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

Транспортный потенциал Архангельской области

Транспортный потенциал Архангельской области Архангельский транспортный узел адаптируется к новым условиям рынка внутрироссийских и международных...

Судно под флагом Танзании конфисковано за браконьерскую ловлю краба в исключительной экономической зоне Японии и России

Судно под флагом Танзании конфисковано за браконьерскую ловлю краба в исключительной экономической зоне Японии и России Судно признано бесхозным, в связи с этим конфисковано у физического лица

Российская экономика

Счётная палата не согласилась с прогнозами Росрыболовства в проекте федерального бюджета

Счётная палата не согласилась с прогнозами Росрыболовства в проекте федерального бюджета В документе СП говорится о нарушении порядка формирования обоснований прогноза поступлений доходов и...

Грузооборот транспорта в России за 9 месяцев вырос на 2,9%

Грузооборот транспорта в России за 9 месяцев вырос на 2,9% Грузооборот морского транспорта за отчетный период снизился на 21,8% - до 27,9 млрд. т-км, внутр...

Транспортная политика

В РСПП обсудили предложение ФАС о дерегулировании тарифов на услуги по погрузке и хранению

В РСПП обсудили предложение ФАС о дерегулировании тарифов на услуги по погрузке и хранению В заседании Подкомиссии по морскому, речному транспорту и портовой индустрии приняли участие предста...

Иностранным судам ограничат право перевозки нефти и газа в Арктике с 2019 г.

Иностранным судам ограничат право перевозки нефти и газа в Арктике с 2019 г. Поправки в законодательство предусматривают закрепление за судами, плавающими под флагом Российской ...

Морские порты

Меняется схема финансирования строительства Мурманского транспортного узла

Меняется схема финансирования строительства Мурманского транспортного узла Создание МТУ предполагает строительство угольного терминала Лавна, новой железной дороги на западном...

Морская навигация в арктическом порту Амдерма завершится 20 октября

Морская навигация в арктическом порту Амдерма завершится 20 октября Навигация открылась в Амдерме 31 июля. Удаленный морской терминал «Амдерма» входит в состав морского...




Морской транспорт

Ежегодный международный форум «Диалог Форт-Росс» прошел в США

Ежегодный международный форум «Диалог Форт-Росс» прошел в США Мероприятие прошло при поддержке компаний «Совкомфлот», «Транснефть» и Chevron, его центральной темо...

«Совкомфлот» стал финалистом премии Lloyd’s List Global Awards в четырех номинациях

«Совкомфлот» стал финалистом премии Lloyd’s List Global Awards в четырех номинациях Лауреаты 2018 Lloyd’s List Global Awards будут объявлены 11 декабря на торжественной церемонии в Лон...

Речной транспорт

Обновленный «Метеор» построят к 2021 году

Обновленный «Метеор» построят к 2021 году Судно предназначено для использования на озерах, водохранилищах, магистральных реках и в прибрежной ...

Процесс принятия Соглашения о судоходстве между странами-членами ЕАЭС затягивается

Процесс принятия Соглашения о судоходстве между странами-членами ЕАЭС затягивается В ЕЭК считают, что до конца 2018 г. Соглашению будет дан старт.

Ж/Д транспорт

Правительство разрешило РЖД выплачивать дивиденды по обыкновенным акциям имуществом

Правительство разрешило РЖД выплачивать дивиденды по обыкновенным акциям имуществом Чистая прибыль РЖД по РСБУ в 2017 г. выросла в 2,7 раза - до 17,5 млрд. руб.

РЖД могут принять участие в модернизации и строительстве железных дорог в Киргизии

РЖД могут принять участие в модернизации и строительстве железных дорог в Киргизии Со своей дочерней компанией «Элтеза» «Российские железные дороги» уже принимают участие в модернизац...

Авто транспорт

На реконструкцию дороги к туркомплексу Шерегеш в Кемеровской области выделят 2,5 млрд. руб.

На реконструкцию дороги к туркомплексу Шерегеш в Кемеровской области выделят 2,5 млрд. руб. Правительство РФ планирует поддержать создание необходимой инфраструктуры в Шерегеше, региону необхо...

Бурятия досрочно выполнит план по приоритетному проекту ремонта дорог

Бурятия досрочно выполнит план по приоритетному проекту ремонта дорог На сегодняшний день выполнено порядка 80% работ на сумму более 935 млн. рублей.

Аналитика

Транспортная политика

Каспийская конвенция

Каспийская конвенция На протяжении нескольких столетий Каспийское море являлось «внутренним морем» двух государств: Росси...

Лоцманский вопрос требует решения

Лоцманский вопрос требует решения Уважаемая редакция, прочитал в газете «Морские вести России» № 8 за 2018 г. статью «Лоцманский секто...

Морские порты

Динамика развития в безопасных условиях

Динамика развития в безопасных условиях Сегодня развитие Дальнего Востока России – одно из приоритетных направлений деятельности федеральног...

Ледокольные проводки в Охотском море – это серьезно

Ледокольные проводки в Охотском море – это серьезно В соответствии с приказом Минтранса России от 26.10.2017 г. №463 в целях обеспечения навигационной д...

Морской транспорт

Стабильные результаты работы индустриальных сегментов бизнеса в период крайне неблагоприятной рыночной конъюнктуры

Стабильные результаты работы индустриальных сегментов бизнеса в период крайне неблагоприятной рыночной конъюнктуры Правление ПАО «Совкомфлот» (группа компаний СКФ) рассмотрело операционные и производственные...

Деловые партнеры «Совкомфлота» обсудили развитие отрасли

Деловые партнеры «Совкомфлота» обсудили развитие отрасли В № 8 газеты «МВР» опубликована информационная заметка «Ключевые элементы успеха» о состоявшейся в к...

Речной транспорт

Речной транспорт пробивается через административные барьеры

Речной транспорт пробивается через административные барьеры Ежегодное собрание Ассоциации портов и судовладельцев речного транспорта Российской Федерации (А...

«Печораводпуть»: 80 лет спустя

«Печораводпуть»: 80 лет спустя В навигацию 2018 года Администрация обслуживает 2594 км внутренних водных путей Печорского бассейна,...




Темы

Инфраструктура / Образование

Инновационное образование – это хороший Учитель

Инновационное образование – это хороший Учитель 5 и 6 апреля 2018 г. в ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова прошла Международная научно-методическая к...

Вклад научной школы кафедры в развитие морского и речного флота

Вклад научной школы кафедры в развитие морского и речного флота 1 ноября 2016 года в ходе оптимизации структуры ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова была реорганизова...

Грузовая база

Экспорт вместо интервенций

Экспорт вместо интервенций Валовой сбор зерна в 2017/18 сельхозгоду составил 135,4 млн тонн, обновив исторический рекорд и прев...

Рефгрузы: изменение географии перевозок и уход в контейнеры

Рефгрузы: изменение географии перевозок и уход в контейнеры После введения санкций против России и ответных российских санкций на ввоз отдельных видов сельхозпр...

Безопасность мореплавания

Китак Лим: «Вопросы безопасности в море по-прежнему актуальны»

Китак Лим: «Вопросы безопасности в море по-прежнему актуальны» 99-я сессия КБМ (MSC-99) проходила в штаб-квартире ИМО в Лондоне с 16 по 25 мая 2018 года по...

На основе преемственности

На основе преемственности В настоящее время Международная ассоциация морских средств навигационного оборудования и маячных слу...

Севморпуть

Опыт тяжелых арктических навигаций

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

«Ключевой» вопрос Севморпути

«Ключевой» вопрос Севморпути Принятие решения о создании единого транспортно-логистического оператора Северного морского пути все...




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 2018 года
2-й этап – конкурс финалистов – 5 июля 2018 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...