SU1727004A1

SU1727004A1 - Способ определени зон остаточных напр жений в издели х из ферромагнитного материала

Info

Publication number: SU1727004A1
Application number: SU904802554A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Александрович Дубов
Original assignee: Московское Производственное Объединение Энергетики И Электрификации "Мосэнерго"
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1992-04-15

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и позвол ет уменьшить трудоемкость контрол при определении зон остаточных напр жений в издели х из ферромагнитного материала. Дл определени зон остаточных напр жений одновременно или последовательно измер ют тангенциальную и нормальную составл ющие напр женности магнитного пол рассе ни в одних и тех же точках на наружной поверхности контролируемого издели . Зоны остаточных напр жений определ ют по равенству значений тангенциальной и нормальной составл ющих напр женности магнитного пол рассе ни в одной в той же точке.2 ил. со

Description

Изобретение относитс к измерению механических напр жений в издели х и образцах из ферромагнитного материала и может быть использовано в различных отрасл х промышленности дл определени остаточных напр жений, возникающих в местах пластической деформации под действием приложенных осевых нагрузок, по вившихс в процессе испытаний образцов изготовлени , ремонта и эксплуатации изделий .

Изобретение.направлено на вы вление участков в элементах конструкций, которые работают в услови х пластической деформации металла и вл ютс наиболее предрасположенными в повреждени м в процессе их эксплуатации.

Известен способ определени остаточных напр жений в сварных соединени х магнитоупругим методом, основанным на зависимости магнитной проницаемости объема металла от величины действующих в данном объеме остаточных напр жений.

Применение этого метода дл определени остаточных напр жений в околошовной зоне и в самом шве может приводить к заметным погрешност м, так как он зависит от качества контакта магнитоупругого датчика с поверхностью контролируемого участка . Кроме того, он требует построени гадуировочных графиков дл магнитной проницаемости материала в зоне шва и в целом месте. Использование способа также ограничено областью сварных соединений

XJ

К XI

О

i.

и он не может быть применен дл всей конструкции .

Известен способ определени величины и распределени остаточных напр жений магнитным неразрушающим методом с использованием эффекта магнитострикции, при котором в ферромагнитном образце определ ют зависимость магнитной проницаемости от приложенных нагрузок, изучают вли ние пластической деформации на эту зависимость и, использу эту зависимость в приложенном магнитном поле большой величины , определ ют зоны распределени остаточных напр жений на поверхности контролируемого издели .

Указанный способ может быть применен дл определени зон остаточных напр жений на поверхности всей конструкции (в околошовной зоне и в целом месте) и не требует механического контакта датчика прибора с контролируемым изделием.

Указанные способы могут быть использованы дл определени зон остаточных напр жений только на поверхности контролируемого издели , но не в его объеме. При их использовании необходимо также знать заранее направление действи максимальных напр жений, вызывающих пластическую деформацию металла.

Известен способ определени остаточных напр жений в образцах из ферромагнитного материала, основанный на измерении электрического потенциала, образующегос на поверхности материала под воздействием приложенных нагрузок, превышающих предел текучести дл контролируемого материала.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ определени остаточных напр жений в образцах из ферромагнитного материала, заключающийс в том, что образец нагружают до по влени скачка наведенной ЭДС и фиксируют соответствующую этому состо нию образца величину нагрузки , по которой определ ют остаточные напр жени .

Эти способы позвол ют определ ть зоны остаточных напр жений в объемах контролируемых изделий, так как они основаны на использовании (эффекта Степанова А.В.) скачкообразного изменени ЭДС образца, происход щего вдоль полос скольжени как на поверхности, так и в объеме материала, под действием пластический деформации.

Однако эти способы не могут быть использованы дл практического применени в промышленных услови х, так как приборы контрол ЭДС и электрического потенциала громоздки, методики измерений указанных величин требуют зачистки поверхности металла контролируемых изделий, а сами измерени производ тс в процессе приложени нагрузки.

Цель изобретени - сокращение трудоемкости контрол при определении остаточных напр жений в трубопроводах, стержн х, детал х машин и конструкци х из ферромагнитного материала.

Поставленна цель достигаетс тем, что

0 согласно способу определени зон остаточных напр жений в издели х из ферромагнитного материала, заключающемус в измерении скачкообразного изменени магнитного пол издели в местах возник5 новени пластической деформации металла под действием приложенных осевых нагрузок , измер ют тангенциальную и нормальную составл ющие напр женности магнитного пол рассе ни (Нр) в одних и

0 тех же точках контрол на наружной поверхности издели и по равенству значений тангенциальной (Нрг) и нормальной (Нрв) составл ющих напр женности магнитного пол рассе ни определ ют зоны остаточных

5 напр жений.

При таком способе обеспечиваетс определение зон пластической деформации металла, которые соответствуют зонам остаточных напр жений. При этом направле0 ние действи максимальных остаточных напр жений в точке контрол составл ет угол 45° с нормальной (вертикальной) составл ющей напр женности магнитного пол рассе ни (Нрв) и с направлением

5 движени полемера вдоль контролируемой образующей наружной поверхности издели .

