Способ диагностики структуры тонкостенных труб из алюминиевых сплавов


 


Владельцы патента RU 2628870:

Публичное акционерное общество "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" (RU)

Изобретение относится к исследованию свойств материалов с помощью электрических измерений и может быть использовано для неразрушающего контроля структуры изделий из алюминиевых сплавов. Сущность: способ включает определение удельной электропроводимости материала и анализ полученных значений. При этом для каждого типоразмера трубы и марки сплава определяют минимальное базовое значение удельной электропроводимости с учетом поправок на радиус кривизны поверхности и толщину стенки трубы (γБ), а также эталонную разницу ее значений в пределах измерений удельной длины трубы (Δγ). Осуществляют последовательные измерения удельной электропроводимости после термической обработки по всей длине наружной поверхности трубы через определенные равные промежутки. Сравнивают полученные значения с допустимыми. При наличии показателей электропроводимости, соответствующих базовому значению и эталонной разнице, судят об отсутствии пережога в структуре материала трубы. Технический результат: упрощение, повышение точности и способности выявления локального пережога. 1 табл.

 

Изобретение относится к исследованию свойств материала с помощью электрических измерений и может быть использовано для неразрушающего контроля структуры изделий из алюминиевых сплавов.

Одним из основных дефектов термической обработки изделий из алюминиевых сплавов является пережог, вызывающий неисправимый брак. Пережог в алюминиевых деформируемых сплавах может возникать в процессе гомогенизации слитков, при нагреве их перед деформацией, в очаге деформации, нагреве полуфабрикатов под закалку и при различных технологических и эксплуатационных нагревах. Пережог наступает при нагреве сплава выше температуры неравновесного солидуса, т.е. выше температуры начала оплавления легкоплавких эвтектик, которые располагаются по границам зерен и внутри них. Структурные изменения, вызываемые оплавлением и последующей кристаллизацией оплавленных микрообъемов, сопровождаются развитием пористости, оказывают негативное влияние на физико-механические, технологические, коррозионные свойства. Начальные стадии пережога полуфабрикатов при закалке, не ухудшая механических свойств, уменьшают ударную вязкость, работу разрушения образца с трещиной, усиливают чувствительность материала к образованию закалочных трещин. Развитие пережога вызывает резкое снижение механических свойств, а в отдельных случаях приводит к полному разрушению материала, авариям при работе конструкций и механизмов. Кроме того, еще одним негативным фактором появления пережога является его локальность, т.е. пережог может появляться только в отдельных зонах изделий. Особенно локальность пережога проявляется при закалке длинномерных тонкостенных изделий, в частности труб, электроконтактным способом, при котором нагрев под закалку осуществляется за максимально короткий промежуток времени. В этом случае локальные утонения стенки трубы, имеющей значения толщины в минусовом допуске, потенциально наиболее подвержены пережогу при нагреве под закалку даже при небольшом повышении значения температуры, близкой к верхней границе допустимого температурного интервала. Поэтому выявление пережога, особенно в особо ответственных деталях, имеет важное значение и является весьма сложной задачей.

Известен металлографический метод определения пережога посредством контроля микроструктуры (ГОСТ 27637-88). Недостатком известного способа является необходимость вырезки контрольного образца из тела изделия, что не позволяет гарантировать отсутствие пережога во всем его объеме.

Известен способ идентификации металлов и сплавов с использованием нейросети, в котором осуществляют предварительно обучение нейросети комплексу характеристик - образу, которые она могла бы распознавать, при этом в качестве таких характеристик используют электрические параметры процессов, возникающих в результате воздействия на электрохимическую ячейку трапециевидных импульсов напряжения, а затем на входы обученной нейросети подают значения электрических параметров процессов, возникающих в электрохимической ячейке с исследуемым образцом при воздействии на электрохимическую ячейку трапециевидных импульсов напряжения, и на выходе получают данные с обученной нейросети, идентифицирующие исследуемый образец (Патент РФ №2281487, публ. 10.08.2006) - прототип.

Недостатком прототипа является необходимость применения сложного узкоспециализированного оборудования, что ограничивает применение способа в промышленных условиях.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка неразрушающего способа диагностики структуры труб из алюминиевых сплавов, позволяющего осуществлять серийный контроль в промышленных условиях.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является простота и точность измерений, а также высокая способность выявления локального пережога.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе диагностики структуры тонкостенных труб из алюминиевых сплавов, включающем определение удельной электропроводимости материала и анализ полученных значений, согласно изобретению для каждого типоразмера трубы и марки сплава дополнительно определяют минимальное базовое значение удельной электропроводимости (γБ) с учетом поправок на средства измерения, радиус кривизны поверхности и толщину стенки трубы, а также определяют эталонную разницу значений удельной электропроводимости в пределах измерений удельной длины трубы (Δγ), при этом осуществляют последовательные измерения удельной электропроводимости на наружной поверхности трубы в состоянии поставки через определенные равные промежутки в осевом направлении, по крайней мере, в одной плоскости, сравнивают полученные значения с допустимыми и при наличии показателей удельной электропроводимости, соответствующих минимальному базовому значению (γБ) и эталонной разнице (Δγ), судят об отсутствии пережога в структуре материала трубы.

Способ реализуется следующим образом.

Способ основан на изменении значений удельной электрической проводимости при наличии в структуре пережога полуфабрикатов, подвергнутых нагреву при высоких температурах.

Для осуществления диагностики устанавливают минимальное базовое значение электропроводимости (γБ), соответствующее нормальной структуре термически обработанного материала с высокой степенью вероятности отсутствия пережога. С целью исключения погрешности и получения достоверных результатов измерений предварительно определяют поправку значения γБ на кривизну поверхности и толщину стенки трубы. При этом в зависимости от материала и средств измерений поправка может достигать значительной величины. Минимальное базовое значение электропроводимости устанавливают экспериментально для каждого типоразмера трубы с подтверждением результатов контроля микроструктуры металлографическим анализом, обеспечивающим отсутствие пережога. Однако соответствие фактических значений минимальному базовому значению в отдельных случаях не гарантирует отсутствие локального пережога из-за особенностей полученной структуры, различающейся при термической обработки в лабораторных и промышленных условиях, в частности при скоростном нагреве труб под закалку на электроконтактной установке, а также из-за возможной погрешности при климатических колебаниях среды измерений.

Поэтому для обеспечения высокой точности диагностического контроля необходимо определение эталонной разницы значений электропроводимости в пределах измерений удельной длины трубы (Δγ), т.е. разница значений между максимальным и минимальным фактическим значением удельной электропроводимости γБ, измеренных в пределах удельной длины одной трубы. Эталонную разницу значений Δγ определяют опытным путем. На натурных образцах в состоянии поставки определяют значения электропроводимости по длине трубы. Из материала контролируемых зон труб вырезают образцы для металлографического исследования микроструктуры. Осуществляют анализ статистических данных с сопоставлением интервала и разницы фактических значений электропроводимости с результатами локального металлографического контроля микроструктуры в установленных зонах трубы. В зонах трубы, имеющих близкие к крайним значениям электропроводимости, подтверждается наличие корреллирующей связи между значениями, не соответствующими эталонной разнице, и наличием пережога в структуре, определенным в результате металлографического контроля. На основе полученных результатов устанавливается эталонная разница значений электропроводимости в пределах измерений удельной длины трубы (Δγ), которая позволяет характеризовать однородность структуры материала по всей длине трубы. После определения значений γБ и Δγ осуществляют серийный диагностический контроль труб, для чего определяют количество точек измерений электропроводимости по длине трубы, выполняют измерения в указанных точках, сравнивают полученные фактические значения с базовым, рассчитывают разницу между максимальным и минимальным значением в сравнении с эталонной. При соответствии фактических значений γБ и Δγ допустимым судят о качестве структуры изготовленных труб в части отсутствия пережога.

Промышленная применимость изобретения подтверждается примером его конкретного выполнения.

В ходе выполнения опытной работы в промышленных условиях осуществляли диагностику тонкостенных труб из сплава САВ1Т с наружным диаметром 50 мм, толщиной стенки 2 мм и длиной 2200 мм. Предварительно, в лабораторных условиях на натурных образцах определяли поправку на измерительный прибор, кривизну поверхности и толщину стенки, находящуюся в плюсовом поле и составившую 1,5 МСм/м. Полученное минимальное базовое значение γБ с учетом поправки составило 26,0 МСм/м. Далее экспериментально, на основе корреляции статистических данных измерений образцов и результатов металлографического анализа микроструктуры было выведено значение эталонной разницы удельной электропроводимости Δγ, составившее 1,8 МСм/м на общую длину трубы. Перед контролем определяли точки для измерений, которые расположили вдоль оси трубы в одной плоскости с интервалом между точками не более 150 мм. Измерение осуществляли вихретоковым измерителем ВИХРЬ-AM. Для проверки применимости заявленного способа и подтверждения полученных результатов на всех трубах был проведен металлографический анализ контроля микроструктуры. Результаты контроля приведены в табл. 1.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в промышленных условиях с высокой степенью точности осуществлять проверку структуры труб в части отсутствия локального пережога.

Способ диагностики структуры тонкостенных труб из алюминиевых сплавов, включающий определение удельной электропроводимости материала и анализ полученных значений, отличающийся тем, что для каждого типоразмера трубы и марки сплава дополнительно определяют минимальное базовое значение удельной электропроводимости (γБ) с учетом поправок на средства измерения, радиус кривизны поверхности и толщину стенки трубы, а также определяют эталонную разницу значений удельной электропроводимости в пределах измерений удельной длины трубы (Δγ), при этом осуществляют последовательные измерения удельной электропроводимости на наружной поверхности трубы в состоянии поставки через определенные равные промежутки в осевом направлении, по крайней мере, в одной плоскости, сравнивают полученные значения с допустимыми и при наличии показателей удельной электропроводимости, соответствующих минимальному базовому значению (γБ) и эталонной разнице (Δγ), судят об отсутствии пережога в структуре материала трубы.



 

Похожие патенты:

Использование: для определения степени разупрочнения деталей из алюминиевых сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения степени разупрочнения деталей из алюминиевых сплавов, сопровождающийся распадом твердого раствора в алюминиевых сплавах, включает определение удельной электропроводимости контролируемого материала на участке разупрочнения, дополнительно проводят на образцах-свидетелях (тамплетах) процессы термообработки, имитирующие условия, повлиявшие на разупрочнение деталей с последующим определением на тамплетах значения удельной электропроводимости; вытачивают из тамплетов образцы, на которых определяются механические характеристики по результатам испытаний на растяжение; строят графики зависимости механических характеристик образцов от удельной электропроводимости; определяют аппроксимирующие уравнения, по которым вычисляются граничные значения удельной электропроводимости, соответствующие допустимому нижнему значению механических свойств для каждой конкретной плавки и вида полуфабриката; сопоставляют значение удельной электропроводности на детали из алюминиевого сплава на участке разупрочнения с полученными расчетными значениями после имитационной термообработки.

В способе проведения исследования плоской кровли из мягких изоляционных материалов используется токопроводящий контур, приемник и источник сигнала. При этом контур представляет собой неизолированный многожильный медный провод, который выкладывают по периметру исследуемой поверхности, поверхность внутри контура увлажняют водой, изолируют воронки ливневой канализации и всевозможного оборудования с помощью кольца из неизолированного многожильного медного провода, расположенного вокруг воронки или оборудования, кольцо соединяется с контуром гибким изолированным проводом, к контуру подключается импульсный источник сигналов, вторая клемма подключается к заземлению здания, используют приемник с двумя зондами для определения, где проходит импульс от источника через место повреждения/дефект в гидроизоляционном слое к заземлению, приемник графически отображает 5-7 последних измерений в течение 16 секунд, по увеличению и/или уменьшению сигнала определяют направление движения к месту повреждения/дефекту, проверку места повреждения/дефекта проводят следующим образом: в место повреждения/дефект устанавливают один из зондов, а другим зондом на расстоянии 0,2-1,0 м выполняют измерение сигнала вокруг установленного в место повреждения/дефект зонда.

Изобретение относится к ремням или тросам с покрытием, используемым, например, в лифтовых системах, используемых для подвешивания лифта и/или приведения его в действие.

Предложение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения глубины трещин на сложнопрофильных объектах с поверхностью переменной кривизны, например, при измерении глубины трещин, выходящих на поверхность лопаток паровых турбин.

Изобретение относится к области диагностики механического состояния конструкций, а именно к технике диагностики повреждения поверхности конструкций, и может быть использовано для мониторинга поверхностей объектов авиационной техники.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения скорости распространения фронта трещины в магистральном газопроводе при его испытании на протяженное разрушение.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к методам неразрушающего контроля стационарных конструкций, и может быть использовано для обнаружения локальных повреждений антенных мачт и других конструкций, используемых в том числе в составе систем вооружения и военной технике противовоздушной обороны.
Наверх