CC BY
145
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2016 ISSN 2410-700X
перевозку гидравлической системы.
Выводы. Таким образом, в работе показана эффективность гидравлических системы рекуперации для больших городских машин, которые вынуждены часто останавливаться (автобусы, мусоровозы). Однако величину утилизированной энергии можно увеличить за счет оптимизации конструкции системы и ее параметров, тогда появится возможность использовать данные гидравлические системы на всех автомобилях.
Список использованной литературы.
1. Эксперты подсчитали количество автомобилей в России : http://motor.ru/news/2014/09/23/needmore/
2. Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод. Ч. 2: М.:МГИУ, 2007. - 352с.
3. Аксиально-поршневые гидромоторы и насосы: http://tk-ines.ru/products/gidravlicheskoe-oborudovanie/aksialno-porshnevye-gidromotory-i-nasosy/
4. Автобус 291 - маршрут, остановки и расписание http://www.moscowmap.ru/marshrut.asp?id=306
© Бажанов В.И., Сгадлев А.С., 2016
УДК 621.644.07
Буклешев Д.О.
аспирант Самарский государственный технический университет
г.Самара,Российская федерация.
Научный руководитель: Яговкин Н.Г.
Д.т.н., процессор, заведующий «Безопасность жизнедеятельности» «Самарский государственный технический университет.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА,ОСНОВАННОГО НА МАГНИТНОЙ ПАМЯТИ МЕТАЛЛА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОКОЛОШОВНЫХ ЗОН МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
Аннотация
Рассматриваются современные методы определения наличия напряжений в околошовной зоне эксплуатируемых трубопроводов. Проведены испытания по определению наличия напряжений в ОШЗ на фрагменте магистрального газопровода. Эффективным методом бесконтактного контроля является метод магнитной памяти металла. Метод магнитной памяти металла позволяет делать оценку дислокаций, как в основном теле, так и в локальных зонах концентрации напряжений трубопровода. Установлены основные недостатки метода и способы их устранения.
Ключевые слова
Магистральный трубопровод, напряжения в околошовной зоне, современные методы, метод магнитной
памяти металла, зона концентрации напряжений.
USING METHODS BAZED ON MAGNETIC MEMORY METAL FOR THE TECHNICAL INSPECTION OF THE WELD OF GAS PIPELINE
Annotation
The article deals with modern methods of determining the presence of stresses in the weld zone pipeline runs. Tested to determine the presence of stresses in the weld zone on a fragment of the main gas pipeline . Effective method for non-contact monitoring - a method of metal magnetic memory . Method of metal magnetic memory allows assessment of dislocations in the main body, and a local stress concentration zones pipeline. The basic disadvantages of the method and assumptions set out to address them.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2016 ISSN 2410-700X_
Keywords
Main pipeline, stresses in the weld zone, modern methods, method of metal magnetic memory, stress concentration zone.
С точки зрения экономичности и эффективности транспортировки углеводородного сырья самым эффективным методом является трубопроводный транспорт. На сегодняшний день протяженность системы магистральных трубопроводов Российской Федерации насчитывает порядка 240 тыс. км. Большая протяженность нефтегазопроводов должна быть обеспечена высокими показателями эксплуатационной и конструктивной надежности эксплуатации магистральных трубопроводов. Несмотря на то, что в настоящее время технология эксплуатации и строительства газопроводов достигла высокого уровня, тем не менее, аварийные порывы газонефтепроводов имеют место быть довольно часто. В особенности, эта проблема актуальна для процесса технологической эксплуатации магистрального трубопровода, работающего в экстремальных режимах и условиях.
Анализ аварий и инцидентов показывает, что основными источниками повреждений при эксплуатации магистральных газопроводов являются локальные зоны напряжений - локальная коррозия, трещины по принципу коррозионного растрескивания под напряжением (КРН), а также деформации от монтажной сборки стыков, которые образуются под действием рабочих нагрузок [1]. Надежная эксплуатация трубопровода может быть обеспечена только при условии отсутствия дефектов различной природы: химической и структурной однородности тела трубопровода. В свою очередь, отсутствие дефектов будет гарантировать надежность и срок службы магистрального трубопровода, поддерживая эксплуатационные свойства, качественные характеристики материала трубы, которые будут максимально приближены к их теоретическим (расчетным) значениям [2].
Основной задачей всех методов неразрушающего контроля (НК) и средств диагностики при оценке состояния трубопроводов, находящихся в длительной эксплуатации, является поиск (или определение) потенциально опасных участков с развивающимися повреждениями [3]. Так же превалирующее значение имеет определение мест возможной аварии на магистральном трубопроводе.
В процессе многолетней эксплуатации трубопроводов с каждым годом чаще отмечаются случаи хрупкого разрушения металла труб в околошовной зоне кольцевых сварных соединений. Размеры этих зон концентрации напряжений составляют от нескольких микрон до нескольких миллиметров. Поэтому очень важно уже на этапе эксплуатации трубопровода проводить его детальную дефектоскопию наличия напряжений в теле трубы.
К основным методам НК трубопровода относят радиографический, ультразвуковой (УЗК) и акустический контроль. Особенностью первого указанного метода является анализ плотности почернения рентгеновской пленки, установленной за объектом на контролируемом участке. Пленка чернеет за счет воздействия рентгеновского излучения от источника. По изменению плотности почернения можно определить характер и местонахождение дефекта. Второй - определяют наличие дефекта по изменениям параметров и координат волн, отражающихся от места несплошности металла. С помощью УЗК так же можно определить толщину стенки трубопровода.Акустический контроль позволяет делать обоснованные выводы о процессах зарождения и развития опасных повреждений и, в конечном итоге, о техническом состоянии объекта [4].
В частности, сварные соединения всегда были и остаются наиболее слабым звеном в любой конструкции, поэтому одной из важнейших задач является определение наличия напряжений в околошовной зоне (ОШЗ) сварных стыков трубопроводов.
В настоящее время определению наличия концентрации напряжений в ОШЗ магистральных трубопроводов уделяется очень мало внимания, а это необходимо. Доля аварий по причине коррозионного растрескивания металла под напряжением достигла более 40 % [5]. Практически половина аварий на газонефтепроводах происходят из-за наличия остаточных напряжений в околошовной зоне. Эти напряжения накладываются на рабочие, ускоряя процесс зарождения трещины в околошовных зонах соединений труб, и обуславливают непрерывный коррозионный процесс, а также способствуют развитию трещины до
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2016 ISSN 2410-700X_
разрушения трубопровода. Напряжения в околошовной зоне являются результатом наличия внутренних напряжений, которые могут вызываться различными причинами. К основным причинам их появления относят неравномерность нагрева и усадки сварного шва, структурные изменения металла и околошовной зоны. Также к причинам возникновения относят применение несоответствующей техники и технологии сварки (неверно выбран диаметр электрода, не соблюдаются режимы сварки и т. д.), низкая квалификация сварщика, нарушение размеров сварных швов и т. п. Одной из причин напряжения в ОШЗ также является давление, создаваемое продуктом транспортировки.
В силу своих особенностей, применяемые в настоящее время сканирующие системы дефектоскопии, не способны определять наличия напряжений в зоне, расположенной в непосредственной близости к линии сплавления кольцевых сварных швов трубопроводов.
При акустической диагностике эта проблема имеет связь с временной локальной потерей контакта между датчиками и поверхностью магистрального трубопровода при перемещении сканера-дефектоскопа через усиление шва, что приводит к появлению в ОШЗ необследованной зоны, размеры которой могут доходить до 8 - 12 см в зависимости от конструкции сканера и траектории движения [6].
Для обоснования требований к процедуре обследования зон кольцевых сварных соединений и снижения вероятности разрушения трубы в процессе эксплуатации, необходимо выполнить оценку работоспособности участков околошовной зоны сварных соединений в зависимости от конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов, влияющих на их эксплуатационную надежность, что является актуальной темой исследования.
Определение наличия ЗКН методом магнитной памяти. Определение концентрации напряжений выполнялось на фрагменте магистрального газопровода «Уренгой-Новопсков» Ду 1420 (рисунок1).
Рисунок 1 - Фрагмент МГ, взятый для определения концентрации напряжений
В настоящее время для определения наличия зон концентрации напряжений в околошовной зоне газонефтепроводов существует лишь один метод бесконтактного контроля - так называемый, метод магнитной памяти металла (ММП). ММП - метод неразрушающего контроля, основанный на регистрации и анализе распределения собственных магнитных полей рассеяния (СМПР), возникающих на изделиях и оборудовании в зонах концентрации напряжений и дефектов металла [7].
При этом СМПР отображают необратимое изменение намагниченности в направлении действия максимальных напряжений от рабочих нагрузок, а также структурную и технологическую наследственность деталей и сварных соединений после их изготовления и охлаждения в магнитном поле Земли. В результате, при проверке трубопровода методом МПМ мы получаем магнитограмму, характеризующую распределение напряжений по диагностируемому участку.
При анализе наличия напряжения в ОШЗ газопровода использовался измеритель концентрации напряжений ИКН-1М-измеритель концентрации напряжений. Диапазон измерений напряженности магнитного поля Нр, А/м и ±2000.
ИКН-1М предназначен для 100% контроля труб большого диаметра 530-1420 мм, выполнения бесконтактной магнитометрической диагностики трубопроводов и для контроля других объектов больших площадей и большой протяженности.
При контроле методом ММП используется естественная намагниченность и последействие, которое проявляется в виде магнитной памяти металла к фактическим деформациям и структурным изменениям в металле изделий.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2016 ISSN 2410-700X_
Качество сварного соединения и ОШЗ по методу МПМ оценивается по характеру распределения магнитного поля Нр и его градиента d^/dx, где dx - минимальное расстояние между двумя соседними точками измерений поля Нр. Значение градиента определяется автоматически как модульная разность |ДНр|, деленная на дискретное расстояние Ах между двумя соседними точками измерения, которое устанавливается при предварительной настройке прибора. Магнитограммы получены в результате измерений СМПР на фрагменте МГ показаны на рисунках 2, 3 и 4.
Рисунок 2 - Магнитограмма с результатами контроля методом МПМ фрагмента МГ. Распределение изменения градиента магнитного поля вдоль поверхности участка ОШЗ
В качестве визуализации результата контроля образца методом магнитной памяти металла представлена магнитограмма. На оси абсцисс представлена шкала длинны в миллиметрах характеризующая длину участка контроля и предназначенная для определения точных координат участка (зоны) изменения градиента магнитного поля. На оси ординат обозначено распределение магнитного поля (значение градиента магнитного поля) . Классификация дефектов (напряжений) по критерию годности к эксплуатации выполняется исходя из значения градиента магнитного поля dH / dx .
Из визуализации результата контроля прибором ИКН-1М видно, что дефектные зоны со значением градиента поля ^Н / dx) выше 10 (А / м) / мм, расположенные выше ограничивающей линии, соответствуют недопустимым дефектам по нормам отбраковки согласно «Инструкции по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании МГ, утвержденной ОАО «Газпром» 18 ноября 2008 г». Все дефектные зоны со значением градиента dH / dx < 10 (А / м) / мм соответствуют допустимым дефектам. Вот именно эти дефектные зоны, со значением градиента поля ниже 10 (А / м) / мм, в которых идет процесс развития дефектов, остаются в дальнейшую эксплуатацию. Результаты контроля в сечении фрагмента МГ, выполненный методом МПМ представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Результаты контроля в сечении трещинами КРН
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2016 ISSN 2410-700X_
На рисунке 3 представлены результаты контроля методом МПМ вдоль периметра газопроводной трубы диаметром 1420 х 16 мм в сечении с трещинами стресс-коррозии (коррозионное растрескивание по напряжениям - КРН). Для удобства определения координат дефектов сечение трубы имеет градусную разбивку по длину окружности и координатную сетку в миллиметрах по оси абсцисс и ординат в сечении трубы Распределение магнитного поля Н и его градиента dH/dx (рисунок 2) характеризует фактическое напряженно-деформированное состояние трубы, обусловленное диаметрально противоположным расположением продольных сварных швов и зоной остаточных напряжений (ЗКН-2), вблизи одного из продольных швов (на расстоянии приблизительно 250 мм). Зона с трещинами КРН оказалось расположенной со смещением примерно на 90° от продольных швов. На противоположной стороне по диаметру от зоны КРН выявлена зона концентрации напряжений (ЗКН-1).
Рисунок 4 - Результаты контроля фрагмента МГ на развертке вдоль периметра трубы
На рисунке 4 представлены результаты контроля методом МПМ на развертке вдоль периметра этого сечения трубы и указаны места расположения продольных швов (ПТТТ-1 и ПШ-2), зоны концентрации напряжений (ЗКН-1 и ЗКН-2), трещин КРН и расстояния между этими зонами. Верхняя часть магнитограммы отображает распределение собственного магнитного поля трубы (Н), а нижняя часть - распределение градиента поля ^НМх). Можно выделить две полуволны деформации длиной приблизительно 1000 мм, одну полуволну деформации длиной 1250 мм, одну полуволну деформации длиной 750 мм и две полуволны деформации длиной 250 мм. Следует отметить, что полуволны деформации длиной 250 мм оказались кратными расстоянию ЗКН-2 от продольного шва ПШ-2 (рисунок 3). ЗКН-2, как было отмечено ранее, обусловлена остаточными технологическими напряжениями.
