RU2526593C1 - Способ прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана - Google Patents
Способ прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526593C1 RU2526593C1 RU2013107255/28A RU2013107255A RU2526593C1 RU 2526593 C1 RU2526593 C1 RU 2526593C1 RU 2013107255/28 A RU2013107255/28 A RU 2013107255/28A RU 2013107255 A RU2013107255 A RU 2013107255A RU 2526593 C1 RU2526593 C1 RU 2526593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ball valve
- welded ball
- neck
- fact
- resource
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области обеспечения надежности и безопасности технических устройств, преимущественно тонкостенных конструкций, в частности сосудов и аппаратов, применяемых для сетей газораспределения, а именно цельносварных шаровых кранов, проведением ресурсно-прочностных исследований и обследования технического состояния средствами неразрушающего контроля. Технический результат − повышение точности прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана и возможности выявления и оценки местных напряжений в материале корпуса цельносварного шарового крана. Особенность заявленного способа прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана заключается в том, что на поверхности корпуса определяют максимальный градиент магнитного поля Земли. Разрушают корпус цельносварного шарового крана (натурный образец шаровых кранов) и заготовку корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину, отобранные из одной партии изготовления. Определяют пределы прочности корпуса цельносварного шарового крана и заготовки корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину и устанавливают корреляционную зависимость. После чего устанавливают прогнозируемый назначенный ресурс корпуса крана исходя из введенного выражения. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области обеспечения надежности и безопасности технических устройств, преимущественно тонкостенных конструкций, в частности сосудов и аппаратов, применяемых для сетей газораспределения, а именно цельносварных шаровых кранов, проведением ресурсно-прочностных исследований и обследования технического состояния средствами неразрушающего контроля.
Известен способ определения расчетного ресурса технического устройства на любом этапе от проектирования до достижения предельного состояния по результатам технического диагностирования и ресурсно-прочностного исследования с помощью функции: T=f(W; ε; β; Z),
где: W - объем неразрушающего контроля, проведенного при техническом диагностировании;
ε - коэффициент ответственности в зависимости от группы опасности технического устройства;
β - коэффициент дефектности, учитывающий наличие допустимых или недопустимых дефектов технического устройства, обнаруженных при техническом диагностировании;
Z - степень износа технического устройства (патент РФ №2454648, МПК G01M 15/00, G01N 3/00. Опубл. 27.06.2012 г.).
Однако известный способ недостаточно точен, т.к. не учитывает влияния скрытых технологических дефектов на фактическую предельную прочность конструкции. Поскольку характер скрытых технологических дефектов, места их сосредоточения и закономерности их появления неизвестны, то невозможно аналитически рассчитать степень их влияния на расчетный ресурс без проведения дополнительных исследований.
Известны также способы прогнозирования среднего и назначенного ресурса, в которых ресурс прогнозируется по наработке на отказ до капитального ремонта с использованием вероятностных моделей теории надежности (см., например, РД 26.260.005-91. Методические указания. Оборудование химическое. Номенклатура показателей и методы оценки надежности).
Но эти способы не находят широкого практического применения из-за недостаточной достоверности оценки ресурса технических устройств, поскольку ресурс принимается на основе номенклатурных показателей надежности, установленных для отдельных типовых узлов, и не учитывает результаты ресурсно-прочностных исследований и технического диагностирования, когда известны данные по износу стенок заменяемых элементов, механические напряжения, выявлены дефекты, возникшие при эксплуатации, и объем технического диагностирования.
Наиболее близким по своей технической сущности является способ прогнозирования назначенного ресурса деталей, включающий выявление зоны с потенциально пониженным ресурсом методами неразрушающего контроля, определение прочностных характеристик деталей и определение, исходя из соотношения, назначенного ресурса (патент РФ №2215280, МПК G01N 3/00. Опубл. 27.10.2003 г.).
Однако и этот способ недостаточно достоверен, т.к. в нем используются параметры, полученные в процессе эксплуатации, а не до ее начала. При этом расчет проводится с использованием вероятностной характеристики - показателя функции безопасности, который не учитывает влияния скрытых технологических дефектов детали.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение точности прогнозирования назначенного ресурса деталей, в частности корпуса цельносварного шарового крана.
Технический результат заключается в выявлении и оценке местных напряжений в материале корпуса цельносварного шарового крана с учетом скрытых технологических дефектов.
Поставленная задача решается тем, что в способе прогнозирования назначенного ресурса деталей, в частности корпуса цельносварного шарового крана, включающем выявление зоны с потенциально пониженным ресурсом методами неразрушающего контроля, определение прочностных характеристик деталей и определение, исходя из соотношения, назначенного ресурса, на поверхности корпуса цельносварного шарового крана определяют методом магнитной памяти металла максимальный градиент магнитного поля Земли (gradHmax). После чего разрушают корпус цельносварного шарового крана (натурный образец шаровых кранов) и заготовку корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину, отобранные из одной партии изготовления, воздействием внутреннего давления. По итогам разрушения определяют пределы прочности корпуса цельносварного шарового и заготовки корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину и устанавливают корреляционную зависимость: Pфaкт/Pиcx=A×[gradHmax]+B, где: Рфакт/Рисх - коэффициент предельного состояния корпуса цельносварного шарового крана; А и В - экспериментальные коэффициенты однофакторной линейной зависимости, характеризующие исследуемую партию кранов; Рфакт - предел прочности корпуса цельносварного шарового крана; Рисх - предел прочности заготовки корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину. Прогнозируемый назначенный ресурс корпуса цельносварного шарового крана устанавливают исходя из соотношения: Тпр=(Рфакт/Рисх)×Трасч, где: Трасч - расчетный назначенный ресурс корпуса цельносварного шарового крана.
Определение на поверхности корпуса цельносварного шарового крана методом магнитной памяти металла максимального градиента магнитного поля Земли (gradHmax) позволяет определить зону с потенциально пониженным ресурсом. При этом авторами изобретения экспериментальным путем установлено, что максимумам градиента магнитного поля Земли (gradHmax) соответствуют зоны с потенциально пониженным ресурсом.
Разрушение же корпуса цельносварного шарового крана и заготовки корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину, отобранных из одной партии изготовления, воздействием внутреннего давления позволяет определить их пределы прочности, где корпус - внешняя оболочка крана, а заготовка корпуса - не вполне готовое изделие или его часть, подлежащие последующей обработке.
А разрушение корпуса и заготовки корпуса цельносварного шарового крана, отобранных из одной партии изготовления, обеспечивает корректность сравнения их прочностных характеристик с учетом скрытых технологических дефектов.
Установленная авторами изобретения корреляционная зависимость:
Рфакт/Рисх=А×[gradHmax]+B,
где: Рфакт/Рисх - коэффициент предельного состояния корпуса цельносварного шарового крана;
Рфакт - предел прочности корпуса цельносварного шарового крана;
Рисх - предел прочности заготовки корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину;
А и В - экспериментальные коэффициенты однофакторной линейной зависимости, характерные для исследуемой партии цельносварных шаровых кранов;
gradHmax - максимальный градиент магнитного поля Земли, дает возможность определить прогнозируемый назначенный ресурс корпуса цельносварного шарового крана исходя из соотношения:
Тпр=(Рфакт/Рисх)×Трасч, где: Трасч - расчетный назначенный ресурс корпуса цельносварного шарового крана.
Способ был реализован в ОАО «Гипрониигаз» (г. Саратов).
Измерения градиента магнитного поля Земли проводили методом магнитной памяти металла по стандартной методике (ГОСТ Р 52330-2005) прибором «ИКН-2ФП». Полученные данные обрабатывались по стандартной программе «ММП-система» (разработчик ООО «Энергодиагностика», г. Реутов, Московская область).
Для выяснения степени влияния технологии на появление скрытых дефектов и выявления потенциально опасных зон корпусов цельносварных шаровых кранов были исследованы:
- 8 цельносварных шаровых кранов из стали 09Г2С с наружным диаметром 89 мм и толщиной стенки 4,0 мм;
- 16 заготовок корпусов цельносварных шаровых кранов из стали 09Г2С с наружным диаметром 89 мм и толщиной стенки 4,0 мм, соответствующих различным стадиям технологического процесса производства: а) после обжима с технологическим отверстием под горловину - 8 штук (тип а); б) после обжима без технологического отверстия под горловину - 8 штук (тип б).
Получены следующие экспериментальные данные (таблица 1). Таблица 1. Экспериментальные данные для кранов из стали 09Г2С.
| Порядковый номер образца | Максимальные значения градиента магнитного поля Земли gradHmax, (А/м)/мм |
Значения коэффициента предельного состояния корпуса цельносварного шарового крана | ||
| корпус крана | заготовка корпуса крана (тип а) | заготовка корпуса крана (тип б) | ||
| 1 | 9,1 | 1,6 | 0,2 | 0,99 |
| 2 | 9,3 | 1,8 | 0,1 | 0,94 |
| 3 | 9,7 | 1,8 | 0,2 | 0.93 |
| 4 | 9,8 | 2,1 | 0,2 | 0,88 |
| 5 | 9,9 | 2,2 | 0,3 | 0,90 |
| 6 | 10,0 | 2,4 | 0,2 | 0,85 |
| 7 | 10,3 | 2,5 | 0,2 | 0,81 |
| 8 | 10,4 | 3,0 | 0,2 | 0,82 |
В результате измерений получены следующие значения средних максимальных градиентов магнитного поля, в основном, в области горловины для 95%-ной доверительной вероятности: для корпуса после обжима без технологического отверстия под горловину [gradH]=(0,2±0,05) (А/м)/мм; для корпуса после обжима с технологическим отверстием под горловину:
[gradH]=(2,2±0,6) (А/м)/мм. При этом средний максимальный градиент магнитного поля Земли на поверхности цельносварных шаровых кранов находился в интервале: [gradH]=(9,8±0,4) (А/м)/мм.
Таким образом, градиент магнитного поля как индикатор наличия скрытых технологических дефектов возрастает на порядок в области горловины после операции изготовления отверстия (пробоя), а затем увеличивается примерно в 4 раза после операции сварки.
Испытания на прочность корпусов и заготовок корпусов (тип б) цельносварных шаровых кранов проводились с использованием установки, состоящей из:
- термостатической бронекамеры «ТСК-0-1» для безопасного размещения образцов;
- гидравлической машины «УНГР-2000», создающей давление до 200 МПа;
- видеографического регистратора «Метран 910» для контроля параметров испытаний.
Нагружение корпусов и заготовок корпусов (тип б) цельносварных шаровых кранов до разрушения производилось со скоростью 2 МПа/мин.
На поверхности корпусов кранов определяли градиенты магнитного поля Земли (gradH). Например, на поверхности корпуса крана - образец №7, градиент магнитного поля Земли составлял: 2,1; 2,8; 3,2; 3,4... 10,3. Максимальный градиент магнитного поля Земли (gradHmax), равный 10,3 (А/м)/мм, выявлен в области горловины крана.
После чего разрушали корпус и заготовку корпуса цельносварного шарового крана, отобранные из одной партии изготовления, воздействием внутреннего давления до 70 МПа. При этом разрушение корпуса произошло в области горловины крана.
По результатам разрушения определяли пределы прочности корпуса цельносварного шарового крана (Рфакт=567,10 МПа) и заготовки корпуса цельносварного шарового крана (тип б) (Pиcx=691,23 МПа).
