CC BY
16ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОИ ДЕФЕКТОСКОПИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ КОНСТРУКЦИИ МОСТОВЫХ КРАНОВ. СТЕПЕНЬ ОПАСНОСТИ ДЕФЕКТОВ
Акименко О.Ю.
Эксперт по подъёмным сооружениям экспертной организации
ООО НПП «ПромТЭК» Логвинов И.Н.
Эксперт по подъёмным сооружениям экспертной организации
ООО НПП «ПромТЭК»
USE ACOUSTIC EMISSION TESTING FOR DETERMINATION OF EDUCATION DEFECTS IN DESIGN OF BRIDGE CRANES. HAZARD OF DEFECTS
Akimenko O.J., Expert on lifting constructions of expert organization OOO «PromTEK», Roctov-on-Don,
Logvinov I.N.Expert on lifting constructions of expert organization OOO «PromTEK», Roctov-on-Don
АННОТАЦИЯ
В настоящей статье представлен опыт работы по акустико-эмиссионной диагностике металлоконструкций (главные и концевые балки) мостового крана грузоподъёмностью 15 тонн. Показана принципиальная возможность обнаружения с помощью данного метода опасных внутренних зарождающихся и развивающихся дефектов, выявление которых обычными методами контроля не представляется возможным, так метод акустической эмиссии позволил выявить недопустимые при эксплуатации подъёмных сооружений дефекты (не провар, трещина), которые при диагностике локальными методами неразрушающего контроля не выявляются.
ABSTRACT
This article presents the experience in acoustic emission diagnostics of hardware (the main and the end girders) of the bridge crane with lifting capacity of 15 tons. The principal possibility was showed detection hazardous domestic emerging and developing defects by this method that revealing conventional testing methods are not possible, since the acoustic emission method revealed unacceptable in the operation of lifting devices defects (not penetration, crack), which in the diagnosis of local methods of nondestructive testing not detected.
Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, акустико-эмиссионная дефектоскопия, мостовой кран, главные и концевые балки.
Key words: expertise of industrial safety, acoustic emission inspection, bridge cranes, main and end girders.
В настоящее время большая часть парка подъёмных сооружений про-мышленных предприятий выработали нормативные сроки эксплуатации. В связи с этим вопросы проведения достоверного технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности данных объектов принимают все более актуальный характер. Как показывает практика, при длительной эксплуатации подъёмных сооружений, в результате воздействия различных неблагоприятных факторов, в металлоконструкциях кранов образуются опасные усталостные разрушения, а также различные дефекты коррозионной природы. Однако, на сегодняшний день выявление таких дефектов в рамках методик, используе-мых при техническом диагностировании подъёмных сооружений, не представляется возможным. Вследствие этого положительное заключение экспертизы промышленной безопасности подъёмных сооружений ещё не гарантирует безаварийную работу крана в течение разрешенного срока. Этот факт может привести эксплуатирующую организацию к значительным убыткам в случае выхода из строя оборудования.
Для проведения более полного и достоверного технического освидетельствования подъёмных сооружений необходимо применение интегральных методов неразру-шающего контроля. В частности для выявления опасных
зарождающихся и развивающихся дефектов различной природы может быть эффективно использован метод акустической эмиссии [1]. Данный метод позволяет регистрировать волны упругих напряжений, возникающие в результате внутренней локальной динамической перестройки структуры материала конструкции. Речь идёт об опасных развивающихся дефектах, способных привести к наступлению предельного состояния или разрушению конструкции. К неоспоримым достоинствам метода акустической эмиссии относится возможность 100 % контроля конструкции, включая труднодоступные и скрытые места, точное определение мест расположения дефектов, обнаружение зарождающихся дефектов, а также оценка выявленных дефектов по степени их опасности. В настоящей статье представлен опыт работы по акустико-эмис-сионной диагностике металлоконструкций (главные и концевые балки) мостового крана грузо-подъёмностью 15 тонн. Акустико-эмиссионный контроль проводился в соот-ветствии с требованиями ПБ 03-593-03 [2]. Целью проведения акустико-эмиссионного контроля является выявление развивающихся дефектов, прояв-ляющихся в процессе изменения нагрузки, определение их местоположения и оценка их опасности.
Рис.1 - Схема расстановки датчиков и расположения источников АЭ при проведении контроля
Для проведения акустико-эмиссионного контроля использовалась цифровая акустико-эмиссионная система «А-Ьте320(00М)» с преобразователями акустической эмиссии (ПАЭ) типа СТ-200. ПАЭ устанавливались на зачищенную до металлического блеска поверхность объекта контроля через контактную смазку (Литол-24) и крепились магнитными держателями. Схема расстановки ПАЭ на металлоконструкции мостового крана показана на (рис. 1.) Особенностью схемы является расположение ПАЭ в наиболее опасных местах с точки зрения развития усталостных разрушений: сварные соединения главных и концевых балок, а также буксовые узлы концевых балок. При этом с применением линейной схемы локации [3] контролируется 100% металлоконструкций главных и концевых балок крана. Перед проведением акустико-эмиссионного контроля каналы акустико-эмиссионной аппаратуры калибровались с помощью ис-точника Су-Нильсена (излом графитового стержня цангового карандаша диаметром 0,5 мм и твердостью 2Н). Измерения акустико-эмиссионного
сигнала проводились в низкочастотном диапазоне полосы частот фильтра. Выбор полосы частот был установлен экспериментально и обусловлен необходимостью устойчивой регистрации источников акустикой эмиссии вдали от приёмного преобразователя. Нагружение объекта контроля проводилось в рабочих условиях в пределах 10-18.75 т. в соответствии с [2].
Основным фактором, снижающим эффективность аку-стико-эмиссионного контроля в заводских условиях, являются шумы. Источники шумов при проведении акусти-ко-эмиссионного контроля в цеху: механические шумы, вибрации, электрические помехи в результате работы различного электрооборудования, двигателей и агрегатов. С целью минимизации помех акустикой эмиссии, диагностика проводилась на неподвижном кране вдали от источников грубых механических шумов. С целью повышения соотношения сигнал шум и выделения полезного сигнала применялись также некоторые аппаратурные методы устранения помех, к которым относятся в частности узко-
полосная фильтрация входного сигнала, метод когерент- за его развитием в процессе контроля. Решение о допусти-
ных замеров, а также аппаратурные методы фильтрации в мости принимается на основании обработки результатов,
режиме постобработки [3]. при необходимости привлекаются другие методы неразру-
Оценка зарегистрированных источников акустикой шающего контроля.
эмиссии проводилась по амплитудному критерию, изло- Источник III класса (критически активный) - реги-
женному в ПБ 03-593-03, в соответствии с которым источ- стрируют и следят за развитием в процессе испытания,
ники акустикой эмиссии разделают на 4 класса - I, II, III и предпринимают меры по подготовке возможного сброса
IV: нагрузки, источник недопустим.
Источник I класса (пассивный) - регистрируют для Источник IV класса (катастрофически активный) -
анализа динамики его последующего развития, допустим. производят не-медленную остановку процесса нагруже-
Источник II класса (активный) - регистрируют и следят ния и сброс нагрузки, источник недо-пустим.
Рис. 2 - Область расположения источника №1 акустической эмиссии
В результате проведения акустико-эмиссионной диагностики в области сварного соединения главной балки №1 и концевой балки №2, а также в областях буксовых узлов (рис. 1) обнаружены источники акустической эмиссии второго класса опасности, соответствующие развивающимся дефектам. В соответствии с [2] в местах расположения источников акустической эмиссии для идентификации дефектов был проведен дополнитель-
ный дефектоскопический контроль методами ВИК, УЗК и ПВК. Также для определения внутренних концентраторов напряжения в местах обнаружения источников акустической эмиссии применялся метод магнитной памяти металла [4]. На (рис. 2) представлена область обследования методами дополнительного контроля в месте расположения источника №1.
t:i ж
Vtol \ v
+ ■ - -
*, -Г -__
М4С ЯК
г
-^таяВ
Рис. 3 - Дефект в области соединения главной балки №1 и концевой балки №2
При дополнительном дефектоскопическом контроле обнаружен концентратор напряжения, который послужил в месте обнаруженного источника акустической эмиссии причиной образования источника акустической эмиссии, №1 обнаружен не заваренный участок протяженностью 30 соответствующего развивающемуся дефекту усталостного
мм (отсутствует сварной шов, рис. 3). В зоне не провара характера.
Рис.4 - Трещина в области буксового узла, источник АЭ №2
В месте расположения источника акустической эмиссии №2 обнаружена трещина с выходом на поверхность протяженностью 110 мм (рис. 4). Важно отметить, что дефекты на источниках акустической эмиссии №1 и №2 при проведении контроля, являются недопустимыми. Особый интерес представляет тот факт, что в месте обнаружения источника акустической эмиссии №3 локальное обследование методами ВИК и УЗК результатов не дали и обычных методов неразрушающего контроля подъёмных сооружений явно недостаточно для достоверной и полной оценки технического состояния объекта, особенно при определении его остаточного ресурса.
Выводы:
1. Опыт применения метода акустической эмиссии для диагностики тех-нического состояния металлоконструкций на примере мостового крана показал необходимость проведения данных работ. Метод акустической эмиссии позволил выявить недопустимые при эксплуатации подъёмных сооружений дефекты (не провар, трещина), которые при диагностике локальными методами неразрушаю-щего контроля не были выявлены.
2. Показана принципиальная возможность обнаружения с помощью метода акустической эмиссии опасных внутренних зарождающихся и развивающихся дефектов, выявление которых обычными методами контроля не представляется возможным.
3. Результаты приведенного диагностирования подъёмных сооружений с применением метода акустической эмиссии позволяют достоверно оценить техническое состояние объекта с целью принятия решения о возможности его дальнейшей эксплуатации.
Литература:
1. Грешников В.А., Дробот Ю.Б.Акустическая эмиссия. М.: Изд. Стандартов, 1976, -272 с.
2. ПБ-03-593-03 Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. СПб.: Издательство ДЕАН, 2004. 64с.
3. Комплекс информационно-вычислительный дефектоскопический аку-стико-эмиссионный A-Line32D. Руководство пользователя. - М.: Интерюнис, 2000. - 18 с.
4. Дубов А.А. и др. Метод магнитной памяти металла и приборы кон-троля. М.: Изд-во «Тиссо», 2006.
-1(0)-
