10.14489/td.2016.02.pp.014-026

2016, 02 февраль (February)

DOI: 10.14489/td.2016.02.pp.014-026

Клюев В.В., Бобренко В.М., Бобров В.Т.
АКУСТИЧЕСКАЯ ТЕНЗОМЕТРИЯ РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ. ЧАСТЬ 2
(с. 14-26)

Аннотация. Разъемные соединения широко применяются в ответственных конструкциях и сооружениях, работающих под высоким давлением, при нагрузках, приближающихся к пределу текучести металла резьбовых деталей, в условиях космического вакуума, широких перепадов температур, вибраций и других воздействий. Обзор аварий и катастроф, связанных с отказами разъемных соединений, вызывающих разгерметизацию космических аппаратов, газопрово-дов и других объектов, показал, что это приводит к утечкам газа, нефти, опасных химических веществ, взрывам, пожарам, гибели людей и разрушению инфраструктуры. Причиной нештатных ситуаций является несовершенство сборки, контроля качества и усилия затяжки резьбовых соединений, низкой точности измерения усилия и равномерности затяжки отдельных элементов разъемных соединений. Анализ результатов исследования физики процессов, методологии и технологии акустического тензометрирования на примере резьбовых соединений энергетического оборудования позволяет рекомендовать этот метод для широкого применения. Отмечается, что широкомасштабное использование акустических методов контроля усилий затяжки резьбовых соединений наряду с совершенствованием конструкции и технологии производства позволило существенно повысить надежность жидкостных ракетных двигателей при одновременном значительном снижении затрат на отработку конструкции в целом, выйти на зарубежный рынок космической техники. Разработанный и введенный в действие государственный стандарт ГОСТ Р 52889–2007 «Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля усилия затяжки резьбовых соединений. Общие требования» является первым нормативным документом, регламентирующим применение метода акустического тензометрирования разъемных соединений. Регламентируемый стандартом метод может быть использован при сборке в процессе производства, монтаже, пусконаладочных и ремонтных работах в ходе эксплуатации ответственных конструкций в промышленности и других отраслях. Приводятся примеры эффективного применения метода как в отечественном машиностроении, так и при использовании запусков американских спутников в составе американских ракетносителей. Отмечается слабое внимание к этому методу отечественных организаций, эксплуатирующих ответственные конструкции с разъемными соединениями. Дальнейшее развитие метода, оборудования и технологии акустического тензометрирования авторы видят в расширении применения информационных технологий, интеллектуализации процесса контроля и применения методов возбуждения УЗК, не требующих использования контактирующих жидкостей.

Ключевые слова: аварии, акустическая тензометрия, акустодиагностика, акустоупругость, несущая способность, разъемные соединения, резьбовые детали, разгерметизация, утечки, жидкостные ракетные двигатели, гидроэлектростанции, рельсовые скрепления, усилие затяжки болтов и шпилек, интеллектуализация, гибель персонала, материальные потери.

Klyuev V.V., Bobrenko V.M., Bobrov V.T.
ACOUSTIC TENSOMETRY OF DETACHABLE JOINTS. STATE AND PROSPECTS. PART 2
(pp. 14-26)

Abstract. Split compounds are widely used in important structures and installations operating under high pressure, at loads approaching the yield strength of threaded metal parts in a vacuum space, wide temperature fluctuations, vibrations and other impacts. A review of accidents and disasters associated with detachable joints failures, leading to the depressurization of spacecrafts, gas pipelines and other objects, has shown that this leads to leakage of gas, oil, hazardous chemicals, explosions, fires, loss of life and destruction of infrastructure. The cause of abnormal situations is imperfect assembly, quality control and tightening torques of threaded connections, low measurement accuracy and uniformity of the tightening efforts of individual elements of detachable joints. Analysis of the results of the study of physics processes, methodologies and technologies of the acoustic strain measurement on the example of the threaded connections of the power equipment allows us to recommend this method for widespread use. It is noted that a large-scale use of acoustic methods of efforts tightening control, along with the improvement of the design and manufacturing technology has significantly increased the reliability of the liquid rocket engines while considerably reducing the cost of testing of the design as a whole, to enter the international market of space technology. The State Standard GOST R 52889–2007 “Non-destructive testing. The acoustic method of control efforts tightening threaded connections. General requirements” developed and put into effect is the first normative document regulating the use of the method of detachable joints acoustic strain measurement. The method regulated by the standard can be used in the assembly during manufacture, installation, commissioning and maintenance works during the operation of critical structures in industry and other spheres. It is given the examples of effective use of the method as in Russian engineering and launching of American satellites as parts of American rockets. There is little attention to this method from local organizations operating critical structures with detachable joints. The authors see further development of the method, equipment and technology of acoustic strain measurement in expanding the use of information technologies, intellectualization of control process and application of ultrasonic testing of excitation without requiring the use of liquid contact.

