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

Нефть Brent подорожала до $60,35 на сигналах сокращения запасов в США

Нефть Brent подорожала до $60,35 на сигналах сокращения запасов в США Нефть дорожает утром в среду на данных Американского института нефти (API) о сокращении това...

Главгосэкспертиза одобрила II и III этапы проекта российской сухопутной части «Северного потока 2»

Главгосэкспертиза одобрила II и III этапы проекта российской сухопутной части «Северного потока 2» Главгосэкспертиза России выдала положительное заключение по проекту увеличения подачи газа на участк...

Российская экономика

Приморье в I полугодии увеличило экспорт рыбы и морепродуктов на 20,4%

Приморье в I полугодии увеличило экспорт рыбы и морепродуктов на 20,4% Предприятия Приморского края в I полугодии 2019 года увеличили экспорт рыбы и морепродуктов на 20,4&...

На модернизацию двух астраханских судозаводов требуется 2,8 млрд рублей

На модернизацию двух астраханских судозаводов требуется 2,8 млрд рублей Крупнейшие в Астраханской области судостроительные заводы «Лотос» и «Красные   Баррикады» ...

Транспортная политика

Замруководителя Росморречфлота обсудил вопросы организации регулярного круизного сообщения между Россией и Абхазией

Замруководителя Росморречфлота обсудил вопросы организации регулярного круизного сообщения между Россией и Абхазией Заместитель руководителя Федерального агентства морского и речного транспорта Захарий Джиоев 16 авгу...

Правительством РФ формируется рабочая группа по реализации механизма «регуляторной гильотины» в сфере водного транспорта

Правительством РФ формируется рабочая группа по реализации механизма «регуляторной гильотины» в сфере водного транспорта 14 августа 2019 года у заместителя руководителя Аппарата Правительства Российской Федерации Ю.С. Люб...

Морские порты

В прогимназии 61 Мурманска заменили 28 окон с помощью АО «ММТП»

В прогимназии 61 Мурманска заменили 28 окон с помощью АО «ММТП» В школах Мурманска активно идет подготовка к новому учебному году. Важно вовремя обновить классы и п...

Для Лоцмейстерского поста в Таганрогском заливе построят цех по ремонту навигационного оборудования

Для Лоцмейстерского поста в Таганрогском заливе построят цех по ремонту навигационного оборудования Эксперты Ростовского филиала Главгосэкспертизы России рассмотрели проектную документацию и результат...




Морской транспорт

Два года тюрьмы получил в Южной Корее судовладелец танкера «Палладий»

Два года тюрьмы получил в Южной Корее судовладелец танкера «Палладий» Его также обязали выплатить штраф в размере $2,5 тыс.

ПУС «Мир» принял участие в празднике Schwedenfest в Германии

ПУС «Мир» принял участие в празднике Schwedenfest в Германии 15 августа 2019 года парусник «Мир» ФГУП «Росморпорт» прибыл в морской порт Висмар (Германия)...

Речной транспорт

Началось судоходство на «Канале имени Москвы» в Тушино

Началось судоходство на «Канале имени Москвы» в Тушино 16 августа возобновилось движение судов на «Канале имени Москвы» между шлюзами №7 и №8. Таким образо...

На реках Лена и Яна из-за мелководья действует ограничение движения судов

На реках Лена и Яна из-за мелководья действует ограничение движения судов С 15 августа введено ограничение по осадке судов от Осетрово до устья р.Вилюй (2348 км р.Лена...

Ж/Д транспорт

В I полугодии текущего года внедрение ресурсосберегающих технологий на Октябрьской железной дороге позволило сэкономить свыше 48 млн рублей

В I полугодии текущего года внедрение ресурсосберегающих технологий на Октябрьской железной дороге позволило сэкономить свыше 48 млн рублей Достижение такого эффекта стало возможным благодаря реализации мероприятий в рамках проекта «Внедрен...

С Северной железной дороги отправлен первый контейнерный поезд в Китай

С Северной железной дороги отправлен первый контейнерный поезд в Китай 17 августа с Северной железной дороги отправлен тестовый контейнерный поезд в КНР. В его составе - 6...

Авто транспорт

Сеть скоростных дорог «Автодора» в 2019 году увеличится на 200 км

Сеть скоростных дорог «Автодора» в 2019 году увеличится на 200 км Сеть скоростных федеральных   дорог под управлением «Автодора» увеличится на 201,8 км по&n...

Совфед отклонил закон о весогабаритном контроле транспорта в России

Совфед отклонил закон о весогабаритном контроле транспорта в России Совет Федерации на заседании в пятницу отклонил закон о расширении полномочий Минтранса РФ в части р...

Аналитика

Транспортная политика

Морской транспорт будет и дальше наращивать свой потенциал

Морской транспорт будет и дальше наращивать свой потенциал Итоги работы отрасли в 2018 г. и планы на 2019 г. стали главной темой повестки дня расширенного совм...

Итоги и планы Росморречфлота

Итоги и планы Росморречфлота 7 марта в Москве в конференц-зале Московской академии водного транспорта – филиала ГУМРФ им. адмирал...

Морские порты

Новые возможности для экспорта угля

Новые возможности для экспорта угля В 2018 году объем экспорта российского угля в восточном направлении обновил исторический рекорд, пре...

Изменились правила отбора к осмотру судов под флагом РФ

Изменились правила отбора к осмотру судов под флагом РФ Акватория морского порта Магадан состоит из 4 участков, три из которых расположены в бухте Нагаева и...

Морской транспорт

Флагман «зеленого» судоходства

Флагман «зеленого» судоходства С каждым годом мировые стандарты в области экологии и энергоэффективности становятся все жестче. Для...

Четверть века на службе флоту

Четверть века на службе флоту 25 лет отметило ОООР «Российская палата судоходства». Этому событию было посвящено Общее собрание чл...

Речной транспорт

Навигация в условиях низкой водности

Навигация в условиях низкой водности В 2019 году и плановом периоде 2020 и 2021 гг. Администрация должна оказать услуги по дипломированию...

Водные пути четырех регионов

Водные пути четырех регионов Протяженность водных путей в границах ответственности Администрации составляет 3347 км, объединяющих...




Темы

Инфраструктура / Образование

Стань капитаном своей судьбы

Стань капитаном своей судьбы Три курсанта Московской государственной академии водного транспорта совсем недавно вернулись с плава...

Полярная школа жизни на ледоколе «Капитан Бородкин»

Полярная школа жизни на ледоколе «Капитан Бородкин» Владимир Войцехович в этом году окончил судоводительское отделение Амурского филиала МГУ им. адм. Г...

Грузовая база

Нефтепереработка: качественный рост с убытками

Нефтепереработка: качественный рост с убытками В прошлом году в России было переработано более 290 млн тонн нефти, что чуть больше, чем в 2017 году...

Нефтяные рекорды и налоговые маневры

Нефтяные рекорды и налоговые маневры В 2018 году в России было добыто 555,8 млн тонн нефти (+1,6%), из которых 260,2 млн ...

Безопасность мореплавания

Найди меня, морячок!

Найди меня, морячок! Безопасность мореплавания – это не только море без пиратов, штормов и прочих «нештатных ситуаций». К...

На пути к капитанскому мостику

На пути к капитанскому мостику В прежние времена, по крайней мере в СССР, чтобы стать капитаном, например, в Балтийском морском пар...

Севморпуть

Арктика – территория диалога

Арктика – территория диалога В пятый раз в апреле этого года Международный форум «Арктика – территория диалога» стал площадкой дл...

«Холодный Шелковый путь»

«Холодный Шелковый путь» В последние годы неспокойная обстановка в Аденском заливе и Малаккском проливе, политическая нестаби...




Судостроение

Рыбопромышленники взялись за маломерный флот

Рыбопромышленники взялись за маломерный флот Тема судостроения для рыбной отрасли стала основной на совещании, которое в режиме видеоконференции ...

Судостроение вырастет в пять раз

Судостроение вырастет в пять раз В октябре в Калининграде состоялось выездное заседание Морской коллегии при Правительстве РФ, на кот...

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

Первая русская антарктическая экспедиция

Первая русская антарктическая экспедиция Первая русская антарктическая экспедиция 1819-1821 годов под руководством Фаддея Беллинсгаузена и Ми...

Потопленные перестройкой

Потопленные перестройкой Приступив к созданию полноценного авианосного флота, Китай, судя по планам и темпам, через 10-15 лет...

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...