Волны деформации, проявленные благодаря эффекту магнитной памяти металла (см. рисунок 3), действуют под нагрузкой поперек оси трубы и вызывают развитие продольных трещин в зоне максимальной концентрации знакопеременных окружных напряжений. Длина этих волн деформации вдоль периметра трубы обусловлена конструктивными особенностями данной трубы: расположением продольных швов и зоной технологических остаточных напряжений. Распространение этих волн в продольном направлении (вдоль оси трубы) обусловлено диаметром трубы. Из представленных результатов контроля следует, что метод МПМ позволяет оценить НДС как по объему всей трубы, так и в локальных ЗКН. Метод магнитной памяти металла не только позволяет выявить развитые дефекты, но и дает возможность определить уровень концентрации напряжений на этих дефектах, т. е. оценить степень их опасности.
Проведенный анализ контроля показал, что метод МПМ дает нам оценку наличия дислокаций, как по
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2016 ISSN 2410-700X_
телу всей трубы, так и в локальных ЗКН. Другим местом локализации повышенных остаточных и рабочих напряжений, в которых интенсивно развиваются коррозионно-усталостные повреждения, являются зоны термического влияния (ОШЗ).
Координаты зоны трещины и зоны термического влияния (ЗТВ) определены относительно местоположения участков с аномалиями магнитного поля, сопряженными с зонами отклонения уровня напряженно-деформированного состояния от фоновых значений - зонами дефектов. Местоположение таких участков с аномалиями обозначены на рисунке 5, как «Зона трещин».
Контроль наличия концентрации напряжений в сварном стыке. В процессе производства сварочных работ процесс формирования магнитной текстуры происходит своевременно с кристаллизацией при охлаждении, как правило, в магнитном поле Земли. Доменные границы образуются в тех местах, где происходит скопление дефектов кристаллической решётки (например, скоплений дислокаций в ОШЗ) и неоднородностей структуры. Такие линии принадлежат сечению детали, где регистрируется максимальное магнитное сопротивление. Они характеризуют зону максимальной неоднородности структуры металла трубы и зону максимальной концентрации внутренних напряжений (ЗКН).
Контроль МПМ выполняется на вырезанном дефектном сварном стыке для определения концентрации напряжений. Для контроля наличия дефекта сварного стыка фрагмента МГ выполнен радиографический контроль. В качестве результата контроля представлена рентгеновская пленка (рисунок 5), установленная с наружной стороны сварного стыка МГ. Дефектом сварного стыка является неметаллические включения в корневом слое сварного стыка и поперечная трещина, в зоне продольного шва
Рисунок 5 - Результат рентгенографического контроля
Результаты контроля сварного стыка на наличие напряжений методом МПМ показаны на рисунке 6. Наличие трещины мы определили при регистрации и анализе изменения распределения магнитного поля обследуемой околошовной зоны.
Неравномерность распределения магнитного поля в зоне 1 и 2 указывает на наличие концентратора напряжения в ОШЗ в виде трещины. ММПМ и рентгенографический контроль фрагмента сварного стыка МГ имеют одинаковые результаты. Метод магнитной памяти металла оказался достоверным и информативным методом неразрушающего контроля.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2016 2410-700Х
360° 0° 10°
- <М4/*
190° 1эо° 170°
Рисунок 6 - Результат контроля. Визуализация градиента магнитного поля ^НМх) вдоль сварного соединения, где 1, 2- зона концентрации напряжений
Как оказалось, метод МПМ является универсальным бесконтактным методом, позволяющим определять напряжения, как в основном теле трубы, так и в других ЗКН. Усовершенствование метода может значительно повысить надежность эксплуатации и сооружения магистральных трубопроводов.
Анализ современных методов неразрушающего контроля для определения наличия напряжений в ЗКН показал, что в данный момент для определения наличия напряжений в ОШЗ трубопроводов, существует только один инструментальный бесконтактный метод контроля, основанный на магнитной памяти металла.
Кроме того, проведя исследования на участке газопровода, мы выявили, что метод МПМ является универсальным методом бесконтактного контроля, который позволяет определять зоны концентрации напряжений, как основном теле, так и в ОШЗ трубопровода.
Исход из практического применения можно выделить недостатки метода при его применении на практике:
- малая глубина возможного контроля (информация поступает только от поверхностных слоев трубопровода);
- большое влияние состояния поверхности;
- необходимость воздействия на трубопроводы изменяющимся магнитным полем.
Необходимость воздействия на трубопровод изменяющимся магнитным полем препятствует
достоверному получению результата контроля ММПМ при наличии свободных токов: вблизи нахождения трубопровода с железной дорогой либо высоковольтной линии электропередач. Так же метод требует дополнительного дорогостоящего оборудования для проведения контроля.
В связи с этим предлагается методика проверки напряженности околошовных зон трубопроводов при помощи ультразвукового метода. Основой предлагаемого метода является скорость распространения ультразвуковой волны в теле металла ОШЗ. При наличии напряжений металл ОЩЗ будет иметь неоднородную структуру. От однородности структуры металла ОШЗ напрямую зависит скорость прохождения ультразвуковой волны через стенку трубопровода. По изменению скорости ультразвуковой (УЗ) волны можно судить о неоднородности структуры металла, и как следствие о наличии либо отсутствии напряжений. Так же предлагаемая методика не требует применения и покупку нового оборудования для проведения контроля. Замер скорости прохождения УЗ волны можно выполнять за счет ультразвукового
Заключение
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №9/2016 ISSN 2410-700X_
дефектоскопа, который является необходимым оборудованием для контроля и годности к эксплуатации сварных стыков трубопроводов. Предлагаемая методика позволит выполнять контроль сварных стыков магистральных газопроводов одновременно проверяя околошовную зону на наличие напряжений.
Список использованной литературы:
1. Касьянов А.Н. Оценка работоспособности околошовных зон кольцевых сварных соединений магистральных трубопроводов: дис. ... канд. техн. наук. - Москва, 2012.
2. Дубов А. А. Метод магнитной памяти металла и возможности его применения для диагностики элементов энергетических котлов [Текст] / А.А. Дубов // Промышленная энергетика. 2013. № 2. С. 48-53.
3. Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Зверев Е.А., Велиюлин И.И., Касьянов А.Н. Комплекс средств дефектоскопии трубопроводов больших диаметров // С-Пб.: В мире неразрушающего контроля, ежеквартальное журнальное обозрение.- № 1(43).- 2009.- С.18-21.
4. Дубов А.А., Дубов Ал.А. Опыт применения бесконтактной магнитометрической диагностики трубопроводов и перспективы ее развития [Текст] / А. А. Дубов, Ал. А. Дубов // Контроль. Диагностика. -2014.- № 4.- С. 64-67.
5. Кузьмин А.Н., Жуков А.В., Журавлев Д.Б. Акустико-эмиссионная диагностика магистральных газопроводов с применением тензометрии. // В Мире НК. - 2002. - 4(18).
6. Пашков Ю.И, Иванов М.А., Губайдулин Р.Г. Остаточные сварочные напряжения и пути снижения сресс-коррозионных разрушений магистральных газопроводов. Вестник ЮУрГУ - 2012 - № 15 - С. 28-30.
7. РД 102-008-2002 Инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов бесконтактным магнитометрическим методом.
© Буклешев Д.О., 2016
УДК 658.562:004.891
Димитров Евгений Валерьевич
начальник отдела ЗАО «Комтех-Плюс», г. Ростов-на-Дону, РФ E-mail: [email protected]
О СОГЛАСОВАННОСТИ ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК ПРИ ФОРМАЛИЗАЦИИ ВХОДНЫХ ДАННЫХ
Аннотация
В статье представлены результаты этапа фаззификации при решении задачи оценки уровня зрелости организации. Рассмотрены вопросы представления входной нечёткой информации, построены функции принадлежности для критерия «улучшения, инновации и обучение», проведен анализ качества экспертной информации для 3-термовой и 5-термовой моделей на основе критериев согласованности.
Ключевые слова
Лингвистическое описание, уровень зрелости организации, базовое терм-множество, функция
принадлежности, показатели согласованности
Важным элементом определения состояния организации является постоянный мониторинг уровня зрелости в направлении достижения устойчивого успеха, для чего используется самооценка. В методике самооценки используется 5 уровней зрелости, которые определяются по каждому направлению деятельности, установленного стандартом [1, с. 21]. Очевидно, что представление о принадлежности критерия к тому или иному уровню содержат элемент субъективизма, зачастую ряд характеристик сложно измеряются количественно, поскольку предполагают оценку качественных характеристик баллами. Нами
