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

Китай предложил РФ создать бондовую зону в Приамурье

Китай предложил РФ создать бондовую зону в Приамурье Китайская сторона представила властям Амурской области проект создания бондовой зоны в районе строящ...

В Японии пять человек пропали без вести после крушения баржи

В Японии пять человек пропали без вести после крушения баржи Баржа затонула в море в районе префектуры Нагасаки, пять человек пропали без вести.

Российская экономика

Резидент ТОР на Чукотке займется разработкой угля на Амаамском месторождении

Резидент ТОР на Чукотке займется разработкой угля на Амаамском месторождении Компания «Берингопромуголь» (дочернее предприятие австралийской Tigers Realm Coal), являющая...

Проект новой гражданской судоверфи в рамках свободного порта представят на ВЭФ

Проект новой гражданской судоверфи в рамках свободного порта представят на ВЭФ Резидент свободного порта Владивосток, компания «Композитное кораблестроение», представит на Восточн...

Транспортная политика

Литва не хочет «сдавать» России транспортировку белорусских нефтепродуктов

Литва не хочет «сдавать» России транспортировку белорусских нефтепродуктов Литовский премьер-министр предупреждает Беларусь о стратегической опасности и экономической невыгодн...

Структура, отвечающая за Севморпуть, не обязательно должна объединять все службы внутри одного ФГУП – глава «Совфрахта»

Структура, отвечающая за Севморпуть, не обязательно должна объединять все службы внутри одного ФГУП – глава «Совфрахта» Структура, отвечающая за развитие Северного морского пути, не обязательно должна объединять все служ...

Морские порты

Пассажирский порт Санкт-Петербург за прошедшую неделю посетило 15 круизных

Пассажирский порт Санкт-Петербург за прошедшую неделю посетило 15 круизных В период с 14 по 20 августа 2017 года Пассажирский порт Санкт-Петербург посетило 15 круизных судов, ...

Нацрыбресурс и Владивостокский морской рыбный порт подписали договор аренды причалов

Нацрыбресурс и Владивостокский морской рыбный порт подписали договор аренды причалов ФГУП «Нацрыбресурс» и ОАО «Владивостокский морской рыбный порт» подписали договор аренды государстве...




Морской транспорт

«Газпром нефть» повысила качество снабжения судовыми маслами в морском порту Усть-Луга

«Газпром нефть» повысила качество снабжения судовыми маслами в морском порту Усть-Луга Оператор бизнеса масел «Газпром нефти» - «Газпромнефть-смазочные материалы» - возобновил регулярные ...

Maersk прогнозирует дальнейшую консолидацию контейнерной отрасли

Maersk прогнозирует дальнейшую консолидацию контейнерной отрасли Датская судоходная и логистическая компания A.P. Moller-Maersk прогнозирует дальнейшую консолидацию ...

Речной транспорт

В Ярославле презентовали скоростную моторную яхту на подводных крыльях

В Ярославле презентовали скоростную моторную яхту на подводных крыльях Вместе с мэрами Союза городов Золотого кольца глава Ярославской области Дмитрий Миронов совершил про...

В Ростове-на-Дону состоялось совещание по рассмотрению материалов по проектированию Багаевского гидроузла

В Ростове-на-Дону состоялось совещание по рассмотрению материалов по проектированию Багаевского гидроузла В Ростове-на-Дону 18 августа 2017 года заместитель руководителя Федерального агентства морского и ре...

Ж/Д транспорт

Рост погрузки на сети РЖД в августе может превысить 0,3% - замглавы ЦФТО

Рост погрузки на сети РЖД в августе может превысить 0,3% - замглавы ЦФТО Рост погрузки на сети ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) в августе может превысить запла...

«ТихвинСпецМаш» получил сертификат на производство фитинговых платформ грузоподъемностью 80 т

«ТихвинСпецМаш» получил сертификат на производство фитинговых платформ грузоподъемностью 80 т АО «ТихвинСпецМаш» (входит в железнодорожный холдинг НПК ОВК) получило сертификат ФБУ «Регис...

Авто транспорт

Минтранс готовит предложения о дублере опасного участка трассы на границе с Финляндией

Минтранс готовит предложения о дублере опасного участка трассы на границе с Финляндией Министерство транспорта готовит предложения о дублере опасного участка на границе с Финляндией в рай...

Электротранспорт через 20 лет будет основным, но не заменит бензиновый и дизельный - Соколов

Электротранспорт через 20 лет будет основным, но не заменит бензиновый и дизельный - Соколов Электрический транспорт в ближайшие 20 лет станет основным видом, но не сможет полностью заменить бе...

Аналитика

Транспортная политика

Военно-морская доктрина России как будущая основа морской политики страны

Военно-морская доктрина России как будущая основа морской политики страны В статье рассматриваются проблемы развития нормативной правовой базы военно-морской деятельности Рос...

Итоги подведены. Приоритеты расставлены

Итоги подведены. Приоритеты расставлены В Москве 15 марта состоялось Общее собрание компаний-членов Российской палаты судоходства. В работе ...

Морские порты

Приказ ФАС напугал контейнерный бизнес

Приказ ФАС напугал контейнерный бизнес Проект приказа «Об утверждении ставок портовых сборов за услуги, оказываемые ФГУП «Росморпорт» в мор...

Морской порт Советская Гавань в ожидании новаций

Морской порт Советская Гавань в ожидании новаций С установлением в ноябре 2016 года стабильно низких температур в юго-западной части залива Советская...

Морской транспорт

Проблемы ультрабольших контейнеровозов

Проблемы ультрабольших контейнеровозов Контейнеры давно применялись различными видами транспорта для объединения относительно небольших гру...

Утилизация бытовых отходов

Утилизация бытовых отходов Рассмотрены основные требования к утилизации бытовых отходов, установленные как в Российской Федерац...

Ж/Д транспорт

Москва – Казань – первая ласточка на Шелковом пути

Москва – Казань – первая ласточка на Шелковом пути Высокоскоростная магистраль (ВСМ) Москва – Казань для нашей страны – прежде всего проект тра...

Премия за скорость

Премия за скорость В 2017 году тариф на грузовые перевозки по железной дороге вырастет на 6%. Из них 4% – ожида...




Темы

Инфраструктура / Образование

Дом, который построил Кот

Дом, который построил Кот Уже 20 лет, как Виктор Павлович Кот построил дом на берегу Черного моря, в Севастополе, по адресу: О...

СПбГМТУ: кафедра гидроаэромеханики и морской акустики

СПбГМТУ: кафедра гидроаэромеханики и морской акустики В №4, 2016 г. «Морской флот» начал публикацию материалов о деятельности кафедр морских университетов...

Грузовая база

Через океан на рынки Мьянмы

Через океан на рынки Мьянмы Глобализация, увеличивая интеграцию в мировую экономическую систему, все теснее связывает между собо...

Дать Азии угля

Дать Азии угля Объемы добычи и экспорта российского угля на фоне роста мирового спроса и цен на него в 2016 году вы...

Безопасность мореплавания

Морские спасатели

Морские спасатели 5 января черноморцы отметили годовой праздник Управления поисковых и аварийно-спасательных работ ...

Испанское общество спасения и безопасности на море

Испанское общество спасения и безопасности на море Морское побережье Испании имеет самую большую протяженность в Западной Европе – около 7880 кил...

Севморпуть

«Совкомфлот» в Арктике

«Совкомфлот» в Арктике В Архангельске 29 марта открылся Международный арктический форум «Арктика – территория диалога», пар...

Арктический поток

Арктический поток Грузопоток по Северному морскому транспортному коридору, включающему арктические моря от Баренцева и...




Судостроение

«Князья» подводного флота России

«Князья» подводного флота России В ноябре 2016 года исполняется 20 лет со дня закладки атомного подводного ракетоносца К-535 «Юрий До...

«Адмирал Нахимов» перевернет правила игры на море

«Адмирал Нахимов» перевернет правила игры на море Тяжелый атомный ракетный крейсер «Адмирал Нахимов» в ходе своей модернизации будет оснащен новейшей ...

Таможня

Таможенный кодекс ЕАЭС в эксклаве

Таможенный кодекс ЕАЭС в эксклаве В силу эксклавного положения Калининградской области ее транспортный бизнес особенно  чувс...

Проблемы и вопросы морских грузоперевозок

Проблемы и вопросы морских грузоперевозок К сожалению, из года в год функционирование морских пунктов пропуска РФ вполне можно квалифицировать...

Пиратство

Морское пиратство сегодня

Морское пиратство сегодня Проблема морского пиратства или вооруженного разбоя на море, которая существует с незапамятных време...

Охотники за пиратами

Охотники за пиратами Многие обыватели, да и, что греха таить, сами заказчики считают, что работа вооруженной морской охра...

Из истории флота

В Империи экспорт нефти был запрещен

В Империи экспорт нефти был запрещен Российская нефть – ее история охватывает вопросы нефтедобычи, нефтепереработки, транспорта и, конечн...

Славными победами сильны

Славными победами сильны В Севастополе и на Черноморском флоте по инициативе Севастопольского Морского собрания (СМС)...

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 2016 году редакция выпустила 7-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

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...

Бюллетень новостей

С 2010 года издательство «Морские вести России» ведет интернет-рассылку собственного бюллетеня отраслевой информации с подборкой наиболее важных новостных сообщений. «Бюллетень новостей» рас...

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 2017 года.
1-й этап – отборочный тур, с 23 января 2012 года по 23 июня 2017 года
2-й этап – конкурс финалистов – 5 июля 2017 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...