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

Много импортного оборудования ледокола «Виктор Черномырдин» пострадало при пожаре

Много импортного оборудования ледокола «Виктор   Черномырдин» пострадало при пожаре Значительная часть оборудования импортного производства, установленного на   строящемся ле...

На судоремонтном заводе ASCO произведен капитальный ремонт туркменского судна

На судоремонтном заводе ASCO произведен капитальный ремонт туркменского судна Судоремонтный завод «Биби-Эйбат» ЗАО «Азербайджанское Каспийское Морское Пароходство» (ASCO)...

Российская экономика

Глава Росрыболовства на встрече с Путиным предложил создать российскую рыбную биржу

Глава Росрыболовства на встрече с Путиным предложил создать российскую рыбную биржу Росрыболовство предлагает создать в России рыбную биржу, через которую компании смогут реализовывать...

Нижегородская верфь ОСК совершенствует производство

Нижегородская верфь ОСК совершенствует производство Завод «Красное Сормово» (входит в ОСК) поделился первыми результатами внедрения инструментов...

Транспортная политика

Масштабные задачи развития Севморпути реализуемы только в комплексе, отмечают участники VIII Международного форума «Арктика: настоящее и будущее»

Масштабные задачи развития Севморпути реализуемы только в комплексе, отмечают участники VIII Международного форума «Арктика: настоящее и будущее» Замминистра транспорта РФ – глава Росморречфлота Юрий Цветков высказал озабоченность в связи с сущес...

На туркменском побережье Каспия обсудили создание международного транспортного коридора

На туркменском побережье Каспия обсудили создание международного транспортного коридора В туристической зоне «Аваза» на туркменском побережье Каспия состоялась международная конференция, п...

Морские порты

Исполнительный директор АСОП обозначил три проблемы отрасли, требующие особого внимания

Исполнительный директор АСОП обозначил три проблемы отрасли, требующие особого внимания В пятницу, 14 декабря, в Минтрансе РФ состоялось заседание Совета директоров Ассоциации морских торг...

Новые гибридные пушки пылеподавления на ВСК

Новые гибридные пушки пылеподавления на ВСК «Восточная Стивидорная Компания» (ВСК, входит в группу Global Ports) ввела в эксплуатацию се...




Морской транспорт

Энергоблок «Академик Ломоносов» планируют передать заказчику до 1 июля 2019 года

Энергоблок «Академик Ломоносов» планируют передать заказчику до 1 июля 2019 года Об этом сообщил ответственный сдатчик ПЭБ Балтийского завода Александр Ковалев в ходе заседания Обще...

Первый российский плавучий СПГ-терминал «Маршал Василевский» вошел в Балтийское море

Первый российский плавучий СПГ-терминал «Маршал Василевский» вошел в Балтийское море Плавучая регазификационная установка (ПРГУ) «Маршал Василевский» вошла в Балтийское море.

Речной транспорт

Завершена навигация в Волжском бассейне, на 40% выросли перевозки зерновых

Завершена навигация в Волжском бассейне, на 40% выросли перевозки зерновых Судоходный сезон 2018 года в Волжском бассейне внутренних водных путей завершился 8 декабря. За нави...

Реставрация Северного речного вокзала началась в Москве

Реставрация Северного речного вокзала началась в Москве Началась реставрации здания Северного речного вокзала, написал в пятницу мэр Москвы Сергей Собянин н...

Ж/Д транспорт

Финляндия и Норвегия в январе опубликуют предложения по Арктической железной дороге

Финляндия и Норвегия в январе опубликуют предложения по Арктической железной дороге Рабочая группа в составе представителей Финляндии и Норвегии в январе обнародует   отчет с...

Новый электропоезд пополнит парк Дальневосточной железной дороги

Новый электропоезд пополнит парк Дальневосточной железной дороги Новый электропоезд российского производства ЭП3Д прибыл 14 декабря во Владивосток с Демиховского маш...

Авто транспорт

На участке реконструкции трассы «Кавказ» в Чечне в 2018 году уложено 12 км асфальтобетонного покрытия

На участке реконструкции трассы «Кавказ» в Чечне в 2018 году уложено 12 км асфальтобетонного покрытия Федеральные дорожники подведомственного Росавтодору ФКУ Упрдор «Каспий» завершили запланированные на...

Объем ремонта федеральных трасс в Северной Осетии вырос в два раза

Объем ремонта федеральных трасс в Северной Осетии вырос в два раза В Республике Северная Осетия по сравнению с прошлым строительным сезоном дорожники привели в нормати...

Аналитика

Транспортная политика

Транспорт явного преимущества

Транспорт явного преимущества Основополагающим документом для транспортного процесса, всех организаций и физических лиц, принимающ...

Инвестиции вместо изъятий

Инвестиции вместо изъятий Российские власти нашли дополнительный источник ресурсов для развития инфраструктуры. По инициативе ...

Морские порты

Качественный контроль судов в порту Тамань

Качественный контроль судов в порту Тамань Морской порт Тамань – один из новых портов России. Однако упоминание о столице древнерусского Тмутар...

Порт Кавказ: серьезный контроль, большие перспективы

Порт Кавказ: серьезный контроль, большие перспективы История порта Кавказ начинается с 1954 года, когда он начал эксплуатироваться как портопункт Керченс...

Морской транспорт

Движение в припайной части морского канала: опыт ПАО «Совкомфлот»

Движение в припайной части морского канала: опыт ПАО «Совкомфлот» Предлагаем нашим читателям познакомиться со спецификой работы в этом районе, так непохожем на привыч...

TMSA3 – новый подход к самооценке компании

TMSA3 – новый подход к самооценке компании Группа компаний «Совкомфлот» работает с первоклассными фрахтователями, ведущими нефтяными и газовыми...

Речной транспорт

Багаевский гидроузел: новая экономика региона

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

Водный путь между Севером и Югом

Водный путь между Севером и Югом Волго-Балт, как часть Единой глубоководной системы европейской части России, позволяет осуществлять ...




Темы

Инфраструктура / Образование

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...

Не научные роты, а военные кафедры!

Не научные роты, а военные кафедры! Авторы сочли возможным обобщить опыт, вытекающий из их взглядов на проблемы современного подхода к о...

Грузовая база

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...

Рост экспорта зерновых требует развития инфраструктуры

Рост экспорта зерновых требует развития инфраструктуры В последние несколько лет сбор зерновых в России растет, устанавливая новые рекорды. Рост урожая сти...

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

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...

Опыт тяжелых арктических навигаций

Опыт тяжелых арктических навигаций В 2009 г. был завершен международный проект AMSA (оценка влияния глобального потепления на аркти...




Судостроение

Диагностирование судовых технических средств

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

Как стимулировать к внедрению инноваций?

Как стимулировать к внедрению инноваций? Проектно-аналитическая сессия по инновационному развитию Объединенной судостроительной корпорации &#...

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...