На основе полученных данных установили корреляционную зависимость: Рфакт/Рисх=A×[gradHmax]+B, где: Рфакт/Рисх - коэффициент предельного состояния корпуса шарового крана; Рфакт - предел прочности корпуса цельносварного шарового крана; Рисх - предел прочности заготовки корпуса цельносварного шарового крана (тип б); А и В - экспериментальные коэффициенты однофакторной линейной зависимости, характерные для исследуемой партии корпусов цельносварных шаровых кранов и рассчитанные методом наименьших квадратов; gradHmax - максимальный градиент магнитного поля Земли.
Коэффициенты А и В, рассчитанные методом наименьших квадратов, имеют следующие значения: А=-0,17, В=2,84.
На основании полученных и накопленных данных строят экспериментально-расчетную корреляционную зависимость вида Рфакт/Рисх=А×[gradHmax]+B для кранов из стали 09Г2С (см. фиг.).
И определяют прогнозируемый назначенный ресурс исходя из соотношения: Тпр=(Рфакт/Рисх)×Трасч, где: Трасч - расчетный назначенный ресурс корпуса цельносварного шарового крана (в соответствии с требованиями СТО 7.1-2011 «Газпром газораспределение» - не менее 30 лет).
Например, при максимальном градиенте магнитного поля Земли, равном 10,3 (А/м)/мм, прогнозируемый назначенный ресурс корпуса цельносварного шарового крана из стали 09Г2С будет: Тпр=(Рфакт/Рисх)×Трасч=0,87×30=26,1 лет. А при максимальном градиенте магнитного поля Земли, равном 9,3 (А/м)/мм, прогнозируемый назначенный ресурс корпуса цельносварного шарового крана будет Тпр=(Рфакт/Рисх)×Трасч=0,94×30=28,2 года.
Таким образом, заявленный способ повышает точность прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана.
Claims (1)
- Способ прогнозирования назначенного ресурса деталей, в частности корпуса цельносварного шарового крана, включающий выявление зоны с потенциально пониженным ресурсом методами неразрушающего контроля, определение прочностных характеристик деталей и определение, исходя из соотношения, назначенного ресурса, отличающийся тем, что на поверхности корпуса цельносварного шарового крана методом магнитной памяти металла определяют максимальный градиент магнитного поля Земли (gradHmax), после чего разрушают корпус цельносварного шарового крана и заготовку корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину, отобранные из одной партии изготовления, воздействием внутреннего давления, определяют пределы прочности корпуса цельносварного шарового крана и заготовки корпуса цельносварного шарового крана после обжима без технологического отверстия под горловину, устанавливают корреляционную зависимость: Рфакт/Рисх=А×[gradHmax]+B, где: Рфакт/Рисх - коэффициент предельного состояния корпуса шарового крана; Рфакт - предел прочности корпуса крана; Рисх - предел прочности заготовки корпуса крана после обжима без технологического отверстия под горловину; А и В - экспериментальные коэффициенты однофакторной линейной зависимости, характерные для исследуемой партии кранов; gradHmax - максимальный градиент магнитного поля Земли, и устанавливают прогнозируемый назначенный ресурс корпуса крана исходя из выражения: Тпр=(Рфакт/Рисх)×Трасч, где: Трасч - расчетный назначенный ресурс корпуса крана.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107255/28A RU2526593C1 (ru) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | Способ прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107255/28A RU2526593C1 (ru) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | Способ прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2526593C1 true RU2526593C1 (ru) | 2014-08-27 |
| RU2013107255A RU2013107255A (ru) | 2014-08-27 |
Family
ID=51455956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013107255/28A RU2526593C1 (ru) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | Способ прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2526593C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772839C1 (ru) * | 2021-06-22 | 2022-05-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Способ определения стадий циклической усталости и остаточного ресурса металлических изделий |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4812052A (en) * | 1986-09-12 | 1989-03-14 | Mtu Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh | Apparatus for creep endurance testing structural components |
| RU96117679A (ru) * | 1996-08-27 | 1998-05-27 | П.Б. Пилипенко | Способ оценки технического состояния металлических конструкций строительных сооружений |
| RU2215280C1 (ru) * | 2002-05-21 | 2003-10-27 | Котелкин Александр Викторович | Способ оценки остаточного ресурса деталей |
| RU2008129420A (ru) * | 2008-07-21 | 2010-01-27 | Евгений Алексеевич Деулин (RU) | Способ определения остаточного ресурса металла магистрального газопровода |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2086741C1 (ru) * | 1996-08-27 | 1997-08-10 | Петр Борисович Пилипенко | Способ оценки технического состояния металлических конструкций строительных сооружений |
-
2013
- 2013-02-20 RU RU2013107255/28A patent/RU2526593C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4812052A (en) * | 1986-09-12 | 1989-03-14 | Mtu Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh | Apparatus for creep endurance testing structural components |
| RU96117679A (ru) * | 1996-08-27 | 1998-05-27 | П.Б. Пилипенко | Способ оценки технического состояния металлических конструкций строительных сооружений |
| RU2215280C1 (ru) * | 2002-05-21 | 2003-10-27 | Котелкин Александр Викторович | Способ оценки остаточного ресурса деталей |
| RU2008129420A (ru) * | 2008-07-21 | 2010-01-27 | Евгений Алексеевич Деулин (RU) | Способ определения остаточного ресурса металла магистрального газопровода |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772839C1 (ru) * | 2021-06-22 | 2022-05-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Способ определения стадий циклической усталости и остаточного ресурса металлических изделий |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013107255A (ru) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10444110B2 (en) | System and method for inspecting parts using frequency response function | |
| US9128018B2 (en) | Method for evaluating corrosion-fatigue life of steel material | |
| CN109614721B (zh) | 疲劳载荷作用下的机械零部件缺陷验收分级方法 | |
| CN108195856A (zh) | 一种增材制造材料工业ct检测灵敏度测试方法 | |
| US20130305833A1 (en) | Method for Measuring Fatigue | |
| RU2653775C1 (ru) | Способ мониторинга коррозии трубопровода | |
| Harrison et al. | Differing microstructural properties of 7075-T6 sheet and 7075-T651 extruded aluminium alloy | |
| Altamura et al. | Reliability assessment of hydraulic cylinders considering service loads and flaw distribution | |
| Shekhter et al. | The effect of pitting corrosion on the safe-life prediction of the Royal Australian Air Force P-3C Orion aircraft | |
| CN110568083A (zh) | 一种针对钢材腐蚀疲劳损伤在线监测的声发射检测方法 | |
| RU2526593C1 (ru) | Способ прогнозирования назначенного ресурса корпуса цельносварного шарового крана | |
| EP3671189A2 (en) | Testcomponent for non-destructive testing | |
| RU2413195C1 (ru) | Способ определения остаточного ресурса трубопроводов | |
| RU2545321C1 (ru) | Способ неразрушающей оценки критических изменений технического состояния металла | |
| Dobmann et al. | NDT and fracture mechanics. How can we improve failure assessment by NDT? Where we are–where do we go? | |
| RU2498263C1 (ru) | Способ обнаружения в металле микротрещин | |
| CN111735695B (zh) | 基于ct试件的疲劳寿命预测方法 | |
| Yu et al. | Investigation on conductivity invariance in eddy current NDT and its application on magnetic permeability measurement | |
| CN110031281B (zh) | 一种确定钢材种类的方法 | |
| Muravin et al. | Guide for development of acoustic emission application for examination of metal structure | |
| CN210123416U (zh) | 用于动车组空心轴超声波探伤灵敏度校准的标准试块 | |
| Arifin et al. | Evaluating the contraction value of ferromagnetic material at early fatigue loading stage using magnetic flux leakage signature | |
| RU2654154C2 (ru) | Способ определения остаточного ресурса трубопровода | |
| RU2733582C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля конструкций из композитных материалов | |
| RU2666158C2 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества изделий |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150221 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170321 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190221 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210302 |