RU2231057C2 - Process of nondestructive test of degree of damage of metals in used elements of thermal power equipment - Google Patents
Process of nondestructive test of degree of damage of metals in used elements of thermal power equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231057C2 RU2231057C2 RU2002112593/28A RU2002112593A RU2231057C2 RU 2231057 C2 RU2231057 C2 RU 2231057C2 RU 2002112593/28 A RU2002112593/28 A RU 2002112593/28A RU 2002112593 A RU2002112593 A RU 2002112593A RU 2231057 C2 RU2231057 C2 RU 2231057C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- damage
- degree
- metal
- destruction
- power equipment
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам исследования или анализа материалов с помощью акустических волн, в частности к способам неразрушающего контроля путем исследования скорости распространения акустических волн и измерения скорости их затухания.The invention relates to methods for researching or analyzing materials using acoustic waves, in particular to non-destructive testing methods by examining the propagation speed of acoustic waves and measuring their attenuation rate.
В процессе длительной эксплуатации энергооборудования при высоких температурах и давлениях в металле происходят сложные физико-химические процессы, связанные в первую очередь с распадом перлитовой составляющей микроструктуры, коагуляцией и сфероидизацией карбидов, образованием микропор либо клиновидных трещин.During the long-term operation of power equipment at high temperatures and pressures in the metal, complex physical and chemical processes occur, primarily associated with the decomposition of the perlite component of the microstructure, coagulation and spheroidization of carbides, the formation of micropores or wedge-shaped cracks.
Наибольшую опасность с точки зрения надежности энергооборудования представляют гибы (отводы) паропроводных и пароперепускных труб, в которых, несмотря на одинаковую температуру эксплуатации прямых участков труб, скорость накопления микроповрежденностей значительно выше, что можно объяснить высоким уровнем дополнительных действующих напряжений, зависящих от формы гиба, компенсационных напряжений, напряжений от весовых нагрузок и др.The greatest danger from the point of view of the reliability of power equipment is represented by bends (bends) of steam and steam bypass pipes, in which, despite the same operating temperature of straight pipe sections, the rate of accumulation of microdamage is much higher, which can be explained by the high level of additional effective stresses, depending on the shape of the bend, compensating stresses, stresses from weight loads, etc.
Измерение степени поврежденности металла вследствие изменения его микроструктуры в процессе эксплуатации непосредственно на объекте довольно сложная и трудоемкая задача.Measurement of the degree of metal damage due to changes in its microstructure during operation directly at the facility is a rather difficult and time-consuming task.
В энергетике существует система контроля за металлом, так называемая система неразрушающего контроля с использованием метода акустической эмиссии (см. Госгортехнадзор России, ГУП и НТЦ “Промышленная безопасность”. Сборник документов. Серия 28. Выпуск 2001 г.).In the energy sector, there is a metal control system, the so-called non-destructive testing system using the acoustic emission method (see Gosgortekhnadzor of Russia, State Unitary Enterprise and Scientific and Technical Center “Industrial Safety”. Collection of documents. Series 28. Issue 2001).
В основу метода акустической эмиссии положена, в частности, работа по оценке надежности металлов паропроводов (см. Смирнов А.Н. Работоспособность теплоустойчивых сталей в зависимости от структурных изменений и оценка ее методом акустической эмиссии: Автореф. дис...канд. техн.наук. - Новокузнецк, 1985).The method of acoustic emission is based, in particular, on the assessment of the reliability of metals in steam pipelines (see Smirnov A.N. Performance of heat-resistant steels depending on structural changes and its evaluation by the method of acoustic emission: Abstract of thesis ... Candidate of Technical Science . - Novokuznetsk, 1985).
Метод акустической эмиссии основан на испускании материалом упругих волн, вызванных динамической локальной перестройкой его структуры.The acoustic emission method is based on the emission of elastic waves by a material caused by a dynamic local restructuring of its structure.
К недостаткам метода акустической эмиссии как способа неразрушающего контроля степени поврежденности металла следует отнести:The disadvantages of the method of acoustic emission as a method of non-destructive testing of the degree of damage to the metal include:
- сложность и большую стоимость аппаратуры контроля;- the complexity and high cost of control equipment;
- не явную связь между повреждением поверхности металла и временными параметрами процесса разрушения при эксплуатации оборудования.- not an explicit relationship between damage to the surface of the metal and the temporal parameters of the destruction process during equipment operation.
Наиболее близким к изобретению следует отнести метод ультразвукового контроля шероховатости поверхности (см. Васильев А.Г., Муравьев В.В., Смирнов А.Н. Ультразвуковой метод контроля шероховатости поверхности/ РАН. - Дефектоскопия, №2. Отдельный выпуск, 1994).Closest to the invention should include the method of ultrasonic control of surface roughness (see Vasiliev AG, Muravyev VV, Smirnov AN Ultrasonic method for monitoring surface roughness / RAS. - Defectoscopy, No. 2. Separate issue, 1994) .
В основу метода положено влияние шероховатости поверхности на распространение поверхностной акустической волны.The method is based on the effect of surface roughness on the propagation of a surface acoustic wave.
Процесс измерения скорости ультразвуковых колебаний происходит следующим образом: датчики с фиксированной базой устанавливаются вдоль образующей элемента энергооборудования в исходном состоянии и на образующей эталонного цилиндрического образца, шероховатость поверхности которого замерена и должна соответствовать требованиям, предъявляемым к подготовленным к эксплуатации элементам теплоэнергооборудования.The process of measuring the speed of ultrasonic vibrations is as follows: sensors with a fixed base are installed along the generatrix of the power equipment element in the initial state and on the generatrix of the reference cylindrical sample, the surface roughness of which is measured and must meet the requirements for heat and power equipment components prepared for operation.
При этом было замечено, что задержка поверхностной волны ультразвуковых колебаний зависит и от повреждений поверхности, не связанных с ее обработкой.It was noted that the delay in the surface wave of ultrasonic vibrations also depends on surface damage not related to its processing.
К недостаткам метода ультразвукового контроля шероховатости (поврежденности) поверхности следует отнести то обстоятельство, что даже при допущении идентичности влияния шероховатости поверхности металла и структурных изменений его в процессе эксплуатации на скорость ультразвуковых колебаний можно было оценить только количественные изменения состояния металла элемента косвенным способом.The disadvantages of the method of ultrasonic control of surface roughness (damage) should include the fact that even assuming that the influence of the surface roughness of the metal and its structural changes on the speed of ultrasonic vibrations were identical, only quantitative changes in the state of the element metal could be estimated in an indirect way.
Сущность изобретения заключается в определении критерия степени поврежденности металла элементов энергооборудования. Для этого замеряется задержка поверхностной волны ультразвуковых колебаний на поверхности металла нового элемента, задержка поверхностной волны в зоне аварийного разрушения металла элемента и задержка поверхностной волны на поверхности металла в контролируемой зоне элемента, находящегося в процессе эксплуатации.The essence of the invention is to determine the criterion of the degree of damage to metal elements of power equipment. For this, the delay of the surface wave of ultrasonic vibrations on the metal surface of the new element is measured, the delay of the surface wave in the zone of emergency destruction of the metal of the element and the delay of the surface wave on the metal surface in the controlled zone of the element in operation.
Затем определяется критерий Кn степени поврежденности поверхности металла элемента из соотношенияThen, the criterion K n of the degree of damage to the surface of the metal of the element is determined from the relation
где W0 - среднестатистическая задержка поверхностной волны на поверхности металла новых элементов;where W 0 - the average delay of the surface wave on the metal surface of new elements;
Wp - среднестатистическая задержка поверхностной волны на поверхности металла в зоне разрушения элемента;W p - the average delay of the surface wave on the metal surface in the zone of destruction of the element;
Wt - задержка поверхностной волны на поверхности металла в контролируемой зоне элемента в процессе эксплуатации.W t is the delay of the surface wave on the metal surface in the controlled area of the element during operation.
Критерий Кn степени поврежденности поверхности металла элемента, выраженный в относительных единицах, позволяет судить о количественной величине поврежденности и прекращать эксплуатацию теплоэнерготического оборудования для замены контролируемого элемента, исходя из соотношения Кn=0,7-0,9.The criterion K n the degree of damage to the surface of the metal of the element, expressed in relative units, allows you to judge the quantitative value of the damage and stop the use of heat and power equipment to replace the controlled element, based on the ratio of K n = 0.7-0.9.
Для стали марки 12Х1МФ при нормальных условиях эксплуатации W0=6440 нс, Wp=6540 нc.For steel grade 12X1MF under normal operating conditions, W 0 = 6440 ns, W p = 6540 ns.
Замеры задержки поверхностной волны для времени эксплуатации 0,25; 0,5; 0,75 от времени работы элемента теплоэнергооборудования до разрушения показали значения Wt соответственно 6454, 6473, 6500 нс, причем критерий состояния поврежденности имел значения Кn соответственно 0,139; 0,328 и 0,602. Так как значения критерия Кп состояния поврежденности металла для нового (Wt=W0) и разрушенного (Wt=Wp) элементов оборудования имеет соответственно значения 0 и 1, то была отмечена его непропорциональная зависимость от времени эксплуатации, в соответствии с которой время до разрушения элемента определяют из соотношенияMeasurements of the delay of the surface wave for a lifetime of 0.25; 0.5; 0.75 from the operating time of the heat and power equipment element to failure showed values of W t respectively 6454, 6473, 6500 ns, and the criterion for the state of damage had values of K n respectively 0.139; 0.328 and 0.602. Since the values of the criterion Кп of the state of metal damage for the new (W t = W 0 ) and destroyed (W t = W p ) items of equipment have values of 0 and 1, respectively, its disproportionate dependence on the operating time was noted, according to which the time before the destruction of the element is determined from the ratio
где Т - среднестатистическое время эксплуатации элемента из определенного металла до его разрушения, ч;where T is the average operating time of an element of a particular metal until it is destroyed, h;
γ=1-1,2 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации.γ = 1-1,2 - coefficient taking into account operating conditions.
Успех использования предлагаемого подхода к задачам прогнозирования и оценки степени поврежденности металла энергооборудования в значительной степени определяется уровнем аппаратно-программных средств поддержки спектрально-акустического метода.The success of using the proposed approach to the tasks of forecasting and assessing the degree of damage to metal of power equipment is largely determined by the level of hardware and software for supporting the spectral-acoustic method.
Нами использована автоматизированная спектрально-акустическая система “АСТРОН”. В основу работы аппаратной части системы положен способ подробной регистрации всей серии отраженных акустических импульсов для ее последующей обработки средствами программной части системы. В обрабатывающей части системы (компьютер типа NOTEBOOK) производится последовательное преобразование осциллограммы отраженных импульсов с определенным шагом дискредитации с момента зондирования металла до прихода п-го отраженного импульса.We used the ASTRON automated spectral-acoustic system. The basis of the operation of the hardware of the system is a method for detailed registration of the entire series of reflected acoustic pulses for its subsequent processing by the software of the system. In the processing part of the system (NOTEBOOK type computer), the oscillograms of reflected pulses are sequentially converted with a certain discrediting step from the moment of sounding the metal until the arrival of the nth reflected pulse.
По значению критерия Кn степени поврежденности поверхности металла можно установить время до вероятного момента разрушения металла элемента, а также рациональный промежуток времени до следующего контрольного замера или определить достаточно точно время замены элемента оборудования до его аварийного разрушения.By the value of the criterion K n the degree of damage to the metal surface, it is possible to set the time to the probable moment of destruction of the metal of the element, as well as a rational period of time until the next control measurement or to determine quite accurately the time of replacement of the element of equipment before its emergency destruction.
Таким образом, предложенный способ впервые позволяет дать не только количественную оценку степени поврежденности поверхности металла элемента в процессе его эксплуатации, но и связать его со временем возможной (допустимой) эксплуатации.Thus, the proposed method for the first time allows not only to quantify the degree of damage to the surface of the metal element during its operation, but also to relate it to the time of possible (permissible) operation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002112593/28A RU2231057C2 (en) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Process of nondestructive test of degree of damage of metals in used elements of thermal power equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002112593/28A RU2231057C2 (en) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Process of nondestructive test of degree of damage of metals in used elements of thermal power equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002112593A RU2002112593A (en) | 2004-02-10 |
RU2231057C2 true RU2231057C2 (en) | 2004-06-20 |
Family
ID=32845642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002112593/28A RU2231057C2 (en) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Process of nondestructive test of degree of damage of metals in used elements of thermal power equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231057C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457478C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф.Горбачева" (КузГТУ) | Method of detecting pre-destruction zones in welded joints of heat-resistant steels |
DE102012013127A1 (en) | 2012-06-30 | 2014-01-02 | Aleksandrs Skalozubs | Method for predicting remaining resource of product in its cyclic loading, involves measuring passage time of signals between piezoelectric transducers based on product load cycles |
RU2507514C1 (en) * | 2012-07-24 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method to assess damage of structure material |
RU2569039C2 (en) * | 2013-10-29 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Method for non-destructive inspection of defects using surface acoustic waves |
RU2671421C1 (en) * | 2017-10-09 | 2018-10-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Method of non-destructive metal damage control |
RU2779974C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-09-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Method for determining fatigue damage of metastable austenitic steels |
-
2002
- 2002-05-13 RU RU2002112593/28A patent/RU2231057C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВАСИЛЬЕВ А.Г. и др., Ультразвуковой метод контроля шероховатости поверхности. РАН. Дефектоскопия. Отдельный выпуск, №2, 1994. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457478C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф.Горбачева" (КузГТУ) | Method of detecting pre-destruction zones in welded joints of heat-resistant steels |
DE102012013127A1 (en) | 2012-06-30 | 2014-01-02 | Aleksandrs Skalozubs | Method for predicting remaining resource of product in its cyclic loading, involves measuring passage time of signals between piezoelectric transducers based on product load cycles |
DE102012013127B4 (en) * | 2012-06-30 | 2014-01-16 | Aleksandrs Skalozubs | Method for predicting the residual life of a product under cyclic loading |
RU2507514C1 (en) * | 2012-07-24 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method to assess damage of structure material |
RU2569039C2 (en) * | 2013-10-29 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Method for non-destructive inspection of defects using surface acoustic waves |
RU2671421C1 (en) * | 2017-10-09 | 2018-10-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Method of non-destructive metal damage control |
RU2779974C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-09-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Method for determining fatigue damage of metastable austenitic steels |
RU2803019C1 (en) * | 2023-05-11 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Method of ultrasonic damage control of materials under various types of mechanical destruction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002112593A (en) | 2004-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Marcantonio et al. | Ultrasonic waves for materials evaluation in fatigue, thermal and corrosion damage: A review | |
US9127998B1 (en) | Active ultrasonic method of quantifying bolt tightening and loosening | |
Mariani et al. | Location specific temperature compensation of guided wave signals in structural health monitoring | |
WO2020057270A1 (en) | Ultrasonic nondestructive detection method for expanded size of micro crack of material | |
Thompson | Quantitative ultrasonic nondestructive evaluation methods | |
Maslouhi | Fatigue crack growth monitoring in aluminum using acoustic emission and acousto‐ultrasonic methods | |
Zagrai et al. | Micro-and macroscale damage detection using the nonlinear acoustic vibro-modulation technique | |
Keller et al. | Real-time health monitoring of mechanical structures | |
Matikas | Damage characterization and real-time health monitoring of aerospace materials using innovative NDE tools | |
CN108828069A (en) | A kind of key component fatigue life based on ultrasonic quantitative data determines longevity method | |
RU2231057C2 (en) | Process of nondestructive test of degree of damage of metals in used elements of thermal power equipment | |
RU136576U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING DEFECTS OF THE SAMPLE OF MAIN PIPELINES | |
Kim et al. | Surface acoustic wave measurements of small fatigue cracks initiated from a surface cavity | |
RU2525320C1 (en) | Timely determination of microstructure quality for resilient element titanium alloy | |
Goszczyńska et al. | Assessment of the technical state of large size steel structures under cyclic load with the acoustic emission method–IADP | |
Donskoy et al. | N-scan: New vibromodulation system for detection and monitoring of cracks and other contact-type defects | |
Green et al. | Ultrasonic and acoustic emission detection of fatigue damage | |
RU2803019C1 (en) | Method of ultrasonic damage control of materials under various types of mechanical destruction | |
Panetta et al. | Mechanical damage characterization in pipelines | |
RU2532141C1 (en) | Method of non-destructive test of long-term operated metal of operated elements of heat power equipment | |
RU2457478C1 (en) | Method of detecting pre-destruction zones in welded joints of heat-resistant steels | |
RU2775855C1 (en) | Method for assessing the quality of strengthening technologies | |
Ahmed et al. | Influence of wall thickness on the ultrasonic evaluation of small closed surface cracks and quantitative NDE | |
Vogt et al. | Guided Wave Monitoring of Industrial Pipework–Improved Sensitivity System and Field Experience | |
RU2779974C1 (en) | Method for determining fatigue damage of metastable austenitic steels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090514 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100710 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150514 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170719 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200514 |