|
DOI: 10.14489/td.2021.06.pp.030-045
Носов В. В., Ямилова А. Р.
ИНФОРМАЦИОННО-КИНЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ПРОЧНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ В ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СРЕДАХ
(с. 30-45)
Аннотация. Описаны методы оценки состояния сосудов давления, особенности их повреждений в условиях наводороживания, приведены данные акустико-эмиссионного и ультразвукового контроля, проведено их сопоставление, изложен подход к неразрушающей оценке прочностного состояния технических объектов, опирающийся на многоуровневую модель временны́х зависимостей параметров акустической эмиссии (АЭ), кинетическую концепцию прочности, микромеханику разрушения дискретных сред, их связь с ресурсом, параметрами кривых усталости и характеристиками структуры материала, изложены проблемы влияния прочностной и метрологической неоднородности на информативность контроля, последовательность оценки показателей прочностного состояния и ресурса сосудов, модель прочностной и метрологической неоднородности АЭ-контроля, объясняющую максимальную активность АЭ при испытаниях в первые периоды эксплуатации, приведена методика оценки прочностного состояния сосудов давления. Апробация подхода показала его универсальность на примере эффективного применения для объектов с дефектами как усталостного, так химического происхождения в условиях наводороживания.
Ключевые слова: наводороживание, расслоение металла, неоднородность, неразрушающий контроль, акустическая эмиссия, кинетическая теория прочности, диагностические параметры, оценка ресурса.
Nosov V. V., Yamilova А. R.
INFORMATION AND KINETIC APPROACH TO THE EVALUATION OF STRESS STATE OF VESSELS OPERATING UNDER PRESSURE IN HYDROGEN ENVIRONMENTS
(pp. 30-45)
Abstract. Separation of the influence of various factors on the strength of the material and control parameters is the basis for increasing the diagnostic efficiency. The article describes methods for assessing the state of pressure vessels, features of their damage under conditions of hydrogen absorption, presents data from acoustic emission and ultrasonic testing, compares them, sets out an approach to non-destructive assessment of the strength state of technical objects, based on a multilevel model of time dependences of acoustic emission parameters (AE), the kinetic concept of strength, micromechanics of fracture of discrete media, their relationship with the resource, parameters of fatigue curves and characteristics of the material structure, the problems of the influence of strength and metrological heterogeneity on the information content of control, the sequence of assessing the indicators of the strength state and resource of vessels, the model of strength and metrological heterogeneity of the AE are presented control, explaining the maximum activity of AE during tests in the first periods of operation, a methodology for assessing the strength state of pressure vessels is presented. Demonstration of the effectiveness of the technique is shown as an example of AE testing of an absorber for purifying hydrogen sulfide with a monoethanolamine solution by predicting the resource of its components and comparing the prediction results with the coordinate-altitude level of the adsorber belt, which correlates with the average internal hydrostatic stresses. Approbation of the approach has shown its versatility on the example of effective application for objects with defects of both fatigue and chemical origin under conditions of hydrogenation. Using the example of assessing the state of the most damaged lower belt, it is shown that an increase in the AE activity during hydrogenation of the material occurs mainly due to the growth of the acoustically active volume of the controlled zone, which is not unambiguously associated with the resource, and therefore the activity and energy intensity of the AE should not be considered sufficient a sign of the danger of a defect formed under the influence of hydrogen-containing media.
Keywords: hydrogenation, the stratification of metals, heterogeneity, non-destructive testing, acoustic emission, kinetic theory of strength, diagnostic parameters, assessment of the lifetime.
В. В. Носов (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. Р. Ямилова (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. V. Nosov (Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia; Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University, Saint-Petersburg, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. R. Yamilova (Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Гомера В. П., Растегаев И. А. К вопросу о раннем диагностировании расслоений в стенках сосудов давления ультразвуковым и акустико-эмиссионным методами // Контроль. Диагностика. 2015. № 1. С. 82 – 90.
2. Лидер А. М., Ларионов В. В., Гаранин Г. В., Кренинг Х. В. Метод ультразвукового определения водорода в материалах и изделиях на основе титана // Журнал технической физики. 2013. Т. 83, Вып. 9. C. 157–158.
3. Кузнецов П. В., Миронов Ю. П., Толмачев А. И. и др. Позитронная спектроскопия дефектов в субмикрокристаллическом никеле после низкотемпературного отжига // Физика твердого тела. 2015. Т. 57, Вып. 2. C. 209 – 218.
4. Ткачев В. И., Витвицкий В. И., Холодный В. И. Сравнительная оценка водородостойкости сталей и сплавов // Материаловедение. 2006. № 1. С. 54 – 56.
5. Локошенко А. М., Ильин А. А., Мамонов А. М., Назаров В. В. Экспериментально-теоретическое исследование влияния водорода на ползучесть и длительную прочность титанового сплава ВТ6 // Металлы. 2008. № 2. С. 60 – 66.
6. Назаров В. В. Влияние водорода на ползучесть и разрушение титановых сплавов // Заводская лаборатория. 2012. Т. 78, № 12. С. 59 – 65.
7. Ларионов В. В., Румбешта Д. В. Вихретоковый метод исследования наводороженных легких сплавов на основе титана // Вестник ТГПУ. Сер.: Естественнонаучное образование. 2012. Т. 6, № 127. С. 76 – 79.
8. Буйло С. И. Акустико-эмиссионная диагностика влияния водорода на свойства материалов // Дефектоскопия. 2009. № 11. С. 94 – 98.
9. Буйло С. И. Физико-механические, статистические и химические аспекты акустико-эмиссионной диагностики / Южный федеральный университет. Ростов-на-Дону – Таганрог : Изд-во Южного федерального университета, 2017. 184 с.
10. РД 26.260.004–91. Методические указания. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации. URL: http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4294847/4294847460.htm
11. Носов В. В. Принципы оптимизации технологий акустико-эмиссионного контроля прочности промышленных объектов // Дефектоскопия. 2016. № 7. С. 52 – 67.
12. Петров В. А., Башкарев А. Я., Веттегрень В. И. Физические основы прогнозирования долговечности конструкционных материалов. СПб.: Политехника, 1993. 475 с.
13. СТО ГАЗПРОМ 2-3.5-252–2008. Методика продления срока безопасной эксплуатации магистральных газопроводов ОАО «ГАЗПРОМ». URL: http://www.nchkz.ru/lib/59/59474/index.htm
14. Носов В. В. Контроль прочности неоднородных материалов методом акустической эмиссии // Записки Горного института. 2017. Т. 226. С. 469 – 479.
15. Наконечная О. А. Методы и алгоритмы локации источников акустической эмиссии // Электромашиностроение и электрооборудование. 2009. № 73. С. 11 – 115.
16. Носов В. В., Самигуллин Г. Х., Ямилова А. Р., Зеленский Н. А. Микромеханическая модель акустической эмиссии как методическая основа прогнозирования разрушения сварных соединений // Нефтегазовое дело. 2016. Т. 14, № 1. С. 244 – 253.
17. Носов В. В., Павленко И. А., Артющенко А. П., Григорьев Е. В. Определение ресурса наружного кольца подшипника качения на основе регистрации сигналов и моделирования временнόй зависимости параметров акустической эмиссии // Контроль. Диагностика. 2020. Т. 23, № 11. С. 26 – 35.
18. Носов В. В. Акустико-эмиссионный контроль и диагностика состояния криогенных газификаторов // Neftegaz.RU. 2020. № 2(98). С. 80 – 85.
19. Носов В. В., Павленко И. А. Оценка ресурса опасных технических объектов на основе акустико-эмиссионного диагностирования // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2020. № 3. С. 133 – 143.
20. Nosov V. V., Grigorev Е. V., Pavlenko I. A. Determination of nanocharacteristics of strength of structural materials based on signal recording and simulation of time dependences of acoustic emission parameters // Journal of Physics: Conf. Ser. 1431. 2020. 012040 IOP Publishing. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/ 1431/1/012040/pdf doi:10.1088/1742-6596/1431/1/012040 DFMN 2019
1. Gomera V. P., Rastegaev I. A. (2015). On the issue of early diagnosis of layering in the walls of pressure vessels by ultrasonic and acoustic emission methods. Kontrol'. Diagnostika, (1), pp. 82 – 89. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2015.01.pp.082-089
2. Lider A. M., Larionov V. V., Garanin G. V., Krening H. V. (2013). Method of ultrasonic determination of hydrogen in titanium-based materials and products. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki, Vol. 83, (9), pp. 157–158. [in Russian language]
3. Kuznetsov P. V., Mironov Yu. P., Tolmachev A. I. et al. (2015). Positron spectroscopy of defects in submicrocrystalline nickel after low-temperature annealing. Fizika tverdogo tela, Vol. 57, (2), pp. 209 – 218. [in Russian language]
4. Tkachev V. I., Vitvitskiy V. I., Holodniy V. I. (2006). Comparative assessment of the hydrogen resistance of steels and alloys. Materialovedenie, (1), pp. 54 – 56. [in Russian language]
5. Lokoshenko A. M., Il'in A. A., Mamonov A. M., Nazarov V. V. (2008). Experimental and theoretical study of the effect of hydrogen on creep and long-term strength of titanium alloy VT6. Metally, (2), pp. 60 – 66. [in Russian language]
6. Nazarov V. V. (2012). Effect of hydrogen on creep and fracture of titanium alloys. Zavodskaya laboratoriya, Vol. 78, (12), pp. 59 – 65. [in Russian language]
7. Larionov V. V., Rumbeshta D. V. (2012). Eddy current method for studying hydrogenated light alloys based on titanium. Vestnik TGPU. Seriya: Estestvennonauchnoe obrazovanie, Vol. 6, 127, pp. 76 – 79. [in Russian language]
8. Buylo S. I. (2009). Acoustic emission diagnostics of the effect of hydrogen on the properties of materials. Defektoskopiya, (11), pp. 94 – 98. [in Russian language]
9. Buylo S. I. (2017). Physicomechanical, statistical and chemical aspects of acoustic emission diagnostics. Rostov-na-Donu – Taganrog: Izdatel'stvo Yuzhnogo federal'nogo universiteta. [in Russian language]
10. Methodical instructions. Prediction of the residual life of equipment by changing the parameters of its technical condition during operation. Guidance document No. RD 26.260.004–91. Available at: http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4294847/4294847460.htm [in Russian language]
11. Nosov V. V. (2016). The principles of optimization of technologies for acoustic emission control of the strength of industrial facilities. Defektoskopiya, (7), pp. 52 – 67. [in Russian language]
12. Petrov V. A., Bashkarev A. Ya., Vettegren' V. I. (1993). Physical foundations for predicting the durability of structural materials. Saint Petersburg: Politekhnika. [in Russian language]
13. Methodology for extending the safe operation life of the main gas pipelines of JSC GAZPROM. Gazprom organization standard No. STO 2-3.5-252–2008. Available at: http://www.nchkz.ru/lib/59/59474/index.htm [in Russian language]
14. Nosov V. V. (2017). Testing the Strength of Inhomogeneous Materials by the Acoustic Emission Method. Zapiski Gornogo instituta, Vol. 226, pp. 469 – 479. [in Russian language]15. Nakonechnaya O. A. (2009). Methods and algorithms for locating acoustic emission sources. Elektromashinostroenie i elektrooborudovanie, 73, pp. 11 – 115. [in Russian language]
16. Nosov V. V., Samigullin G. H., YAmilova A. R., Zelenskiy N. A. (2016). Micromechanical model of acoustic emission as a methodological basis for predicting fracture of welded joints. Neftegazovoe delo, Vol. 14, (1), pp. 244 – 253. [in Russian language]
17. Nosov V. V., Pavlenko I. A., Artyushchenko A. P., Grigor'ev E. V. (2020). Determination of the resource of the outer ring of a rolling bearing based on the registration of signals and modeling of the time dependence of the acoustic emission parameters. Kontrol'. Diagnostika, Vol. 23, (11), pp. 26 – 35. [in Russian language] DOI: 10.14489/ td.2020.11.pp.026-034
18. Nosov V. V. (2020). Acoustic emission control and diagnostics of the state of cryogenic gasifiers. Neftegaz.RU, 98(2), pp. 80 – 85. [in Russian language]
19. Nosov V. V., Pavlenko I. A. (2020). Resource assessment of hazardous technical objects based on acoustic emission diagnostics. Problemy mashinostroeniya i avtomatizatsii, (3), pp. 133 – 143. [in Russian language]
20. Nosov V. V., Grigorev Е. V., Pavlenko I. A. (2020). Determination of nanocharacteristics of strength of structural materials based on signal recording and simulation of time dependences of acoustic emission parameters. Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1431/1/012040/pdf DOI:10.1088/1742-6596/1431/1/012040 DFMN 2019
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 450 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 скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2021.06.pp.030-045
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 450 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 copy the article doi:
10.14489/td.2021.06.pp.030-045
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»