RU2217742C2 - Method of prediction of residual life of metal of mining equipment - Google Patents
Method of prediction of residual life of metal of mining equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2217742C2 RU2217742C2 RU2001116496/28A RU2001116496A RU2217742C2 RU 2217742 C2 RU2217742 C2 RU 2217742C2 RU 2001116496/28 A RU2001116496/28 A RU 2001116496/28A RU 2001116496 A RU2001116496 A RU 2001116496A RU 2217742 C2 RU2217742 C2 RU 2217742C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- measurement
- residual life
- time
- crack resistance
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при контроле качества, изменения структурно-фазовых состояний и физико-механических параметров материалов и элементов конструкций. Однако преимущественно изобретение предназначено для прогноза остаточного ресурса металла, например горношахтного оборудования на основе определения не только качественного и количественного его состава, но и механических свойств. The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used in quality control, changes in structural-phase states and physico-mechanical parameters of materials and structural elements. However, the invention is mainly intended to predict the residual resource of a metal, such as mining equipment, based on the determination of not only its qualitative and quantitative composition, but also its mechanical properties.
Известен способ прогноза остаточного ресурса металла горношахтного оборудования неразрушающим контролем оклика акустоэмиссионного излучения, включающий ввод в исследуемую среду излучения и съем амплитудно-частотного спектра с последующей узкополосовой его фильтрацией для выделения и анализа максимальных амплитуд динамического диапазона в октавах (патент РФ 2141654, G 01 N 29/14, Бюл. 32, 1999). Недостатком этого способа является слабая помехозащищенность амплитуд динамического диапазона. A known method for predicting the residual resource of metal of mining equipment by non-destructive testing of the acoustical emission radiation response, including introducing radiation into the test medium and taking an amplitude-frequency spectrum with its subsequent narrow-band filtering to isolate and analyze the maximum dynamic range amplitudes in octaves (RF patent 2141654, G 01
Наиболее близким к изобретению является способ прогноза остаточного ресурса металла горношахтного оборудования неразрушающим контролем отклика акустоэмиссионного излучения, включающий ввод в исследуемую среду излучения и съем амплитудно-частотного спектра с последующей узкополосовой фильтрацией для выделения и анализа из составляющих спектра испускания диапазона частот сдвига-отрыва и смещения в нем резонанса (патент РФ 2112235, G 01 N 29/14, Бюл. 15, 1998). Недостатком способа является, например, размытость амплитуды и частоты деградации сдвига-отрыва, что существенно снижает точность прогноза остаточного ресурса. Иными словами, несмотря на высокий технический уровень упомянутого метода, его точность и достоверность для прогнозирования остаточного ресурса недостаточны, так как для этого нужно знать границы всех диапазонов частотного спектра акустоэмиссионного излучения для установления в них величины смещения частотного резонанса. Closest to the invention is a method for predicting the residual resource of metal of mining equipment by non-destructive testing of the response of acoustic emission radiation, including inputting radiation into the test medium and taking an amplitude-frequency spectrum followed by narrow-band filtering to isolate and analyze from the spectrum components the emission range of the shift-separation and displacement frequencies in resonance (RF patent 2112235, G 01
Задача изобретения - повышение точности, достоверности и скорости оценки прогноза остаточного ресурса при неразрушающем контроле. The objective of the invention is to improve the accuracy, reliability and speed of assessment of the forecast of residual life with non-destructive testing.