Известно, что полосы скольжени , возникающие при пластической деформации

0 металла, как в объеме, так и на поверхности издели , расположены под углом 45° к направлению действи максимальных напр жений раст жени или сжати .

Вдоль полос скольжени , возникающих

5 при пластической деформации, фиксируетс скачкообразное изменение ЭДС при отсутствии внешнего магнитного пол . Очевидно, что вдоль этих же полос скольжени в силу электромагнитного и магнитоме0 ханического эффектов волны происходить скачки изменени намагниченности образца и соответственно напр женности магнитного пол рассе ни на его поверхности. В местах пластической деформации ме5 талла, соответствующих зонам остаточных напр жений, в услови х приложенных осевых нагрузок и замкнутого магнитного контура на поверхности контролируемых изделий из ферромагнитного материала должны фиксироватьс аномальные значени напр женности магнитного пол рассе ни , направление векторов которых должно составл ть угол 45° к контролируемой поверхности издели . Дл определени этого угла требуетс выполнить измерение в одних и тех же точках поверхности контрол величин тангенциальной и нормальной составл ющих напр женности магнитного пол рассе ни .

Поскольку в предлагаемом способе используютс относительные величины, измерение не требует специального намагничивани и создани особого измерительного пол ; при этом можно использовать вление намагничивани контролируемых изделий из ферромагнитного материала даже в услови х магнитного пол Земли. Измерение напр женности магнитного пол рассе ни не требует калибровочных кривых , никакой специальной подготовки контролируемой поверхности издели (зачистки , накладок дл датчиков и т.п.).

При предлагаемой последовательности операций способа и при использовании предлагаемого критери (направление век- тора напр женности результирующего магнитного пол рассе ни , составл ющее угол 45° с контролируемой поверхностью издели ) и измер емых параметров (одновременное измерение двух компонент магнитного пол Нрг и Нрв в каждой точке контрол ) становитс возможным определение зон остаточных напр жений простым магнитным методом с использованием феррозондовых измерителей магнитного пол или датчиков Холла. При этом измерени напр женности магнитного пол на поверхности контролируемого издели осуществл ютс после приложени нагрузки.

На фиг. 1 изображена схема, иллюстри- рующа измерение нормальной составл ющей величины напр женности магнитного пол (Нрв) вдоль образующей трубы; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Предлагаемый способ определени ос- таточных напр жений, обусловленных, например , действием сжимающих нагрузок Р при потере устойчивости участка котельной трубы, осуществл ют следующим образом.

Сначала измер ют нормальную (верти- кальную) составл ющую напр женности магнитного пол рассе ни трубы 1 вдоль одной и той же образующей в направлении, перпендикул рном этой образующей (Нрв) при соответствующем вертикальном распо- ложении датчика полемера 2В (фиг. 2). Затем вдоль этой же образующей трубы 1 измер ют тангенциальную составл ющую напр женности магнитного пол рассе ни (Нрг) при расположении датчика полемера

2Г в горизонтальном (аксиальном) направлении (фиг. 2). Направление перемещени датчиков полемеров 2В и 2Г должно быть при этом одинаковым, например, по стрелке 3 на фиг. 2. Измерени величин Нрг и Нрв можно выполн ть одновременно при наличии соответствующего устройства дл их осуществлени . При этом можно использовать вление намагничивани труб под действием магнитомеханического и магнитоупругого эффектов в магнитном поле Земли. После выполнени указанных измерений выдел ют зону на длине контролируемой образующей трубы с одинаковыми значени ми величин Нрг и Нрв (узел I).

В указанной зоне, например на участке трубы ВС, по измеренным величинам Нрв и Нрг определ ют направление вектора напр женности результирующего магнитного пол рассе ни (Нр), которое при этом составл ет с контролируемой образующей трубы, угол, близкий к 45°. При построении векторного треугольника DBC, состо щего из векторов DB,BC (Hj/). (HPS) и бС (Нр), длина векторов DB и ВС принимаетс равной и пропорциональной в масштабе длине контролируемой образующей трубы, расположенной между точкой контрол , где Нрв О (или Нрг макс, точка С), и точкой контрол, где Нрв Нрг (точка В). Направление Нр отображает направление площадки скольжени , в которой действуют максимальные касательные напр жени по толщине стенки трубы, и характеризует пластическую деформацию металла. При этом направление действи максимальных напр жений (раст жени или сжати ) составл ет с направлением площадки скольжени угол, равный 90°. Эти напр жени вл ютс главными и нормальными к площадке скольжени (напр жени а на фиг. 2).

Claims

Формула изобретени

Способ определени зон остаточных напр жений в издели х из ферромагнитного материала, заключающийс в измерении скачкообразного изменени магнитного пол издели в местах возникновени пластических деформаций под действием приложенных осевых нагрузок, отличающийс тем, что, с целью сокращени трудоемкости контрол , одновременно или последовательно измер ют тангенциальную и нормальную составл ющие напр женности магнитного пол рассе ни в одних и тех же точках на наружной поверхности контролируемого издели , а зоны остаточных напр жений определ ют по равенству значений тангенциальной и нормальной составл ющих напр женности магнитного пол рассе ни .