению) от нуля до истинной остаточной индукции. Стало быть, это не может быть метрологически достоверной характеристикой (в целях измерения параметров напряженного состояния и т.п.).

магнитоиндукционной дефектоскопии, “метод магнитной памяти металла” (ММПМ) привносит целый ряд неопределенностей. Поэтому при измерении магнитных полей трубопровода следует учитывать все виды намагниченности и разделять их природу. По нашему мнению градиентометрический метод измерения составляющих магнитного поля трубопровода частично лишен недостатков перечисленных выше методов и является их развитием. Частично, это учтено в работах А.А. Дубова и его последователей, которые, не приводя доказательств, считают, что основным диагностическим параметром НДС по ММПМ является горизонтальный градиент магнитного поля рассеяния вдоль поверхности газопровода. Они считают, что именно этот диагностический параметр «в силу магнитомеханического эффекта напрямую отображает энергетическое состояние поверхности и глубинных слоев металла». Это утверждение не согласуется с результатами работ В.Г Кулеева и других авторов [33-35] и с нашими исследованиями.

В статье В.Г. Кулеева и В.Г Лопатина [61] и в рецензии на нее (www.ndt.org.ua/rus/articlers/?id=206) перпендикулярного к оси трубы поля рассеяния обходят эти зоны и тем дальше, чем больше величина продольной намагниченности». Из материалов статьи следует, что ММПМ непригоден для измерения напряженных состояний. Оставим эти утверждения без комментария до проведения соответствующих исследований.

Из приведенного анализа можно сделать вывод, что дистанционной магнитной диагностике напряженных состояний трубопроводов и диагностике сварных поперечных швов не уделялось достаточного внимания. [78-79] исследователей в области неразрушающего контроля технического состояния металлоконструкций, можно говорить о том, что однозначно достоверного метода для диагностики не существует, и какие-либо конкретные методы и методики имеют те или иные неточности и ограничения, что приводит к необходимости их вышеизложенные обстоятельства, можно сделать вывод о том, что необходимо провести дополнительные теоретические и экспериментальные исследования постоянного магнитного поля различных инженерных сооружений в целом и магистральных трубопроводов в частности, для разработки более целостностной методики диагностики технического состояния неразрушающим дистанционном методом.

На основе существующих методов и средств магнитометрии для определения аномального магнитного поля определена область исследований и основные задачи диссертационной работы:

Проведен анализ существующих дистанционных методов состояния магистральных трубопроводов и приборов для их осуществления. Дана оценка эффективности их применения для подземных магистральных трубопроводов;

состояния подземного магистрального трубопровода, на основе применения многодетекторной системы, состоящей из трех пар трехкомпонентных феррозондов постоянного магнитного поля, расположенных ортогонально друг относительно друга и трехкомпонентного акселерометра;

На основании полученных в лабораторных и полевых условиях исследовании магнитных полей трубопроводов и теоретических исследований проведена модернизация магнитометрической аппаратуры для контроля местоположения напряженных состояний и поперечных сварных швов стального подземного трубопровода;

исследования магнитных полей трубопроводов;

трубопровода в среде ANSYS 13.

ГЛАВА 2 МАГНИТОМЕТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА

В главе 2 представлено описание разработанных комплексов для дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов на основе магнитометрического метода.

Для физического моделирования магнитных полей трубопроводов в работе использовалась следующая аппаратура, созданная в период с 2008 по 2010 года компанией ООО «НПО ЭНТ» по ТЗ научного руководителя работы, профессора Крапивского Е.И.:

1. Феррозондовый магнитометр - градиентометр PipeMaG;

2. Стенд для исследования дефектов трубопроводов магнитометрградиентометр КЭМДТ.

2.1 Феррозондовый магнитометр - градиентометр PipeMaG Для проведения трехкомпонентных измерений постоянного и низкочастотного магнитного поля трубопроводов ООО «НПО ЭНТ» по ТЗ научного руководителя создан магнитометр - градиентометр, получивший название PipeMaG, включающий два трехкомпонентных датчика индукции магнитного поля, индукционную немагнитную антенну для измерения низкочастотной составляющей магнитного поля катодной защиты и генератора, подключаемого к трубопроводу, цифровой измерительный прибор, память до Гбит, 20 канальный GPS и датчики отклонения градиентометра от вертикальной оси акселерометры. Измерительный прибор позволяет записывать знак (+/-) и значащих цифры по каждой (X,Y,Z) постоянной и низкочастотной переменной составляющих магнитного поля[62].

Назначение магнитометра – градиентометра. Градиентометр предназначен для измерения трех ортогональных компонент индукции и их разности (градиента на двух высотах от поверхности Земли:



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 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.