Способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов

(9) (11) 51)5 601 1 1 ч 2).Извытекамененинамагнрых, онстанапряж ов 1 и 2) я их приьзуются , во-втои, что меических али зараанал ют дв я. Во ичив и при конц ений ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 176113, кл, О 01 Е. 1/12, 1965.Вонсовский С.В, Магнетизм, М.: Н1964, с, 174.Авторское свидетельство СССРМ 1727004, кл. 0 01 1 1/12. 1991,Изобретение относится к способам контроля напряженно - деформированного состояния ферромагнетиков по остаточной намагниченности металла и может быть использовано в различных отраслях: в энергетике для контроля трубопроводных систем, в нефтяной и газовой промышленности для контроля газо- и нефтепроводов, в железнодорожном транспорте для контроля рельс в любых конструкциях из ферромагнитных материалов.Известны способы измерения напряжений в деталях машин, основанные на использовании явления магнитоупругой анизотропии, возникающей под действием приложенных нагрузок и деформаций 1 и иза известных способ а обязательных услови -первых, в них испол ющие устройства, и меняются при услови ентрации механ в контролируемой дет(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Сущность изобретения; максимальную величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеряемого магнитного. поля определяют по измеренной максимальной величине напряженности магнитного поля, 2 ил. нее известны. Очевидно, что использование магнитных способов измерений механических напряжений, например, в трубах поверхностей нагрева энергетических котлов при таких условиях невозможно, Специально намагнитить трубную систему, общая протяжность которой на современном котле достигает 500 км, задача нереальная,Измерение механических напряжений путем тензометрирования, например, по способу 23 с помощью магнитострикционныхдатчиков, наклеиваемых на контролируемую поверхность, или путем нанесения на поверхность предварительно протарированного ферромагнитного покрытия по способу(1), для протяженных трубопроводов и других конструкций, находящихся в эксплуатации, практически невозможно. Для этого необходимо знать заранее место концентрации механических напряжений, что не представляется возможным из-за влияния на их образование различных конструктивных и эксплуатационных факторов, Магнитные способы 1 и 2) не позволяют,С Р М; Л ,Н о й С П С т,;" ,-)1, и11 ВГни) гО о пол)1 Г)аг сеян ч и-иСпособ 3 л)11 В1 В)1;,ст;,т(.),КОНТОЛ 1Е 1,НЗ 1й Ппл ги,:,. ;го оП Р 51 Р Е 1 11 131трубопроводах под,"с."и, -Г)Лкрутящих нагрузк. Еос;-: - о-,-,")".отличие от способов 11 обо:; т, может примснятьс 5) )ол.ко ля пл,","1.:Р- ской деформации и це ь:ожет быть -. к Пострацан на область упругой;.,е:)1),.р;,;лци,; ИЗВЕСТ 1 О, ЧТО В ОбЕ 1 Сп);.Е 1. г;. б)пт,(.),1,-рконструкЦии Госле снятия раб:)их ;)Гр . )" имеет место упруго-пластическая деформа- ЦиЯ. Позтому В работа 01 цей к;цсг)и:; ;зо.ны остаточных напря,кецнй мог) г и.;.;Вть место и В области упругой де(1:001 н .1:)1"атом большое значение для обеспече 1: наДЕжНОСти КОНСТРУКЦИИ ИМЕЕ- ВО. ГОЖ: СЛГЬ ОГроделеция максимальной Ве)ичины механических ьвпряжен 1 й, обусловленной од.носторонним нагружением )или амплигудсй напряжений при циклическом нагру.:кении, Способ 3 не позволяет Выполнить зту зада" ./.Вльо изобретеия является повыше;1:е;-.),фективОсти контроля остаточныхрлжений В изделиях из ферромагнитных;,терРло)В за счет В 031 ожнОсти Определе" .:.:, максимальной Велич)ины напряжений, д ств,ЯГощих В награВлеыи, совпадаОщемнапра г)лец)См измеряемоГО маГнитноГОпплгЛоставге 11 Вя цель достигается тем, что 11 В способе КОнтроля Остаточных наг 1 ря)ке 1 ий,.: зделиях из ферромагнитных материалов, За,(ЛЬ)ЧВЮц 1 ИСЯ В ЗМЕРЕНИИ НВПРЯЖЕННО с Ги маГнитнОГО пОля, с цеуь 10 Г 10 Вышения з:.фективности за счет Возможности определения максимальной Величины Остаточа Г Р Я Ж а Н 1, й) Д Е и С Г В У 10 Щ И Хнаправлении, совп)да:СВ.),с с направление 1 из 10)яемОГО ма Гни 1 нОГО пол 5, измеряют ,: с,.;Вльнуо Вел:.;чину напряженности ,:.О 1 аг)Итцого псля, цо которо)л определяота,.с ал 1-у)а Вел 11:1 у остаточных напря,", 01, 1 р 1 тако.1 с )особе обеспечивается; - :.;. ОмВГ реале)ии, не требует построения 35 г .дуировоччых графиков, так как является:,(а Сс 1 ва 1 ы 11 способом определения напр:)лец 1 и концентрации действия оста.,; )х 1 ВППЖЦИИГ 1 оскольку В ггредлагаемо 1.1 способе исл)С г)ол.зуются относительные величины, позтоу так же, как и в способе 3, измерение це требует специального намагничивания и СОЗдацгя ОСОбОГО ИЗМЕрИтЕЛЬНОГО ПОЛЯ; ПрИ зтом можно использовать явление намэгни чивания даже В магнитном поле Земли. Измерение на требует какой - либо сГециальной под Отовки поверхности кОнтролируемого изделия..0 Способ основан на использовании магнгггоупругого и магнитомеханического аффектов, известных В физике магнитных Яиений. СуществеГцость отличий заключается В том, то пОи Г 1 редлаГаемом маГнит,б цом споспое становится возможнымопределение максим;льной Величины остаточьх напряжений, Обусловленных Одностороццим нагружением или амплитудой напряжений при циклическом нагружении в л 10 бой конструкЦии из ферромагнитОГО ма 1779954териала как при упругой, так и при пластической деформации.Изобретение поясняется при рассмотрении прилагаемого чертежа, где представлена схема, иллюстрирующая способ 5определения остаточных напряжений в зоне комбинированного стыка стыка из разных марок сталей и разных типоразмеровтруб) на трубопроводе, где на фиг. 1 - способ определения концентрации остаточных 10напряжений в направлении, перпендикулярном к контролируемой образуащей трбы, при котором изменяется величина Нр,на фиг. 2 - способ определения концентрации остаточных напряжений в направлении 15вдоль образующей трухбы, пои котором измеряется величина Нр,При этом следует отметить, что трубы 1и 3 с комбинированным стыкам находятсяв конструкции остановленного на ремонт 20котла.Предлагаемый способ определения остаточных напряжений, например, в зонекомбинированного стыка двух котельныхтруб 1 и 3 фиг. 1) осуществляется следующим образом,Сначала измеряот величину напряженности магнитного паля рассеяния Нр околокомбинированного стыка со стороны трубы1 (изготовленной из ферромагнитного материала) путем перемещения датчика 2 вдольпериметра наружного диаметра в направлении 4 с расположением измерительной катушки К пергендикулярно к касательнойлинии т в каждой точке контроля (фиг. 1). 35При этом способе измерения максимальнаявеличина Нр (глах) характеризует надравление действия максимальных остаточныхнапряжений от крутящего и изгибающегомоментов в точке контроля А на наружном 40диаметре трубы 1 около сварного соединения. Затем излеряют величину напряженности магнитного поля рассеяния Нр околохкомбинированного стыка со стороны трубы1 путем перемещения датчика 2 вдоль пери метра наружного диаметра в направлении 4 с горизонтальным расположением измерительной катушки Кась Х фиг, 2), При этом способе измерения максимальная величина Нр (гпах) характеризует направление дейХствия максимальных остаточных напряжений, действующих вдоль оси Х в точке контроля Б на наружном диаметре трубы 1 около сварного соединения. Знак измеренхнои величины Нр в силу магнитомеханического эффекта совпадает со знаком механических напряжений, действующих вдоль оси Х, а точки, где величины Нр = О,х характеризуют месторасположение точек изменения знака механических напряжений на наружном диаметре трубы 1.По измеренным величинам Нр пах) и Нр (тах) судят а напряженно - деформироХванном состоянии трубы 1 около комбинированного стыка с трубой 3. В направлении действия максимальных остаточных напряжений при выполнении измерений можно использовать эффект намагничивания трубы 1 и комбинированного стыка в процессе эксплуатации под действием внешних магнитных полей и рабочих нагрузок. Измерение величин Нр и Нр производят су хпомощью любого известного полемера (феррозонд, датчик Холла).Формула изобретения Способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов, заключающийся в измерении напряженности магнитного полл, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет определения максимальной ьеличины остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеряемого магнитного поля, измеряют максимальную величину апряженности магнитного поля, по которой определяют максилальную величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеряемого магнитного полл.,акто Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 4430 БНИИПИ Составитель А,Д Техред М,Морген Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5