Испытания сосудов давления международной группой специалистов
Международная группа специалистов в области неразрушающего контроля и технической диагностики провела испытание двух сосудов, работающих под давлением. Цель испытаний – оценка различных способов определения состояния материала сосудов и прогнозирование разрушающей нагрузки на начальных стадиях нагру...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Дата: | 2016 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132974 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Испытания сосудов давления международной группой специалистов / А.Я. Недосека, С.А. Недосека, М.А. Овсиенко, М.А. Яременко, Я. Гереб, С.А. Кушниренко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2016. — № 3. — С. 3-10. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-132974 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Недосека, А.Я. Недосека, С.А. Овсиенко, М.А. Яременко, М.А. Гереб, Я. Кушниренко, С.А. 2018-05-16T18:57:06Z 2018-05-16T18:57:06Z 2016 Испытания сосудов давления международной группой специалистов / А.Я. Недосека, С.А. Недосека, М.А. Овсиенко, М.А. Яременко, Я. Гереб, С.А. Кушниренко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2016. — № 3. — С. 3-10. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0235-3474 DOI: doi.org/10.15407/tdnk2016.03.01 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132974 621.19.40 Международная группа специалистов в области неразрушающего контроля и технической диагностики провела испытание двух сосудов, работающих под давлением. Цель испытаний – оценка различных способов определения состояния материала сосудов и прогнозирование разрушающей нагрузки на начальных стадиях нагружения сосуда. Представлены результаты прогнозирования разрушающей нагрузки для сосудов с применением методики, разработанной специалистами Института электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. Показано, что прогноз разрушающей нагрузки по указанной методике был выполнен с погрешностью, не превышающей 5 %. International team of experts on non-destructive testing and technical diagnostics performed testing of two pressure vessels. The objective of testing was evaluation of various techniques for determination of vessel material state and prediction of breaking load at initial stages of vessel loading. The paper presents the results of prediction of vessel breaking load with application of a procedure developed by staff members of the E.O.Paton Electric Welding Institute of NASU. It is shown that prediction of breaking load by the above procedure was performed with not more than 5% error. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Научно-технический раздел Испытания сосудов давления международной группой специалистов Testing of pressure vessels by an international expert team Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Испытания сосудов давления международной группой специалистов |
| spellingShingle |
Испытания сосудов давления международной группой специалистов Недосека, А.Я. Недосека, С.А. Овсиенко, М.А. Яременко, М.А. Гереб, Я. Кушниренко, С.А. Научно-технический раздел |
| title_short |
Испытания сосудов давления международной группой специалистов |
| title_full |
Испытания сосудов давления международной группой специалистов |
| title_fullStr |
Испытания сосудов давления международной группой специалистов |
| title_full_unstemmed |
Испытания сосудов давления международной группой специалистов |
| title_sort |
испытания сосудов давления международной группой специалистов |
| author |
Недосека, А.Я. Недосека, С.А. Овсиенко, М.А. Яременко, М.А. Гереб, Я. Кушниренко, С.А. |
| author_facet |
Недосека, А.Я. Недосека, С.А. Овсиенко, М.А. Яременко, М.А. Гереб, Я. Кушниренко, С.А. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Testing of pressure vessels by an international expert team |
| description |
Международная группа специалистов в области неразрушающего контроля и технической диагностики провела испытание двух сосудов, работающих под давлением. Цель испытаний – оценка различных способов определения состояния материала сосудов и прогнозирование разрушающей нагрузки на начальных стадиях нагружения сосуда. Представлены результаты прогнозирования разрушающей нагрузки для сосудов с применением методики, разработанной специалистами Института электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. Показано, что прогноз разрушающей нагрузки по указанной методике был выполнен с погрешностью, не превышающей 5 %.
International team of experts on non-destructive testing and technical diagnostics performed testing of two pressure vessels. The objective of testing was evaluation of various techniques for determination of vessel material state and prediction of breaking load at initial stages of vessel loading. The paper presents the results of prediction of vessel breaking load with application of a procedure developed by staff members of the E.O.Paton Electric Welding Institute of NASU. It is shown that prediction of breaking load by the above procedure was performed with not more than 5% error.
|
| issn |
0235-3474 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132974 |
| citation_txt |
Испытания сосудов давления международной группой специалистов / А.Я. Недосека, С.А. Недосека, М.А. Овсиенко, М.А. Яременко, Я. Гереб, С.А. Кушниренко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2016. — № 3. — С. 3-10. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT nedosekaaâ ispytaniâsosudovdavleniâmeždunarodnoigruppoispecialistov AT nedosekasa ispytaniâsosudovdavleniâmeždunarodnoigruppoispecialistov AT ovsienkoma ispytaniâsosudovdavleniâmeždunarodnoigruppoispecialistov AT âremenkoma ispytaniâsosudovdavleniâmeždunarodnoigruppoispecialistov AT gerebâ ispytaniâsosudovdavleniâmeždunarodnoigruppoispecialistov AT kušnirenkosa ispytaniâsosudovdavleniâmeždunarodnoigruppoispecialistov AT nedosekaaâ testingofpressurevesselsbyaninternationalexpertteam AT nedosekasa testingofpressurevesselsbyaninternationalexpertteam AT ovsienkoma testingofpressurevesselsbyaninternationalexpertteam AT âremenkoma testingofpressurevesselsbyaninternationalexpertteam AT gerebâ testingofpressurevesselsbyaninternationalexpertteam AT kušnirenkosa testingofpressurevesselsbyaninternationalexpertteam |
| first_indexed |
2025-11-25T20:31:19Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:31:19Z |
| _version_ |
1850523866434109440 |
| fulltext |
3ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
УДК 621.19.40
ИСПЫТАНИЯ СОСУДОВ ДАВЛЕНИЯ
МЕЖДУНАРОДНОЙ ГРУППОЙ СПЕЦИАЛИСТОВ
А. Я. НЕДОСЕКА1, С. А. НЕДОСЕКА1, М. А. ОВСИЕНКО1, М. А. ЯРЕМЕНКО1,
Я. ГЕРЕБ2, С. А. КУШНИРЕНКО3
1ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua;
2Венгрия; 3Одесский припортовый завод. 03680, г. Южный, ул. Заводская, 3. E-mail: nktd@opz.odessa
Международная группа специалистов в области неразрушающего контроля и технической диагностики провела испы-
тание двух сосудов, работающих под давлением. Цель испытаний – оценка различных способов определения состояния
материала сосудов и прогнозирование разрушающей нагрузки на начальных стадиях нагружения сосуда. Представлены
результаты прогнозирования разрушающей нагрузки для сосудов с применением методики, разработанной специали-
стами Института электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. Показано, что прогноз разрушающей нагрузки по
указанной методике был выполнен с погрешностью, не превышающей 5 %. Библиогр. 19, табл. 2, рис. 21.
К л ю ч е в ы е с л о в а : неразрушающий контроль, техническая диагностика, прогнозирование разрушающей нагрузки,
состояние материала сосудов
12 мая 2016 г. на территории компании PÉBÉ-
COOP GAZIPARI FEJLESZTO, FORGALMAZO
ES GYARTO KORLATOLT FELELOSSEGU
TARSASAG (далее PÉBÉ-COOP Ltd), г. Хайдусо-
босло, Венгрия, проведены гидроиспытания двух
сосудов для хранения бутана-пропана группой
специалистов в составе: Hajdú István (PÉBÉ-COOP
Ltd, Венгрия), Dobránszky János (Университет
технологии и экономики, г. Будапешт, Венгрия),
Fodor Olivér (ÁEF лаборатория, Венгрия), Tóth
László, Szűcs Pál, Trampus Péter (все MAROVISZ –
Венгерская ассоциация неразрушающего контро-
ля), Günther Habermann (TPA KKS, Австрия), Pór
Gábor (Университет г. Дунауйварош, Венгрия),
Geréb János (Венгрия), Недосека Анатолий, Не-
досека Станислав, Яременко Михаил, Овсиенко
Марина (все сотрудники Института электросвар-
ки им. Е. О. Патона НАН Украины*), Кушниренко
Сергей (Одесский припортовый завод). Сотруд-
ники ИЭС участвовали в данной работе междуна-
родной группы специалистов с целью определе-
ния на раннем этапе нагружения сосудов значения
разрушающего давления по данным метода АЭ с
использованием специализированного программ-
ного обеспечения (ПО) ЕМА и соответствующей
технологии прогноза.
Объекты испытаний – два сосуда объемом 5 м3,
изготовленные в 1995–1996 гг. и введенные в экс-
плуатацию в 1996 г. Сосуды находились в эксплу-
атации до конца 2015 г. Они имеют практически
одинаковую конструкцию, однотипны по функци-
ям, материалам, геометрическим размерам и тех-
нологии изготовления. Сосуд зав. № 24452 (далее
– сосуд 24452) сварен из двух листов (рис. 1); со-
суд зав. № 24344 (далее – сосуд 24344) сварен из
трех листов (рис. 2). Сосуды имеют по два полус-
ферических днища. Толщина стенки сосудов 6 мм.
Материал – немецкая сталь St 52-3. Ближайший от-
ечественный аналог – сталь 17Г1С, предел прочно-
сти 510 МПа, предел текучести 350 МПа. Рабочее
давление 12,5 и 12,7 бар (1 бар = 1,019716 кгс/см2)
соответственно. Расчетное давление – 15,6 бар;
заводское гидроиспытание – 19,5 бар.
* Специалисты ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины и Одесского припортового завода принимали участие в режиме
видеоконференции
Рис. 1. Сосуд 24452 (толщина стенки 6 мм, материал St 52-3)
Рис. 2. Сосуд 24344 с утонением толщины стенки в ограни-
ченной области (толщина стенки 6 мм, материал St 52-3)
© А. Я. Недосека, С. А. Недосека, М. А. Овсиенко, М. А. Яременко, Я. Гереб, С. А. Кушниренко, 2016
4 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
За время эксплуатации по данным инспекцион-
ных записей отмечены только корро зион ные по-
вреждения на внешней поверхности сосудов.
Объекты АЭ контроля установлены на гори-
зонтальной площадке, под навесом. Расстояние
между сосудами и местом установки оборудова-
ния в закрытом помещении 25 м.
На сосуде 24344 перед испытанием предвари-
тельно выполнено утонение стенки (см. рис. 2) в
ограниченной области с целью создания концен-
тратора напряжений следующим образом: по всей
зоне утонения по решетке 50×50 мм просверлены
углубления глубиной 3 мм, данная зона отшлифо-
вана таким образом, чтобы следы сверления были
практически незаметны.
Сосуд 24452 предварительно перемещали с по-
мощью крана с целью имитации потенциальной
грубой транспортировки, а также условий подъема
и возможного падения сосуда с опор (≈ 350 мм).
Сосуды окрашены белой краской и размечены
сеткой 250×250 мм (рис. 3, 4) для удобства уста-
новки датчиков.
Нагружение сосудов предполагалось прово-
дить до возникновения одной из ситуаций: разры-
ва сосудов, достижения макси маль ного значения
давления 60 бар, возникновения явных видимых
деформаций. Скорость повышения давления (на-
гружения) ≈ 1 бар/мин. Контроль подъема дав-
ления проводили визуально по манометру. Про-
изводительность насоса 18 л/мин, максимальное
давление 100 бар. Планируемые графики нагру-
жения сосудов представлены на рис. 5.
Перед проведением гидроиспытания в апреле
2016 г. был проведен одноразовый общий контроль-
ный осмотр сосудов c целью установления их реаль-
ного состояния, который показал, что внутренние
поверхности сосудов находятся в целом в хорошем
состоянии, на внешних поверх но стях в некоторых
местах обнаружена коррозия с максимальной глу-
биной 0,5 мм. Некоторые фото состояния поверхно-
стей сосудов представлены на рис. 6, 7.
В результате проведенного исследования аку-
стических характеристик материала сосудов опре-
делены локальные скорости волн АЭ в материале,
на основании которых выбрана расчетная ско-
рость при определении координат источников АЭ,
равная 5 мм/мкс, получены характеристики зату-
хания волн АЭ, в том числе и при нагружении,
определено количество и места установки датчи-
ков АЭ, проведена градуировка измеряемых низ-
кочастотных пара метров (давление, деформации).
Определение характеристик волн АЭ в матери-
але сосудов проводили по специальным методи-
кам, аналогичным требованиям нормативных до-
кументов к проведению АЭ контроля сосудов при
их нагружении внутренним давлением, применяе-
мых в Украине [1–7].
В качестве средства диагностического АЭ кон-
троля специалистами ИЭС использована 16-ка-
нальная система ЕМА-4 на основе прибора AED-
416 (разработчик Венгрия). Расстановку датчиков
АЭ на объекте, первоначальную настройку обору-
дования и непосредственно проведение измере-
ний выполняла компания-разработчик [8].
Для получения информации с объекта в про-
цессе испытаний использовано собственное ПО
разработчика – программа AED-64. Для расши-
ренной обработки получаемых данных и про-
гноза на их основе разрушающей нагрузки – ПО
ЕМА-3.91 разработки ИЭС (основные данные о
приборах АЭ контроля, методиках обработки АЭ
данных и программном обеспечении ИЭС пред-
ставлены в работах [9–19]). Методика прогно-
за, реализованная в ПО ЕМА-3.91, построена на
распознавании образа с применением так назы-
ваемых учителя и самообучения. Распознавание
происходит в реальном времени. Распознавание
начинается с момента получения в процессе ис-
пытаний минимального достаточного количества
обобщенных характеристик сигналов АЭ, про-
шедших отбраковку и кластеризацию. Происходит
их сравнение с заранее сформированными этало-
нами развития разрушения и сопутствующей это-
му АЭ. Получив с заданной степенью вероятности
наилучшее совпадение с некоторым эталоном по
выбранным признакам, предполагают, что отно-
шение разрушающей нагрузки к текущей соответ-
ствует таковому эталона. Таким образом получа-
ют прогноз разрушения [10–12].
