способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых сплавов

Классы МПК:G01N27/82 обнаружение локальных дефектов 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Годовский Дмитрий Александрович (RU),
Мингажев Аскар Джамилевич (RU),
Годовская Галина Владимировна (RU),
Кузеев Искандер Рустемович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-01-19
публикация патента:

В способе магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых сплавов производят определение структуры остаточного магнитного поля детали, возникшей в результате естественного эксплуатационного намагничивания, сравнения ее с эталонными образцами, и определение локальных зон с аномальным магнитным полем, соответствующим формируемым и/или сформированным зонам разрушения. Производят также дополнительную оценку параметров магнитного поля в аномальных зонах и определение степени деградации материала лопатки в аномальных зонах путем сравнения измеренных параметров с параметрами эталонов, а о степени деградации материала лопатки в зонах с аномальным магнитным полем судят по разности двух максимальных пиковых значений магнитных параметров, измеренных в пределах каждой из этих зон на одной линии измерения в направлении, пересекающем оцениваемую аномальную зону. Изобретение обеспечивает повышение информативности и достоверности оценки степени и стадии деградации материала лопатки. 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения

1. Способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых сплавов, включающий определение структуры остаточного магнитного поля детали, возникшей в результате естественного эксплуатационного намагничивания, сравнения ее с эталонными образцами и определение локальных зон с аномальным магнитным полем, соответствующим формируемым и/или сформированным зонам разрушения, дополнительную оценку параметров магнитного поля в аномальных зонах и определение степени деградации материала лопатки в аномальных зонах путем сравнения измеренных параметров с параметрами эталонов, отличающийся тем, что о степени деградации материала (Di) лопатки в зонах с аномальным магнитным полем судят по разности (способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi) двух максимальных пиковых значений магнитных параметров (M'i, Мспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 i), измеренных в пределах каждой из этих зон на одной линии измерения в направлении (Li), пересекающем оцениваемую аномальную зону (i), согласно выражения:

Di=K(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi)=K(M'i-Mспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 i);

где i - номер аномальной зоны (i = от 0 до n);

n - количество аномальных зон;

К - коэффициент (функциональная зависимость), связывающий выбранный магнитный параметр с состоянием (деградацией) материала лопатки.

2. Способ магнитной диагностики по п.1, отличающийся тем, что о состоянии лопатки (Dлоп) судят по разности (способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD) двух максимальных значений величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, взятых из двух аномальных зон с максимальными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax:

Dлоп=Kлспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MDл(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max-способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max);

где Dлоп - состояние материла в зоне с максимальной деградацией материала лопатки;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max - два самых максимальных значения двух разностей максимальных пиковых значений магнитных параметров, измеренных в двух различных зонах 1 и 2 (где 1 - индекс зоны с самым максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, 2 - индекс зоны со вторым по величине максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max) с аномальным магнитным полем;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD - разность двух максимальных значений величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, взятых из двух аномальных зон с максимальными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax.

3. Способ магнитной диагностики по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что линию измерения магнитных параметров берут в направлении нормали к линии аномальной зоны.

4. Способ магнитной диагностики по п.1, отличающийся тем, что об увеличении степени максимальной деградации материала судят по увеличению значения способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD.

5. Способ магнитной диагностики по любому из пп.1 и 2, 4, отличающийся тем, что в качестве параметров магнитного поля в аномальных зонах используют нормальные составляющие Нр напряженности магнитного поля на поверхности пера лопатки.

6. Способ магнитной диагностики по любому из пп.1 и 2, 4, отличающийся тем, что в качестве параметров магнитного поля в аномальных зонах используют градиенты величин нормальной составляющей Нр напряженности магнитного поля на поверхности пера лопатки.

7. Способ магнитной диагностики по п.3, отличающийся тем, что в качестве параметров магнитного поля в аномальных зонах используют нормальные составляющие Нр напряженности магнитного поля на поверхности пера лопатки.

8. Способ магнитной диагностики по п.3, отличающийся тем, что в качестве параметров магнитного поля в аномальных зонах используют градиенты величин нормальной составляющей Нр напряженности магнитного поля на поверхности пера лопатки.

9. Способ магнитной диагностики по любому из пп.1 и 2, 4, 7 и 8, отличающийся тем, что величины К и Кл берут из диапазонов:

К=(0,0014-0,0019); Кл=(0,8-1,1).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий магнитным методом и может быть использовано при выявлении дефектов на деталях из никелевых сплавов, работающих в условиях воздействия высоких температур, значительных знакопеременных механических нагрузок, например, лопаток турбомашин газотурбинных двигателей и установок.

Направляющие и рабочие лопатки турбин ГТД и ГТУ в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям значительных динамических и статических нагрузок, высоких температур, а также коррозионному и эрозионному разрушению. Для изготовления лопаток газовых турбин применяются жаропрочные и жаростойкие никелевые сплавы типа ЖС-6, ЖС-6У и др.

Структура таких сплавов состоит из матрицы и относительно равномерно распределенной в ней упрочняющей карбидной, мелкодисперсной способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 '-фазы. При длительной эксплуатации в условиях высоких температур на поверхности лопаток образуются различного рода дефекты, а в сплаве - коагуляция и изменение морфологии упрочняющей способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 '-фазы и карбидов в теле и по границам зерен, а также насыщение газом. Поэтому дальнейшая эксплуатация таких лопаток становится невозможна. Однако, восстановив физико-химическое состояние сплава, эксплуатацию лопаток можно продолжить. Поэтому своевременная и достоверная диагностика состояния материалов лопаток является достаточно важной ресурсосберегающей задачей.

В этой связи для своевременного ремонта турбомашин и предотвращения аварийных ситуаций необходимы неразрушающие методы ранней диагностики лопатки, позволяющие определить период эксплуатации, соответствующий началу необратимых процессов деградации его материала. Известен способ магнитного контроля [П.А.Халилеев. Феррозондовые датчики импедансного типа. // Дефектоскопия, 1976, N 1, с.70-71], который заключается в том, что феррозондовый датчик перемещают по контролируемому объекту. При этом датчиком регистрируется тангенциальная составляющая поля, по амплитудному значению сигнала этой составляющей и среднему значению фона определяют приращение поля и наличие дефекта. Подобные способы магнитной дефектоскопии приведены в источниках: [Шелихов Г.С. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов. - М.: Государственное предприятие Научно-технический центр "Эксперт", 1995]; [ГОСТ 21105-85. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод].

Известны способы магнитной диагностики изделия по магнитным полям, включающие определение структуры магнитного поля детали, сравнения ее с эталонными образцами и определение локальных зон с аномальным магнитным полем, соответствующих формируемым и/или сформированным зонам разрушения [А.С. № 1255911, МПК G01N 27/82, Способ магнитографического контроля изделий из ферромагнитных материалов], [5. Хватов Л.А., Лисицин В.И., Красин А.И., Жукова Г.А. Распознавание дефектов при магнитоферрозондовом контроле // Дефектоскопия. - 1984. - 6. - С.63-71].

Недостатком известных способов является их низкая информативность.

Наиболее близким по своей технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является способ магнитной диагностики изделия по магнитным полям рассеяния, включающий определение структуры остаточного магнитного поля детали, возникшей в результате естественного эксплуатационного намагничивания, и определение локальных зон с аномальным магнитным полем, соответствующим формируемым и/или сформированным зонам разрушения, дополнительную оценку параметров магнитного поля в аномальных зонах и определение степени деградации материала лопатки в аномальных зонах путем сравнения измеренных параметров с параметрами эталонов [Патент РФ № 2029262, МПК G01L 1/12. Способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов. Опубл. 1995 г.]. Подобные способы магнитной дефектоскопии приведены также в источниках: [Патент РФ № 2155943, МПК G01L 1/12. Способ определения напряженно-деформированного состояния изделия из ферромагнитного материала и устройство для осуществления этого способа. Опубл. 2000 г.]; [РСТ WO 99/02982, G01L 1/12, опубл. 1999 г.]).

Прототип за счет использования информации, связанной с остаточным магнитным полем детали, имеющий эксплуатационное происхождение, а также за счет определения локальных зон с аномальным магнитным полем, соответствующим формируемым и/или сформированным зонам разрушения, позволяет, по сравнению с приведенными аналогами, повысить достоверность результатов диагностики. Однако как аналоги, так и прототип не позволяют с достаточной степенью достоверности определить, на какой стадии деградации материала или разрушения находится деталь, обратимы или необратимы процессы деградации материала детали при использовании соответствующих методов восстановления структуры и свойств материала до исходных. Поэтому как прототип, так и аналоги способа магнитной дефектоскопии деталей или элементов конструкций из магнитных материалов не обладают достаточной информативностью и не позволяют определить степень и стадии деградации материала лопатки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение информативности и достоверности оценки степени и стадии деградации материала лопатки из никелевых сплавов.

Технический результат достигается тем, что в способе магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых сплавов, включающем определение структуры остаточного магнитного поля детали, возникшей в результате естественного эксплуатационного намагничивания, сравнения ее с эталонными образцами, и определение локальных зон с аномальным магнитным полем, соответствующим формируемым и/или сформированным зонам разрушения, дополнительную оценку параметров магнитного поля в аномальных зонах и определение степени деградации материала лопатки в аномальных зонах путем сравнения измеренных параметров с параметрами эталонов, в отличие от прототипа, о степени деградации материала (Di) лопатки в зонах с аномальным магнитным полем судят по разности (способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi) двух максимальных пиковых значений магнитных параметров (M'i, М''i), измеренных в пределах каждой из этих зон на одной линии измерения в направлении (Li), пересекающем оцениваемую аномальную зону (i), согласно выражению:

Di=K(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi)=K(M'i-M''i ),

где i - номер аномальной зоны (i = от 0 до n);

n - количество аномальных зон;

K - коэффициент (функциональная зависимость), связывающий выбранный магнитный параметр с состоянием (деградацией) материала лопатки.

Технический результат достигается также тем, что в способе магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых сплавов о состоянии лопатки (Dлоп) судят по разности (способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD) двух максимальных значений величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, взятых из двух аномальных зон с максимальными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax:

Dлоп=Kл способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MDл(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max- способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max),

где Dлоп - зона с максимальной деградацией материала лопатки;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max - два самых максимальных значения двух разностей максимальных пиковых значений магнитных параметров, измеренных в двух различных зонах 1 и 2 (где 1 - индекс зоны с самым максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, 2 - индекс зоны со вторым по величине максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max) с аномальным магнитным полем;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD - разность двух максимальных значений величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, взятых из двух аномальных зон с максимальными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax.

Технический результат достигается также тем, что в способе магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых сплавов линию измерения магнитных параметров берут в направлении нормали к линии аномальной зоны, а об увеличении степени максимальной деградации материала судят по увеличению значения способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD.

Технический результат достигается также тем, что в способе магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых сплавов в качестве параметров магнитного поля в аномальных зонах используют: нормальные составляющие Hp напряженности магнитного поля на поверхности пера лопатки, градиенты величин нормальной составляющей Hp напряженности магнитного поля на поверхности пера лопатки.

Определение структуры остаточного магнитного поля детали, возникшей в результате естественного эксплуатационного намагничивания, сравнения ее с эталонными образцами, и определение локальных зон с аномальным магнитным полем имеет следующее отличие от того метода, который использован в прототипе. Прототип [Патент РФ № 2029262, МПК G01L 1/12. Способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов. Опубл. 1995 г.] достаточно четко позволяет определить формируемое и/или сформированное место разрушения, через определение зоны концентраций напряжений на лопатках турбин, т.е., как это описано в прототипе «способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 с целью обеспечения возможности определения зон концентрации напряжений на лопатках турбин, измеряют нормальную составляющую величины напряженности магнитного поля вдоль входной, выходной кромок и вдоль выпуклой поверхности лопатки, фиксируют точки с нулевыми и максимальными значениями нормальной составляющей величины напряженности магнитного поля в указанных зонах лопатки, по точкам с нулевыми значениями нормальной составляющей величины напряженности магнитного поля строят линии на поверхности лопатки и по расположению этих линий и максимальным значениям нормальной составляющей величин магнитной напряженности, измеренных на входной и выходной кромках, определяют зоны концентраций напряжений на лопатках турбин.» Линия с нулевым значением нормальной составляющей величины напряженности магнитного поля характеризует зону концентраций напряжений на лопатке турбины, в которой при циклическом воздействии рабочих нагрузок могут развиваться линии усталости и трещины. В предлагаемом техническом решении определение структуры остаточного магнитного поля детали производится одним из известных методов, позволяющих определить все основные локальные зоны с аномальным магнитным полем, соответствующим формируемым и/или сформированным зонам разрушения (системы потенциальных или развивающихся линии усталости и трещин). При этом каждая из потенциальных мест образования трещин характеризуется изменением состояния материала лопатки, которое отражается изменением магнитных параметров этой зоны. Поведение системы основных локальных зон с аномальным магнитным полем, а также сравнение их характеристик позволяет на ранних стадиях формирования процессов разрушения лопатки получить информацию о степени и стадии деградации материала лопатки из легированных сталей.

Как было установлено авторами, магнитные параметры предполагаемой зоны разрушения характеризуются «эффектом асимметрии». Сущность этого эффекта заключается в том, что значения магнитных параметров (M'i, М'' i) в предполагаемой (или уже проявившейся в виде трещины) зоне разрушения, измеренные по обе стороны от потенциальной зоны образования трещины (несплошности), имеют разные величины, отличающиеся на величину способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi. Причем, чем больше значение величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi, тем более развиты процессы деградации материала в этой области. С учетом конкретных материалов и условий эксплуатации (учитываемых коэффициентом K) о степени деградации материала (Di) лопатки судят по величине способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi согласно выражению:

D i=K(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi)=K(M'i-M''i ),

где i - номер аномальной зоны (i = от 0 до n);

n - количество аномальных зон;

K - коэффициент (функциональная зависимость), связывающий выбранный магнитный параметр с состоянием (деградацией) материала лопатки.

Более того, было установлено, что сравнение магнитных параметров, отражающих развитие каждого из элементов системы потенциальных или развивающихся линий усталости и трещин, позволяет определить стадию деградации (разрушения) материала лопатки.

О состоянии лопатки (Dлоп) судят по разности (способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD) двух максимальных значений величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, взятых из двух аномальных зон с максимальными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax:

Dлоп=Kспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD=К(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max- способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max),

где Dлоп - состояние материла в зоне с максимальной деградацией материала лопатки;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max - два самых максимальных значения двух разностей максимальных пиковых значений магнитных параметров, измеренных в двух различных зонах 1 и 2 (где 1 - индекс зоны с самым максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, 2 - индекс зоны со вторым по величине максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max) с аномальным магнитным полем;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD - разность двух максимальных значений величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, взятых из двух аномальных зон с максимальными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax.

Например, если значение величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD незначительно и в процессе воздействия эксплуатационных нагрузок остается постоянной, то степень деградации материала еще не достигла степени, когда восстановление исходных свойств структуры (методами восстановительного ремонта) становится невозможной. Однако при заметном увеличении этой величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD возникают необратимые процессы деградации материала лопатки. Поэтому об увеличении степени максимальной деградации материала судят по увеличению значения способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD. С точки зрения продления общего ресурса лопатки, путем увеличения количества циклов восстановления эксплуатационных свойств, важно не допускать пересечения «точки невозврата», т.е. периода эксплуатации лопатки, при превышении которого начинается необратимая деградация материала лопатки. Теоретически указанная «точка невозврата» находится на участке второй фазы широко известного процесса накопления усталостной поврежденности металла. Поэтому для практических целей эксплуатации лопатки целесообразно разделять указанной «точкой невозврата» вторую фазу процесса накопления поврежденности металла на две подфазы, отражающие стадии обратимых и необратимых процессов восстановления исходной структуры материала лопатки.

Для повышения точности и достоверности результатов оценки целесообразно также использование варианта с линией измерения магнитных параметров, взятых в направлении нормали к линии аномальной зоны.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Одним из известных методов производят замер магнитных параметров материала лопатки, определяют общую структуру магнитного поля и его аномальные зоны. Общую структуру магнитного поля оцениваемой лопатки сравнивают с эталонной структурой магнитного поля. Отмечают места расхождения структур магнитных полей исследуемой и эталонной лопатки и особенно всплески, характеризующие резкое изменение значений магнитных параметров исследуемой лопатки. Затем более подробно исследуют обнаруженные на пере лопатки локальные зоны с аномальным магнитным полем. Для этого в качестве параметров магнитного поля в аномальных зонах используют нормальные составляющие Hp и/или градиенты величин нормальной составляющей Hp напряженности магнитного поля на поверхности пера лопатки. Снимают картину изменения магнитных параметров в обнаруженных аномальных зонах и оценивают степень деградации материала согласно выражению:

Di=K(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi)=K(M'i-М''i ),

где i - номер аномальной зоны (i = от 0 до n);

n - количество аномальных зон;

K - коэффициент (функциональная зависимость), связывающий выбранный магнитный параметр с состоянием (деградацией) материала лопатки.

Путем сравнения измеренных параметров определяют два максимальных значения величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, взятых из двух аномальных зон с максимальными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, и сопоставляя с эталонами с различными стадиями деградации определяют состояние материала лопатки в зоне с максимальной деградацией согласно выражению:

Dлопспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD=К(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max-способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max),

где Dлоп - состояние материла в зоне с максимальной деградацией материала лопатки;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max - два самых максимальных значения двух разностей максимальных пиковых значений магнитных параметров, измеренных в двух различных зонах 1 и 2 (где 1 - индекс зоны с самым максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, 2 - индекс зоны со вторым по величине максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max) с аномальным магнитным полем;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD - разность двух максимальных значений величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, взятых из двух аномальных зон с максимальными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax.

Об увеличении степени максимальной деградации материала судят по увеличению значения способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD, относя область максимальной деградации к зоне с самым максимальным значением величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, а также сопоставляя и сравнивая со значениями параметров эталонов.

Величина способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD оценивается с эталонными значениями способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MDспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 эi, характеризующими различные стадии деградации материала, при этом рассматриваемая величина способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD сравнивается с эталонной величиной способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MDспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 эк разности двух максимальных значений величин способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mmax, соответствующей области начала необратимых процессов деградации материала лопатки.

При этом используются эталоны лопаток, выполненные из одного и того же исходного материала, имеющие одинаковые размерные и геометрические параметры. Для оценки зависимости значений магнитных параметров материала от степени его деградации во всем исследуемом диапазоне берут начальный эталонный образец, соответствующий нулевой степени деградации, а конечный эталонный образец - максимально возможной (предельной) степени деградации материала. Для повышения достоверности результатов оценки используют дополнительные промежуточные эталонные образцы с фиксированным значением деградации материала.

Пример реализации способа. Для оценки степени и стадии деградации материала лопаток турбин из никелевых сплавов были взяты эталонные образцы лопаток из сплава ЖС6У с различной степенью деградации материала. Снятие магнитных характеристик производилось с помощью магнитоизмерительного феррозондового комбинированного прибора Ф-205.30А. После получения данных с эталонных образцов производился замер магнитных с лопаток, деградация материала которых была осуществлена в процессе эксплуатации. Для контрольной оценки степени и стадии деградации материала эталонных и контролируемых лопаток были использованы разрушающие методы контроля с приготовлением шлифов и проведением металлографических исследований, включая оценку структурно-фазового и химического составов материалов. В таблице 1 приведены магнитные параметры эталонных лопаток, соответствующих соответственно стадиям накопления повреждаемости: исходное состояние лопатки (эталонная лопатка № 1), первая фаза накопления повреждаемости (эталонная лопатка № 2), начало второй фазы накопления повреждаемости (эталонная лопатка № 3), первая половина второй фазы - зарождения зоны деградации (эталонная лопатка № 4), зона, близкая к «точке невозврата» - (эталонная лопатка № 5), вторая половина второй фазы накопления повреждаемости - (эталонная лопатка № 6). В таблице 2 приведены магнитные параметры исследуемых лопаток. Величины К и Кл определены экспериментально. Выбор зоны снятия параметров на эталонной лопатке с исходным состоянием материала осуществлялся произвольно с учетом преимущественной зоны разрушения на аналогичных эксплуатировавшихся лопатках.

Таблица 1
№ эталон. лопаток Эталонная лопатка № 1 Эталонная лопатка № 2 Эталонная лопатка № 3
L, мм Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м
12 34 56 78 910 11
1 0 00 00 00 00 0
2 13 30 87 136 315
3 22 11 1210 245 396
4 33 21 1612 454 4311
5 42 20 2014 671 4922
6 52 20 2516 982 5824
7 62 20 2616 1081 5823
8 72 20 2616 1083 5924

Продолжение таблицы 1
№ эталон. лопаток Эталонная лопатка № 4 Эталонная лопатка № 5 Эталонная лопатка № 6
L, мм Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м
12 1213 1415 1617 1819 20
1 0 00 00 00 00 0
2 158 4919 9672 24204 14658
3 273 5122 198145 53399 287112
4 3100 6238 307236 71501 376125
5 4161 8972 399303 96561 423138
6 5183 11271 408310 98599 442157
7 6203 11885 410308 102602 444158
8 7204 11886 412311 101603 446157

Таблица 2
№ эталон. лопаток Исследуемая лопатка № 1 Исследуемая лопатка № 2 Исследуемая лопатка № 3
L, мм Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев, А/м Нрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав, А/м способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp, А/м
12 34 56 78 910 11
1 0 00 00 00 00 0
2 178 5018 200160 40320 180140
3 2198 14157 400310 90530 380150
4 3246 17472 470360 110560 390170
5 4350 26585 530410 120600 400200
6 5400 31090 560430 130640 410230
7 6400 31090 560430 130640 405235
8 7400 31090 560430 130650 410240

Сравнительный анализ таблиц 1 и 2 показал, что исследуемая лопатка № 1 близка к эталонной лопатке № 5, исследуемая лопатка № 2 близка к эталонной лопатке № 6, исследуемая лопатка № 3 превышает параметры эталонной лопатки № 6.

1) Максимальные пиковые значения лопатки № 1 составили:

M'iр способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев=400 А/м;

М'' iрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав=310 А/м.

Степень деградации материала:

Di=K(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi)=K(M'i-M''i )=K(400-310)=(0,0017×90)×100%=15,3%

2) Максимальные пиковые значения лопатки № 2 составили:

M'iр способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев=560 А/м;

М'' iрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав=430 А/м.

Степень деградации материала:

Di=K(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi)=K(M'i-M''i )=K(560-430)=(0,0017×130)×100%=22,1.

3) Максимальные пиковые значения лопатки № 3 составили:

M'iр способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 лев=650 А/м;

М'' iрспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 прав=410 А/м.

Степень деградации материала:

Di=K(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Mi)=K(M'i-M''i )=K(650-410)=(0,0017×240)×100%=40,8%.

4) Максимальные значения способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max лопатки № 1 составили:

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max=способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp1=90 А/м;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max=способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Нр2=87 А/М;

Dлоп=K лспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD=Kл(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max-способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max)=1(90-87)=3.

(Поскольку величина способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD не превышает критического значения величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MDспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 крит=7 для данных лопаток, определенной экспериментально, то исследуемая лопатка № 1 находится в зоне первой части второй фазы накопления повреждаемости до «точки невозврата».)

5) Максимальные значения способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max лопатки № 2 составили:

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max=способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp1=130 А/м;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max=способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Нр2=89 А/м;

Dлоп=K лспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD=Kл(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max-способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max)=1(130-89)=41.

(Поскольку величина способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD превышает критическое значение величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MDспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 крит для данных лопаток, то исследуемая лопатка № 2 находится в зоне второй части второй фазы накопления повреждаемости после «точки невозврата».)

6) Максимальные значения способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max, способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max лопатки № 3 составили:

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max=способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Hp1=240 А/М;

способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max=способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 Нр2=91 А/м;

Dлоп=K лспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD=Kл(способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M1способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max-способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 M2способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 max)=1(240-91)=149.

(Поскольку величина способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MD значительно превышает критическое значение величины способ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 MDспособ магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых   сплавов, патент № 2386962 крит для данных лопаток, то исследуемая лопатка № 3 находится во второй части второй фазы накопления повреждаемости после «точки невозврата».)

Приведенные данные по оценке величины деградации материала лопаток с использованием предлагаемого способа магнитной диагностики лопаток турбомашин из никелевых сплавов показали, что предлагаемый способ неразрушающего контроля позволяет повысить информативность и достоверность оценки степени и стадии деградации материала лопатки из никелевых сплавов, что подтверждает заявленный технический результат.

Класс G01N27/82 обнаружение локальных дефектов 

устройство для диагностики технического состояния металлических трубопроводов -  патент 2525462 (20.08.2014)
способ оперативного обнаружения дефектов и механических напряжений в протяженных конструкциях -  патент 2521753 (10.07.2014)
способ диагностики рельсового пути -  патент 2521095 (27.06.2014)
способ и устройство диагностики технического состояния подземного трубопровода -  патент 2510500 (27.03.2014)
промышленный металлодетектор для конвейерных линий -  патент 2509305 (10.03.2014)
способ дистанционной магнитометрии для диагностики трубопроводов и устройство для его осуществления -  патент 2506581 (10.02.2014)
инструмент для обнаружения отверстий и онлайновой интерпретации данных -  патент 2505805 (27.01.2014)
способ и устройство диагностики технического состояния подземных трубопроводов -  патент 2504763 (20.01.2014)
способ и устройство бесконтактной внетрубной диагностики подземных трубопроводов -  патент 2504762 (20.01.2014)
способ контроля колесных пар железнодорожного транспорта -  патент 2493992 (27.09.2013)
Наверх