Коэрцитиметрия в системе менеджмента качества

Судостроение
Коэрцитиметрия в системе менеджмента качества

Разработка и внедрение инновационных технологий – составная часть менеджмента качества продукции. В судостроении критерием качества является повышение безопасности мореплавания. Среди путей повышения качества мореплавания – непрерывный мониторинг прочности корпуса судна, особенно в продольном направлении.

Александр Гадеев, д.ф.н., профессор, проректор ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»

Алексей Иванов, директор по качеству ООО «Судостроительный завод «Залив», г. Керчь

Александр Максимов, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»

Игорь Шевченко, гл. метролог ООО «Судостроительный завод «Залив», г. Керчь

Элемент безопасности судоходства

В материалах ХII Международного семинара «Качественное судоходство: стандарт ХХІ века», проходившего в 2009 г. в Санкт-Петербурге, в докладе генерального директора Российского морского регистра «Системный подход к обеспечению безопасности: тенденции и приоритеты развития» отмечалось, что аварийность по причине дефектов корпуса составляет почти 42% из всех видов аварийных ситуаций.

Комитет по безопасности на море (MSC) Международной морской организации (IMO ) 6 июня 1994 г. представил «Рекомендации по установке систем мониторинга напряжений корпуса судна для повышения безопасности судов, перевозящих сухие грузы навалом»(MSC/Circ.646.1994.Recommendation for the fitting of Hull Streess Monitoring Systems).

Мониторинг продольной прочности корпуса судна в процессе эксплуатации является одним из элементов безопасного судоходства. В настоящее время на судах устанавливаются системы датчиков, фиксирующие напряженно-деформированное состояние корпуса: тензорезисторные, магнитоупругие, волоконно-оптические и другие. Эти датчики надежно определяют напряженно-деформированное состояние корпуса судна. Однако по этим данным нельзя оценить состояние металла корпуса судна и прогнозировать возможность дальнейшей эксплуатации. В процессе волнения, погрузки или выгрузки металл корпуса испытывает знакопеременные нагрузки, что приводит к усталости. Процесс усталости состоит в том, что в металле возникают микродефекты, снижающие прочность стали. Поэтому даже при напряжениях в корпусе, ниже заложенных по проекту, может произойти разрушение. Дефекты структуры металла при усталости способствуют снижению пластичности и вязкости (в частности, хладноломкости), и разрушение происходит без видимых следов предварительной пластической деформации.

Коэрцитиметрия – определение коэрцитивной силы стали

Для кардинального решения проблемы определения напряженно-деформированного состояния корпуса и оценки остаточного ресурса металла могут быть применены неразрушающие методы контроля. Исследованиями установлено, что из всех методов неразрушающего контроля (акустические, магнитные, токовихревые и др.) магнитные характеристики обладают наилучшей чувствительностью к изменению структуры и механических свойств металла. Магнитный метод применения для ферромагнитных материалов, в том числе для конструкционной углеродистой и низколегированной стали. Из магнитных методов наибольшее распространение получила коэрцитиметрия, т.е. определение коэрцитивной силы стали. Коэрцитивная сила является более структурно-чувствительной характеристикой, чем, например, электросопротивление или скорость акустических волн в металле. Например, при одноосном растяжении низколегированной стали 09Г2 (судовая корпусная сталь) до 5% коэрцитивная сила возрастает на 40%, при этом электросопротивление и скорость акустических волн изменяется не более чем на 10%.

Сотрудниками Херсонской морской академии выполнены измерения коэрцитивной силы на теплоходе типа «река-море» «Сибирский-2101», который находился в ремонте на Херсонском судостроительном заводе. Измерения были проведены в комингсе трюмов №1-4, который расположен от шпангоута №50 в кормовой части, до шпангоута №210 – в носовой части и является верхней несущей балкой продольной прочности. Результаты измерений показали, как изменяются уровень коэрцитивной силы по длине корпуса судна. По мнению авторов, наибольшие значения коэрцитивной силы соответствуют большей деградации металла. Измерения, выполненные на левом и правом бортах, показали практическую симметричность показаний. Это соответствует теоретическим расчетам.

Однако в этих работах не учитывался уровень исходного состояния значения коэрцитивной силы металла корпуса судна. Технология постройки корпуса судна в целом состоит в том, что из листового проката, раскроенного заданной формы, сваривается конструкция. Затем несколько конструкций свариваются в отсек корпуса, а после этого происходит соединение отсеков с получением корпуса судна. Все перечисленные технологические операции производятся сваркой. При сварке (даже при соблюдении технологических режимов) в конструкции неизбежно возникают остаточные механические напряжения І и II рода, величину и распределение которых достоверно невозможно рассчитать. Таким образом, эволюция напряженно-деформированного состояния металла от листового проката до готового изделия в настоящее время не учитывается. Поэтому наиболее корректно будет уже на стадии раскроя листов отмечать места замеров коэрцитивной силы в течение всего времени эксплуатации судна.

Кроме указанного технологического фактора, влияющего на значения коэрцитивной силы стали, может оказывать влияние химический состав в пределах данной марки стали.

Например, на судостроительном заводе «Залив» толстолистовой прокат для изготовления корпуса судна поступает от 5-6 заводов-изготовителей. На этих заводах могут быть разные поставщики железной руды, способы выплавки стали и температурно-деформационные режимы прокатки.

Проанализировано влияние химического состава на механические свойства стали различных поставщиков толстолистового проката на керченском судостроительном заводе «Залив». Химический состав стали оценивали по величине углеродного эквивалента, рассчитываемого по формуле:

,     (1)

где C, Mn, Cr, Mo, V, Ni и Cu, соответственно, содержание элементов углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, никеля и меди, выраженное в процентах. В результате математической обработки массива данных по каждому заводу-поставщику и по всем вместе не установлено существенной разницы. Поэтому математическая обработка велась без учета поставщика. Получены следующие уравнения регрессии:

σв = 414,6 – 4,26h + 249,1Сэ + 13,65(h Сэ),               (2)

σт = 963 – 67,17h – 1798,8Сэ + 210,6(h Сэ),             (3)

δ = 72,8 – 3,51h – 118,4Сэ + 106463(h Сэ),               (4)

где σв – временное сопротивление разрыву, МПа;

σт – предел текучести, МПа;

δ – относительное удлинение, %;

h – толщина листового проката.

По критерию Фишера все уравнения адекватны реальным данным на уровне достоверности не менее 99%. Параметры уравнений значимо отличаются от нуля (по критерию Стьюдента) при уровне достоверности не менее 95%.

Таким образом, установлена достаточно тесная функциональная связь между временным сопротивлением разрыву, пределом текучести, относительным удлинением с одной стороны и величиной углеродного эквивалента и толщиной проката с другой стороны.

Установлено, что зависимость между величиной углеродного эквивалента и коэрцитивной силой выражается корреляционным уравнением:

Hc = 97,8Сэ + 90,                (5)

где Hc – значение коэрцитивной силы, А/м;

Сэ – углеродный эквивалент, %.

Полученные данные показывают, что применение коэрцитиметрии для определения остаточного ресурса металла в процессе эксплуатации предполагает знание исходного значения коэрцитивной силы в конкретном месте листового проката. Кстати, определение механических свойств толстолистового проката на металлургических заводах производится на пробах, отобранных от 1-3 листов данной партии металла. Поэтому исходные значения механических свойств и коэрцитивной силы должны быть получены на образцах, отобранных от листового проката. Следующий замер необходимо провести после ходовых испытаний при сдаче судна в эксплуатацию. Последующие замеры проводятся периодически по составленному графику. Все полученные замеры (начиная с первого) заносятся в специальный журнал. Количество мест замеров коэрцитивной силы определяется на стадии проектирования судна. Таким образом, составляется магнитный паспорт судна, по данным которого можно определить остаточный ресурс металла и время до его разрушения.