Помимо прогноза важно было отследить при
помощи метода АЭ процесс развития трещины.
Для этого при послеэкспериментальной обра-
ботке данных применена специальная методика,
позволившая локализовать область разрушения
и графически представить порядок возникнове-
ния в ней событий АЭ (см. рис. 16). Последнее
имеет существенное значение, так как позволя-
ет задолго до разрушения предвидеть место воз-
никновения трещины, ее границы и кинетику
развития.
Для проведения АЭ контроля при гидроиспыта-
ниях сосудов установлено по 10 датчиков АЭ. По-
верхность сосудов в местах установки датчиков АЭ
подготовлена в соответствии с требованиями, совпа-
дающими с требованиями украинских нормативных
документов по проведению АЭ контроля [2, 5].
Датчики №№ 4, 5, 8, 9 установлены на видимой
на фото (рис. 3, 4) стороне сосудов (у сосуда 24344
там находится область утонения). Датчики №№ 3, 6,
7, 10 установлены на противоположной (невидимой
на фото) стороне сосудов. Датчики №№ 1, 2 уста-
новлены на днищах сосуда в местах доступа. Их ко-
ординаты опре де ле ны приблизительно, получаемая
ими информация носит вспомогательный характер и
5ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
не использовалась при получении координат источ-
ников АЭ и прогнозе разрушения.
Место установки датчика № 9 выбрано в ка-
честве начала координат, его координаты (0,0).
Координаты всех других датчиков определены в
соответствии с разметкой сосудов (250×250 мм).
Данные представлены в табл. 1.
Реальный график изменения давления в процессе
нагружения сосуда 24344 представлен на рис. 8.
Развертка обоих сосудов с указанием мест
установки датчиков АЭ приведена на рис. 9.
Вначале из всех установленных на боковой
поверхности сосудов датчиков была сформи-
рована единая локационная антенна, которая
использовалась в процессе испытания для по-
лучения общей АЭ картины испытаний и про-
гноза разрушающей нагрузки. После испытаний
при проведении компьютерного их повтора для
Рис. 3. Сосуд 24344. Подготовка к проведению гидроиспытания – установка датчиков АЭ
Рис. 4. Сосуд 24452. Подготовка к проведению гидроиспыта-
ния – установка датчиков АЭ
Рис. 5. Планируемые графики нагружения сосудов: а – сосуд
24344 (с утонением); б – сосуд 24452
Рис. 6. Состояние внутренней поверхности сосуда 24344
(с утонением)
Рис. 7. Состояние внешней поверхности сосудов 24344 (а) и 24452 (б)
6 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
более детальной локализации источников АЭ
антенна была разделена на участки меньшего
размера.
На рис. 10 показаны графики основных АЭ
параметров, зарегистрированных во время про-
веденного испытания. Как видим, развитие раз-
рушения сопровождалось постепенным ростом
среднего уровня непрерывного сигнала АЭ и уве-
личением амплитуд дискретных сигналов.
Результаты проведенного АЭ контроля, в том
числе с выдачей прогнозных характеристик для
сосуда 24344, представлены на рис. 11–14.
