Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2356
Title: Визначення напруженого стану зварних магістральних трубопроводів магнітоанізотропним методом
Authors: Мінаков, Сергій Миколайович
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
зварювальний
Issue Date: 2012
Abstract: Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.06.06 – Зварювання та споріднені процеси і технології. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», МОНмолодьспорту України, Київ – 2012 р. Дисертація присвячена розробці способу визначення та апаратних рішень для визначення двовісних напружень магістральних трубопроводів. Розроблений спосіб може бути реалізований через: порівняння умов текучості за критеріями питомої енергії формозміни та найбільших дотичних напружень, розрахунки кільцевої компоненти, почергове обертання вектора намагнічування за напрямками головних площадок. Запропоновано способи врахування локальної та загальної магнітної неоднорідностей. Розроблено восьмиполюсний магнітоанізотропний перетворювач у вигляді восьмипроменевої хрестовини та спосіб обробки сигналу перетворювача з метою врахування фазових змінень на величину не кратну 180о. Розроблено та впроваджено гнучку систему визначення напружень магістральних трубопроводів, яка дозволяє змінювати властивості багатоканальності, стаціонарності, автономності і ступеня автоматизації.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.06 – Сварка и родственные процессы и технологии. Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», МОНмолодежьспорта Украины, Киев – 2012 г. Диссертация посвящена разработке способа определения компонент двухосного напряженного состояния, нового магнитоанизотропного преобразователя, аппаратных решений для определения напряжений магистральных трубопроводов. Разработан способ определения продольной и кольцевой компонент напряжений, который может быть реализован: для остаточных сварочных напряжений путем сравнения условий текучести по критериям удельной энергии формоизменения и наибольших касательных напряжений; для линейных участков путем расчета кольцевой компоненты, вызванной внутренним давлением, и осевой по полученным зависимостям; для гибов и отводов путем определения положения главных площадок, поочередного вращения вектора намагничивания по этим направлениям, расчетом компонент нормальных напряжений по полученным зависимостям. Предложено учитывать локальную магнитную неоднородность по изменению начальной магнитной восприимчивости. Повышение точности измерений в локальной точке трубопровода осуществляется путем учета изменения постоянной составляющей гармонической зависимости сигнала преобразователя при его вращении. Общую магнитную неоднородность предложено учитывать как среднее измерений по сечению трубопровода при наличии только изгиба. Учитывая, что изменение фазы сигнала преобразователя на сварных швах происходит с отклонениями от кратности 180о, сохранение информативного сигнала предложено осуществлять путем определения величины сигнала по действующему напряжению, а знака сигнала – после фазочувствительного выпрямления. Путем сравнения показаний преобразователя при одноосном растяжении и чистом изгибе разработан способ расчета глубины определения напряжений, что для стали 09Г2С составляет 0,8…0,9 мм. Для дистанционного определения напряжений параметры гармо-нической зависимости сигнала преобразователя при его вращении определяются путем намагничивания сначала по трем, а затем по двум направлениям. Это обеспечивается впервые разработанным преобразо-вателем, выполненным в виде восьмиполюсной центральносимметричной крестовины из П-образных магнитопроводов с обмотками возбуждения и измерения. Обмотки возбуждения подключены к блоку питания в виде трех переменных напряжений, различающихся по частоте, а каждая из обмоток измерения подключена через свой полосовой фильтр к соответствующему фазочувствительному выпрямителю, которые, в свою очередь, также подключены к блоку обработки и измерения сигнала. Кроме того обеспечена возможность одновременной подачи намагничивающего сигнала одной частоты на две обмотки возбуждения для поворота вектора намагничивания по направлениям главных напряжений. Преобразователь изготовлен методом порошковой металлургии из композиции порошков никеля, железа и марганца. Проведены исследования по влиянию магнитоупругого гистерезиса на результаты измерений напряжений, подобраны оптимальные режимы намагничивания. Проведены экспериментальные исследования разработанного способа определения напряжений на сварных плоских и трубных образцах, а также на действующих магистральных трубопроводах. Разработан способ определения характера нагружения трубопровода по анализу эпюры продольных напряжений. Комплексное определение напряженного состояния магистральных трубопроводов обеспечивается разработанной гибкой системой измерения напряжений, которая включает в себя пять уровней исполнения под конкретные участки трубопровода. Первый предназначен для проведения экспресс оценки напряженного состояния – неавтономная одноканальная система (переносной прибор). Второй предназначен для определения напряжений в ограниченном количестве мест измерений в период сезонных изменений – многоканальная стационарная неавтономная коммутируемая система на основе переносного прибора. Третий предназначен для периодического определения напряжений в значительном количестве мест измерений – многоканальная стационарная неавтономная система с использованием устройства снимания информации. Четвертый предназначен для проведения постоянного определения напряжений с периодическим снятием информации – автономная стационарная многоканальная система с использованием дискретного устройства хранения информации. Пятый предназначен для получения значений напряжений в режиме реального времени – автоматическая, автономная стационарная многоканальная система. Первый уровень системы внедрен на предприятиях нефтегазового комплекса Украины, второй и пятый уровни внедрены на продуктопроводе УДП «Укрхимтрансаммиак».
Thesis for candidate of technical sciences degree in speciality 05.03.06 – Welding and related processes and technologies. – National Technical University of Ukraine ―Kyiv Polytechnic Institute‖, Kyiv, – 2012. The thesis describes the development of calculation method and designing of the set of equipment for evaluation of two-axis stresses in the main pipelines. The developed method includes: comparison between yield conditions using criteria of the relative energy of shape changes and the biggest tangent stresses, calculations of the local component, alternate rotation of the magnetic vector in accordance to the directions of main platforms. Methods of including to the calculation data about local and overall magnetic inhomogenity were developed and described. Eight-polar magnetic converter shaped as eight-polar star was designed together with the method of data processing for definition the phase-shifts not multiple to 180 in the signal, generated by the converter. A flexible system for evaluation of stress state in the main pipelines was designed. This system allows to vary its own stationarity, authonomy, level of automation and number of channels.
URI: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2356
Appears in Collections:Автореферати

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Minakov_aref.pdf
  Restricted Access
1.16 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.