Выводы и предложения

В настоящее время в России выпускается ряд стационарных и портативных структуроскопов, определяющих коэрцитивную силу стали, – коэрцитиметров. Коэрцитиметр состоит из электронного блока – структуроскопа и феррозондового преобразователя – щупа, соединенных между собой кабелем.

Например, портативный коэрцитиметр КИМ-2М имеет сертификат Госстандарта России RU.C.28.003.А №12287, сертификат о типовом одобрении Российского морского регистра судоходства № 12.00138 от 10.05.2012, зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений №22977-02 и рекомендован к применению в Российской Федерации. Прибор имеет встроенный аккумулятор. Масса прибора с элементом питания – 1,2 кг.

Очень важно, что коэрцитивную силу ферромагнитного материала можно измерять при наличии на поверхности металла диамагнитного покрытия толщиной до 6 мм (слои краски, ржавчина, окалина и пр.). Это большое преимущество, например, перед акустическим способом, где должен быть достаточно хороший контакт между датчиком и исследуемой поверхностью металла. В ряде случаев для хорошего контакта акустического датчика с поверхностью металла используется специальная жидкость.

Имеется нормативная международная и национальная база для определения структуры и механических свойств стали магнитным методом:

– Международный стандарт ИСО 4301, часть 1-5;

– ГОСТ 21104-75. Контроль неразрушающий. Феррозондовый метод;

– ГОСТ 30415-96. Сталь. Неразрушающий контроль механических свойств и структуры металлопродукции магнитным методом;

– ГОСТ 24497-2-2009. Контроль неразрушающий. Метод магнитной «памяти» металла;

– ГОСТ Р52081-2003. Контроль неразрушающий. Метод магнитной «памяти» металла. Принципы и определения.

Учитывая все вышеизложенное, предлагается для определения напряженно-деформированного состояния корпуса судна и остаточного ресурса металла ввести магнитный паспорт судна. Для этого устанавливаются определенные места корпуса, в которых с момента приемки судна в эксплуатацию и во время эксплуатации периодически измеряется коэрцитивная сила и заносится в специальный формуляр – магнитный паспорт судна. Анализируя изменение полученных данных во времени, можно сделать вывод о величине механических напряжений и об остаточном ресурсе металла. Зная это, можно спрогнозировать время до возможного разрушения и принять соответствующие меры.

Указанные коэрцитиметры могут быть встроены в автоматическую систему датчиков для непрерывного или дискретного контроля качества металла и определения внутренних напряжений в корпусе судна.

Аналогичным образом можно определить остаточный ресурс подъемного судового оборудования и тяжело нагруженных элементов судовых силовых установок.

Таким образом, применение коэрцитиметрии и введение магнитного паспорта судна для корпуса и других тяжело нагруженных элементов агрегатов позволит повысить безопасность мореплавания.

Морской флот №4 (2016)


Вернуться к разделу Судостроение

Новости

Лента новостей

ФАС прекратила рассмотрение дела о распределении квот на вылов краба в Баренцевом море

ФАС прекратила рассмотрение дела о распределении квот на вылов краба в Баренцевом море В конце 2018 года ФАС сообщила о том, что подозревает компании «Зигранд» и «Артиксервис» в заключени...

Команда ОСК вышла на старт в числе сильнейших яхтсменов страны

Команда ОСК вышла на старт в числе сильнейших яхтсменов страны Команда Объединенной судостроительной корпорации принимает участие в гонках Высшего дивизиона Национ...

Российская экономика

Посол России в КНР: РФ и Китай имеют реальные перспективы сотрудничества в Арктике

Посол России в КНР: РФ и Китай имеют реальные перспективы сотрудничества в Арктике В перспективе стороны могут заняться совместным освоением Севморпути, рассказал Андрей Денисов.

Для РЖД и других компаний введут KPI под нацпроекты

Для РЖД и других компаний введут KPI под нацпроекты Данная мера поможет в достижении роста объемов экспорта.

Транспортная политика

Виктор Павленко предложил создать единую государственную лоцманскую службу

Виктор Павленко предложил создать единую государственную лоцманскую службу Сенатором от Архангельской области Виктором Павленко совместно с депутатом Госдумы Павлом Федяевым р...

Транзит грузов из РФ через Эстонию за 4 года упал до исторического минимума

Транзит грузов из РФ через Эстонию за 4 года упал до исторического минимума Объем транзитных грузоперевозок из России через Эстонию за последние четыре года достиг историческог...

Морские порты

АО «Ростерминалуголь» наращивает объемы: 13 апреля на терминале выгружено 1244 вагона

АО «Ростерминалуголь» наращивает объемы:  13 апреля на терминале выгружено 1244 вагона АО «Ростерминалуголь» отмечает рост выгрузки вагонов в апреле 2019 года относительно результатов за ...

Находкинский морской торговый порт прошел государственную экологическую экспертизу

Находкинский морской торговый порт прошел государственную экологическую экспертизу Находкинский морской торговый порт получил положительное заключение государственной экологической эк...




Морской транспорт

Damen Shipyards впервые за 15 лет сообщает об убытках

Damen Shipyards впервые за 15 лет сообщает об убытках Чистый убыток голландской судостроительной компании Damen Shipyards Group по итогам 2018 года состав...

На атомный ледокол «Сибирь» погружен турбогенератор левого борта

На атомный ледокол «Сибирь» погружен турбогенератор левого борта Специалисты АО «Балтийский завод» (входит в Объединенную судостроительную корпорацию) произв...

Речной транспорт

На судне снабжения «Остап Шеремета» начались швартовные испытания

На судне снабжения «Остап Шеремета» начались швартовные испытания Новые санкции РФ также коснутся угля, продукции машиностроения и легкой промышленности.

Углубление дна Оби позволило увеличить грузопоток в Алтайском крае на 3 млн тонн за 5 лет

Углубление дна Оби позволило увеличить грузопоток в Алтайском крае на 3 млн тонн за 5 лет Углубление дна реки Обь в Алтайском   крае и увеличение продолжительности навигации позвол...

Ж/Д транспорт

ОАО «РЖД» презентовало участникам рынка интерактивную карту ремонтных работ

ОАО «РЖД» презентовало участникам рынка интерактивную карту ремонтных работ Первый заместитель генерального директора ОАО «РЖД» Анатолий Краснощёк провел 19 апреля в Москве рас...

ОТЛК ЕРА подписала соглашения о сотрудничестве с двумя европейскими партнерами

ОТЛК ЕРА подписала соглашения о сотрудничестве с двумя европейскими партнерами «Объединенная транспортно-логистическая компания – Евразийский железнодорожный альянс» (ОТЛК ЕРА...

Авто транспорт

В Волгоградской области отремонтируют около 100 км трасс и три моста

В Волгоградской области отремонтируют около 100 км трасс и три моста При этом на участках протяженностью более 50 км выполнят капитальные работы, сообщает ФКУ Упрдор Мос...

Проезд по трассе М-4 «Дон» с 15 апреля подорожает на 6%

Проезд по трассе М-4 «Дон» с 15 апреля подорожает на 6% Стоимость проезда по всем   платным участкам трассы М-4 «Дон» с 15 апреля подорожает на 6&...

Аналитика

Транспортная политика

Мост на Сахалин

Мост на Сахалин В настоящий момент идет обсуждение проекта возведения мостового или тоннельного перехода через проли...

Итоги и задачи

Итоги и задачи В канун нового года в Москве в зале коллегий Федерального агентства морского и речного транспорта пр...

Морские порты

Наилучшие доступные технологии – экологическая эффективность угольных терминалов

Наилучшие доступные технологии – экологическая эффективность угольных терминалов Эколого-технологическую трансформацию промышленности в РФ часто связывают с переходом к нормированию...

Порты переходят на «цифру»

Порты переходят на «цифру» В ноябре на правительственном совещании по вопросам цифровой трансформации транспортного комплекса Р...

Морской транспорт

Привлекательный каботаж

Привлекательный каботаж С 1 января 2019 года вступают в силу изменения Налогового кодекса Российской Федерации (далее – ...

«Механик Погодин»: ЧП в Херсонском порту

«Механик Погодин»: ЧП в Херсонском порту Одним из заметных происшествий минувшего лета стала история с танкером «Механик Погодин» ООО «В.Ф. Т...

Речной транспорт

Водные магистрали Китая

Водные магистрали Китая В 2017 г. общая протяженность доступных для навигации внутренних судоходных путей в КНР составила 12...

Важно встать во главе изменений

Важно встать во главе изменений ФГБУ «Канал имени Москвы» является крупнейшим воднотранспортным и водохозяйственным комплексом и вып...




Темы

Инфраструктура / Образование

Проект «Плавучая лаборатория»

Проект «Плавучая лаборатория» В рамках совместного соглашения об организации проекта «Плавучая лаборатория» на базе ледокольного м...

Развитие отрасли обеспечат инновации и инженерные кадры

Развитие отрасли обеспечат инновации и инженерные кадры В октябре в Санкт-Петербурге прошла VI ежегодная конференция «Техника и технологии для портов: эффек...

Грузовая база

У металлолома не экспортный тренд

У металлолома не экспортный тренд Объем российского рынка металлолома сегодня оценивается в 40 млн тонн в год, из которых порядка 25 м...

Южный акцент ро-ро

Южный акцент ро-ро В 2017 году объем накатных (ро-ро) грузов, прошедших через российские порты, составил 5,7 мл...

Безопасность мореплавания

Готовность к действию и профессионализм МСКЦ Санкт-Петербург

Готовность к действию и профессионализм МСКЦ Санкт-Петербург Морские спасательно-координационные центры (МСКЦ) были созданы в соответствии с приказом мин...

Контроль безопасности. В поисках панацеи

Контроль безопасности. В поисках панацеи В ночь на субботу, 1 сентября 2018 года, в аэропорту Сочи самолет Boeing 737-800 авиакомпании «ЮТэйр...

Севморпуть

Арктическая среда нуждается в защите

Арктическая среда нуждается в защите В начале октября во Владивостоке состоялось совещание Рабочей группы Арктического совета по программ...

Арктический прорыв: контейнеровоз Maersk впервые на СМП

Арктический прорыв: контейнеровоз Maersk впервые на СМП Контейнеровоз судоходной компании Maersk, впервые совершивший проход по Северному морскому пути, в к...




Судостроение

Судостроение вырастет в пять раз

Судостроение вырастет в пять раз В октябре в Калининграде состоялось выездное заседание Морской коллегии при Правительстве РФ, на кот...

Диагностирование судовых технических средств

Диагностирование судовых технических средств Проведен анализ современного состояния и требований к процессу диагностирования судовых технических ...

Таможня

«Особый подход» Южной таможни

«Особый подход» Южной таможни Юристы Адвокатского бюро «Степанов и Аксюк» в течение длительного времени работают в сфере защиты ин...

Недостатки таможни в свободном порту глазами участника ВЭД

Недостатки таможни в свободном порту глазами участника ВЭД Одной из главных целей образования режима порто-франко во Владивостоке является создание условий для...

Пиратство

Тридцать дней в плену (часть 2)

Тридцать дней в плену (часть 2) Журнал «Морской флот» неоднократно поднимал тему пиратства на своих страницах.
И вот новый ма...

Последний пират отступает

Последний пират отступает 10 лет назад о нападениях сомалийских пиратов говорили каждую неделю. Теперь от них не осталось и сл...

Из истории флота

Потопленные перестройкой

Потопленные перестройкой Приступив к созданию полноценного авианосного флота, Китай, судя по планам и темпам, через 10-15 лет...

«Либерти» – легенда мирового судостроения

«Либерти» – легенда мирового судостроения 27 сентября судоходный мир отметит очередной День «Либерти». Ни один проект в истории мирового судос...

Наши издания

Морские вести России

Газета «Морские вести России» издается при поддержке Федерального агентства морского и речного транспорта и Морской коллегии при Правительстве РФ тиражом 9 тыс. экземпляров, полным цветом, объемом до 28 полос. Формат издания - А-3 …

Морской флот

Информационно-аналитический журнал «Морской флот» освещает деятельность российского судоходства и всех процессов, связанных с морскими перевозками внешнеторговых грузов РФ …

Морские порты

Информационно-аналитический журнал «Морские порты» освещает деятельность российского портового комплекса и всех процессов, связанных с международными перевозками внешнеторговых и транзитных грузов через морские порты России …

Международный экспедитор

ВНИМАНИЕ! Издательство объявляет о продаже или аренде журнала «Международный экспедитор». Информационно-аналитический журнал освещает вопросы транспортной логистики, складского хозяйства, таможенного оформления грузов и ...




Транспортное дело России

Научный журнал «Транспортное дело России», основан в 1999 году, входит в Перечень ВАК. Выходит 6 раз в год ...

Инновационная экономика

Научный журнал «Инновационная экономика: информация, аналитика, прогнозы», выходит с 2010 года 4 раз в год ...

Справочник морские порты

В 2018 году редакция выпустила 8-е издание спраочника. Первый выпуск состоялся в 2001 году. Справочник выходит в режиме один раз в два года ...

Справочник речные порты

В 2015 году, по поручению Росморречфлота, редакция подготовила и выпустила 3-е издание справочника. Первый выпуск состоялся в 2011 году. Справочник выходит в режиме один раз в два года ...

Спецпроекты

Капитаны российского флота

Капитаны российского флота

Конференции

Анонсы, репортажи и отчеты с конференций и семинаров, организуемых издательством «Морские вести России». На конференциях обсуждаются самые актуальные проблемы отрасли судоходства, судостроения и портово...

Торговая площадка

В данном разделе публикуются объявления о покупке/продаже/аренде перегрузочного оборудования, средств транспорта, услуг и вакансий.

По условиям размещения объявлений обращаться по тел.: +7 (495) 763-54-2...

Информация СКЦ

Регулярная сводка «Спасательно-координационного центра Росморречфлота» (СКЦ Росморречфлота). Все происшествия на водном транспорте, оповещения об опасных гидрометеорологических условиях.





Фото/Видео репортажи

Информационный интернет-портал «Морвести.Ру» публикует фоторепортажи о наиболее значимых событиях в отрасли морского и речного транспорта. Совещания и экспертные советы в Минтрансе и федеральных агентствах, н...

Конкурс коков

Конкурс планируется провести в два этапа 5 июля 2018 года.
1-й этап – отборочный тур, с 23 января 2012 года по 23 июня 2019 года
2-й этап – конкурс финалистов – 5 июля 2019 года.
Особые условия. Уча...

Конкурс «Удиви ближнего»

Журнал «Морской флот» открывает рубрику «Удиви ближнего». Это будут ваши фотографии, на которых есть что-то необычное, непривычное или загадочное, удивившее вас в дальних рейсах.

Если у вас появится ...

Морская семья

Россия всегда славилась семьями моряков, из поколения в поколение передававшими любовь и интерес к морской профессии. Главным для них была верность своему долгу перед Родиной, нелегкой работе в море и тем, кто жде...