В окне «Испытания» программы ЕМА-3.91,
представленном на рис. 11 и др., имеются следу-
ющие основные экраны:
– экран «Индикатор и прогноз состояния» в
верхней части окна под панелью инструментов
предназначен для прогноза разрушающей нагруз-
ки. Таблица со значениями прогнозных данных
содержит одновременно и цветовой индикатор,
предупреждений об опасности. В таблице пока-
заны номер антенны и координаты кластера, для
которых выполнен прогноз, а также минимальное
и максимальное поля допуска прогнозируемого
параметра;
– экран локации, расположенный под индика-
тором прогноза, – окно, в котором схематически
отображаются одна или несколько локационных
антенн, т.е. схема установки датчиков на объекте с
указанием координат датчиков. На месте возник-
новения события АЭ при плоскостной локации
появляется точка. События АЭ, прошедшие не-
обходимую фильтрацию, объединяются по задан-
ным признакам в кластер. Программа рассчиты-
вает координаты центра кластера, на этом месте
появляется флажок;
– экран «Графики реального времени» в пра-
вой части окна отображает графически изменения
Рис. 8. График нагружения сосуда 24344 при проведении
гидроиспытания
Рис. 9. Развертка боковой поверхности сосудов с указанием
мест установки и нумерации датчиков АЭ. Шкала координат
для локализации источников АЭ показана синим цветом
Рис. 10. График нагружения и АЭ информация при проведении
гидроиспытания сосуда 24344 (синяя линия показывает теку-
щую нагрузку, столбиками показаны амплитуды дискретных
сигналов АЭ, пульсирующей линией – средний уровень непре-
рывного АЭ сигнала)
Рис. 11. Окно испытаний программы ЕМА-3.91 при проведе-
нии гидроиспытания сосуда 24344. Система показывает появ-
ление первых событий АЭ
Т а б л и ц а 1 . Координаты установленных на объектах датчиков АЭ
Датчики АЭ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Х, мм 3500 1500 2000 2000 2000 2000 0 0 0 0
Y, мм 500 1000 1750 1000 250 2500 1750 1000 0 2500
7ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
до 64 выбираемых пользователем АЭ или техно-
логических параметров при испытаниях;
– экран «Непрерывная АЭ и индикаторы под-
вижных деталей» в нижней части окна отображает
цифрами и столбиками изменения во времени не-
прерывной АЭ по каждому каналу. Горизонтальной
чертой показаны пороги ограничения амплитуд.
Первое предупреждение «Обратить внимание»
для сосуда 24344 (с утонением) было выдано при
давлении 14,56 бар. При нагрузке 19,02 бар и на
первом же уровне предупреждения «Обратить
внимание» был выдан прогноз разрушения сосуда
– 31,71…38,05 бар.
Второй уровень предупреждение «Повы-
сить внимание» выдан при нагрузке 20,16 бар.
Значение прогнозной разрушающей нагрузки
при этом не изменилось. Третий уровень пред-
упреждения «Опасность» выдан при нагрузке
21,16 бар. Значение прогнозной разрушающей
нагрузки при этом также не изменилось. Однако
центр обобщенного по всем событиям АЭ кла-
стера, используемого для прогноза разрушения,
сместился в точку с координатами Х = 718 мм,
Y = 958 мм. Далее будет показано, что эта ко-
ордината практически совпадает с координатой
АЭ события № 3 при переходе к более точной
локации, используемой для отслеживания по-
рядка появления событий АЭ в процессе фор-
мирования трещины.
Разрушающая нагрузка составила 36,54 бар.
Погрешность прогноза разрушения не превышает
5 %, а сам прогноз был сделан всего по четырем
зарегистрированным системой событиям АЭ.
Для дополнительной проверки выполнено де-
тальное послеэкспериментальное исследо вание ло-
кации координат источников АЭ. Методика предус-
матривала анализ информации отдельно с каждого
Рис. 12. Окно программы ЕМА-3.91 при проведении
гидроиспытания сосуда 24344. Выдача предупреждения
2 уровня и прогноза разрушающей нагрузки
Рис. 13. Экран локации и индикатор прогноза по завершению
испытания
Рис. 14. Снимок части экрана программы ЕМА-3.91. Список
выданных системой предупреждений 1, 2 и 3 уровней и про-
гноза разрушающей нагрузки для сосуда 24344
Рис. 15. Экран локации: программа ЕМА-3.91 в области раз-
вития трещины для сосуда 24344. Трещина приближенно по-
казана красными квадратами
Рис. 16. Порядок появления событий АЭ в области развития
трещины для сосуда 24344. События показаны треугольными
маркерами и пронумерованы: 1-й импульс показывает зону
начала разрушения (розовый), 11–й импульс завершающий
(красный). Он соответствует началу образования трещины.
Остальные импульсы (черные) показывают движение разру-
шающей деформации вдоль траектории будущей трещины в
различные моменты времени
8 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
участка, образованного четырехугольной группой
из соседних датчиков. Переход к меньшей области
локации позволяет повысить точность определе-
ния координат источников АЭ и отсеять те события
АЭ, которые не относятся к данному участку. Наи-
больший интерес представляет анализ информации
с участка в области трещины, принятой локацион-
ной антенной из четырех датчиков (табл. 2).
Компьютрный повтор проведенного испыта-
ния показал удовлетворительное соответст вие
полученных координат источников АЭ участ-
ку развития трещины. Расположение вероятно-
го места разрушения получено методом кластер-
ного анализа по координатному признаку. Места
возникновения событий АЭ показаны точками,
а образовавшиеся на их основе четыре кластера
представлены флажками на рис. 15.
