Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка и исследование методов радиографического контроля глубины дефектов сварных соединений

Диссертация: Разработка и исследование методов радиографического контроля глубины дефектов сварных соединений
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Актуальность работы. Среди продукции предприятий машиностроения большой объем занимают сварные металлоконструкции, в том числе для изготовления машин, работающих в тяжелых и опасных условиях. Такие машины подлежат особому контролю Госгортехнадзора России, Госатомнадзора России и других государственных органов как на стадии изготовления, так и при эксплуатации. Неисправность этих машин может… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Определение параметров дефектов сварного шва по результатам радиографического контроля (литобзор)
    • 1. 1. Дефекты сварного шва
      • 1. 1. 1. Причины образования дефектов сварного шва
      • 1. 1. 2. Влияние дефектов на работоспособность сварных металлоконструкций
    • 1. 2. Радиационный контроль в промышленности
      • 1. 2. 1. Радиационный контроль как метод дефектоскопии
      • 1. 2. 2. Формирование радиационного изображения
      • 1. 2. 3. Влияние различных факторов на выявляемость дефектов сварного шва при радиографическом контроле
      • 1. 2. 4. Определение размеров дефектов при радиографическом контроле
        • 1. 2. 4. 1. Необходимость определения глубины дефектов
        • 1. 2. 4. 2. Существующие методы определения глубины дефектов
        • 1. 2. 4. 3. Влияние рассеянного излучения на формирование изображения дефектов
    • 1. 3. Цель и задачи диссертационной работы
  • 2. Анализ и обоснование методики расчета глубины дефекта при использовании радиографического метода
    • 2. 1. Существующие способы расчета глубины дефекта
      • 2. 1. 1. Способы расчета, основанные на законе ослабления излучения
      • 2. 1. 2. Расчет глубины дефекта с использованием экспериментальных данных
      • 2. 1. 3. Связь между размерами дефекта и нерезкостью
    • 2. 2. Предложенный метод расчета глубины дефекта
      • 2. 2. 1. Анализ влияния ширины дефекта на контраст его изображения
      • 2. 2. 2. Расчет характеристик широкого дефекта
      • 2. 2. 3. Расчет характеристик узкого дефекта
      • 2. 2. 4. Обоснование условий экспериментальной проверки предложенного метода расчета глубины дефекта
        • 2. 2. 4. 1. Выбор объекта исследования
        • 2. 2. 4. 2. Состав экспериментального комплекса
        • 2. 2. 4. 3. Имитаторы непроваров
  • Выводы
  • 3. Экспериментальное исследование предложенной методики определения глубины на искусственных дефектах
    • 3. 1. Основные соотношения для расчета погрешностей измерений
    • 3. 2. Расчет глубины дефекта
    • 3. 3. Расчет глубины непровара в корне шва
    • 3. 4. Расчет глубины непровара по сечению сварного шва
    • 3. 5. Исследование нерезкости как функции глубины дефекта
  • Выводы
  • 4. Проверка предложенной методики расчета на реальных дефектах
    • 4. 1. Расчет глубины реальных непроваров в корне сварного шва
    • 4. 2. Расчет глубины реальных непроваров по сечению сварного шва
    • 4. 3. Апробация предложенной методики на дефектах типа газовых пор и шлаковых включений
    • 4. 4. Исследование глубины залегания дефектов сварного шва
      • 4. 4. 1. Влияние глубины залегания дефекта на расчет его размеров в направлении просвечивания
      • 4. 4. 2. Предложенный метод определения глубины залегания малоконтрастного дефекта
    • 4. 5. Оценка экономической эффективности от внедрения предложенной методики расчета глубины дефекта
  • Выводы

Разработка и исследование методов радиографического контроля глубины дефектов сварных соединений (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы. Среди продукции предприятий машиностроения большой объем занимают сварные металлоконструкции, в том числе для изготовления машин, работающих в тяжелых и опасных условиях. Такие машины подлежат особому контролю Госгортехнадзора России, Госатомнадзора России и других государственных органов как на стадии изготовления, так и при эксплуатации. Неисправность этих машин может привести к серьезным авариям и техногенным катастрофам, в том числе с человеческими жертвами.

Для того, чтобы избежать этого, все материалы, части и механизмы ответственных изделий подвергаются контролю и испытаниям. Одним из важнейших видов контроля, как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации, является неразрушающий. В промышленности широко используются акустические, магнитные, радиационные, капиллярные, вихретоковые методы контроля. В их числе распространенный и традиционный метод неразрушающего контроля — радиографический. Он основан на регистрации на рентгеновскую пленку ионизирующего излучения после его взаимодействия с объектом контроля и анализе полученного изображения.