Эта задача решается способом прогноза остаточного ресурса металла горношахтного оборудования неразрушающим контролем принудительного отклика акустоэмиссионного излучения, включающим ввод в исследуемую среду излучения и съем амплитудно-частотного спектра с последующей узкополосовой фильтрацией для выделения и анализа составляющих спектра испускания, при котором, согласно изобретению, по физико-механическим свойствам исходного металла определяют эталонную циклическую трещиностойкость К1с-f.э, деградированную циклическую трещиностойкость K1c-f.д в том числе и соответствующие им продольные скорости звука, а на момент Ti замера смещения частотных резонансов в шести диапазонах fмв=4,205-4,513 Гц, fмс=17,846-50,200 Гц, fмр=81,953-433,890 Гц, fсд-о= 1,901-2,674 кГц, fузк-сз=19,069-62,745 кГц и fсвч-м=1,532-1,978 ГГц рассчитывают промежуточную циклическую трещиностойкость Кlс-f.i и соответствующую ей продольную скорость звука С* L-i, которую определяют из отношения
где ∂n
ρоп - объемная плотность металла;
fсд-о.i - резонансная частота сдвига-отрыва диапазона 1,901-2,674 кГц, определяемая на момент замера Тi;
lпн-i - периметр поверхностного натяжения при плоской деформации;
Т* э.90-i - вектор интенсивности тензора разрушающего напряжения из эллипсоида интенсивности напряжений, отражающий совокупность вектора шарового тензора гидростатического давления и вектора девиатора напряжений на момент замера Тi;
∂V
ΔTп=Ti(K1c-f.i-K1c-f.д)/(K1c-f.э-K1c-f.i). (2)
При этом устанавливают соотношения между тремя углами трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей: ρ
- при ρ
- при ρ
- при прочих соотношениях: из-за коррозии под нагрузкой.This problem is solved by predicting the residual resource of the metal of mining equipment by non-destructive testing of the forced response of acoustic emission radiation, including introducing radiation into the test medium and taking the amplitude-frequency spectrum followed by narrow-band filtering to isolate and analyze the components of the emission spectrum, in which, according to the invention, according to the physical the mechanical properties of the source metal determine the reference cyclic crack resistance K 1s-f.e , degraded cyclic crack resistance K 1c-f.d including the corresponding longitudinal sound velocities, and at the time T i of measuring the frequency resonance bias in six ranges f mv = 4.205-4.513 Hz, f ms = 17.846-50.200 Hz, f mr = 81.953- 433.890 Hz, f sd-o = 1.901-2.674 kHz, f narrow-sz = 19.069-62.745 kHz and f microwave-m = 1.532-1.978 GHz calculate the intermediate cyclic crack resistance K lc-fi and the corresponding longitudinal sound speed C * Li , which is determined from the relation
where ∂n
ρ op - bulk density of the metal;
f sd-o.i is the resonance shift-separation frequency of the range 1.901-2.674 kHz, determined at the time of measurement T i ;
l Mon-i - the perimeter of surface tension during plane deformation;
T * e.90-i is the intensity vector of the tensile stress tensor from the stress intensity ellipsoid, which reflects the combination of the hydrostatic pressure ball tensor vector and the stress deviator vector at the time of measurement T i ;
∂V
ΔT p = T i (K 1c-fi -K 1c-f.d ) / (K 1c-f.e -K 1c-fi ). (2)
At the same time, the relations between the three friction angles of structural inhomogeneities of natural roughnesses are established: ρ
- at ρ
- at ρ
- other ratios: due to corrosion under load.
Замеры согласно предлагаемому способу производят с шагом 0,1 м. Measurements according to the proposed method are made in increments of 0.1 m.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.
Исходя из сертификата качества металла, берут эталонные величины его физико-механических свойств:
σB - временный предел прочности при растяжении;
σT - предел текучести;
δуд - относительное удлинение;
Ψсу - относительное сужение;
Ед - модуль динамической упругости;
Роп - объемную плотность.Based on the certificate of quality of the metal, take reference values of its physical and mechanical properties:
σ B - temporary tensile strength;
σ T - yield strength;
δ beats - elongation;
Ψ su - relative narrowing;
E d - the modulus of dynamic elasticity;
P op - bulk density.
По известным соотношениям определяют все остальные эталонные физико-механические свойства, в том числе спектральную плотность освобождаемой энергии в устье усталостной трещины: I1c-f, трещиностойкость K1c-f, а также шесть наиболее информативных резонансных частот: fмв в диапазоне: 4,205-4,513 Гц; fмс в диапазоне 17,846-50,2 Гц; fмр в диапазоне 81,953-433,89 Гц; fcд-0 в диапазоне 1,901-7,674 кГц; fузк-сз в диапазоне 19,069-62,745 кГц и fсвч-м в диапазоне 1,53275-1,97882 ГГц. Используя соотношения Г.М. Авчяна для определения поперечной скорости звука С* S-э=0,637• С* L-э в связи с тем, что на момент полной деградации металла продольная эталонная скорость звука С* L-э становится равной поперечной скорости звука, то есть C* L-д=С* S-э, производят определение аналогичных физико-механических свойств только для полностью деградированного металла. При этом принимается в расчет, что угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей ρ* равен 45o, когда возникает квази-хрупкое отрывное течение по А. Надои.Using the well-known relations, all other standard physical and mechanical properties are determined, including the spectral density of the released energy at the mouth of the fatigue crack: I 1c-f , crack resistance K 1c-f , and also the six most informative resonant frequencies: f mv in the range: 4.205- 4.513 Hz; f ms in the range of 17.846-50.2 Hz; f Mr in the range of 81.953-433.89 Hz; f cd-0 in the range of 1.901-7.674 kHz; f narrow-ss in the range 19.069-62.745 kHz; and f microwave m in the range 1.53275-1.97882 GHz. Using the relations of G.M. Avchyan to determine the transverse speed of sound C * S-e = 0.637 • C * L-e due to the fact that at the time of complete degradation of the metal, the longitudinal reference speed of sound C * L-e becomes equal to the transverse speed of sound, that is, C * L -d = C * S-e , the same physical and mechanical properties are determined only for completely degraded metal. In this case, it is taken into account that the angle of friction of structural inhomogeneities of natural roughness ρ * is 45 o when a quasi-brittle separated flow arises according to A. Nadoi.
Замеры величин смещения резонансных частот в шести наиболее информативных частотных диапазонах излучения акустоэмиссионного отклика позволяют без трудоемких процессов, требующих специальной подготовки поверхности для синхронных замеров фактической продольной скорости звука, определить указанную скорость из соотношения (1). Measurements of the values of the shift of the resonant frequencies in the six most informative frequency ranges of the radiation of the acoustic emission response allow, without laborious processes requiring special surface preparation for synchronous measurements of the actual longitudinal speed of sound, to determine the indicated speed from relation (1).
При прогнозе остаточного ресурса металла горношахтного оборудования неразрушающим контролем отклика акустоэмиссионного излучения анализируются величины смещения резонансных частот к более низким резонансным частотам при относительно максимальных амплитудах. А именно: в диапазоне СВЧ-колебаний, модулированных релаксационной частотой скольжения краевых дислокаций fмр, определяющих жесткость нагружения; в ультразвуковом диапазоне колебаний, модулированных релаксационной частотой скольжения винтовых дислокаций fмc, что определяет коррозионное разрушение; а также в диапазоне накопления деформаций усталости (то есть частот сдвига-отрыва, модулированных релаксационной инфрачастотой fмв и определяющих квази-хрупкое вихревое течение при малоцикловой усталости.When predicting the residual resource of metal in mining equipment by non-destructive testing of the response of acoustic emission radiation, the values of the shift of the resonant frequencies to lower resonant frequencies at relatively maximum amplitudes are analyzed. Namely: in the range of microwave oscillations modulated by the relaxation slip frequency of edge dislocations f mp , which determine the rigidity of the load; in the ultrasonic range of oscillations modulated by the relaxation slip frequency of screw dislocations f ms , which determines the corrosion damage; as well as in the range of accumulation of fatigue deformations (i.e., shear-separation frequencies modulated by the relaxation infrared frequency f mv and determining a quasi-brittle vortex flow during low-cycle fatigue.
Смещение резонансов в указанных парах к своим деградационным уровням на момент замеров определяют пакеты циклических воздействий на металл горношахтного оборудования. В предположении повторов аналогичных пакетов циклических воздействий, базируясь на эталонных и деградированных физико-механических параметрах производится упомянутый прогноз остаточного ресурса (ΔТп) по приведенной формуле в каждой точке сканирования, так как из соотношения (1) одновременно при сканировании с шагом 0,1 м определяется на момент замера отклика акустоэмиссионного спектра излучения величина фактической продольной звуковой скорости в данной точке металлоконструкции.The shift of the resonances in the indicated pairs to their degradation levels at the time of the measurements is determined by the packages of cyclic effects on the metal of the mining equipment. Assuming the repetition of similar packages of cyclic effects, based on the reference and degraded physical and mechanical parameters, the aforementioned forecast of the residual life (ΔT p ) is made using the above formula at each scanning point, since from relation (1) simultaneously when scanning in 0.1 m increments the value of the actual longitudinal sound velocity at a given point of the metal structure is determined at the time of measuring the response of the acoustic emission spectrum of radiation.
При прогнозе остаточного ресурса анализируется также интенсивность смещения резонансных частот между указанными парами через соответствующие им углы трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей, что позволяет не только производить прогноз остаточного ресурса, но и определять наиболее выраженную причину деградации металла: жесткое нагружение, коррозию под нагрузкой или малоцикловую усталость. When predicting the residual life, the intensity of the shift of the resonant frequencies between the indicated pairs through the corresponding friction angles of structural inhomogeneities of the natural roughness is also analyzed, which allows not only to predict the residual life, but also to determine the most pronounced cause of metal degradation: hard loading, corrosion under load, or low-cycle fatigue .
Для пояснения прилагается таблица соотношений частот в шести информативных диапазонах с основными расчетными коэффициентами, в том числе и с углом (ρ*) трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей.For clarification, a table of frequency relationships in six informative ranges with the main calculated coefficients, including the angle (ρ * ) of friction of structural inhomogeneities of natural roughnesses, is attached.
Способ позволяет получить корректный прогноз остаточного ресурса для всех элементов металлоконструкций. The method allows to obtain the correct forecast of the residual resource for all elements of metal structures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116496/28A RU2217742C2 (en) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | Method of prediction of residual life of metal of mining equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116496/28A RU2217742C2 (en) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | Method of prediction of residual life of metal of mining equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2217742C2 true RU2217742C2 (en) | 2003-11-27 |
Family
ID=32026670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001116496/28A RU2217742C2 (en) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | Method of prediction of residual life of metal of mining equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2217742C2 (en) |
-
2001
- 2001-06-19 RU RU2001116496/28A patent/RU2217742C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5696324A (en) | Method and apparatus for predicting the life of an object to be measured using longitudinal waves | |
US20040123665A1 (en) | Nondestructive detection of reinforcing member degradation | |
US5714688A (en) | EMAT measurement of ductile cast iron nodularity | |
JP2005521051A (en) | Ultrasonic detection of porous media properties | |
US4265120A (en) | Fatigue detection utilizing acoustic harmonics | |
JP6692582B2 (en) | Bending strength estimation device for resin concrete, bending strength estimation method for resin concrete, and bending strength estimation program for resin concrete | |
Ohtsu et al. | Principles of the acoustic emission (AE) method and signal processing | |
RU2217742C2 (en) | Method of prediction of residual life of metal of mining equipment | |
JP2010038696A (en) | Non-destructive evaluation method of degree of metal fatigue damage and ultrasonic metal fatigue damage degree measuring instrument | |
Saka et al. | Simplified NDE of a closed vertical crack using ultrasonics | |
RU2308028C2 (en) | Method of detecting object defects | |
JP5450177B2 (en) | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for grout filling degree | |
CA2485982A1 (en) | Method and device for detecting changes or damages to pressure vessels while or after undergoing a hydraulic pressure test | |
JPH04323553A (en) | Method and device for ultrasonic resonance flaw detection | |
JP7425409B2 (en) | Damage evaluation device and damage evaluation method | |
RU2146818C1 (en) | Method determining characteristics of stress-deformed state of structural materials | |
RU2245543C2 (en) | Product flow control method | |
JPH11211699A (en) | Measuring sensor for diagnosing various material and various solution, diagnosing device, and diagnosing method | |
RU2274856C1 (en) | Method of determining degree of polymerization of composite materials | |
Ahmed et al. | Influence of wall thickness on the ultrasonic evaluation of small closed surface cracks and quantitative NDE | |
JP3450930B2 (en) | Method and apparatus for evaluating the degree of damage of metal samples due to creep | |
SU1728781A1 (en) | Method of checking piezoceramic transducers | |
Zagrai et al. | Micro/meso scale fatigue damage accumulation monitoring using nonlinear acoustic vibro-modulation measurements | |
JP5142188B2 (en) | Deterioration damage evaluation system using ultrasonic waves, deterioration damage evaluation apparatus using ultrasonic waves, deterioration damage evaluation method using ultrasonic waves, deterioration damage evaluation program using ultrasonic waves | |
RU2006853C1 (en) | Ultrasonic method for determining elastic constants of solid bodies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040620 |