Кластеры на рис. 15 образованы на основании
11 событий АЭ, показанных точками. Порядок их,
представленный на рис. 16, фактически отобража-
ет стадийность роста трещины.
Вид сосуда 24344 после разрушения представ-
лен на фото (рис. 17). Как видим, применение ме-
тода АЭ обеспечило достаточно эффективную
локацию места разрушения, отсле жи вание отдель-
ных этапов развития разрушения и точный про-
гноз разрушающей нагрузки.
В отличие от сосуда 24344, по техническим
причинам сосуд 24452 не был доведен до разру-
шения. Испытание было остановлено при величи-
не давления 50 бар.
График изменения давления при проведении
гидроиспытания сосуда 24452 показан на рис. 18.
Результаты проведенного АЭ контроля представ-
лены на рис. 19–21.
На рис. 19 показаны графики основных АЭ
параметров, зарегистрированных во время про-
веденного испытания. Характер АЭ существен-
Рис. 17. Сосуд 24344 (с утонением) после разрушения
Рис. 20. Окно программы ЕМА-3.91 при проведении гидроиспы-
тания сосуда 24452. Выдача предупреждения 3 уровня и прогно-
за разрушающей нагрузки
Рис. 21. Снимок части экрана программы ЕМА-3.91. Список
выданных системой предупреждений 1, 2 и 3 уровней и про-
гноза разрушающей нагрузки для сосуда 24452
Т а б л и ц а 2 . Координаты датчиков АЭ в области раз-
вития трещины
Датчики АЭ 4 5 8 9
Х, мм 2000 2000 0 0
У, мм 1000 250 1000 0
Рис. 19. График нагружения и АЭ информация при проведе-
нии гидроиспытания сосуда 24452 (синяя линия показывает
текущую нагрузку, столбиками показаны амплитуды дискрет-
ных сигналов АЭ, пульсирующей – средний уровень непре-
рывного АЭ сигнала)
Рис. 18. График изменения нагрузки при проведении гидро-
испытания сосуда 24452
9ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
но отличается от такового для сосуда 24344
(см. рис. 10). В частности, при максимальном до-
стигнутом давлении дискретная АЭ отсутствует.
Первое предупреждение «Обратить внима-
ние» было выдано для сосуда 24452 при на-
грузке 35,40 бар. При нагрузке 40,00 бар и
втором уровне предупреждения «Повысить вни-
мание» был выдан прогноз разрушения сосу-
да – 66,675…80,01 бар. Третий уровень преду-
преждения «Опасность» выдан при нагрузке 47,06
бар. Значение прогнозной разрушающей нагрузки
при этом не изменилось. Отметим, что прогноз
был сделан на основании восьми событий АЭ.
Поскольку сосуд 24452 не был доведен до раз-
рушения, прогноз разрушающей нагрузки экспе-
риментально не подтвержден.
Оценим, насколько он мог бы быть верным,
если бы материал сосуда соответствовал его таблич-
ным характеристикам. Рассчитаем разрушающее
давление по формуле Лапласа для цилиндриче-
ской части:
P = σв δ / R,
где σв – предел прочности; δ – толщина стенки; R –
радиус цилиндра.
Получим: P = 510∙0,006/0,625 = 4,9 МПа =
= 49 кгс/см2 = 48 бар.
Как видим, прогнозируемое разрушающее дав-
ление 66,675 бар превосходит расчетное. Тем не
менее, прогноз, вероятнее всего, соответствует ре-
альному состоянию материала, поскольку:
– значение предела прочности в 510 МПа в
табличных характеристиках материала – стали
St 52-3 помечено как минимально возможное;
– в момент остановки нагружения при значе-
нии давления 50 бар и, соответственно, напряже-
ниях, превосходящих табличный предел прочно-
сти, сосуд 24452 не только не был разрушен, но и
не претерпел каких-либо видимых нарушений ге-
ометрических размеров.
Отметим также, что на момент выдачи прогно-
за текущая нагрузка составила приблизительно
55 % (сосуд 24344) и 60 % (сосуд 24452) от про-
гнозной разрушающей.
Результаты испытаний соответствуют методи-
ке, обеспечивающей точность прогноза разруше-
ния, в соответствии с требованиями нормативных
документов [3, 4], с погрешностью ± 15 % и с ве-
роятностью 0,95.
Выводы
При испытании сосудов 24344 и 24452 система
АЭ диагностики ЕМА-4 с программным обеспе-
чением ЕМА-3.91 выполнила поставленные зада-
чи по прогнозированию разрушающей нагрузки и
локализации места разрушения.
Для обоих испытанных сосудов обеспечено
своевременное получение предупреждений об
опасности 1, 2 и 3 уровней.