Несмотря на то, что радиографический контроль уже давно стал применяться в промышленности (первая рентгеновская лаборатория, предназначенная исключительно для промышленных исследований, была организована в 1925 г.), до настоящего времени он является неотъемлемой частью производственного процесса.

Основные преимущества радиографического контроля:

— высокая чувствительность к выявлению дефектов (в среднем 1−2% от просвечиваемой толщины);

— документальность результатов контроля (радиографические пленки могут храниться много лет);

— наглядность результатов контроля (по изображению дефекта на пленке легко определяется тип дефекта);

— применимость для широкого класса материалов (в зависимости от используемого источника ионизирующего излучения можно контролировать и металлы, в т. ч. аустенитные стали и легкие металлы, и органические вещества, и произведения искусства).

В то же время неоспоримы недостатки радиографического метода:

— радиационная опасность при его проведении (требуется выполнения ряда защитных мероприятий);

— низкая мобильность оборудования (часто оборудование громоздко и требует подключения к источникам электричества и воды);

— большие затраты времени на проведение контроля (на выполнение одного радиографического снимка требуется примерно 30 минут).

Один из существенных недостатков радиографического контроля заключается в том, что на снимке получается плоскостное изображение дефекта, и, как следствие, невозможно определить размер выявленного дефекта в плоскости, перпендикулярной снимку. Знание этого параметра позволило бы получить полную информацию о дефекте, помогло бы в принятии решения о допустимости или недопустимости изделия с данным дефектом в дальнейшее производство или эксплуатацию. При недопустимости дефекта или необходимости его исправления глубина дефекта является одним из главных факторов, определяющих выбор способа и объем работ по исправлению дефекта.

Разные исследователи пытались решить эту проблему на протяжении многих лет. Непрерывное совершенствование существующих и создание новых рентгеновских методов контроля качества промышленной продукции привело в последние годы к существенному развитию различных классов рентгеновской аппаратуры и появлению систем принципиально новых конструкций. Успехи, достигнутые в развитии таких областей, как электроника и вычислительная техника, оказали глубокое воздействие на системы радиационного неразрушающего контроля и, как следствие, привели к увеличению возможностей представления количественных характеристик материалов и изделий.

Все это дало новый толчок к решению проблемы определения всех характеристик выявляемых дефектов.

В данной работе предложен способ определения глубины дефекта в сварных швах металлоконструкций по радиографическому снимку с учетом радиационных и геометрических факторов.

Внедрение нового способа в производство сварных металлоконструкций позволит снизить затраты на их производства без снижения качества продукции.

Цель работы — разработать, исследовать и апробировать способ определения размера дефекта в направлении просвечивания при радиографическом контроле сварных металлоконструкций.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен и обоснован новый способ определения по радиографическому снимку глубины дефектов сварного шва с учетом их геометрических параметров (ширины и ориентации) и характеристик их изображения на пленке (контраст и нерезкость).

2. Изучен и применен эффект уменьшения контраста изображения для дефектов, у которых ширина меньше или равна нерезкости изображения.

3. Разработаны компьютерные программы Weld. exe и Welding. exe для расчета характеристик непровара в корне и по сечению шва соответственно.

4. Предложен новый способ определения по радиографическому снимку глубины залегания малоконтрастных дефектов типа шлаковых включений.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанный и апробированный радиографический способ определения глубины дефектов сварного шва. й 2. Обоснование выбора двух типов непровара сварного шва (в корне и по сечению шва) в качестве моделей дефектов.

3. Анализ вклада рассеянного излучения в формирование радиационного изображения и его влияние на погрешность расчета глубины дефекта.

4. Результаты экспериментального исследования глубины залегания дефекта как одного из факторов, влияющих на точность расчета глубины дефекта по радиографическому снимку.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в возможности использования предложенного способа расчета глубины дефекта сварного шва при радиографическом контроле сварных конструкций любой конфигурации и любого назначения. В ОАО «Уралмашзавод» разработанный способ применяется при радиографическом контроле сварных соединений ковшей и стрел шагающих экскаваторов, сварных образцов для аттестации сварщиков, цилиндров дробильного оборудования и других изделий.

Результаты исследований, изложенных в диссертации, предложены для использования в учебном курсе «Радиационный контроль», читаемом в Уральском государственном техническом университете — УПИ для студентов специальности 09.02.00 «Методы и приборы контроля качества и диагностики».

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разработан радиографический способ определения глубины дефектов сварного шва с учетом их геометрических параметров (ширины и ориентации) и характеристик их изображения на пленке (контраст и нерезкость). В нем учтен эффект уменьшения контраста изображения для дефектов, чья ширина меньше или равна нерезкости изображения.

2. Проведена экспериментальная проверка предложенного способа. Для этого создан экспериментальный комплекс, позволяющий выполнить радиографические снимки исследуемых образцов, перевести изображение с рентгеновской пленки в электронный вид и обработать электронное изображение. Разработаны программы Weld. exe и Welding. exe для расчета характеристик непровара в корне и по сечению шва соответственно.

3. Обоснован выбор в качестве моделей дефектов двух типов непровара сварного шва (в корне и по сечению шва). Разработаны и изготовлены имитаторы этих дефектов, позволяющие менять их геометрические параметры (глубину, ширину, ориентацию).

4. Анализ вклада рассеянного излучения в формирование радиационного изображения показал, что рассеянное излучение существенно увеличивает нерезкость изображения и, следовательно, снижает контраст изображения узких дефектов. При этом нерезкость рассеяния незначительно уменьшается при увеличении глубины дефекта, т. е. увеличивается с ростом толщины просвечиваемого образца, что подтверждает предыдущие исследования.

5. Результаты проверки предложенного способа на искусственных и натуральных дефектах подтвердили его применимость на практике при хорошей точности расчета (среднее значение погрешности — не более 20%). Эти результаты позволили внедрить предложенную методику в производство сварных металлоконструкций.

6. Проверена возможность применения предложенной методики для расчета характеристик других типов дефектов — газовых пор и шлаковых включений. Результаты проверки показали, что такое использование принципиально возможно, но с большей погрешностью, чем для непроваров. Для установления оптимальных условий расчета следует провести более подробное исследование.

7. Проведены исследования влияния глубины залегания дефекта как одного из факторов, влияющих на точность расчета глубины дефекта. Они показали, что погрешность расчета глубины дефекта незначительно возрастает с увеличением глубины его залегания. Предложен новый способ определения глубины залегания малоконтрастных дефектов.

Заключение

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. К.И. Остаточный ресурс циклически нагруженных металлоконструкций с трещиноподобными дефектами. Дис. на соискание ученой степени доктора техн.наук. Магнитогорск, 1995. -454 с.
  2. К. Оценка работоспособности металлоконструкций строительных машин с дефектами. Дис. на соискание ученой степени доктора техн.наук. М., 1999 г. — 289 с.
  3. И.И., Гисин П. И. Руководство для сварщиков. Свердловск, Средне-Уральское книжное издательство, 1973
  4. Троицкий В. А, Радько В. П., Демидко В. Г. Дефекты сварных соединений и средства их обнаружения. Киев: Вища школа, 1983. -144 с.
  5. A.B. Прогнозирование качества формирования однопроходного шва при сварке плаящимся электродом в защитных газах на основе математического моделирования: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1996 — 18 с.
  6. И.А., Пальцевич А. П., Токарев B.C. Влияние водорода в низколегированном металле шва на порообразование при сварке под флюсом // Автоматическая сварка. 2001. — № 7. — С.21−23.
  7. В.В. Моделирование состава неметаллических включений в металле сварных швов высокопрочных низколегированных сталей // Автоматическая сварка. 2001. — № 5. — С.3−7.
  8. С.А., Николаев Г. А. Сварные конструкции. Технология изготовления, механизация, автоматизация и контроль качества в сварочном производстве. М.: Высшая школа, 1991. — 398 с.
  9. A.A., Дильман B.JI. Оценка влияния дефектов и эксплуатационной надежности сварных прямошовных и спирально-шовных труб // Сварочное производство. -2001. -№ 9. С. 6−12.
  10. A.M., Левин А. И., Прохоров В. А. Методика установления сочетания причин разрушения резервуаров // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. — № 10. — С. 48−50.
  11. В.И., Великоиваненко Е. А., Розынка Г. Ф., Пивторак Н. И. Компьютерное моделирование сварочных процессов как средство прогнозирования дефектов в сварных соединениях // Автоматическая сварка. 1999. — № 12. — С. 10−19
  12. C.B. Учет масштабного эффекта в расчетах на прочность элементов конструкций с концентраторами напряжений // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. — № 10. — С.57−60.
  13. В.Ф., Канайкин В. А. Оценка опасности дефектов сварных соединений при диагностике газонефтепроводов // Сварочное производство. -2000. № 9. — С. 41−44.
  14. A.B. Методика оценки несущей способности стальной оболочки магистрального газопровода с дефектами по результатам внутритрубной дефектоскопии: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Томск, 1998 -28 с.
  15. В.Р., Прохоров В. А., Афонская Г. П. Оценка несущей способности резервуаров с дефектами // Контроль. Диагностика 2001. — № 8. — С.7−10.
  16. А.К., Губайдулин Р. Г., Елсуков Е. И. Совершенствование нормативных требований к качеству сварных соединений стальных конструкций. 4.2 // Сварочное производство. 2000. — № 12. — С.24−28
  17. A.A. Анализ несущей способности действующеготмагистрального нефтепровода при наличии дефектов в продольном сварном шве//Сварочное производство. 1998.-№ 9.-С. 11−15
  18. М.В., Ерофеев В. В., Коваленко В. В. Оценка прочности механически неоднородных сварных соединений с трещиноподобными дефектами в условиях квазимягкого разрушения // Сварочное производство. -2000. № 7. — С.5−9.
  19. В.В., Шахматов М. В., Остсемин A.A. Влияние дефектов на несущую способность сварных соединений цилиндрических деталей при квазихрупком разрушении // Сварочное производство. 1997. — № 10.-С.10−14
  20. В.В., Шахматов М. В., Коваленко В. В. Влияние ориентации дефектов на несущую способность сварных соединений, ослабленных мягкими прослойками // Сварочное производство -2000. № 8. — С. 1317
  21. В.В. Неразрушающий контроль и диагностика безопасности // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1998. — № 1. — С. 1628
  22. Ю.А., Беда П. И. К вопросу остановки роста катастроф // Надежность и контроль качества. 1998. — № 8. — С.43−48
  23. И.Н., Останин Ю. А. Методы и средства неразрушающего контроля качества. М.: Высшая школа, 1988. — 368 с.
  24. А. Г. Красько В.Г., Ивакин А. Н. Рентгенотелевизионные системы интроскопии // Контроль. Диагностика. 1999. — № 5. — С. 3132.
  25. Чахлов B. JL, Москалев Ю. А., Темник А. К. Система цифровой радиографии для неразрушающего контроля в диапазоне энергий излучения 1 .20 МэВ // Контроль. Диагностика. 2000. — № 9. — С. 2223.
  26. Ю.А., Дмитриева A.B., Григорьев C.B. Интроскоп дляГ
  27. В.А. Использование CCD-камер в радиационных электронно-оптических преобразователях // Контроль. Диагностика. 2001. — № 12. -С. 16−19.
  28. Г. В. Оценка точности выполнения наблюдателями метрический операций в стереотелевизионных устройствах отображения радиационных изображений // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1992. — № 2. — С. 7−15.
  29. A.B. К вопросу оценки выявляемости несплошностей при внедрении рентгенотелевизионного контроля // Контроль. Диагностика. -2001. -№ 12. С.24−28.
  30. ГОСТ 20 426–82. Контроль неразрушающий. Методы дефектоскопии радиационные. Область применения. Введ. с 01.07.83. — М.: Изд-во стандартов, 1984. — 24 с.
  31. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник: В 2 книгах / Под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 1986.-Кн. 1 -488 с.
  32. И.В. Оптимизация процесса радиографии на базе импульсного рентгеновского аппарата МИРА-2Д: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд.техн.наук. Томск, 1993 — 15 с.
  33. В.П. Исследование и разработка средств автоматизации дефектоскопического комплекса на базе линейного ускорителя электронов: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук.-СПб., 1992- 17 с.
  34. В.И., Максимова Т. Н., Стасеев В. Г., Фирстов В. Г., Шведов Л. И., Орлов Н. С. Стандартизация радиографического метода контроля // Стандарты и качество 2002. — № 2. — С.27−29.
  35. С.Е. Использование рентгеновского аппарата SMART 300 впромышленной дефектоскопии при одностороннем доступе к объекту контроля // Контроль. Диагностика 2001. — № 7. — С.5−8.
  36. В.А., Косарина Е. И. Номограммы для определения режимов радиографического контроля сварных соединений трубопроводов // Контроль. Диагностика. 2000. — № 4. — С. 11−13.
  37. C.B., Штань A.C., Гольцев В. А. Справочник по радиационным методам неразрушающего контроля. М.: Энергоиздат, 1982.-240 с.
  38. В.А., Соснин Ф. Р. Формирование изображений дефектов в радиационной дефектоскопии // Контроль. Диагностика. 2000. — № 1. — С.14−17.
  39. ГОСТ 7512–82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод. Введ. с 01.01.84. — М.: Изд-во стандартов, 1988.-32 с.
  40. В.М. Оценка выявляемости дефектов при радиографическом контроле сварных соединений //Дефектоскопия. -1997. № 12. — С.33−42.
  41. В.М. К вопросу оценки выявляемости дефектов при радиографическом контроле сварных соединений // Дефектоскопия. -2001.-№ 3. С.64−74.
  42. А.И. Всегда ли нужен контроль качества продукции? // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1999. — № 11. — С. 51−55
  43. СТП, А 248−90 Металлоконструкции сварные. Общие технические требования: Утв. 08.08.90: Введ. в действие с 01.01.91. Екатеринбург: ОАО «Уралмаш», 1991. — 80 с.
  44. СниП 3.05.05−84. Технологическое оборудование и технологические трубопроводы: Утв. Госстроем СССР 07.05.84: Введ. в действие с 01.01.85. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. — 32 с.
  45. C.B. Радиационная дефектоскопия. М.: Атомиздат, 1974.560 с.
  46. В.М. Фотометрическая оценка размеров дефектов в направлении просвечивания // Дефектоскопия. -1993. -№ 5. С.87−93.
  47. В.М. Оценка размера дефектов малого раскрытия в направлении просвечивания // Дефектоскопия 2000. — № 7. — С.63−68.
  48. М.Г., Каксис Ю. А., Маклашевский В .Я. Разработка алгоритма реконструкции томографического изображения для повышения точности определения дефектов и снижения затрат на проведение контроля // Контроль, Диагностика. 1999. — № 8. — С. 23−27.
  49. В.В., Филинов В. Н. О работах МНПО «Спектр» в области рентгеновской компьютерной томографии // Контроль. Диагностика.1999.-№ 5.-С. 35−40.
  50. В.М., Кузелев Н. Р., Маклашевский В .Я. Комплексный радиационный контроль изделий, слоистых и композитных материале в промышленности, авиационной и космической технике // Контроль. Диагностика. 2001. — № 5. — С. 35−36.
  51. В.А. и др. Рентгенотелевизионный контроль- сварных швов TBC для ядерных реакторов // В мире неразрушающего контроля.2000.- № 4.-С. 41−43.
  52. В.В. Основы рентгенотехники. М.: Медгиз, 1960. — 352 с.
  53. В.М. Влияние рассеянного излучения на формирование радиографических изображений // Дефектоскопия -1997. -№ 12. С.25−32.
  54. B.C. Дефектоскопия материалов. M.-JI.: Государственное энергетическое издательство, 1957. — 240 с.
  55. Е.В., Князюк JI.B. Определение размеров дефектов сварных соединений по сканированным рентгеновским снимкам // Дефектоскопия. 2004. — № 1. — С .71 -75.
  56. Е. Krouglova, L. Knyzuk, V. Kortov: MATHEMATICAL MODELING AT
  57. ACCOUNT of PARAMETERS of INCOMPLETE FUSION of a WELD, Third International Conference on Mathematical Modeling and Computer Simulation of Material Technologies MMT-2004, Ariel, Israel, 2004, p.2−105 T -2−111.
  58. Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1970. — 720 с.
  59. О.Н., Лебедев В. В. Обработка результатов измерений. -М.: Наука, 1970.- 104 с.
  60. Е.В., Князюк Л. В., Кортов B.C. Определение размеров непровара по сечению сварного шва при радиографическом контроле // Дефектоскопия. 2005. — № 4. — С. 63−69.
  61. Ф.Р. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 1: В 2 кн.: Кн.1: Визуальный и измерительныйф контроль. Кн. 2: Радиационный контроль. М.: Машиностроение, 2003.- 560 с.
  62. Способ определения глубины залегания малоконтрастного дефекта при радиографическом контроле/Л.В. Князюк, Е. В. Круглова. Заявка на изобретение № 2 003 117 860/28- Заявл. 16.06.03- Опубл. 20.02.05. — Бюл. № 5.
  63. Е.В. Экономическая эффективность внедрения метода расчета глубины дефекта при радиографическом контроле. //Современные проблемы сварочного производства: сборник тезисов докладов научно-технической конференции. Екатеринбург, 2004. С. 55−56.
  64. В.В., Соснин Ф. Р. Современные средства и методы цифровой ^ радиационной дефектоскопии // В мире неразрушающего контроля.2002. = № 4. С.52−56.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?