Способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов Советский патент 1992 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к способам контроля напряженно-деформированного состояния ферромагнетиков по остаточной намагниченности металла и может быть использовано в различных отраслях: в энергетике для контроля трубопроводных систем, в нефтяной и газовой промышленности для контроля газо- и нефтепроводов, в железнодорожном транспорте для контроля рельс в любых конструкциях из ферромагнитных материалов.

Известны способы измерения напряжений в деталях машин, основанные на использовании явления магнитоупругой анизотропии, возникающей под действием приложенных нагрузок и деформаций 1 и

21

Из анализа известных способов 1 и 2 вытекают два обязательных условия их применения. Во-первых, в них используются намагничивающие устройства, и, во-вторых, они применяются при условии, что места концентрации механических напряжений в контролируемой детали заранее известны. Очевидно, что использование магнитных способов измерений механических напряжений, например, в трубах поверхностей нагрева энергетических котлов при таких условиях невозможно. Специально намагнитить трубную систему, общая протяжность которой на современном котле достигает 500 км, задача нереальная.

Измерение механических напряжений путем тензометрирования, например, по способу 2 с помощью мзгнитострикциом- ныхдатчиков, наклеиваемых на контролируемую поверхность, или путем нанесения на поверхность предварительно протариро- ванного ферромагнитного покрытия по спо- , для протяженных трубопроводов и других конструкций, находящихся в эксплуатации, практически невозможно. Для этого необходимо знать заранее место концентрации механических напряжений, что не представляется возможным из-за влияния на их образование различных конструктивных и эксплуатационных факторов. Магнитные способы 1 и 2 не позволяют

VJ

га&

i t

и о изобретения является повыше.ft т 1ЧПОСТИ онтроля остаточных

IP т v. 1ий ц ичделия из ферромагнитных

тс л|| 1г за сче г о | мос и определе s ь мглшой величины напряжений

i , цм4 G опр Ешенчи, соспада ощем

dntVr/ne i I°M кзмзряемого магнитного

Сущность изобретения: максимальную величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеряемого магнитного .поля определяют по измеренной максимальной величине напряженности магнитного поля. 2 ил.

t 11 L J

С 0 Jl L -1

j с Г10 Т Пп

,- n i

I1

ice i° f J °4

I11V , t г

a n ii ьледпп reni i i - i тын о HOI i j о мзг рпхенносг| /лгпитногг ч

Г r I П iCX 6 ГП i- 1 Ii i I г I i

Pv,n i К fj H lf И ОDy

I I О ti i Ii

i Т 1 ID С 1 г Г г iI

r r iinn о r m i ) i т п i

h1 т j4С n 1 i I

Способ 31 гпп i гт- i

1 i/ Т J I 1 i Ч i ( г

1UCI°

P2Ia

Pj j tг L

J1P I тП- | j | Г

n (° 3 П i I iI

КОЧ1 I) 1 IiЪ G UC

4r O 0 тi

5сс т сиг«

r 111 -p I 1 ) ° I 1

П( -5

||| I -II 1

П f i С ИМl I

трубо оот n n r r ri°r

КруТЯЩИЧ I- 1ГО )i j I

ОТ i I HP ОТ СП TOUCH II i

мохет гргмснягося to о г п п/ ской тсформ цип п нс р п , fi | i ) странен чг область р i

Извзстно.чтс воО нсм ст ч nr 1 M

f OliCl pyKU44 ПОСЛГ С ril.

ИМРРТГлбСТОуПО/ГО-ПЛРГТИ1 U( 1Г го т

ция Поэтому о ртбогяюшеи i о rrn i п ны остаточных напря снм i r)j МРСТП м в оЬласги упругой qe i п i отомЬольшосзна ieimcдляov „f

дехности консфукцми имее/ РОЗ рч- г определения максимальной вели и -ILI tr i ническюх напряжении обуслоппрр оп i /, посторонним нагру чением или змп i iyT-i напряжений при циклическом i ii CnocofiPlr1 позволяет выполни)ь т чг чу

i оотазггниоя и ель достигается тем, что

ii not обе i очтроля ост аточннх напряжений

V eri№- ij фсоромо нитных материалов,

ттпча j цемся n измерении н пряхенно i i |1ггнит1 010 поля, с целью повышения

i v РГПЩНОСТИ за счет возможности опре s i т а си i (Мои ьеличьны остаточ i ря/ рл действующих в

р впе и/и cojr з ) i нэправлениt3 i i sofioro DI i 1ПНОГП поля измеряют

С ть yio ч nv напряженности

С и о п о котором определяют

i с j , л г. iv iy остаточных напряп и т, i т гоГ)с обеспечивается

1 ui остаточных наi ft / Юмом та и пластичеr in поедставляется

1 СИМаЛоНОИ

1 i of кечии обуслов ю u/iM на-р хенисм или i )° ч i пин циклическом

f iыо производить нвпре1 м i Jt напряженно деформироiDio г,. п iii i ферромагнетика в

/ пени i 1 требует построения

i м ,и, с о i и госфиков так является

i т, (чп способом опоеделенич нап i j г г м /онцеырачи|| действия остз|| m 1рч енпй

Ппс, т чу г npp/ajiaiacMOM способе ис1 по/ иуются отнлсмтельные величины поэ-г- у л е как п в способе 3 измерение

i отрео/отгпециапьного намагничивания и

со j,3rU i особого измерительного поля при

эгом rio кно использовать явление намап иS чи ачия в магнитном попе Землч Изюрение на требует какои-лийо

f мой пол oiuBki поверхности контI о нфуемого изделия

О Способ основан на использовании маг- introvnoyroro и магнитомеханического эф- е ГОР известны/ о физике магнитных ; ипенип Сущсстпеннос ь отлипни заключается в том что пои предлагаемом магнитIIQS способе становится возможным ппреде 18ние мэкс гииачой величины оста- то них оСусловленных одно- сторочнип нагр нпе или амплитудой fiatipqxe iHn при цчьлмческом нагружении в п;обо i конструкции изфeppo larнитнoгo материала как при упругой, так и при пластической деформации.

Изобретение поясняется при рассмотрении прилагаемого чертежа, где представлена схема, иллюстрирующая способ определения остаточных напряжений в зоне комбинированного стыка (стыка из разных марок сталей и разных типоразмеров труб) на трубопроводе, где на фиг. 1 - способ определения концентрации остаточных напряжений в направлении, перпендикулярном к контролируемой образующей трубы, при котором изменяется величина Нр ; на фиг. 2 - способ определения концентрации остаточных напряжений в направлении вдоль образующей трубы, при котором измеряется величина Нр .

. При этом следует отметить, что трубы 1 и 3 с комбинированным стыком находятся в конструкции остановленного на ремонт котла.

Предлагаемый способ определения остаточных напряжений, например, в зоне комбинированного стыка двух котельных труб 1 и 3 (фиг. 1) осуществляется следую- щим образом.

Сначала измеряют величину напряженности магнитного поля рассеяния Нр около комбинированного стыка со стороны трубы 1 (изготовленной из ферромагнитного мате- риала) путем перемещения датчика 2 вдоль периметра наружного диаметра в направлении 4 с расположением измерительной катушки К перпендикулярно к касательной линии г в каждой точке контроля (фиг. 1). При этом способе измерения максимальная величина HPY (max) характеризует направление действия максимальных остаточных напряжений от крутящего и изгибающего моментов в точке контроля А на наружном диаметре трубы 1 около сварного соединения. Затем измеряют величину напряженности магнитного поля рассеяния Нрх около комбинированного стыка со стороны трубы 1 путем перемещения датчика 2 вдоль пери-

метра наружного диаметра в направлении 4 с горизонтальным расположением измерительной катушки К (ось X фиг. 2). При этом способе измерения максимальная величина Нр (max) характеризует направление действия максимальных остаточных напряжений, действующих вдоль оси X в точке контроля Б на наружном диаметре трубы 1 около сварного соединения. Знак измеренной величины Нрх в силу магнитомеханиче- ского эффекта совпадает со знаком механических напряжений, действующих вдоль оси X, а точки, где величины Нрх О, характеризуют месторасположение точек изменения знака механических напряжений на наружном диаметре трубы 1.

По измеренным величинам HPY (max) и Нр (max) судят о напряженно-деформированном состоянии трубы 1 около комбинированного стыка с трубой 3. В направлении действия максимальных остаточных напряжений при выполнении измерений можно использовать эффект намагничивания трубы 1 и комбинированного стыка в процессе эксплуатации под действием внешних магнитных полей и рабочих нагрузок. Измерение величин HPY и Нрх производят с помощью любого известного полемера (феррозонд, датчик Холла).

Формула изобретения Способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов, заключающийся в измерении напряженности магнитного поля, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет определения максимальной величины остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеряемого магнитного поля, измеряют максимальную величину напряженности магнитного поля, по которой определяют максимальную величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеряемого магнитного поля.

Г

Hpf/noj

Mff/Tiffjt)