Keywords: accident, acoustic strain measurement, acoustic diagnostics, acoustic elasticity, bearing capacity, detachable connection, threaded parts, depressurization, leakage, liquid rocket engines, hydroelectric power stations, rail fasteners, torque bolts and studs, intellectualization, the loss of personnel, material losses.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. В. Клюев, В. М. Бобренко, В. Т. Бобров (ЗАО «НИИ интроскопии МНПО «Спектр», Москва) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. V. Klyuev, V. M. Bobrenko, V. T. Bobrov (JSC “Research Institute imaging MSIA “Spectrum”, Moscow) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Averbuckh I. I., Bobrenko V. M., Detkov A. J. et al. Devices for testing physical and mechanical parameters of materials and constructions // VII Int. Conf. NDT. Warszawa, Poland, 1973. I – 33. 8 p.
2. Bobrenko V. M. Diе Akustoelastizitat und diе Besonderheitenihrer praktischen Anwendung auf diе Spannungsmessung // Int. Symp. Ultraschall Mater. Dresden, 1978. S. 13 – 14.
3. Бобренко В. М., Вангели М. С., Куценко А. Н. Акустические методы контроля напряженного состояния материала деталей машин. Кишинев: Штиинца, 1981. 148 с.
4. Bobrenko V. M., Kutsenko A. N., Rudakov A. S. The acoustoelasticity and problems of the acoustic strain gauging in the non-destructive testing // X.Int. Conf. NDT, Moscow, 1982. V. 2. P. 171 – 178.
5. Bobrenko V. M., Kutsenko A. N. Acoustic elasticity coefficients of ultrasonic waves and their application in non-destructive testing // IUTAM Symp. Nonlinear deformation on waves. Tallinn, 1982. Р. 38.
6. Бобренко В. М., Куценко А. Н. Упругие волны при наличии деформаций сдвига // Прикладная механика. 1990. Т. ХХVI. Вып. I. С. 77 – 82.
7. Бобренко В. М., Вангели М. С., Куценко А. Н. Акустическая тензометрия (теория и практика). Кишинев: Штиинца, 1991. 248 с.
8. Бобренко В. М., Куценко А. Н., Рудаков А. С. Акустическая тензометрия // Контроль. Диагностика. 2001. № 4. С. 23 – 39.
9. Бобренко В. М., Куценко А. Н., Малахов В. П. Акустический контроль механических напряжений. Одесса: Astroprint, 1997. 272 с.
10. Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 4: в 3 кн. Кн. 1. В. А. Анисимов, Б. И. Каторгин, А. Н. Куценко и др. Акустическая тензометрия. 2-е изд., испр. М.: Машиностроение, 2006. 736 с.
11. Технология производства жидкостных ракетных двигателей: учебник / В. А. Моисеев, В. А. Тарасов, В. А. Колмыков; А. С. Филимонов; под ред. В. А. Моисеева и В. А. Тарасова. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с.
12. Бобренко В. М. Разработка и создание методов и средств акустической тензометрии разъемных соединений аэрокосмических аппаратов: дис. ... д-ра техн. наук М.: ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр», 2004.
13. Бобренко В. М., Бобров В. Т., Гульшин А. В. Метод и технология тензометрии разъемных соединений ответственных конструкций в условиях производства, монтажа и эксплуатации // MEGATECH: Новые технологии в промышленной диагностике и безопасности. 2010. № 6. С. 8 – 20.
14. Бобренко В. М., Бобров В. Т., Гульшин А. В. Анализ нагруженности разъемных соединений акустическим методом // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 7. С. 60 – 69.
15. Hajime Yasui, Koichiro Kawashima. Acoustoelastic Measurement of Bolt Axial Load with Velocity Ratio Method // 15th World Conference on NDT. Rome (Italy), 2000. Thes. S. 79. URL: http://www.ndt.net/article/wcndt00/papers/idn083/idn083.htm
16. Самокрутов А. А., Бобров В. Т., Шевалдыкин В. Г. и др. Акустические методы и средства исследования напряженно-деформированного состояния конструкций и сооружений // В мире НК. 2005. № 1 (27). С. 22 – 26.
17. ГОСТ Р 52889–2007. Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля усилия затяжки резьбовых соединений. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2009. 15 с.
18. Bobrov V. T., Kozlov V. N., Bobrenko V. М. et al. Standard GOST R 52889-2007. Nondestructive Testing. Acoustic Method for Testing Tightening Force of Threaded Joints. General Requirements // 10th European Conference on Non-Destructive Testing. Moscow, 2010, June 7 – 11. Abstracts. M.: Publishing house “Spektr”, 2010. P. 411 – 413.
19. Зонд New Horizons начал автономное путешествие к Плутону: [Электронный ресурс]. URL: http://www.originweb.info/news/2006/01/20_zond_new_horizons_nachal_avtonomnoe _pute shestvie_k_plutonu.html
20. РД-180, жидкостный ракетный двигатель: [Электронный ресурс]. URL: http://www. arms-expo.ru/armament/samples/1065/66076/
21. «Ракета, пришедшая с холода» / The Engine That Came In From The Cold. [Электронный ресурс]. URL: https://www.youtube.com/watch?v=LV1k1PlpE9k
22. Зонд НАСА приблизился к Плутону на рекордное расстояние: [Электронный ресурс]. URL: http://www.interfax.ru/world/453656

Eng

1. Averbuckh I. I., Bobrenko V. M., Detkov A. J. et al. (1973). Devices for testing physical and mechanical parameters of materials and constructions. VII Int. Conf. NDT. Warszawa, Poland, I – 33.
2. Bobrenko V. M. (1978). Diе akustoelastizitat und diе besonderheitenihrer praktischen anwendung auf diе spannungsmessung. Int. Symp. Ultraschall Mater. Dresden, pp. 13- 14.
3. Bobrenko V. M., Vangeli M. S., Kutsenko A. N. (1981). Acoustic methods of testing stress state of the machine parts material. Kishinev: Shtiintsa.
4. Bobrenko V. M., Kutsenko A. N., Rudakov A. S. (1982). The acoustoelasticity and problems of the acoustic strain gauging in the non-destructive testing. X.Int. Conf. NDT, Moscow, V. 2, pp. 171-178.
5. Bobrenko V. M., Kutsenko A. N. (1982). Acoustic elasticity coefficients of ultrasonic waves and their application in non-destructive testing. IUTAM Symp. Nonlinear deformation on waves. Tallinn.
6. Bobrenko V. M., Kutsenko A. N. (1990). Elastic waves in case of shear strain. Prikladnaia mekhanika, ХХVI(I), pp. 77-82.
7. Bobrenko V. M., Vangeli M. S., Kutsenko A. N. (1991). Acoustic strain measurement (Theory and Practice). Kishinev: Shtiintsa.
8. Bobrenko V. M., Kutsenko A. N., Rudakov A. S. (2001). Acoustic strain measurement. Kontrol'. Diagnostika, (4), pp. 23-39.
9. Bobrenko V. M., Kutsenko A. N., Malakhov V. P. (1997). Acoustic testing of mechanical stresses. Odessa: Astroprint.
10. Klyuev V.V. (Ed.), Anisimov V. A., Katorgin B. I., Kutsenko A. N. (2006). 2nd Ed. (revised and supplemented). Nondestructive testing: handbook. In 8 volumes. Vol. 4. In 3 books. Book. 1. Acoustic strain measurement. Moscow: Mashinostroenie.
11. Moiseev V. A., Tarasov V. A. (Ed.), Kolmykov V. A., Filimonov A. S. (2008). Production technology of liquid rocket engines: textbook. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana.
12. Bobrenko V. M. (2004). Design and creation of methods and means of acoustic strain measurement of detachable joints of aerospace units. PhD thesis. Moscow: RII MSIA «Spectrum».
13. Bobrenko V. M., Bobrov V. T., Gul'shin A. V. (2010). Methods and technologies of strain measurement of detachable joints in critical structures in terms of production, installation and operation. MEGATECH: Novye tekhnologii v promyshlennoi diagnostike i bezopasnosti, (6), pp. 8-20.
14. Bobrenko V. M., Bobrov V. T., Gul'shin A. V. (2014). Analysis of the stress loading of detachable joints with acoustic method. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov, 80(7), pp. 60-69.
15. Hajime Yasui, Koichiro Kawashima. (2000). Acoustoelastic measurement of bolt axial load with velocity ratio method. 15th World Conference on NDT. Rome (Italy), Thes., p. 79. Available at: http://www.ndt.net/article/ wcndt00/papers/idn083/idn083.htm
16. Samokrutov A. A., Bobrov V. T., Shevaldykin V. G. et al. (2005). Acoustic methods and means of research of stress-strain state of structures and facilities. V mire NK, 27(1), pp. 22-26.
17. Nondestructive testing. Acoustic method for testing tightening force of threaded joints. General requirements. (2009). Ru Standard No. GOST R 52889–2007. Moscow: Standartinform.
18. Bobrov V. T., Kozlov V. N., Bobrenko V. М. et al. (2010). Standard GOST R 52889-2007. Nondestructive testing. Acoustic method for testing tightening force of threaded joints. General requirements. 10th European Conference on Non-Destructive Testing. Moscow, 2010, June 7-11. Abstracts, Moscow: Izdatel'skii dom «Spektr», pp. 411-413.
19. The probe New Horizons began autonomous journey to Pluto. Available at: http:// www.originweb.info/news/ 2006/01/20_zond_new_horizons_nachal_avtonomnoe _pute shestvie_k_plutonu.html
20. RD-180, liquid rocket engine. Available at: http://www. arms-expo.ru/armament/samples/1065/66076/
21. The engine that came in from the cold. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=LV1k1PlpE9k
22. NASA probe approached the Pluto on record distance. Available at: http://www.interfax.ru/world/453656

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

Форма заказа статьи

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below: