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

Японский патрульный корабль «Цугару» прибыл в порт Корсакова

Японский патрульный корабль «Цугару» прибыл в порт Корсакова В Корсаков с визитом прибыл японский патрульный корабль «Цугару». Основная часть программы пребывани...

Отряд кораблей ВМС Индии прибудет во Владивосток для участия в учениях «Индра-2017»

Отряд кораблей ВМС Индии прибудет во Владивосток для участия в учениях «Индра-2017» Корабли военно-морских сил Индии прибудут во Владивосток 19 октября для участия в международном росс...

Российская экономика

Дворкович допустил снижение налога на дивиденды для китайских участников «Ямал СПГ»

Дворкович допустил снижение налога на дивиденды для китайских участников «Ямал СПГ» Россия готова рассмотреть вопрос о снижении налога на прибыль с дивидендов для китайских партнеров «...

На ВФМС в Сочи представили проект бурового судна, способного передвигаться без ледокола

На ВФМС в Сочи представили проект бурового судна, способного передвигаться без ледокола Специалисты Крыловского государственного научного центра спроектировали буровое судно для работ в Ар...

Транспортная политика

Зерновики, портовики и моряки обсудили в Росморречфлоте оптимизацию экспортной логистики

Зерновики, портовики и моряки обсудили в Росморречфлоте оптимизацию экспортной логистики Задачи оптимизации экспортной логистики и механизмов сотрудничества зерновиков и транспортников на б...

Для предотвращения и ликвидации разливов нефтепродуктов в Арктике будут создаваться специальные фонды – глава Минприроды

Для предотвращения и ликвидации разливов нефтепродуктов в Арктике будут создаваться специальные фонды – глава Минприроды Для предотвращения и ликвидации разливов нефтепродуктов в Арктике будут создаваться специальные ликв...

Морские порты

В Морском порту Санкт-Петербург состоялась ежегодная экскурсия для детей портовиков «Все на борт!»

В Морском порту Санкт-Петербург состоялась ежегодная экскурсия для детей портовиков «Все на борт!» В рамках реализации программы социальной ответственности АО «Морской порт Санкт-Петербург» (МП С...

Главгосэкспертиза одобрила проект дноуглубительных работ в порту Тамань

Главгосэкспертиза одобрила проект дноуглубительных работ в порту Тамань Проект, получивший положительное заключение Главгосэкспертизы России, предусматривает семь этапов дн...




Морской транспорт

На Онежском судостроительно-судоремонтном заводе завершено строительство рабочего катера «Адис»

На Онежском судостроительно-судоремонтном заводе завершено строительство рабочего катера «Адис» 14 октября 2017 года в г. Петрозаводске на Онежском судостроительно-судоремонтном заводе завершилась...

За первую навигацию лайнер «Князь Владимир» перевез более 5 тыс. пассажиров

За первую навигацию лайнер «Князь Владимир» перевез более 5 тыс. пассажиров Круизный лайнер «Князь Владимир» вернулся в родной порт города Сочи, завершив недельным рейсом перву...

Речной транспорт

Якутский речной порт продан Осетровскому порту

Якутский речной порт продан Осетровскому порту Якутский речной порт продан, его новым хозяином стал Осетровский речной порт. Новый владелец также п...

Суд не стал расширять объем обеспечительных мер для акционеров АО «Порт Пермь»

Суд не стал расширять объем обеспечительных мер для акционеров АО «Порт Пермь» ФАС пытается признать недействительными ряд сделок, в рамках которых контроль над стратегическим пре...

Ж/Д транспорт

Шувалов поручил определить условия конкурентных процедур по продаже доли РЖД в «Трансконтейнере»

Шувалов поручил определить условия конкурентных процедур по продаже доли РЖД в «Трансконтейнере» Первый вице-премьер Игорь Шувалов поручил определить условия конкурентных процедур по продаже доли Р...

Запрет продления срока службы маневровых локомотивов создаст новый рынок и дополнительную нагрузку на экономику

Запрет продления срока службы маневровых локомотивов создаст новый рынок  и дополнительную нагрузку на экономику По оценкам Института проблем естественных монополий вступление в силу требований Таможенного Союза п...

Авто транспорт

Грузоперевозчики в сентябре зарегистрировали свыше 9 тыс. большегрузов в системе «Платон»

Грузоперевозчики в сентябре зарегистрировали свыше 9 тыс. большегрузов в системе «Платон» Количество зарегистрированных в системе «Платон» транспортных средств массой более 12 тонн за сентяб...

Строители завершат работу над пролетами авточасти Крымского моста в 1-м квартале 2018 г.

Строители завершат работу над пролетами авточасти Крымского моста в 1-м квартале 2018 г. Строители планируют в первом квартале 2018 года перекрыть пролетами все опоры автодорожной части Кры...

Аналитика

Транспортная политика

Юбилейный отчет АСОП

Юбилейный отчет АСОП 23 марта 2017 года в Санкт-Петербурге состоялась юбилейная, 30-я конференция (общее собрание чле...

По пути повышения конкурентоспособности транспортной системы

По пути повышения конкурентоспособности транспортной системы 31 марта 2017 года в Московской государственной академии водного транспорта - филиале Государственно...

Морские порты

ФАС против стивидоров: битва за рубли

ФАС против стивидоров: битва за рубли Федеральная антимонопольная служба выписывает стивидорам гигантские штрафы, утверждая, что те, польз...

Порт Де-Кастри: положительное влияние законодательных изменений

Порт Де-Кастри: положительное влияние законодательных изменений Зимнюю навигацию и период ледокольных проводок 2016-2017 годов порт Де-Кастри отработал без происшес...

Морской транспорт

Новые танкеры «Совкомфлота»: уникальные технологии для работы в Арктике

Новые танкеры «Совкомфлота»: уникальные технологии для работы в Арктике В 2016 году флот СКФ пополнили три ультрасовременных арктических челночных танкера – «Штурман Альбан...

Развитие Северного морского пути: от слов к делу

Развитие Северного морского пути: от слов к делу «Северный морской путь после 2050 г. станет доступным для круглогодичного прохождения судов без ледо...

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

МГУ им. адм. Г.И. Невельского: Кафедра эксплуатации автоматизированных судовых энергетических установок

МГУ им. адм. Г.И. Невельского: Кафедра эксплуатации автоматизированных судовых энергетических установок Кафедра эксплуатации автоматизированных судовых энергетических установок Морского государственного у...

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...

Грузовая база

Укрощение добычи

Укрощение добычи Чтобы снизить избыток предложения нефти на мировом рынке и способствовать повышению ее цены, в конце...

Через океан на рынки Мьянмы

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

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

О некоторых аспектах прогнозного ледокола СМП круглогодичного плавания

О некоторых аспектах прогнозного ледокола СМП круглогодичного плавания Традиционно ледоколы предназначались для продления осенней и весенней навигаций. Ледопроходимость на...

«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...

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...