СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ НАГРУЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ ИЗ АУСТЕНИТНОЙ И АУСТЕНИТНО-ФЕРРИТНОЙ СТАЛИ Российский патент 1997 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к области диагностики нагруженности конструкций из аустенитной и аустенотно-ферритной стали.

Известен способ контроля остаточных напряжений или деформаций металлических деталей, основанный на сравнении диаграмм деформирования эталонной и контролируемой деталей, при котором с помощью тензорезисторов, экстензометров, оптически активных покрытий и другими методами измеряют деформацию в контролируемых зонах [1]
Недостатком этого способа является невозможность установления наличия или отсутствия предшествующего нагружения металла в контролируемой зоне конструкции выше предела текучести.

Наиболее близким, принятым за прототип, можно считать способ определения ресурсных характеристик материалов, по которому предварительно проводят испытание эталонного образца, регистрируют напряжение и изменение коэрцитивной силы, устанавливают зависимость между изменением коэрцитивной силы и напряжением, затем при испытании объекта регистрируют изменение коэрцитивной силы и по указанной зависимости определяют напряжение в материале объекта [2]
Недостатком этого способа также является невозможность установления наличия или отсутствия предшествующего нагружения металла в контролируемой зоне конструкции выше предела текучести.

Предлагается способ контроля степени нагружения конструкции из аустенитной и аустенитно-ферритной стали, основанный на нагружении эталонного образца и воздействии на него магнитным полем, установлении зависимости между напряжением и магнитной характеристикой, нагружении испытуемой конструкции при воздействии на нее магнитного поля, определении значения магнитной характеристики и определении по зависимости, полученной для эталонного образца, напряжения, по которому судят о степени нагружения конструкции, в котором в качестве магнитной характеристики используют локальную намагниченность, при этом для эталонного образца строят ряд зависимостей при разных уровнях нагружения выше предела текучести и при разгрузке, строят огибающую максимальных напряжений, на полученных зависимостях выделяют участки упругого нагружения и разгрузки, после этого конструкцию нагружают в упругой области, определяют зависимость между напряжением и локальной намагниченностью, из ряда зависимостей для образца выбирают зависимость с углом наклона участка разгрузки, равным углу наклона зависимости для конструкции, причем напряжение, по которому судят о степени нагружения конструкции, определяют по точке пересечения указанного участка разгрузки с огибающей максимальных напряжений.

Предложенный способ позволяет выявлять предшествующий уровень эксплуатационного нагружения конструкции относительно предела текучести материала в контролируемой зоне.

Способ осуществляют следующим образом.

Из металла, адекватного металлу контролируемой зоны конструкции, изготавливают эталонный образец. Нагружают его на растяжение или сжатие, в зависимости от условий нагружения металла в контролируемой зоне конструкции, путем ступенчатого увеличения максимальной нагрузки и последующей разгрузки, при этом максимальную нагрузку изменяют в диапазоне от ноля до значений выше предела текучести. В процессе нагружения эталонного образца осуществляют локальное намагничивание металла и измеряют локальную намагниченность. На основе измерений нагрузки и намагниченности строят ряд зависимостей "нагрузка-локальная намагниченность". Затем строят огибающую максимальных напряжений. На полученных зависимостях выделяют участки упругого нагружения и разгрузки. Конструкцию нагружают в упругой области и устанавливают для нее в этой области зависимость между напряжением и локальной намагниченностью. Из ряда зависимостей для образца выбирают зависимость с углом наклона участка разгрузки, равным углу наклона зависимости для конструкции. Далее по точке пересечения указанного участка разгрузки с огибающей максимальных напряжений определяют напряжение, по которому судят о степени нагружения конструкции.

Использование описанного способа позволяет контролировать наиболее напряженные зоны конструкций из аустенитной и аустенитно-ферритной стали по критерию наличия или отсутствия перегрузки выше предела текучести металла, что дает возможность осуществлять периодический неразрушающий контроль за режимом эксплуатации оборудования.

Способ основан на предварительном испытании эталонного образца, установлении зависимости между изменением магнитной характеристики и напряжением, нагружении в упругой области конструкции с установлением аналогичной зависимости и сопоставлении полученных данных. От известных способов отличается тем, что в качестве магнитной характеристики используют локальную намагниченность, устанавливают ряд зависимостей между локальной намагниченностью и напряжением при нагружении эталонного образца выше предела текучести и разгрузке, на которых выделяют участки упругого нагружения и разгрузки, строят огибающую максимальных напряжений, после чего нагружают конструкцию в упругой области и устанавливают для нее зависимость между локальной намагниченностью и напряжением, из ряда зависимостей для образца выбирают зависимость с углом наклона участка разгрузки, равным углу наклона зависимости для конструкции, а напряжение, по которому судят о степени нагружения конструкции, определяют по точке пересечения указанного участка разгрузки с огибающей максимальных напряжений.

Способ контроля степени нагружения конструкции из аустенитной и аустенитно-ферритной стали, заключающийся в одновременном воздействии на эталонный образец нагрузкой и магнитным полем, установлении зависимости между напряжением и магнитной характеристикой, воздействии на испытуемую конструкцию нагрузкой и магнитным полем, определении величины магнитной характеристики и по зависимости, полученной для эталонного образца, определении напряжений, по которым судят о степени нагружения конструкции, отличающийся тем, что в качестве магнитной характеристики используют локальную намагниченность, для эталонного образца строят ряд зависимостей при разных уровнях нагружения выше предела текучести и при разгрузке, дополнительно строят огибающую максимальных напряжений, на полученных зависимостях выделяют участки упругого нагружения и разгрузки, конструкцию нагружают в упругой области, зависимость между напряжением и локальной намагниченностью устанавливают для нее в этой области, из ряда зависимостей для образца выбирают зависимость с углом наклона участка разгрузки, равным углу наклона зависимости для конструкции, а напряжение, по которому судят о степени нагружения конструкции, определяют по точке пересечения указанного участка разгрузки с огибающей максимальных напряжений.