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

В ЕС пока не прокомментировали новые санкции по керченскому инциденту

В ЕС пока не прокомментировали новые санкции по керченскому инциденту Официальные источники в ЕС не готовы комментировать сообщения СМИ о том, что в Евросоюзе согласованы...

В Хельсинки прошла российско-финляндская встреча в рамках соглашения о сотрудничестве в борьбе с загрязнением Балтики

В Хельсинки прошла российско-финляндская встреча в рамках соглашения о сотрудничестве в борьбе с загрязнением Балтики По приглашению Министерства внутренних дел Финляндии 12-13 февраля здесь состоялась очередная совмес...

Российская экономика

Минэкономразвития продолжает поиск инвестора для приватизации «Совкомфлота»

Минэкономразвития продолжает поиск инвестора для приватизации «Совкомфлота» Государство планирует снизить свою долю в «Совкомфлоте» со 100% до 25% плюс 1 акция. Однако ...

«Газпром» начнет поставки газа в Китай с 1 декабря

«Газпром» начнет поставки газа в Китай с 1 декабря «Газпром» планирует начать поставки газа в Китай по «западному маршруту» с 1 декабря 2019 года, рань...

Транспортная политика

Электронный документооборот при перевозке грузов за рубеж будет введен в РФ в 2023 году

Электронный документооборот при перевозке грузов за  рубеж будет введен в РФ в 2023 году Система электронного документооборота при перевозке грузов по международным   транспортным...

Депутаты упростят ряд процедур и сократят дублирующие нормы для судов российского флага

Депутаты упростят ряд процедур и сократят дублирующие нормы для судов российского флага Количество требований для судов российского флага сегодня значительно больше, чем для иностранных су...

Морские порты

В ММТП началась подготовка к «арктической» грузовой кампании

В ММТП началась подготовка к «арктической» грузовой кампании В Мурманском морском торговом порту началась подготовка груза к отправке в рамках «арктической» груз...

Грузооборот рыбы в ММРП в январе упал на 48%

Грузооборот рыбы в ММРП в январе упал на 48% Первый месяц 2019 года оказался рекордно плохим по объемам доставки рыбы в порт. В январе услугами М...




Морской транспорт

План развития совместной с Сирией судоходной компании будет готов к 1 марта

План развития совместной с Сирией судоходной компании будет готов к 1 марта План развития и формирования совместной крымско-сирийской судоходной компании будет   гото...

Viking Line увеличил прибыль, несмотря на внешние факторы

Viking Line увеличил прибыль, несмотря на внешние факторы В 2018 году концерн Viking Line заработал 497,8 млн. евро. Обслуживание пассажиров принесло компании...

Речной транспорт

В Волжском бассейне по итогам навигации-2018 показали рост зерновые и лесные грузы

В Волжском бассейне по итогам навигации-2018 показали рост зерновые и лесные грузы Замруководителя Росморречфлота Александр Пошивай принял участие в совместном  заседании ру...

Дневник судоремонта. Жатайцы идут в графике

Дневник судоремонта. Жатайцы идут в графике На календаре последний зимний месяц – февраль. Основной показатель подготовки к навигации – это сдач...

Ж/Д транспорт

На Северной железной дороге в 2019 году будет отремонтировано около 500 километров пути

На Северной железной дороге в 2019 году будет отремонтировано около 500 километров пути В 2019 году для повышения надежности железнодорожной инфраструктуры планом ремонтно-путевых работ на...

ОАО «РЖД» реализует инфраструктурные проекты с помощью механизма государственно-частного партнерства

ОАО «РЖД» реализует инфраструктурные проекты с помощью механизма государственно-частного партнерства Государственно-частные партнерства способствуют созданию и реализации национальных инфраструктурных ...

Авто транспорт

Началась заливка плиты путепровода на транспортной развязке в Новороссийске

Началась заливка плиты путепровода на транспортной развязке в Новороссийске На 1539-м километре трассы М-4 «Дон» в Краснодарском крае – на строящейся транспортной развязке – на...

Дорога в обход Краснодара позволит без пробок доехать до моста через Керченский пролив

Дорога в обход Краснодара позволит без пробок доехать до моста через Керченский пролив Государственная компания «Автодор» разработала проект по строительству скоростной   дороги...

Аналитика

Транспортная политика

Элементы инфраструктуры

Элементы инфраструктуры Традиционная ежегодная «Неделя транспорта» в 2018 году прошла с 19 по 23 ноября. Как всегда, на одно...

Лоцманской деятельности – законное урегулирование

Лоцманской деятельности – законное урегулирование Уважаемая редакция, поскольку на мою информацию об откровенном растаскивании части лоцманского сбора...

Морские порты

Черное море под экологическую защиту

Черное море под экологическую защиту Сегодня загрязнение морей и океанов вредными веществами, нефтью и ее производными, хищническое истре...

Порт на Амуре работает на федеральные проекты

Порт на Амуре работает на федеральные проекты Навигация в замерзающем морском порту Николаевск-на-Амуре, расположенном в устье реки Амур, сезонная...

Морской транспорт

Есть ли будущее у научного флота?

Есть ли будущее у научного флота? Научно-исследовательский флот России имеет яркое прошлое, менее заметное настоящее и – увы – неясное...

Преимущества и риски газового топлива

Преимущества и риски газового топлива Использование газового топлива на транспорте, в том числе на морском и речном, обладает рядом извест...

Речной транспорт

Важно встать во главе изменений

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

Багаевский гидроузел: новая экономика региона

Багаевский гидроузел: новая экономика региона 23 апреля 2018 года состоялось торжественное мероприятие, посвященное началу строительства Багаевско...




Темы

Инфраструктура / Образование

Как я добилась плавательной практики

Как я добилась плавательной практики Работа в море – это моя мечта, которая постепенно начинает реализовываться. С детских лет я хотела с...

Социальные проблемы подготовки кадров плавсостава морских судов

Социальные проблемы подготовки кадров плавсостава морских судов В февральском номере газеты «Морские вести России» за 2017 год была опубликована статья автора «Обра...

Грузовая база

Перевалка контейнеров: восстановление объемов, повышение конуренции

Перевалка контейнеров: восстановление объемов, повышение конуренции Контейнерооборот российских портов постепенно восстанавливается после падения 2015-2016 годов: в 201...

Производству удобрений срочно требуются экспортные терминалы

Производству удобрений срочно требуются экспортные терминалы В 2017 году в России было произведено 22,5 млн тонн минеральных удобрений (в пересчете на 100...

Безопасность мореплавания

Международные спасательные учения на Каспии

Международные спасательные учения на Каспии Водная стихия по-прежнему диктует свои правила морякам и создает чрезвычайные ситуации, несмотря на ...

Обеспечение нефтегазовых объектов на арктическом шельфе

Обеспечение нефтегазовых объектов на арктическом шельфе Сегодня Морспасслужба активно развивается и обеспечивает работы на шельфе на глубинах до 3000 метров...

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...