-5, с  , с.  © В.Е. Соколовский, 2020

62 
А.В. Станков, 
магистрант 2 курса 
напр. «Электроэнергетика 
и электротехника», 
e-mail: artemstankov@gmail.com, 
Э.М. Баширова, 
к.т.н., доц., 
e-mail: bashirova-elmira@yandex.ru, 
УГНТУ (СлФ), 
г. Салават 
 
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И 
ОЦЕНКИ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО 
СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ 
 
Аннотация: данная статья посвящена методам контроля и 
оценки 
напряжённо-деформированного 
состояния 
металлоконструкций. 
Произведена 
сравнительная 
характеристика существующих методов, проанализированы 
положительные и отрицательные стороны каждого метода. 
Ключевые слова: электромагнитно-акустический метод, 
напряжённо-деформированное состояние, дефект, напряжение, 
разрушение, тензометрия. 
Напряжённо-деформированное состояние (НДС) – это 
совокупность напряжений и деформаций, возникающих при 
действии 
на 
материальное 
тело 
внешних 
нагрузок, 
температурных полей, а также других различных факторов [1]. 
Возникающие нагрузки в металлоконструкциях в рабочем 
режиме приводят к допустимому уровню напряжений. Если 
нагрузки превышают проектные значения, то это приводит к 
повышенному уровню напряжений и дальнейшему разрушению. 
Поэтому для обеспечения безопасной эксплуатации опасных 
производственных 
объектов 
необходимо 
более 
точно 
определять и давать оценку напряжённо-деформированному 
состоянию с учётом статических и динамических нагрузок, 
возникающих 
в 
процессе 
эксплуатации. 
Определение 
напряжений является обязательной частью экспертизы 

63 
промышленной безопасности и расчёта остаточного ресурса 
оборудования [1, 2]. 
Классификация 
методов 
контроля 
напряжённо-
деформированного состояния представлена на рисунке 1. 
Рисунок 1 – Методы определения НДС 
Расчётные 
методы 
определения 
напряжённо-
деформированного 
состояния 
дают 
полную 
картину 
распределения компонентов НДС по объекту контроля. Однако, 
для этого требуются более точные сведения о всех действующих 
на объект нагрузках, которые на реальном объекте не всегда 
удаётся определить. 
Экспериментальные методы не требуют данных о 
действующих нагрузках, но позволяют определить лишь 1-3 
компонента НДС в точке контроля на поверхности или среднее 
значение по толщине, а также имеют высокую погрешность 
результатов измерений [1]. 
На стадии эксплуатации при определении НДС 
использование 
только 
расчётных 
методов 
является 
недостаточным – обязательно требуется использование 
комплекса физических методов (рисунок 2) [3, 4]. 
Различные нарушения целостности структуры металла 
ведут к изменению параметров одной или нескольких 
физических величин – электропроводности и плотности 
металла, магнитной проницаемости, упругих свойств. Таким 
образом, все существующие методы основаны на исследовании 
изменений конкретной величины металла [4]. 

64 
Рисунок 2 – Физические методы определения НДС 
Применение определённого метода зависит от наличия 
специального измерительного оборудования, обученного 
персонала, а также методик контроля. В таблице 1 приведён 
сравнительный анализ основных методов контроля НДС [4]. 
Таблица 1 – Сравнительный анализ методов контроля НДС 
Метод 
Достоинства 
Недостатки 
Тензометрия 
Высокая точность 
измерений 
деформаций под 
рабочими 
нагрузками. 
Необходимость 
установки 
датчиков до 
начала 
эксплуатации ОК; 
зависимость 
точности 
измерений от 
условий работы 
ОК; высокие 
требования к 
качеству 
крепления. 
Рентгеновская 
дифрактометрия 
Не требуется 
калибровка 
Высокая 
трудоёмкость 

65 
Метод 
Достоинства 
Недостатки 
прибора 
(безнулевая 
тензометрия); 
измерение и учёт 
остаточных 
напряжений. 
измерений 
(подготовки ОК); 
высокие 
требования к 
структуре 
металла ОК; 
низкая 
мобильность 
оборудования. 
Магнито-шумовой 
метод (на основе 
эффекта Баркгаузена) 
Возможность 
измерения 
напряжений в слое 
металла толщиной 
от 0,2 до 1,0 мм; 
высокая 
мобильность 
оборудования. 
Высокая 
чувствительность 
метода к 
изменению 
химического и 
фазового состава 
металла ОК; 
необходимость 
калибровки 
оборудования на 
образцах металла 
идентичного 
металлу ОК. 
Коэрцитиметрический 
метод 
Высокая 
мобильность 
оборудования; 
толщина 
контролируемого 
слоя до 10 мм, но 
не более 50% 
толщины ОК. 
Высокая 
чувствительность 
метода к 
изменению 
химического и 
фазового состава 
металла ОК; 
необходимость 
калибровки 
оборудования на 
образцах металла 
идентичного 
металлу ОК. 
Метод магнитной 
памяти (на основе 
Возможность 
дистанционного 
Получение только 
качественной 

66 
Метод 
Достоинства 
Недостатки 
эффекта Виллари) 
выявления зон 
концентрации 
напряжений; 
высокая 
мобильность 
оборудования. 
оценки НДС; 
высокая 
чувствительность 
к внешним 
электромагнитны
м помехам. 
Ультразвуковой метод 
Высокая 
мобильность 
оборудования; 
высокая 
производительность; 
возможность 
измерения 
напряжений, как 
послойно от 0,6 мм, 
так и по всей 
толщине ОК. 
Высокая 
чувствительность 
метода к 
изменению 
химического и 
фазового состава 
металла ОК; 
влияние на 
результаты 
измерений 
геометрии 
изделий; 
необходимость 
калибровки 
оборудования на 
образцах металла 
идентичного 
металлу ОК. 
Оптическая 
интерферометрия 
Не требуется 
калибровка 
прибора 
(безнулевая 
тензометрия); 
измерение и учёт 
остаточных 
напряжений. 
Метод условно 
неразрушающий, 
т.к. требуется 
сверление 
отверстий; 
высокая 
трудоёмкость 
измерений 
(подготовки ОК); 
низкая 
мобильность 
оборудования. 

67 
Исходя из сравнительного анализа рассмотренных 
методов НДС, учитывая преимущества и недостатки, наиболее 
перспективным методом количественной оценки НДС металла 
электротехнического оборудования является ЭМА метод, 
относящийся к акустическому (ультразвуковому) виду контроля 
с 
применением 
электромагнитно-акустического 
преобразователя (ЭМАП). 
Основным преимуществом данного метода является 
генерация 
ультразвуковой 
волны, 
происходящая 
непосредственно в ОК и без использования контактной 
жидкости [4].
Для устранения недостатка, связанного с отсутствием и 
сложностью расшифровки результатов контроля, разработана 
программа, осуществляющая процесс обработки сигнала 
ЭМАП, позволяющая дать количественную оценку НДС 
металла энергетического оборудования. 

жүктеу/скачать 6,6 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: