CC BY
76
УДК 621.87:620.178.1
ПРО НОРМУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ТВЕРДОМЕТРП ПРИ ВИЗНАЧЕНН1 ФАКТИЧНОГО ТЕХНТЧНОГО СТАНУ ОБ’СКТШ
О.О. Ксенофонтов, студент, НТУ «ХП1», В.Г. Макац, начальник вщдшу,
О.В. Сад1ло, начальник, Дорожнш експертно-техн1чний центр ШвденноУ зал1зниц1, м. Харкчв
Анотаця. Надано eidoMoemi про стльну розробку проекту СОУ МТ «Крани вантажотдт-мальт. Методичн ern3iem про застосування вимiрiв mвердoсmi при неруйтвному кoнmрoлi, експертному обстеженн (техтчному дiагнoсmуваннi) ванmажoпiдiймальних кратв», наведено наукoвi засади розробки, методи практичноï апробацИ' та основн тези.
Ключов1 слова: mвердiсmь, фiзикo-механiчнi власmивoсmi металу, неруйтвний контроль, технологи вимiрювань.
ПРО НОРМИРОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТВЕРДОМЕТРИИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ФАКТИЧЕСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ОБЪЕКТОВ
О.А. Ксенофонтов, студент, НТУ «ХПИ», В.Г. Макац, начальник отдела,
А.В. Садило, начальник, Дорожный экспертно-технический центр Южной железной дороги, г. Харьков
Аннотация. Приведены данные про совместную разработку проекта СОУ МТ «Краны грузоподъемные. Методические указания по применению измерения твердости при неразрушающем контроле, экспертном обследовании (технической диагностике) грузоподъемных кранов», приведены научные основы разработки, методы практической апробации и основные тезисы.
Ключевые слова: твердость, физико-механические свойства металла, неразрушающий контроль, технологии измерения.
STANDARDIZATION OF HARDNESS TESTING APPLICATION FOR DETERMINING REAL STATE OF ITEMS
O. Ksenofontov, student, NTU «KhPI», V. Makats, Head of Department,
A. Sadylo, Chief, Road Expert Technical Center of Southern Railway, Kharkiv
Abstract. The data concerning the joint development of SOU MT project «Lifting Cranes» are presented. The methodical guides on hardness measuring application at nondestructive inspection, the expert examination (technical diagnostics) of lifting cranes, the scientific basis of development, the methods of practical testing and the main theses are given.
Key words: hardness, mechanical properties of metal, non-destruction inspection, techniques of measurement.
Як вщомо, такий параметр як твердють пов’язаний з шшими фiзико-механiчними властивостями матерiалу. Зокрема, знаючи твердють, можна визначити таю параметри як границя текучосп та тимчасовий ошр.
Вступ
Метод твердометри вщомий достатньо давно, проте повнощнно його використовувати при експертних обстеженнях було досить складно з ряду причин, в основному техшко-техноло-пчного плану.
На сьогодш широке застосування методу ви-мiрювання твердостi стримуеться вщсутнютю нормативно! документаций яка б вщповщала сучасному стану розвитку втизняно! науки. Цей метод е необхщним в якосп:
- засобу контролю параметрiв поверхнi пiсля термiчно! або шшо! обробки;
- контролю рiвномiцностi зварних з’еднань (надат ЗЗ);
- засобу визначення фiзико-механiчних влас-тивостей (МВ).
Аналiз публiкацiй
На сьогоднi розроблено та вщпрацьовано усi необхiднi компоненти для створення вщпов> дно! нормативно! бази. Це методи опрацю-вання результатiв вимiрiв, розробка нових приладiв для проведення твердометрi! та ш. Проте систематизацiя та комплексний шдхщ у цьому питаннi вiдсутнi.
Аргументами на тдтримку твердометрi! мо-жуть бути таю чинники:
- можливють використання методу вимiрю-вання твердосп для дiагностики стану мета-лу пiдтверджена експериментально провщ-ними вченими [1-4];
- твердють як основний параметр властивос-тей металу нормовано Л8ТМ (США);
- технологiя використання переносних твер-домiрiв iмпедансного або динамiчного прин-ципiв дi! набула поширення у сферi неруйш-вного контролю (НК);
- в окремих нормативних документах (НД) [5-8] твердють е нормованою, як показник якосп металу, але детально! регламентацi! технологи вимiрювань та обробки результата немае. Тобто регламентацiя проведення саме комплексу робгг вiдсутня.
Мета i постановка задачi
Основною метою роботи е розробка та впро-вадження ново! нормативно! бази, яка б включала комплексний шдхщ до визначення основних фiзико-механiчних властивостей металу за результатами вимiрювання твердосп.
Проведення комплексу роб^ з розробки нового НД
Виходячи з вищенаведеного, вiдповiдно до вимог [9] Дорожшм експертно-технiчним центром Ивденно! залiзницi розроблено та вщпрацьовано на практицi проект укра!нсь-
кого стандарту Мшютерства транспорту (СОУ МТ) «Крани вантажопiдiймальнi. Ме-тодичнi вказiвки про застосування вимiрiв твердостi при неруйшвному контролi, експе-ртному обстеженш (технiчномy дiагностy-ваннi) вантажопiдiймальних крашв».
Розробка проводилась за участю проф. До-рожовця М.М. (НУ «Львiвська Полтех-нiка»), проф. Мощенка B.I. (ХНАДУ) та кафедри шдйомно-транспортних машин та обладнання (НТУ «ХП1»).
Враховуючи те, що нормативна докyментацiя e вiдображенням стану науки на перюд ïï складення, нами враховано сучасш наyковi дослiдження. При цьому укладальники вихо-дили з:
1. достовiрностi НД, що складавться;
2. ïï практичноï перевiреностi;
3. можливостi вiдтворення резyльтатiв фах> вцями середньоï квалiфiкацiï, якi працюють в уповноважених (спецiалiзованих) оргашзащ-ях та яю практично виконують роботи з екс-пертного обстеження.
Достовiрнiсть НД зумовлюсться:
- науковою обrрyнтованiстю застосування принципу вимiрювання твердостi, яка, у свою чергу, випливаe з лiтератyрних джерел як класичних [10, 11], так i сучасних шнова-цiйних розробок [12, 13];
- застосування прийнятного для держав €в-розони коду непевносп вимiрiв [15], нормо-ваного в Украм за [16] та монографieю [10];
- проведеними в репрезентативному обсязi експериментальних робiт з визначення мож-ливостей приладiв iмпедансноï та динамiчноï твердометрiï.
Практична перевiрка можливостi застосування методiв твердометри була здшснена таким чином:
1) шляхом рандомiзацiï приладiв ТДМ-1(2) та ТКР-45 в 1нститут проблем мiцностi iменi Писаренка. Порiвняльнi гiстограми надано на рис. 1, 2 та роз’язнено нижче;
2) шляхом порiвняльного аналiзy на 70 об^ктах;
3) шляхом вщпрацювання технологiй контролю на рiзних видах металопрокату, вста-новлення наявносп обмежень при проведен-нi окремих операцш вимiрювання.
Mожливiсть тиражування методу (вщтворен-ня резyльтатiв) випливаe iз його практичного застосування iнженерним складом ДЕТЦ ПЗ
Рис. 1. Порiвняльна гiстограма розподiлy середнiх значень вимiрiв твердостi приладами ТД-42 та ТКР-45
Рис. 2. Порiвняльна гiстограма розподiлy середнiх значень вимiрiв твердостi приладами ТДМ-1 та ТДМ-2
протягом 6 мiсяцiв пiсля первинного його створення та допрацювання. Опрацювання результата вимiрювання проводилося в опе-рацiйнiй програми Excel, яка не викии^с складнощiв у середньостатистичного корис-тувача.
У проект СОУ МТ включено вс три основнi напрями можливого застосування вимiрю-вання твердосп при технiчнiй дiагностицi:
I. Визначення ФМВ основного металу несу-чих металоконструкцш (МК) шляхом вимь рювання твердостi та подальшого використання стшких кореляцiйних залежностей вигляду <3i = f (HB) ; коректшсть 1х використання для несучих МК додатково вит^с з того, що для них використовусться метало-прокат без змщнення поверхових шарiв;
II. Визначення мщносних характеристик ЗЗ шляхом вимiрювання твердосп околошовних зон ЗЗ та ОМ вщповщно до схеми на рис. 3.
Рис. 3. Схема визначення рiвномiцностi шва: 1 - основний метал; 2 - околошовна зона; 3 - наплавлений метал (шов)
На рис. 1, 2 показано графiчний вигляд результата рандомiзацiï двох груп приладiв: ТД-42 та ТКР-45 e приладами iмпедансного принципу ди, а ТДМ-1 та ТДМ-2 - динамiч-ного.
Рис. 4. Схематична структура дослщження властивостей металу
III. Визначення придатносп до подальшо1' безпечно1' експлyатацiï тих компонента (вуз-лiв) ВПМ, для яких твердють регламентована за конструкторською (нормативною) доку-ментацieю.
- розподш резyльтатiв вимiрy - нормальний;
- результати некорельоваш;
- коефiцieнт розширення - за таблицею Стьюдента [10];
- аномальних результата немаe.
Схематично структуру вимiрювання твердо-стi при ТД ВПМ iз використанням перенос-них твердомiрiв типу ТДМ-1(ТКР-45) надано на рис. 4.
За схемою на рис. 4 при визначенш ФМВ металу маемо отримати параметр твердосп у виглядi HB = (HB ± UA) МПа, де
---- 1 п
^ ^ HBi . UA - стандартна непевнють
П г=1
середнього значення
S„
Ua (HB) =-¡L, yjn
де Sn =.
1
"Z (HBi - HB)2 - стандартне
in -1 i=1
вщхилення виборки.
При цьому нами, внаслщок досвiдy опрацю-вання резyльтатiв та на груш! рекомендацiй [10], приймаeться:
Рис. 5. Схема проведення вимiрiв по довжи-нi: А - в тавровому швц Б - у стиковому швi
На рис. 5 зображено схему вимiрiв твердосп по довжиш ЗЗ, де п - номер вимiрy.
Бисновок
Запропонована методика e науково обгрун-тованою, перевiреною при застосyваннi i може бути використана (пюля затвердження) для проведення техшчно1' дiагностики (екс-пертне обстеження) ТД (ЕО).
Л^ература
1. Лебедев А.А. Новые характеристики деградации материала на стадии развития рассеянных повреждений / А.А. Лебедев // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2008. - № 4. -С.35-45.
2. Махненко В.И. Ресурс безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций / В. И. Мах-ненко. - К. : Наукова думка, 2006. -618 с.
3. Николаев Г.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование / Г.А. Николаев, В.А. Винокуров. - М. : Высшая школа, 1990. - 446 с.
4. Гребенюк В.М. Надежность металлургического оборудования (оценка эксплуатационной надежности и долговечности) : справочник / В.М. Гребенюк, В.К. Цапко. - М. : Металлургия, 1989. -592 с.
5. ДСТУ 4046-2001. Обладнання техноло-пчне нафтопереробних, нафтохiмiчних та хiмiчних виробництв. Техшчне дiаг-ностування. Загальш техшчш вимоги. -Введ. 01.07.2002. - Харюв : ВАТ «Укр-НД1х1ммаш». - К. : Держспожистандарт Укра!ни. - 59 с. (Стандарти на продук-щю (послуги).
6. 1нструкщя з експертного обстеження (техшчного дiагностування) «Котли во-догршш та парових промислових пщ-приемств». Наказ Мiнпромполiтики Укра!ни вiд 09.03.2006 р. № 87. - Хар-юв, 2006.
7. Посудини, що працюють тд тиском, на промислових шдприемствах. Iнструкцiя з експертного обстеження (техшчного дiагностування). Затверджено Наказом Минпромполитики Укра!ни № 87 вiд 09.03.2006 р. (погоджено з Держпр-промнаглядом Укра!ни листом № 06-6/714 вщ 16.02.2006 р.). - Харюв, 2006.
8. Трубопроводи пари й гарячо! води про-мислових пiдприемств. Затверджена Наказом Мшпромполггики Укра!ни № 87 вщ 09.03.2006 р. (погоджено з Держ-
гiрпромнаглядом Укра!ни листом № 06-6/714 вщ 16.02.2006 р.). - Харюв, 2006.
9. ДСТУ 1.4-93. Стандарт предприятия. Основные положения. - Введ. впервые.
- Введ. 01.10.1993. - К. : ГОССТАНДАРТ УКРАИНЫ.
10. Дорожовець М.М. Опрацювання результата вимiрювання / М.М. Дорожовець. -Львiв : Львiвська полггехшка, 2007. -624 с.
11. Марковец М.П. Определение механических свойств металла по твердости / М.П. Марковец. - М. : Машиностроение, 1979 . - 300 с.
12. Пюаренко Г.С. Отр матерiалiв / Г.С. П1-саренко, О.Л. Квггка, С.С. Уманський. -2-е вид., доп. i перероб. - К. : Вища школа, 2004. - 655 с.
13. Колманов А.Г. Методы измерения твердости / А.Г. Колманов, В.Ф. Терентьев, М.Б. Бакиров. - М. : Интернет инжиниринг, 2005. - 150 с.
14. Карпаш О.М. Общий обзор методов оценки физико-механических характеристик металлов / О.М. Карпаш, И.А. Молодецкий, М.О. Карпаш // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2004. - № 2. - С. 18-22.
15. Керiвництво з вираження невизначенос-т у вимiрюваннях / пер. з анг. М.В. Мо-скаленка. - Харюв : Вид-во ХДНД1М, 2002. - 114 с.
16. РМГ 43-2001. Государственная система обеспечения единства измерений. Применение «Руководства по выражению неопределенности измерений». - М. : Всерос. научн.-иссл. ин-т метрологии имени Д.И. Менделеева (ВНИИМ имени Д.И. Менделеева) Госстандарта России.
- Минск : Межгосуд. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Введены впервые. - Введ. 01.07. 2003. -14 с.
Рецензент: С.С. Дяченко, професор, д.т.н.,
ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 20 серпня
2010 р.
