Способ диагностики материала конструкций и сооружений и определения его работоспособности

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛА КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕГО РАБОТОСПОСОБНОСТИ(72) Авторы Машковцев Георгий Денисович Девятовский Олег Анатольевич Шутин Анатолий Филиппович Машковцева Наталья Георгиевна(73) Патентообладатель Частное научнопроизводственное унитарное предприятие РЕНФОРТ(57) Способ диагностики материала конструкции, включающий определение твердости материала, по которой судят о его работоспособности, отличающийся тем, что определяют работоспособность путем оценки эксплуатационного состояния материала в зависимости от твердости материала на момент испытания и сравнения с интервалом допустимым значений эксплуатационного состояния по формуле 0,9(0,02043 )1,1 ,где Т - усредненное значение твердости материала из наиболее стабильных ее показателей- коэффициент, зависящий от исходного состояния материала, определяемый из выражения 11,25 где 0,2 - предел текучести материала в исходном состоянии.(56)1434318 1, 1988.1145273 А, 1985.1147951 А, 1985.1442871 1, 1988.1538098 1, 1990. Изобретение относится к области испытания материалов путем определения их физических и механических свойств, а именно к диагностике материала конструкций в различных отраслях народного хозяйства. Известным является способ оценки остаточного ресурса паропроводов 1. Способ включает в себя вырезку образцов из участка контролируемого паропровода, определение объемной доли пор в металле, по которой судят о ресурсе паропровода. 5661 1 Недостатком известного способа является то, что для проведения диагностики необходимо осуществлять отбор проб металла механическим путем, т.е. вырезки из элемента из участка паропровода. Вследствие чего нарушается целостность конструкции и нарушаются нормальные условия их эксплуатации. Кроме того, выполнение способа осуществимо только в лабораторных условиях, что исключает возможность определения остаточного ресурса в полевых условиях. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения упругих свойств материала 2. По известному способу в поверхность испытуемого материала внедряют усилием шариковый индентор, измеряют глубину внедрения при контакте индентора и испытуемого материала и с учетом результата измерения определяют упругие свойства материала. Недостатком этого способа является большое число сложных измерений и вычислений, связанных со снижением усилия внедрения, регистрации контактного внедрения, определения величины упругого восстановления. Кроме того, коэффициент связи временного сопротивления с числом твердости по Бринелю дает весьма приближенные результаты и снижает тем самым точность определения механических характеристик материала. Задачей изобретения является получение достоверной оценки состояния материала конструкции без ее разрушения и расширения диапазона использования. Поставленная задача достигается тем, что определяют твердость материала, по которой судят о его работоспособности. Отличием заявляемого способа является то, что определение работоспособности исследуемого материала осуществляют путем оценки эксплуатационного состояния материала в зависимости от твердости материала на момент испытания и сравнение с интервалом допустимым значений эксплуатационного состояний по формуле 0,9(0,02034)1,1 ,где Т - усредненное значение твердости материала из наиболее стабильных ее показателей- коэффициент, зависящий от исходного состояния материала, определяемый из выражения 11,25, 0,2 где 0,2 - предел текучести материала в исходном состоянии. Благодаря установлению зависимости твердости от предела текучести материала по предлагаемой формуле и иного механизма оценки остаточного ресурса удается установить границы допустимых изменений физико-механических характеристик материала до предельных значений, характеризующих несущую способность конструкций. Кроме того, по величине твердости материала, в установленных границах, можно определить накопления повреждений в материале и их влияние на структурные изменения, что позволит характеризовать эксплуатационные свойства материала конструкций с большей достоверностью. Простота заявляемого способа, не требующего отбора образцов и их исследование в лабораторных условиях для определения структурных изменений, позволяет использовать его не только в стационарных, но и в полевых условиях. Пример Проводилась диагностика материала трубопровода с выработкой рекомендаций по его дальнейшей эксплуатации. 1. Условия эксплуатации и исходные данные условия эксплуатации - нормальные рабочее давление - Р 55 кгс/см 2 диаметр трубопровода - Двн 530 мм 2 5661 1 толщина стенки -8 мм материал - сталь 17 ГС предел текучести исходного материала - 0,2345 МПа срок эксплуатации - 31 год. 2. Приборы прибор для измерения микротвердости 2 - малогабаритный (переносной, 2,5 кг, включая батарею), со встроенной памятью данных на 2970 значений, имеет последовательный интерфейс 232 С для подключения компьютера или принтера, представление значений твердости в системах . 3. Ход выполнения работы определение твердости по Виккерсу (Н) в исследуемом участке трубопровода (для определения наиболее опасного сечения производят ультразвуковую толщинометрию исследуемого участка) уср 161 оценка работоспособности материала по формуле 0,9(11,25/345)ехр(0,02043161)1,1 0,870,9. Следовательно, работоспособность материала трубопровода не соответствует интервалу допустимых состояний и величине рабочего давления, которое рекомендуется снизить минимум на 3 или на 1,65 кгс/см 2 55(0,9-0,87)1,65. Тогда для безотказной работы трубопровода рекомендуемое рабочее давление Р определяется Ргес 55-1,6553,35 кгс/см 2. Источники информации 1. Патент РФ 1460658, МПК 01 3/00, 1989. Способ оценки остаточного ресурса паропроводов. 2. Патент РФ 1434318, ПК 01 3/00, 1988. Способ определения упругих свойств материала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3