Прогноз разрушающей нагрузки для сосуда 24344
(с утонением) получен в диапазоне 31,71…38,05 бар,
с погрешностью в соответствии с требованиями нор-
мативных документов ± 15 %, при реальном значении
нагрузки 19,02 бар. Разрушающая нагрузка составила
36,54 бар. Реальная погрешность прогноза составляет
менее 5 %. Координаты источников АЭ в локальной
области, близкой к участку развития трещины, удов-
летворительно соответствуют месту расположения
трещины после разрушения.
Специальная методика обработки АЭ инфор-
мации позволила достаточно эффективно локали-
зовать область развития разрушения и показать на
основе данных АЭ стадийность развития трещины.
Прогноз разрушающей нагрузки для сосуда
24452 получен в диапазоне 66,675…80,01 бар
с предполагаемой погрешностью, в соответ-
ствии с требованиями нормативных докумен-
тов, ± 15 % при реальной нагрузке 40,00 бар.
Реальная погрешность выданного прогноза не
определена в связи с прекра щением испыта-
ния по техническим причинам. Прогнозируемое
разрушающее давление превышает таковое, по-
лученное путем расчета сосуда на прочность, и
это соответствует реальной ситуации, посколь-
ку в момент остановки нагружения напряжения
в материале сосуда 24452 превысили табличный
предел прочности, при этом сосуд был цел и не
имел выраженных признаков нарушения геоме-
трических размеров.
Методика, разработанная сотрудниками ИЭС
им. Е. О. Патона НАН Украины по прогнозирова-
нию разрушающей нагрузки и локализации места
разрушения сосудов 24344 и 24452, может быть ре-
комендована для аналогичных натурных АЭ испы-
таний сварных конструкций, нагружаемых внутрен-
ним давлением.
1. Котли, посудини під тиском і трубопроводи. Технічне
діагностування. Загальні вимоги: ДСТУ 4223–2003 / І.
Волошкевич, Е. Гарф, А. Грузд, В. Долинський, В. Ка-
чанов, В. Кир’ян, А. Лебедєв, Л. Лобанов, А. Недосєка,
С. Недосєка, М. Овсієнко, Г. Прокопенко, С. Стасюк, В.
Стрижало, С. Фомічов, М. Чаусов, М. Яременко. – Держ-
стандарт України, 2003. – 11 с.
2. Настанови щодо проведення акустико-емісійного діагно-
стування об’єктів підвищеної небезпеки: ДСТУ 4227–
2003 / А. Недосєка, О. Андрейків, І. Волошкевич, А.
Грузд, А. Лебедєв, Л. Лобанов, С. Недосєка, М. Новіков,
М. Овсієнко, В. Скальський, С. Стасюк, В. Стрижало, Л.
Харченко, М. Чаусов, М. А. Яременко. – Держстандарт
України, 2003. – 25 с.
3. МДУ 016/10–2002. Багатоканальні акустико-емісійні
діагностичні комплекси. Методика державної метроло-
гічної атестації / С. А. Недосєка, М. А. Яременко, Л. Ф.
Харченко, М. А. Овсієнко, І. Г. Волошкевич, А. П. Іва-
щенко // ТК-78 «ТДНК». – 2002. – 15 с.
4. Багатоканальні акустико-емісійні діагностичні комплек-
си. Методика атестації: МДУ 017/10–2002 / С. А. Недо-
10 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2016, №3
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
сєка, М. А. Яременко, Л. Ф. Харченко, М. А. Овсієнко,
І. Г. Волошкевич, А. П. Іващенко // ТК-78 «ТДНК». –
2002. – 15 с.
5. Рекомендації щодо акустико-емісійного контролю об’єк-
тів підвищеної небезпеки: Р 50.01–01 / А. Недосєка,
І. Волошкевич, А. Грузд, С. Недосєка, М. Овсієнко, В.
Троїцький, Л. Харченко, В. Скальський, М. Вісіловський,
В. Радько, Ю. Єськов, М. Яременко // ТК-78 «ТДНК». –
2001. – 29 с.
6. Інструкція експертного обстеження (технічного діагно-
стування) стану металу посудин, що працюють під
тиском, при використанні акустико-емісійного ме-
тоду контролю / А. Недосєка, А. Грузд, С. Недосєка,
М. Овсієнко, Л. Харченко, М. Яременко, Я. Карявка,
В. Мартюк // ТК-78 «ТДНК». – 2008. – 36 с.
7. Настанови щодо проектування та впровадження си-
стем акустико-емісійного контролю, діагностування та
моніторингу об’єктів підвищеної небезпеки: СОУ 50.10–
2012 / А. Недосєка, А. Грузд, С. Недосєка, М. Овсієнко,
Л. Харченко, М. Яременко // ТК-78 «ТДНК». – 2012. – 8 с.
8. Пеллионис П. Методика и аппаратура для АЭ-контроля
в процессе проверочных испытаний сосудов высокого
давления ядерного реактора в Венгрии / П. Пеллионис,
Я. Гереб // Техническая диагностика и неразрушающий
контроль. – 1991. – № 3. – С. 14–21.
9. Приборы для акустико-эмиссионного контроля и диагно-
стирования сварных конструкций / А. Я. Недосека, С. А.
Недосека, А. А. Грузд [и др.] // Автоматическая сварка. –
2010. – № 8. – С. 58–61.
10. Недосека С. А. Диагностические системы семейства
«ЕМА». Основные принципы и особенности архитекту-
ры (Обзор) / С. А. Недосека, А. Я. Недосека // Техниче-
ская диагностика и неразру шающий контроль. – 2005. –
№ 3. – С. 20–26.
11. Недосека А. Я. Основы расчета и диагностики сварных
конструкций; под редакцией Б. Е. Патона / А. Я. Недосе-
ка. – К.: Индпром, 2008. – 812 с.
12. Недосека С. А. Прогноз разрушения по данным аку-
стической эмиссии / А. Я. Недосека // Техническая ди-
агностика и неразрушающий контроль. – 2007. – № 2. –
С. 3–9.
13. Недосека А. Я. Акустическая эмиссия и ресурс конструк-
ций (Обзор) / А. Я. Недосека, С. А. Недосека // Техниче-
ская диагностика и неразрушающий контроль. – 2008. –
№ 2. – С. 3–11.
14. Недосека С. А. Комплексная оценка поврежденности и
остаточного ресурса металлов с эксплуатационной нара-
боткой / С. А. Недосека, А. Я. Недосека // Техническая
диагностика и неразрушающий контроль. – 2010. – № 1.
– С. 9–16.
15. Недосека А. Я.. Об оценке надежности эксплуатирую-
щихся конструкций (состояние вопроса и перспектива
развития) / С. А. Недосека, А. Я. Недосека // Техниче-
ская диагностика и неразрушающий контроль. – 2010. –
№ 2. – С. 7–17.
16. Недосека С. А. Влияние методов обработки акусти-
ко-эмиссионной информации на формирование АЭ со-
бытий и определение их координат / С. А. Недосека, А.
Я. Недосека, М. А. Овсиенко // Техническая диагностика
и неразрушающий контроль. – 2011. – № 2. – С. 5–14.
17. Опыт ИЭС им. Е. О. Патона в области акустико–эмисси-
онного контроля / Б. Е. Патон, Л. М. Лобанов, А. Я. Не-
досека [и др.] // Техническая диагностика и неразрушаю-
щий контроль. – 2012. – № 1. – С. 7–22.
18. Программное обеспечение систем АЭ диагностики
ЕМА-3.9 / А. Я Недосека, С. А. Недосека, М. А. Яремен-
ко [и др.] // Техническая диагностика и неразрушающий
контроль. – 2013. – № 3. – С. 16–22.
19. Оптимизация размещения датчиков и повышение точ-
ности локации источников акустической эмиссии / С.
А. Недосека, М. А. Овсиенко, Л. Ф. Харченко [и др.] //
Техническая диагностика и неразрушающий контроль. –
2015. – № 3. – С. 18–25.
International team of experts on non-destructive testing and technical diagnostics performed testing of two pressure vessels. The
objective of testing was evaluation of various techniques for determination of vessel material state and prediction of breaking
load at initial stages of vessel loading. The paper presents the results of prediction of vessel breaking load with application of
a procedure developed by staff members of the E.O.Paton Electric Welding Institute of NASU. It is shown that prediction of
breaking load by the above procedure was performed with not more than 5% error. 19 References, 21 Figures, 2 Tables
Keywords: nondestructive testing, technical diagnostics, breaking load prediction, vessel material state
Поступила в редакцию
08.07.2016
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ им. Е.О. ПАТОНА НАН УКРАИНЫ
объявляет ежегодный набор в
АСПИРАНТУРУ по специальностям:
132 «Материаловедение»
136 «Металлургия»
Прием в аспирантуру проводится в сентябре месяце.
Контактный телефон: (044) 200-84-11
Подробная информация на сайте института (раздел аспирантура):
www.paton.kiev.ua
Документы направлять по адресу:
03680, Украина, Киев-150, ГСП, ул. Казимира Малевича (Боженко), 11
Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, ученому секретарю
|