Способ изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов


 


Владельцы патента RU 2455635:

Пудов Владимир Иванович (RU)
Соболев Анатолий Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области разработки способов метрологической поверки, настройки и калибровки измерителей износа стальных проволочных канатов, в частности магнитных дефектоскопов. Согласно заявленному способу изготавливают комплект имитаторов потери сечения стальных канатов, в котором каждый имитатор состоит из пучка, набранного из стальных калиброванных проволок, скрепленных между собой, разных по диаметру, и соответствует 0; 10; 15; 20 и 25% износу сечения стальных канатов. Каждый имитатор изготавливают из инструментальной стали У8, предварительно подвергнутой термообработке, до получения магнитной проницаемости 19-21 ед. СИ. Стальные проволоки изготавливают диаметром 1 мм и 5 мм, длиной не менее 1 м, и на их поверхность наносят слой диэлектрического покрытия, толщиной не менее 0,1 мм. При этом термообработку осуществляют помещением имитаторов в печь, нагретую до температуры 750°С, с выдержкой при этой температуре в течение 10 минут и их охлаждением в воде при комнатной температуре. Нанесение слоя диэлектрического покрытия осуществляют открытым напылением. Скрепление проволок между собой осуществляют эпоксидной смолой. Технический результат: повышение достоверности контроля износа разных типов канатов и минимизация влияния разных марок сталей канатов на контроль их износа и условий эксплуатации. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области разработки способов метрологической поверки, настройки и калибровки измерителей износа стальных проволочных канатов, в частности, магнитных дефектоскопов.

Стальные канаты в процессе эксплуатации подвергаются многократным динамическим воздействиям, например, весового, скоростного перемещения канатов или грузов и т.д., приводящим к их износу, установленная норма которого не должна превышать 24% от первоначальной площади поперечного сечения канатов.

Проволочные канаты изготовляются из сталей разных марок, например, 6X19, 6X30, 18X19, имеющих разброс величин амплитудной магнитной проницаемости в диапазоне 30-60 ед. СИ [Марочник сталей и сплавов. Под. ред. В.Г.Сорокина. - М: Машиностроение, 1989 - 640 с.]. Практически в пределах этих величин амплитудной магнитной проницаемости, по неэксплуатируемым отрезкам канатов, и осуществляется стандартная настройка и калибровка магнитных дефектоскопов. Полученные в этих условиях погрешности калибровки дефектоскопа неизбежно возрастают при его эксплуатации за счет суммарных изменений - динамических нагрузок при эксплуатации каната, внешних помех и других факторов, что приводит к снижению точности и достоверности контроля стальных канатов при их 25%, 20%, 15% износа, и даже пропуску 10% износа. Поэтому, не вырабатывая отведенных сроков эксплуатации, канаты заменяются новыми.

Решить эту проблему можно путем изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов с постоянными величинами магнитной проницаемости, меньшими по сравнению с аналогичными для контролируемых канатов. Они существенно повысят требования к характеристикам дефектоскопов, которые после настройки по этим образцам приобретут значительный запас по чувствительности и более стабильный режим работы.

Уровень техники в данной области может быть представлен следующими известными решениями.

Известен способ изготовления контрольного образца, имитатора износа сечения каната, предназначенного для настройки и поверки магнитного дефектоскопа [РД 03-348-00. Методические указания по магнитной дефектоскопии стальных канатов. Раздел 8. Контрольные образцы].

Способ реализуют следующим образом: образец отрезают от нового каната перед его установкой; искусственные дефекты образца, имитирующие потерю площади сечения каната, создают удалением одного или более отрезков наружных проволок каната; длину отрезков создают не менее 800 мм, расстояние между участками с удаленной проволокой - не менее 800 мм, а расстояние от края образца до участка с удаленной проволокой не менее 1 м; торцы перерезанных стальных проволок выполняют плоскими, а плоскости среза - перпендикулярными к оси проволоки; число участков с удаленной проволокой формируют в соответствии с техническим руководством по применению дефектоскопа. При этом относительную потерю площади сечения ΔS (%) участка образца, вызванную удалением стальных проволок, рассчитывают по формуле

ΔS=(πdN/4SH) 100%,

где N - число удаленных проволок диаметром d (мм); SH - номинальная площадь сечения образца каната до удаления проволок, мм2.

Недостатки данного способа связаны с тем, что имитаторы потери сечения стальных канатов изготавливают из отрезков канатов, не подвергнутых эксплуатации, следовательно, снижается точность настройки магнитных дефектоскопов. Относительную потерю площади сечения участка образца, вызванную удалением стальных проволок, рассчитывают по формуле, что может приводить к производственным ошибкам, а также к неточности настройки магнитных дефектоскопов. Кроме того, имитаторы изготавливают для конкретных по материалу и типоразмерам канатов, что приводит к трудоемкости реализации данного способа и существенным производственным затратам.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов, предназначенных для метрологической настройки и поверки магнитного дефектоскопа [Госреестр РФ: №24994-03. Имитаторы потери сечения стальных канатов].

Способ реализуют следующим образом: имитаторы потери сечения стальных канатов изготавливают из набора калиброванных стальных проволок, аналогичных по магнитным свойствам проволокам имитируемых круглых, плоских и резинотросовых канатов, разного диаметра и набора фиксаторов этих проволок, формирующих геометрию сечения имитируемого каната. Затем проволоки собирают с помощью фиксаторов в пучок, аналогичный по форме и площади сечения имитируемому канату, при этом потерю сечения в 25%, 20%, 15% и 10% получают удалением из пучка необходимого числа стальных проволок.

Недостатки данного способа связаны с тем, что имитаторы с разной потерей сечения стальных канатов получают путем удаления из пучка необходимого числа стальных проволок, а это может приводить к производственным ошибкам и, как следствие, к неточности настройки магнитных дефектоскопов. Причем, из-за установления фиксаторов пучка, образцы исследуются в статическом состоянии и в результате не отражают изменения свойств материала канатов в условиях эксплуатации.

Таким образом, вышеуказанные недостатки способа изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов не позволяют в полной мере решить проблему повышения достоверности и точности настройки и калибровки магнитных дефектоскопов.

В основу изобретения положена задача повышения достоверности и точности калибровки магнитных дефектоскопов, за счет изготовления универсальных имитаторов потери сечения стальных канатов с малой амплитудной магнитной проницаемостью, получаемой специальным режимом их термической обработки, а также имитации основных типов стальных канатов в широком диапазоне их износа.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов, включающем выполнение комплекта имитаторов для контроля износа стальных канатов, в котором каждый имитатор состоит из пучка, набранного из стальных калиброванных проволок, скрепленных между собой, разных по диаметру, и соответствует 0; 10; 15; 20 и 25% износу сечения стальных канатов, согласно изобретению, каждый имитатор изготавливают из инструментальной стали У8, предварительно подвергнутой термообработке, до получения амплитудной магнитной проницаемости 19-21 ед. СИ, при этом его стальные проволоки изготавливают диаметром 1 мм и 5 мм, длиной не менее 1 м, на их поверхность наносят слой диэлектрического покрытия, толщиной не менее 0,1 мм.

При этом термообработку осуществляют помещением имитаторов в печь, нагретую до температуры 750°С, с выдержкой при этой температуре в течение 10 минут и их охлаждением в воде при комнатной температуре.

Нанесение слоя диэлектрического покрытия осуществляют открытым напылением.

Скрепление проволок между собой осуществляют эпоксидной смолой.

Изготовление имитаторов потери сечения стальных канатов в виде комплекта образцов, имитирующих износ стальных канатов, каждый из которых состоит из пучка стальных проволок, набранных из инструментальной стали У8 с магнитной проницаемостью 19-21 ед. СИ, обеспечивает возможность воспроизведения диапазона дефектов стальных канатов, связанных с их процентным износом.

Изготовление имитаторов, предназначенных для калибровки магнитных дефектоскопов, в виде комплекта образцов с постоянными величинами магнитной проницаемости, меньшими по сравнению с аналогичными для контролируемых канатов, позволяющими воспроизводить диапазон дефектов стальных канатов, связанных с их процентным износом, обеспечивает повышение достоверности и точности калибровки магнитных дефектоскопов.

Кроме того, заявляемый способ изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов, за счет своих конструктивных особенностей, повышает достоверность калибровки дефектоскопов, а именно: изготовления образцов без применения металлических фиксаторов пучка стальных проволок, позволяет проводить калибровку в условиях, приближаемых к динамическим, путем пропускания образцов в дефектоскопе со скоростью 0,5-1 м/с, соответствующей условиям реального контроля канатов.

Поэтому использование заявляемого способа изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов существенно снижает погрешность калибровки дефектоскопов, которые после настройки по этим образцам приобретут оптимальный вариант чувствительности, за счет выполнения комплекта образцов из стали с малой магнитной проницаемостью, что обеспечит более стабильный режим работы дефектоскопов в эксплуатационных условиях.

Таким образом, данный способ изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов с магнитной проницаемостью 19-21 ед. СИ позволяет оптимизировать настроечные параметры магнитных дефектоскопов, и тем самым повысить достоверность контроля разных типов канатов, и практически исключить влияние разных марок сталей канатов на контроль их износа и разных условий их эксплуатации.

Способ изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов может быть использован для выполнения трех разных комплектов имитаторов, предназначенных для контроля износа круглых, плоских, а также резинотросовых стальных канатов. Комплект содержит пять имитаторов, в котором каждый имитатор состоит из пучка, набранного из стальных калиброванных проволок, скрепленных между собой, разных по диаметру, и соответствует 0; 10; 15; 20 и 25% износу сечения стальных канатов. Имитаторы изготавливают из инструментальной стали У8, которую предварительно подвергают термообработке, до получения амплитудной магнитной проницаемости (µа) 19-21 ед. СИ. Снижение µа имитаторов по отношению к µа канатов позволяет получить запас по точности при условии определения нормированных погрешностей дефектоскопа. Для этого необходимо получить оптимизированное значение µа, обеспечивающего надежную регистрацию выходного сигнала дефектоскопа. Расчетно-экспериментальным путем было установлено, что оптимальные значения µa составляют около 20 ед. СИ.

Площадь среднего поперечного сечения пучков образца определяют по формуле Sc=n·s, где n - число стальных проволок в пучке; s - площадь среднего поперечного сечения проволоки.

Для исключения влияния скин-эффекта при намагничивании имитатора переменным магнитным полем в датчике дефектоскопа, его стальные проволоки изготавливают диаметром 1 мм и 5 мм, длиной не менее 1 м. На их поверхность наносят слой диэлектрического покрытия, толщиной не менее 0,1 мм. При этом термообработку осуществляют помещением имитаторов в печь, нагретую до температуры 750°С, с выдержкой при этой температуре в течение 10 минут и их охлаждением в воде при комнатной температуре. Нанесение слоя диэлектрического покрытия осуществляют открытым напылением. Скрепление отдельных участков проволок между собой осуществляют эпоксидной смолой, что позволяет проводить калибровку дефектоскопа в скоростном режиме перемещения имитатора.

В таблице 1 представлены параметры имитаторов потери сечения круглых, плоских и резинотросовых стальных канатов.

Абсолютная погрешность имитаторов потери сечения стальных канатов составляет менее 0,3%.

В основу функционирования имитаторов потери сечения стальных канатов положен принцип эквивалентности воздействия каната и пучка стальных проволок, обладающего тем же сечением металла, что и канат, на магнитный дефектоскоп.

В таблице 2 представлены физические параметры имитаторов потери сечения стальных канатов.

Таблица 1
Тип канатов Обозначение комплектов имитаторов Число прутков в имитаторе Σ площадь поперечного сечения имитаторов мм2 Уменьшение сечения имитаторов (износ), %
d=5 мм d=1 мм
Круглые И 1-1 20 - 392,8 1
И 1-2 18 1 354,2 0,902
И 1-3 17 1 334,6 0,852
И 1-4 16 1 315,0 0,802
И 1-5 15 - 294,5 0,750
Плоские И 2-1 38 - 746,1 1
И 2-2 34 - 667,6 0,895
И 2-3 32 - 628,3 0,842
И 2-4 30 - 589,1 0,790
И 2-5 28 - 559,6 0,736
Резинотросовые И 3-1 52 - 1021,0 1
И 3-2 47 - 922,8 0,904
И 3-3 44 - 863,9 0,846
И 3-4 42 - 824,7 0,808
И 3-5 39 - 765,7 0,750
Таблица 2
Обозначение комплектов имитаторов Средние значения параметров намагничивающего поля Средние значения U*,mB Амплитуда магнитного потока Ф, мкВб Отношения амплитуд образцов Ф*/Ф относит. ед.
50 А/м 160 А/м
На, А/м f,Гц На, А/М f,Гц
И 1-1 - - 160,2 200,2 68,8 77,5 1,0
И 1-2 160,0 199,8 61,7 69,5 0,897
И 1-3 159,8 200,0 58,5 66,0 0,851
И 1-4 160,1 200,3 54,7 61,6 0,795
И 1-5 159,9 200,0 51,2 57,7 0,744
И 2-1 50,2 199,9 - - 40,3 45,3 1,0
И 2-2 50,3 200,2 35,8 40,2 0,889
И 2-3 49,9 200,0 33,7 37,9 0,837
И 2-4 50,0 198,8 31,8 35,6 0,788
И 2-5 50,1 200,1 29,8 33,4 0,739
И 3-1 49,8 200,1 - - 55,1 62,0 1,0
И 3-2 50,1 200,0 49,6 55,8 0,900
И 3-3 50,0 200,2 46,6 52,4 0.845
И 3-4 50,2 200,1 44,5 50,0 0,807
И 3-5 49,9 199,8 41,4 46,6 0,751

При калибровке магнитного дефектоскопа, например, типа УДК-3 (диапазон измерения износа канатов 0-24%, абсолютная погрешность измерения ±1% при доверительной вероятности 0,95), путем пропускания со скоростью 0,5-1 м/с, соответствующей условиям реального контроля канатов,через намагничивающую и измерительную катушки датчика дефектоскопа, данных комплектов имитаторов, были получены на рабочих режимах при амплитудах напряженности переменного магнитного поля 50 А/м для плоских и резинотросовых канатов, 160 А/м для круглых стальных канатов и частоте 200 Гц, амплитуды магнитной проницаемости образцов в 1,5-2 раза меньше по сравнению с таковыми для контролируемых канатов. В результате чего обеспечивается запас по чувствительности УДК-3 более чем в 1,5 раза. Полученные данные представлены в таблице 2.

Эффективность применения способа была подтверждена испытанием дефектоскопов УДК-3 в практических условиях эксплуатации канатов в составе шахтного оборудования.

Таким образом, заявляемый способ изготовления универсальных имитаторов потери сечения стальных канатов с малой амплитудной магнитной проницаемостью, за счет имитации основных типов стальных канатов в широком диапазоне их износа и применения специального режима их термической обработки, обеспечивает повышение достоверности и точности калибровки магнитных дефектоскопов, что в свою очередь повысит надежность эксплуатации стальных канатов при увеличении срока их эксплуатации.

1. Способ изготовления имитаторов потери сечения стальных канатов, включающий выполнение комплекта имитаторов, в котором каждый имитатор, состоит из пучка, набранного из стальных калиброванных проволок, скрепленных между собой, разных по диаметру, и соответствует 0; 10; 15; 20 и 25%-ному износу сечения стальных канатов, отличающийся тем, что каждый имитатор изготавливают из инструментальной стали У8, предварительно подвергнутой термообработке, до получения магнитной проницаемости 19-21 ед. СИ, при этом стальные проволоки изготавливают диаметром 1 мм и 5 мм, длиной не менее 1 м и на их поверхность наносят слой диэлектрического покрытия толщиной не менее 0,1 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку осуществляют помещением имитаторов в печь, нагретую до температуры 750°С, с выдержкой при этой температуре в течение 10 мин и их охлаждением в воде при комнатной температуре.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение слоя диэлектрического покрытия осуществляют открытым напылением.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что скрепление проволок между собой осуществляют эпоксидной смолой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к внутритрубной дефектоскопии, и может быть использовано для контроля технического состояния стенок труб непосредственно в процессе транспортировки поставляемого по трубе жидкого или газообразного продукта, например газа по магистральному газопроводу.

Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии в промышленности и на транспорте, в частности может быть использовано в целях обнаружения избыточных изгибных напряжений в рельсовом пути, в металлических профилях промышленных конструкций, трубопроводах и других протяженных деталей и объектов, непосредственно при их эксплуатации.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для диагностирования трубопроводов и других стальных пустотелых сооружений. .

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, а именно к комплексным средствам для изучения технического состояния обсадных колонн и насосно-компрессорных труб нефтегазовых скважин методами профилеметрии и дефектоскопии.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к устройствам для внутритрубной диагностики состояния стенок труб газо-, нефте-, продуктопроводов, и может быть использовано при диагностике действующих газопроводов.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для обнаружения дефектов потери металла и растрескиваний в стенках труб при проведении переизоляции трубопроводов.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к устройствам для внутритрубной диагностики геометрических форм и размеров газопроводов. .

Изобретение относится к области автоматизации сварочных процессов, в частности к датчикам положения сварочного электрода относительно стыка

Изобретение относится к области неразрушающего контроля

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при контроле эксплуатационных колонн нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий и предназначено для дефектоскопии стальных прядных канатов

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества стальных канатов

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления подповерхностных дефектов в ферромагнитных объектах. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе контролируемый объект намагничивают постоянным магнитным полем, возбуждают с помощью вихретокового преобразователя на контролируемом участке вихревые токи, регистрируют вносимое в вихретоковый преобразователь напряжение U _ в н и по нему судят о наличии дефектов, и согласно изобретению путем изменения параметра Р, регулирующего воздействие постоянного магнитного поля на контролируемый объект, плавно изменяют напряженность Н постоянного магнитного поля от минимальной величины до максимальной, регистрируют максимум Uмax амплитуды вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения U _ в н и величину соответствующего ему значения параметра Р, а параметры дефекта оценивают по совокупности значений Uмах и Р. Технический результат - повышение чувствительности и информативности контроля. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для контроля технического состояния колесной пары железнодорожного транспорта при его движении по рельсовому пути. Согласно способу после наезда колеса (9) на стык (4) в колесе начинает распространяться круговая волна, которая проходя по колесу (9), вызывает появление акустической волны, исходящей от колеса и регистрируемой датчиком (1). Датчик преобразует акустическую волну в электрический сигнал. При отсутствии трещин длительность и частота сигнала будут иметь определенное значение. В случае наличия трещины в колесе указанные параметры изменятся - длительность и частота уменьшатся, что будет свидетельствовать о недопустимости дальнейшей эксплуатации этого колеса. Затем колесо (9) начнет катиться по участку (5), протяженность которого в данном случае равна половине длины окружности колеса, на котором с помощью акустических датчиков осуществляется проверка качества поверхности катания. В результате упрощается конструкция осуществляющего контроль устройства, повышаются эксплуатационные характеристики, снижается энергопотребление. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к способам бесконтактной внетрубной диагностики стальных нефтяных труб, применяемых при транспортировке нефти трубопроводным способом, в том числе, малого и среднего диаметра (100-500 мм), а также при дефектоскопии стальных и чугунных металлоконструкций. Техническим результатом изобретения является повышение точности способа трассирования, снижение энергоемкости устройства, а также повышение производительности труда оператора при использовании предлагаемого способа и устройства. Сущность изобретения состоит в использовании новой навигационной системы, включающей узел датчиков, который состоит из двух групп. Каждая группа включает три однокомпонентных датчика, причем одноименные оси датчиков параллельны, тогда как оси датчиков каждой из групп ортогональны, причем оси двух датчиков в каждой из групп параллельны друг другу и направлению движения и расположены в горизонтальной плоскости. При этом измерение компонент переменного магнитного поля производят непрерывно, на основе измеренных компонент вычисляют углы поворота и наклона узла датчиков, а также величину отступа узла датчиков от проекции оси трубопровода. Команды оператору выдают в виде речевых указаний на известном оператору языке на основе сравнения сигналов, соответствующих углам поворота и наклона, а также величинам отступов, по заранее определенным пороговым значениям этих сигналов. Информацию о техническом состоянии трубопровода получают на основе отношений ортогональных компонент, измеренных вдоль горизонтальной и вертикальной осей в каждой из групп. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам бесконтактной внетрубной диагностики стальных нефтяных труб, применяемых при транспортировке нефти трубопроводным способом, в том числе малого и среднего диаметра (100-500 мм), а также при дефектоскопии стальных и чугунных металлоконструкций. Технический результат: повышение точности определения траектории залегания трубопровода, обнаружения, геометризации и ранжирования дефектов металла и изоляции. Сущность: в способе диагностики в качестве датчиков поля используют, по меньшей мере, 18 однокомпонентных датчиков постоянного магнитного поля, осуществляют компенсацию влияния на результаты измерений флуктуации постоянного магнитного поля Земли. Математическую обработку измерений проводят на основе суммы и разности сигналов соосных компонент поля. В качестве математической обработки используют тензорную обработку матрицы градиентов, составленной на основе результатов измерений, с получением линейных, квадратичных и кубических инвариантов и вычисления компонент магнитных моментов аномалий дефектов, полученных на основе решения системы уравнений. При обработке измерений исключают из обработки интервалы записи измерений, превышающие время действия перегрузок, определяемое по превышению амплитуд пороговых значений измеряемых сигналов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх