автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Оценка предельного состояния металла оборудования для переработки углеводородного сырья с применением электромагнитного метода контроля

На правах рукописи

БАШИРОВА ЭЛЬМИРА МУССАЕВНА

ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ

Специальности: 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность»

(Нефтегазовая отрасль) 05.02.01 - «Материаловедение»

(Машиностроение в нефтегазовой отрасли)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2005

Работа выполнена на кафедре "Машины и аппараты химических производств" Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кузеев Искандер Рустемович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Гареев Алексей Габдуллович;

кандидат технических наук Прохоров Андрей Владимирович.

Ведущая организация

ЗАО "Центр диагностики трубопроводов "Интроско" корпорации "Обнинск".

Защита состоится 28 октября 2005 года в 11-30 на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « Ж» сентября 2005 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета эо^^/ Закирничная М.М.

2,0 ОВ'Ч 12>М0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Анализ аварийных ситуаций, возникающих на нефтеперерабатывающих заводах, показывает, что их развитие по причине хрупкого разрушения элементов оборудования приводит к многочисленным человеческим жертвам и экологическим катастрофам. Исследованием природы хрупкого разрушения металла оборудования занимаются многие научные центры и организации, однако до сих пор проблема раннего диагностирования хрупкого разрушения не решепа. В связи с этим исследования, направленные на разработку методов оценки безопасной эксплуатации оборудования на основе анализа склонности металла к хрупкому разрушению, являются актуальными. Это отражено в паспорте специальности 05.26.03 "Пожарная и промышленная безопасность", одним из приоритетных направлений которой является разработка методов оценки и прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации технических устройств сложных технических систем опасных производственных объектов.

Для определения причин возникновения хрупкого разрушения металла оборудования необходимо создавать и развивать методы реализации и идентификации хрупкого состояния металла. О дним из приоритетных направлений материаловедения, является установление закономерностей и критериев оценки разрушения материалов от действия механических нагрузок и внешней среды (паспорт специальности 05.02.01 "Материаловедение"). Следовательно, проблема обеспечения безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли путем предупреждения развития хрупкого разрушения металла оборудования носит междисциплинарный характер.

Обеспечение безопасной эксплуатации оборудования и конструкций возможно только па основе получения и анализа объективных инструментальных данных о фактическом состоянии материалов и конструкций. В связи с этим специалисты все больше внимания уделяют методам и средствам диагностики, позволяющим количественно оценить уровень деградации материалов. В настоящее время разработано несколько методов диагностики технического состояния металла оборудования, основанных на использовании взаимосвязи изменения механических и электрофизических свойств металлов. Но они не позволяют однозначно идентифицировать текущее состояние из-за сложности процессов, протекающих в металле оборудования при эксплуатации г.

информации.

обработок ЛОФШШЩощей диагностической БИБЛИОТЕКА ! С.Петербург оэ тс

• тш #

Одним из возможных путей решения данной проблемы является подход, основанный на анализе отклика системы "электромагнитный преобразователь (ЭМГТ) - металл" на типовое возмущающее воздействие. Данный подход позволяет устанавливать количественные критерии разрушения металла.

В связи с вышеизложенным целью работы является обеспечение безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли с использованием метода количественной оценки предельного состояния металла оборудования с применением электромагнитного метода контроля.

Задачи исследования:

- изучение условий возникновения и развития хрупкого разрушения металла оборудования нефтегазовой отрасли;

- исследование зависимости частотных и динамических характеристик системы "электромагнитный преобразователь - металл" от изменения механических и электрофизических свойств конструкционных сталей;

- создание математической модели взаимосвязи электрофизических и механических свойств металла в операторной форме;

- определение числовых значений математической модели взаимосвязи механических и электрофизических свойств металла, соответствующих его предельному состоянию;

- разработка метода количественной оценки и прогнозирования развитая хрупкого разрушения металла оборудования, работающего в условиях статического и циклического режимов нагружения.

Методы исследования. Д ня исследования взаимосвязи электрофизических и механических свойств конструкционных сталей, частотных и динамических характеристик системы "ЭМП - металл" применялся автоматизированный измерительный комплекс (АИК) на базе персонального компьютера с использованием электромагнитных преобразователей. Оценка погрешностей результатов проводимых измерений осуществлялась методами теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна

1 Показана возможность применения электромагнитного метода контроля, основанного на анализе переходных процессов системы "ЭМП - металл" для оценки и прогнозирования развития предельного состояния металла оборудования нефтегазовой отрасли.

2 Получена математическая модель, описывающая взаимодействие электромагнитной волны с металлической средой, и определены области числовых значений на комплексной плоскости, соответствующие предельному состоянию металла.

3 Получена карта динамики разрушения для низколегированной конструкционной стали 09Г2С, на которой выделены области, соответствующие различным видам разрушения (хрупкое, квазихрупкое и вязкое). Карта позволяет количественно оценивать предельное состояние конструкционных сталей ферриго-перлитного класса

Теоретическая и практическая ценность

Разработана методика количественной оценки предельного состояния металла оборудования для переработки углеводородного сырья с применением электромапптгого метода контроля. Данная методика принята к внедрению на ОАО "Салавагаефтеоргсингез".

Разработаны локальные накладные и проходные электромагнитные преобразователи, а также программные методы выделения я обработай сигнала электромагнитного преобразователя, позволившие во многом упростить и повысить точность процесса измерения при электромагнитном методе контроля металла оборудования.

Разработаны учебные лабораторные стенды для изучения электрофизических свойств конструкционных сталей, которые используются при проведении лабораторных занятий по дисциплине "Материаловедение и технология конструкционных материалов".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийской молодежной научно-технической конференции "Проблемы современного энергомашиностроения" (г. Уфа, 2002 г.); IV Конгрессе нефтегазопромышлен-ников России (г. Уфа, 2003 г.), заочной электронной конференции "Приоритетные направления развитая науки, технологий и техники" (www.rae.ru, 2004 г.); П Международной научной конференций "Научное сообщество и современность" (Турция, 2004 г.); научно-практической конференции "Современное состояние процессов переработки нефти", проходившей в рамках ХП Международной выставки "Нефть. Газ. Технологии-2004" (г. Уфа, 2004 г.); 54-й, 55-й, 56-й конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, Уфа, УГНТУ; П Мезвдународной научно-практической конференции "Ашировские чтения" (Самара, 2004 г.); \ТП республиканском конкурсе научных работ студентов и аспирантов вузов РБ "Безопасность жизнедеятельности" (Уфа, 2004 г.); УПТ республиканской научной конференции студентов и аспирантов "Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях" (г. Гомель, Бела-

русь, 2005 г.); Международной научно-практической конференции "Нефтегазоперерабсггка и нефтехимия - 2005", проходившей в рамках VI Конгресса нефтегазопромышлснников России, (г. Уфа, 2005 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 32 работы, в том числе был получен патент на изобретение (Пат. 2204131)и2 сертификата на программные разработай (№3175, №3176).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит го введения, че1ырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 120 наименований; изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков и 15 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и основные задачи исследований.

В первой главе рассмотрены и проанализированы работа, посвященные аспектам хрупкого разрушения конструкционных сталей. Понятие "предельное состояние" металла в данной работе характеризуется склонностью металла к хрупкому разрушению.

Разработанные на сегодняшний день и широко применяемые методы неразрушающе-го контроля натравлены на поиск уже существующих или развивающихся дефектов. Появление такого дефекта, как трещина, не означает немедленного разрушения, поэтому в данном случае полезно знать характеристики трещиностойкости металла Выявление трещино-стойкости металла, то есть определение его сопротивления к образованию и развитию трещин, наряду с традиционными показателями механических свойств позволяет производить расчет прочности несущих элементов с учетом их дефектности, конструктивных форм и условий эксплуатации. Но задача определения реальных значений указанных характеристик все еще не решена. Следовательно, риск возникновения очередной авфийной сшуации в результате катастрофического разрушения конструктивных элементов оборудования и конструкций очень высок. Вероятность хрупкого разрушения можно косвенно оценить по изменению значений твердости, но существующий ряд недостатков, таких как разброс значений, деформация поверхности, не позволяет применять его как метод, обладающий высокой точностью. В связи с чем остро встает вопрос о необходимости создания метода неразру-шающего контроля, способного оценить состояние металла, при котором возможно развитие процесса хрупкого разрушения. Такой подход должен основываться на анализе текущего

состояния металла. При этом должна ставиться задача о поиске образа хрупкого разрушения металла.

На основании анализа применяемых конструкционных материалов, конструктивно-геометрических особенностей и требований по обеспечению безопасной эксплуатации оборудования нефтегазового комплекса рассмотрена перспективность применения элеюромаг-нигных средств неразрушающего контроля. Электромагнитные средства неразрушающего контроля (НК) позволяют выявлять развитые дефекты, а также участки металлоконструкций, которые наиболее предрасположены к повреждениям. Если, воздействуя на металл электромагнитным полем, получаем отклик, то анализ разности входного и выходного сигналов электромагнитного преобразователя позволит описать текущее состояние металла. Существует несколько способов выделения и анализа диагностической информации. Одним из них является частотный метод, основанный на анализе амплитуды и фазы входного и выходного сигналов электромагнитного преобразователя при изменении частоты входного сигнала от 0 до бесконечности. Амплшуда и фаза сигнала измерительного преобразователя являются частотными характеристиками системы "ЭМП - металл". В силу ряда причин данный метод является более информативным вследствие того, что на характер изменения частотных характеристик сигнала электромагнитного преобразователя влияют особенности структурного строения металла. Исследованиям данного направления посвящены работы Попова ГМ., Сухорукова В.В., Покровского А.Д., Гораздовского ТЯ., Сандовского ВА., Аронова АЛ., Ахмешшна А.М., Дрейзина В Э.

В заключении первой главы сделаны выводы об актуальности выбранной темы диссертационной работы.

Во второй главе рассмотрены объект и методы исследования.

Для оценки предельного состояния металла необходимо определить образ хрупкого разрушения. При статическом нагружении можно достичь хрупкого разрушения металлических образцов следующим образом:

- образцы должны иметь большое поперечное сечение;

- на поверхности образца необходимо наличие дефекта, в виде усталостной трещины;

- проводить испытание при низких температурах.

Последний вариант позволяет провести испытания во всем диапазоне осуществления вязко-хрупкого перехода, что, несомненно, представляет большой практический интерес.

Так как элементы оборудования и конструкций работают при различных схемах на-гружения, то экспериментальные исследования строились по двум направлениям: при статическом нагружении (растяжение) и при циклическом нагружении (по схеме поперечного изгиба).

Для проведения исследований при статическом нагружении растяжением был разработан автоматизированный исследовательский комплекс (АИК) на базе универсальной испытательной машины УММ-5 (рисунок 1).

Для измерения и преобразования усилия в электрический сигнал используются тен-зометрические динамометры и трансформаторные индукционные датчики углового перемещения 5, которые являются электромеханическим устройством, вырабатывающим постоянное электрическое напряжение, пропорциональное углу поворота стрелки динамометра. Электрическое напряжение с выхода датчика через нормирующий преобразователь 8 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7 поступает в ПК 9. Персональный компьютер ПК, имеет встроенную плату сопряжения ТР801, которая осуществляет связь электромагнитных преобразователей с персональным компьютером. Измерение электрофизических свойств металла образца производится проходными или накладными ЭМП.

Рисунок 1 - Автоматизированный исследовательский комплекс Анализ сигналов электромагнитных преобразователей осуществлялся на персональном компьютере с помощью программного обеспечения, поставляемого с платой сопряжения. Результаты экспериментов обрабатывались с помощью специализированных программ. Диапазон исследуемых частот от 10 кГц до 2 МГц. Измерения проводятся одновременно по двум каналам. На вход первого канала подается сигнал преобразователя с испытуемого об-

разца, на второй канал подается сигнал преобразователя с контрольного образца. На возбуждающие обмотки обоих преобразователей, включенные последовательно, подается синусоидальный сигнал, формируемый системой. Одновременно этот же сигнал по другому каналу подается на осциллограф для осуществления визуального контроля формы сигнала. В процессе испытания измеряются амплшуда и фаза выходного сигнала ЭМП. Исследуемые образцы нагружаются вплоть до полного разрушения с шагом изменения нагрузки 100II, при этом осуществляются запись и анализ параметров сигналов преобразователей.

В качестве металла-представителя была выбрана широко распространенная низколегированная конструкционная сталь 09Г2С. Химический состав и механические свойства соответствовали ГОСТ 19281-89, согласно которому значения и равны 390 МПа и 435 МПа соответственно.

На базе образцов для испытания на растяжение согласно, ГОСТ 1497-89, были разработаны цилиндрические опытные образцы с концентратором напряжений, выполненным в виде проточки, необходимым для локализации зоны контроля, над ним устанавливался проходной ЭМП.

Для проведения 1фиогенных испытаний был разработан криостат, необходимый дня охлаждения образца В качестве хладагента использовали смесь жидкого азота с этиловым спиртом и углекислоты с этиловым спиртом. Температурный диапазон испытаний составил от 173 К до 293 К.

В результате исследований были получены частотные характеристики системы 'ЭМП-металл":

1) зависимость амплитуды выходного сигнала преобразователя от частоты входного сигнала (амплитудо-частотная характеристика);

2) зависимость фазы выходного сигнала преобразователя от частоты входного сигнала (фазочастотная характеристика);

3) зависимость амплитуды и фазы от частоты (амплитудно-фазовая характеристика).

Для проведения исследований при циклическом нагружении была собрана автоматизированная установка на базе испытательной машины, разработанной на кафедре "Оборудование предприятий нефтехимии и нефтепереработки" Уфимского государственного нефтяного технического университета (УГНТУ) (описание установки приводится в тексте диссертационной работы). При циклическом нагружении использовались плоские образцы 3x3 мм с д линой рабочей части 60 мм.

Для определения характера разрушения изучались изломы образцов после статических и циклических испытаний на изгиб. Использовался растровый электронный микроскоп "JXA-6400 Electron Probe Microanalysei". Съемка проводилась при увеличении х250.

Анализ кривых переходного процесса сигнала электромагнитного преобразователя проводился с помощью пакета прикладных программ "Tau", разработанных на кафедре "Автоматизация химико-технологических процессов" УГНТУ.

В третьей главе приведены результаты исследований.

Механические напряжения и пластические деформации ферромагнитных материалов вызывают изменения их электрофизических параметров, и, соответственно, изменяются час-югаые характеристики системы "ЭМП - металл" (рисунок 2).

Эш характеристики определяют поведение системы при некоторых заранее заданных типовых входных воздействиях. Обычно в качестве типовых воздействий выбирается либо гармоническое синусоидальное воздействие, либо ступенчатое воздействие.

Частотная характеристика исследуемой системы имеет место при подаче на вход системы гармонического воздействия при изменении его частоты от нуля до бесконечности и сохранении постоянной амплитуды входного сигнала на всем диапазоне изменения частот.

Если на вход исследуемой системы подается синусоидальное воздействие Хвх = max sin , то установившееся измеренное значение выходного сигнала, равно

x«*x=x»«m**sin(0t + <p). (1)

Это значение отличается от входной функции по амплитуде и по фазе.

г2-------1

1-генератор; 2 - исследуемая система; 3 - ЭМП; 4 - металл; 5 - анализатор Рисунок 2 - Принципиальная схема

Таким образом, при подаче на вход системы гармонического сигнала установившаяся гармоническая величина на выходе определяется произведением входной функции на комплексную частотную функцию, т.е.

При изменении частоты со амплитуда и фаза векторов Ща) будут изменяться, а их конец будет описывать на плоскости комплексного переменного кривую (геометрическое место концов векторов частотной функции), представляющую собой алшлитудно-фазовую характеристику.

По результатам измерений были построены следующие зависимости: амплитудная частотная характеристика, фазовая частотная характеристика; амплшудная фазовая частотная характеристика (представлена в вцде годографа на комплексной плоскости). На рисунке 3 представлены амплшудные фазовые часгогаые характеристики системы, полученные при растяжении цилиндрических образцов из стали 09Г2С.

Процесс снятия частотных характеристик при гармоническом входном воздействии на всем диапазоне частот весьма проблематичен, тле. занимает много времени, поэтому целесообразно перейти к другому виду входного воздействия - ступенчатому.

Ступенчатое воздействие соответствует выражению

Зависимость изменения выходной величины системы от времени, вызванного единичным входным ступенчатым воздействием, называется временной характеристикой системы, которая описывает переходной процесс системы.

На рисунке 4 изображено семейство кривых переходных процессов, полученных в процессе растяжения цилиндрических образцов из стали 09Г2С. В процессе нагружения образцы доводили до разрушения.

В результате исследования зависимости частотных и динамических характеристик системы "ЭМП - металл" от изменения механических и электрофизических свойств конструкционных сталей были получены амплитудно - фазовые частотные и

(2)

(4)

временные характеристики металла соответствующие механической диаграмме на-гружепия, полученные при растяжении цилиндрических образцов из сталей феррито-перлитного класса.

-♦—О МПа -■—50 МПа -*-65 МПа -*—78 МПа 89 МПа -•- 96 МПа —i—115 МПа —■—165 МПа

---200 МПа

-^390 МПа -о-400 МПа -*-410 МПа -»-420 МПа -Ш-429 МПа -о-435 МПа

Рисунок 3 - Амплитудно-фазовые частотные характеристики, полученные для образцов из стали 09Г2С при растяжении

Í, МКС

Рисунок 4 - Кривые переходных процессов, полученные при растяжении образца из стали 09Г2С

Что позволяет качественно идентифицировать напряженно-деформированное состояние металла, но для количествеппой оценки предельного состояния металла необходимо перейти к математическим методам реализации рассмотренных зависимостей.

В четвертой главе рассмотрены методы анализа динамических свойств системы "ЭМП - металл" и количественной оценки предельного состояния металла оборудования. Описана методика оценки предельного состояния металла оборудования дня переработки углеводородного сырья, основанная на анализе переходных процессов системы "ЭМП - металл".

Для количественной идентификации системы 'ЭМП - металл" принято допущение, что данная система линейная или линеаризованная. Тогда дифференциальное уравнение системы в общем виде можно записать следующим образом:

d'y d*-ly , dkx , dk ix

a„-+ a„ ,-7- + ... + a0y = bk—r + h ,—г-г + ...+tw: (54

" df dt 0 * dtk dt 0 ' P>

где у - выходная величина; х - воздействие на входе; а, Ь- постоянные коэффициенты; t -

Данное дифференциальное уравнение описывает взаимодействие входного и выходного сигналов ЭМП с металлом. Аналитически решить данное уравнение в этом случае не представляется возможным, так как существует достаточно много факторов, осложняющих данную задачу. В таких случаях обычно используются методы операционного исчисления, основанного на функциональном преобразовании Лапласа.

Операция преобразования дифференциального уравнения заключается в замене функций вещественного переменного t (t - время) функциями комплексного переменного р. После нахождения решения для функций комплексного переменного р производится обратное преобразование полученного решения в функции исходного вещественного переменного t. Уравнение (5) в операторной форме при нулевых начальных условиях записывается в виде

(aJ +.. +• • -ЛХР),

(6)

откуда

1г(п) ... у(р) _ крк + ь^рк~1_

Величина Ж(р) является передаточной функцией системы и зависит только от параметров системы, поэтому она полностью определяет ее динамические свойства. Зная передаточную функцию, можно найти переходный процесс уф) при любом заданном воздействии и определенных начальных условиях. По кривой переходного процесса можно получить параметры передаточной функции. Таким образом, передаточная функция исследуемой системы "ЭМП - металл" является интегральным параметром, характеризующим состояние металла.

При оценке динамических свойств исследуемой системы, прежде всего, выясняют ее устойчивость. В данном случае термин "устойчивость" означает работу металла в области упругих деформаций. Для оценки устойчивости системы должна быть исследована свободная составляющая решения уравнения (6). В результате решения однородного уравнения определены корни 8/ на комплексной плоскости, значения которых зависят только от свойств и параметров системы "ЭМП - металл".

С использованием метода распределения корней была определена область, внутри которой располагались корни ^ характеристического уравнения, соответствующие работе металла в области упругих деформаций.

В предлагаемой методике было принято допущение, что рассматриваемая система 'ЭМП - металл" является линейной или может быть линеаризована. В данном случае металл описывался как линейная система в пределах выполнения закона пропорциональности, т.е. до момента возникновения необратимых пластических деформаций. Переход из упругой области деформации в упругопласшческую и пластическую, рассматривалась как потеря устойчивости системы.

На рисунке 5 представлено расположение корней передаточных функций на комплексной плоскости:. Передаточные функции определялись д тя кривых переходных процессов (см. рисунок 4), полученных при растяжении цилиндрического образцу из стали 09Г2С.

Проанализировав расположение корней на комплексной плоскости для исследуемой системы, полученных в процессе растяжения, можно сделать вывод о том, что в результате

поставленного эксперимента количественно была определена область допустимых параметров системы (заштрихованная область на рисунке 5). В нашем случае исследуемая система описывается допустимыми параметрами до тех пор, пока находится в упругой области деформирования, т.е. до достижения предела текучести дня данного металла. При достижении значительных напряжений в процессе растяжения образцов изменяется характер переходного процесса, соответственно меняется и расположение корней передаточной функции на комплексной плоскости. Эти изменения параметров передаточной функций исследуемой системы свидетельствуют об изменении в распределении нормальных напряжений но сечению образца. Дальнейшее развитие такого изменения в распределении напряжений по сечению образца приводит к потере устойчивости в упругой области деформации стержня из-за локальных пластических деформаций, т.е. исследуемая система не может возвратиться в исходное состояние. Изменение расположения корней передаточной функции на комплексной плоскости, т.е. выход за пределы определенной области, является предвестником потери устойчивости.

Рисунок 5 - Расположение корней передаточных функций на комплексной плоскости Для количественной оценки хрупкого разрушения металла были поставлены серии экспериментов, в ходе которых осуществлялось моделирование хрупкого разрушения цилиндрических образцов го стали 09Г2С при низких температурах. Порог хладноломкости выбранной марки стали составил 193 К. Температурный диапазон испытаний изменялся от 173 К до 293 К. Цилиндрические образцы помещались в криостат с хладагентом при задан-

ной температуре и выдерживались определенное время, затем подвергались растяжению до разрушения. При этом в процессе растяжения с помощью аппаратпо-программных средств записывались кривые переходных процессов. Как это было описано выше, по кривым переходных процессов определялись передаточные функции исследуемой системы, и их корни. По результатам экспериментов была получена карта динамики разрушения (рисунок 6). На ней показаны области соответствующие: хрупкому, вязко-хрупкому (квазихрупкого) и вязкому разрушению, а также область упругих деформаций. При проведении фракгографиче-ского анализа было выявлено, что в изломах образцов присутствуют вязкие и хрупкие составляющие.

Таким образом, при моделировании хрупкого разрушения были получены следующие результаты. При чистом хрупком разрушении на комплексной плоскости была выделена область (ограниченная лучами), образованная корнями передаточных функций. Корни, не попавшие в рассматриваемую область, соответствуют моменту времени перед разрушением, причем чем ближе корпи располагаются к мнимой оси, тем вероятнее разрушение.

Для подтверждения адекватности полученной карты динамики разрушения были проведены серии экспериментов при циклическом нагружении плоских образцов из конструкционной стали 09Г2С. Испытанию подвергались две партии образцов: первая была в состоянии поставки, вторая была термообработапа при температуре 920°С с выдержкой в печи 6 часов, и последующей закалкой в масле при температуре 800°С. Такой режим термообработки был выбран с целью снижения пластичных свойств металла образцов.

Базовое число циклов для основной группы образцов составило 2000, для термообра-ботанных 1100. В результате по описанной выше методике, были получены корни характеристического уравнения на комплексной плоскости. При сопоставлении карты динамики разрушения с расположениями корней, полученных при циклическом нагружении, было выявлено, что у образцов с базовым числом циклов 2000 при достижении 400 и 800 циклов корни попадали в область вязко-хрупкого перехода, но за ее пределы не вышли. На момент разрушения корни расположились около мнимой оси в области вязкого разрушения (рисунок 7). При нагружении термообработанных образцов после прохождения 400 циклов можно было сделать вывод, что произойдет хрупкое разрушение, поскольку все последующие корни расположились в области хрупкого разрушения (рисунок 8). Что подтвердилось при фрактографическом анализе изломов. На рисунках 7 и 8, линиями выделена область упругих деформаций, согласно карге динамики разрушения (см. рисунок 6).

Таким образом, полученную карту динамики разрушения можно применять для оценки хрупкого разрушения металла работающего в режиме циклического на-гружения.

0,015

♦ 0 циклов ■ 200 циклов ▲ 400 циклов Х600 циклов Ж 800 циклов

• 1000 циклов +1200 циклов -1400 циклов — 1600 циклов 01800 циклов В 2000 циклов

0,0«-

Рисунок 7 - Расположение корней передаточных функций при циклическом нагружении плоских образцов

1 * _ 0 02 О 0 циклов ■ 200 циклов ▲ 400 циклов Х600 циклов Ж 800 циклов • 1000 циклов + 1100 циклов

Т

л

16 -0

14 У 12 -< ,1 -0 38 -0 06 М -0 32 <+1о

\

Г* +

• -002

Рисунок 8 - Расположение корней передаточных функций при циклическом нагружении плоских термообрабоганных образцов

На основании проведенных исследований была разработана методика оценки и прогнозирования вероятности хрупкого разрушения металла оборудования, изготовленного из низколегированной стали 09Г2С, работающего в условиях статического и циклического режимов на-гружения с применением электромагнитного метода контроля.

Алгоритм методики представлен на рисунке 9. Разработанный метод предлагается использовать как дополнительный при проведении экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов на предприятиях нефтегазовой отрасли для установления срока безопасной эксплуатации оборудования. Согласно представленному алгоритму, послс расчета напряженно-деформированного состояния методом конструктивных элементов (МКЭ) и выявления зон с максимальными действующими напряжениями, поверхность металла оборудования в указанных зонах подготавливается д ля проведения электромагнитного метода контроля. Затем с помощью аппаратных средств записываются переходные характеристики системы "ЭМП - металл" и ведется расчет комплексных корней передаточных функций.

Полученные значения корней 5, сопоставляются со значениями корней согласно карге динамики разрушения, далее ведется оценка и прогнозирование развития хрупкого разрушения. В зависимости от расположения корней на комплексной плоскости возможно развитие следующих ситуаций:

1) я, < где 5„ - область, которую образуют корни, полученные при вязком разрушении (см. рисунок 6), при этом срок безопасной эксплуатации оборудования приравнивается сроку, назначенному при экспертизе промышленной безопасности t =

2) < где - область, которую образуют корни полученные при вязко-хрупком разрушении. Срок безопасной эксплуатации определяется из следующего соотношения: ? = Ыаст, где к -коэффициент динамики разрушения, ке[0; 1], и рассчитывается как

к = ——!-, rp.es,- текущее значение корня, % -значение корня из карты. Для исключения ве-

роягаости хрупкого разрушения необходимо провести мероприятия по снижению действующих напряжений;

3) > , где - область корней, полученная при хрупком разрушении, в данном случае речь идет о склонности металла к хрупкому разрушению и необходимо прекратить эксплуатацию оборудования с последующим проведением мероприятий по исключению хрупкого разрушения элементов оборудования.

Рисунок 9 - Алгоритм определения срока безопасной эксплуатации оборудования Методика оценки предельного состояния металла оборудования с применением электромагнитного метода контроля направлена на повышение безопасности эксплуатации с целью предотвращения хрупкого разрушения элементов оборудования нефтегазовой отрасли.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли разработан метод оценки и прошозирования развития хрупкого разрушения металла

оборудования, работающего в условиях статического и циклического режимов нагру-жения с применением электромагнитного метода контроля.

2 В результате исследования зависимости частотных и динамических характеристик системы "ЭМП - металл" от изменения механических и электрофизических свойств конструкционных сталей при растяжении цилиндрических образцов из сталей феррито-перлитного класса были получены амплитудные фазочастотные и временные характеристики металла, соответствующие механической диаграмме нахружения.

3 На основе анализа дифференциального уравнения, описывающего взаимодействие электромагнитной волны с металлической средой получена, математическая модель текущего состояния металла в операторной форме. В результате решения дифференциального уравнения определены области числовых значений на комплексной плоскости, соответствующие пределу текучести, пределу прочности, значению сопротивления отрыва при хрупком разрушении стали 09Г2С.

4 Разработан метод количественной оценки предельного состояния металла с применением электромагнитного метода контроля, в основе которого заложен анализ пфеходных функций системы "ЭМП - металл", полученных при осуществлении криогенных испытаний на растяжение с целью моделирования хрупкого разрушения металла. Результатом расчета переходных характеристик являются корни на комплексной плоскости. Были получены корни, соответствующие хрупкому, вязко-хрупкому и вязкому разрушению. На их основе была построена карта динамики разрушения для низколегированной стали 09Г2С. Методика построения карты динамики разрушения распространяется на конструкционные стали феррито-перлитного класса.

5 Показано, что при расчете срока безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли можно применить полученный в работе коэффициент, учитывающий динамику разрушения металла.

6 Разработанные локальные накладные и проходные электромагнитные преобразователи, а также программные методы выделения и обработки сигнала электромагнитного преобразователя позволили во многом упростить и повысить точность процесса измерения при электромагнитном методе контроля металла оборудования.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 32 научных трудах, в том числе

1 Баширова Э.М. Исследование взаимосвязи структуры и электрофизических свойств конструкционных сталей // Проблемы современного энергомашиностроения: тезисы докладов Всероссийской молодежной научно-технической конференции. - Уфа: Изд-во УГАТУ, 2002. -С. 13.

2 Кузеев ИР., Баширова Э.М., Видинеев АА. Использование параметров гармонических составляющих вторичного электромагнитного поля в задачах диагностики оборудования неф-тегазопереработки // Нефтепереработка и нефтехимия - 2003: материалы научно-практической конференции. - Уфа: Изд-во ИНХП, 2003. - С. 350-351.

3 Баширова ЭМ, Видинеев АА Разработка автоматизированного исследовательского комплекса для исследования электрофизических свойств конструкционных сталей // "Образование, наука, производство": Сб. научных трудов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. - С. 137 -140.

4 Баширова Э.М. Использование параметров гармонических составляющих вторичного электромагнитного поля в задачах обеспечения безопасности эксплуатации оборудования неф-тегазопереработки // Образование, наука, производство: сб. научных трудов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003.-С. 154-157.

5 Баширова ЭМ Исследование зависимости сигнала накладного электромагнитного преобразователя от размера ферригаого зерна // Образование, наука, производство: сб. научных трудов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003.-С. 157-161.

6 Баширова Э.М., Заварихин Д.А., Захаров А.В. Разработка экспериментальной установки для изучения взаимосвязи механических и электрофизических свойств конструкционных сталей при растяжении // Успехи современного естествознания. - М.: Изд-во "Академия естествознания ", 2004. - №4. - С. 61 - 63.

7 Баширова ЭМ., Яковлев В.К. Проблема оценки технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса оборудования нефтепереработки // Успехи современного естествознания. - М:Изд-во "Академия естествознания 2004. - №4. - С. 63 - 64.

8 Баширова ЭМ., Заварихин ДА, Захаров А.В., Яковлев В.К. Разработка опытных образцов и измерительных преобразователей для исследования взаимосвязи механических и электрофизических свойств конструкционных сталей // Современные наукоемкие технологии. -М.:Изд-во "Академия естествознания ", 2004. - №2. - С. 144 -145.

9 Баширова ЭМ. Анализ аварийности на предприятиях нефтепереработки // Современное состояние переработки нефти: материалы научно-практической конференции. - Уфа: Изд-во ГУЛ ИНХП, 2004.- С. 305.

10 Пат. 2204131 1Ш, МКИ 7 С 0Ш 27/90. Электромагнитный преобразователь/ И.Р. Кузеев, М.Г.Баширов, Н.М.Захаров, Г.И.Евдокимов, Э.М.Батирова; Бюл. № 13. 2003.

11 Баширова ЭМ, Косогорин АН. Обработка результатов измерений анализатора спектра ТР801: свидетельство об отраслевой регистрации разработки в фонде алгоритмов и программ № 3175 от 13.02.2004.

12 Баширова Э.М., Усманов Э.М Автоматизация процесса измерения электропроводности и магнитной проницаемости: свидетельство об отраслевой регистрации разработки в фонде алгоритмов и программ № 3176 от 13.022004.

13 Баширова Э.М. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования нефтегазопере-работки методом высших гармоник // Агаировские чтения: материалы П Международной научно-практической конференции-Самара: Изд-во (ЛГУ, 2004. - С. 87.

14 Баширова ЭМ. Применение передаточной функции для оценки текущего состояния металла нефтегазового оборудования // Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. научных трудов.- Уфа: Изд-во УПГГУ, 2004. - № 16. - С. 96 -101.

15 Баширова ЭМ. Оценка текущего состояния металла нефтегазового оборудования путем анализа амплитудно-частотных характеристик системы "эласгромагнитный преобразователь - металл" // Нефти азопереработаа и нефтехимия - 2005: материалы международной науч-но-пракгической конференции.- Уфа: Изд-во ГУЛ ИНХП РБ, 2005. -С. 291.

16 Баширова ЭМ, Свободой НЛ. Оценка текущего состояния металла нефтегазового оборудования с помощью параметров передаточной функции // Нефтегазовое дело-http//www.ogbшдet/auíboгs/BashjIOva/bash_l .рсК

17 Баширова ЭМ, Кузеев МЛ, Кузеев И.Р. Идентификация состояния металла нефтегазового оборудования по параметрам передаточной функции // Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. научных трудов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - № 17. - С. 14 -29.

Подписано в печать 23.09.05.Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16. Печать трафаретная. Печ. л. 1 Тираж 100 экз. Заказ 133.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

Щ11 ¿ « 8

РНБ Русский фонд

2006-4 13580

Введение

1 Современное состояние проблемы оценки предельного состояния 10 металла оборудования нефтегазовой отрасли

1.1 Условия функционирования оборудования нефтегазовой отрасли

1.2 Применение неразрушающего контроля для обеспечения безопасной 18 эксплуатации оборудования нефтеперерабатывающих производств

1.3 Методы оценки предельного состояния металла оборудования

Выводы

2 Исследование взаимосвязи механических и электрофизических 42 свойств металла нефтегазового оборудования

2.1 Общие закономерности взаимосвязи механических 42 и электрофизических свойств конструкционных сталей с параметрами гармонических составляющих вторичного электромагнитного поля

2.2 Разработка экспериментальной установки и методики проведения 53 исследований

2.3 Исследование сопротивления хрупкому разрушению металла

2.4 Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований 74 Выводы

3 Исследование частотных и временных характеристик системы 84 электромагнитный преобразователь - металл в процессе деформирования-разрушения

3.1 Исследование зависимости амплитудно-фазочастотных 84 характеристик сигнала электромагнитного преобразователя при растяжении опытных образцов

3.2 Исследование временных характеристик системы "электромагнитный 93 преобразователь-металл"

Выводы

4 Оценка состояния металла нефтегазового оборудования по изменению 98 параметров математической модели системы электромагнитный преобразователь - металл

4.1 Математическая реализация зависимости электрофизических и 98 механических свойств метала от действия деформирующих усилий

4.2 Применение передаточной функции для идентификации 107 технических объектов

4.3 Оценка состояния металла нефтегазового оборудования на основе 120 анализа параметров передаточной функции

Выводы

Анализ аварийности и травматизма на предприятиях нефтепереработки показывает, что в каждом третьем случае причиной аварии служит техническое устройство. Более детальный анализ показывает, что основными причинами отказов явились либо медленно прогрессирующие повреждения типа коррозионного или эксплуатационного износа, либо повреждения в результате некачественного ремонта, применения несоответствующих условиям эксплуатации или неисправных комплектующих изделий, нарушения технологии сварки, а также по причине хрупкого разрушения элементов оборудования. Данные повреждения могли бы быть своевременно выявлены и устранены при наличии соответствующих средств неразрушающего контроля и систем диагностики. Несмотря на широкий спектр выпускаемых промышленностью средств неразрушающего контроля и систем диагностики, большого количества разработанных методов прогнозирования, проблема объективной и надежной оценки технического состояния и прогнозирования ресурса опасных производственных объектов на сегодняшний день не решена.

Оценка технического состояния и прогнозирование остаточного ресурса оборудования в настоящее время осуществляются на основе расчета напряженно-деформированного состояния с использованием результатов обследования неразрушающими методами контроля. Для выполнения расчетов необходимо точное знание всех термомеханических режимов эксплуатации или текущей диаграммы нагружения. Проведение стандартных механических испытаний на действующей конструкции невозможно, поэтому расчет напряженно-деформированного состояния для оценки долговечности осуществляется с использованием данных о свойствах материала в исходном состоянии, что не обеспечивает необходимую точность. Существенным недостатком современных методологий при оценке остаточного ресурса оборудования является отсутствие объективных диагностических параметров и приборов контроля, позволяющих своевременно выявлять зоны с предельным состоянием металла.

Для выявления участков конструкций, наиболее предрасположенных к повреждениям, необходимо знать их фактическое напряженно-деформированное состояние. Для решения этой проблемы могут быть использованы связи между механическими и электрофизическими свойствами. Установление этих связей позволяет оценивать текущие механические свойства элементов конструкций по измеренным электромагнитным параметрам, а затем, используя расчетный аппарат механики разрушений, осуществить прогноз долговечности конструкции. В последние годы все большее внимание специалистов привлекают электромагнитные методы и средства неразрушающего контроля. Благодаря своей специфике - электрофизические свойства металлов на уровне кристаллической решетки связаны с механическими свойствами, повреждениями структуры, химическим составом, упругими и пластическими деформациями - электромагнитные методы позволяют выявлять не только развитые дефекты, но и зоны концентрации напряжений и элементы конструкций, у которых на уровне кристаллического строения металла произошли необратимые изменения. Процессы деформации кристаллической структуры, зарождения и развития дефектов сопровождаются изменением электрофизических свойств металла конструкций. Следовательно, каждая стадия процесса деформирования-разрушения металла оборудования в условиях действия сжимающих и растягивающих усилий, температуры, магнитного поля, может быть охарактеризована совокупностью электрофизических параметров, значения которых могут быть измерены. Таким образом, электромагнитные методы, в отличие от других физических методов неразрушающего контроля, направленных на поиск развитых дефектов, позволяют осуществлять раннюю диагностику, выявляя участки металлических конструкций, металл которых обладает недопустимой степенью накопленных повреждений.

Достоинствами современных электромагнитных средств неразрушающего контроля являются также бесконтактность, безинерционность и безопасность в эксплуатации, а представление многопараметровой информации о состоянии объекта в виде электрических сигналов позволяет легко компьютизировать и автоматизировать диагностические системы. В настоящее время на основе электромагнитных методов разработаны специализированные и универсальные дефектоскопы, структуроскопы, толщиномеры.

Но, несмотря на перечисленные достоинства, электромагнитные методы неразрушающего контроля в задачах диагностики и прогнозирования ресурса оборудования для переработки нефти пока не нашли широкого применения, а используются лишь для контроля отдельных деталей и элементов. Применяемые в настоящее время электромагнитные средства диагностики имеют ряд особенностей, связанных со способами выделения, преобразования и представления диагностической информации, заключенной в изменении электрофизических свойств конструкционных материалов в процессе накопления повреждений, которые делают их малопригодными для контроля крупногабаритных конструкций. К этим особенностям относятся: локальность зоны контроля преобразователя, обусловливающая невысокую производительность при сканировании больших поверхностей; контроль производится только в тонком поверхностном слое металла, который находится в нехарактерном для конструкции напряженном состоянии; попытка получения результатов на основании измерения только одного или двух электрофизических параметров металла, которые одновременно зависят от большого числа факторов, поэтому не могут обеспечить высокую достоверность; отсутствие наглядности представления и сложность расшифровки многопараметровой диагностической информации [93, 94, 98].

В настоящее время отсутствуют высокопроизводительные методы и портативные электромагнитные средства неразрушающего контроля, позволяющие оперативно оценивать состояние конструкционных материалов, выявлять не только развитые дефекты, но и зоны концентрации напряжений и элементы конструкций, у которых на уровне кристаллического строения металла произошли необратимые изменения. Решением проблемы может явиться внедрение (применение) нового для данной отрасли способа анализа и оценки текущего состояния исследуемой системы, а именно использование передаточной функции как отношения входного воздействия к отклику системы. Под системой в данном случае понимается средство измерения - электромагнитный преобразователь и объект контроля — металл.

Целью данной работы является обеспечение безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли с использованием метода количественной оценки предельного состояния металла оборудования с применением электромагнитного метода контроля. Исходя из поставленной цели, основные задачи диссертации сформулированы следующим образом:

- изучение условий возникновения и развития хрупкого разрушения металла оборудования нефтегазовой отрасли;

- исследование зависимости частотных и динамических характеристик системы электромагнитный преобразователь - металл от изменения механических и электрофизических свойств конструкционных сталей;

- создание математической модели взаимосвязи электрофизических и механических свойств металла в операторной форме;

- определение числовых значений математической модели взаимосвязи механических и электрофизических свойств металла соответствующих его предельному состоянию;

- разработка метода количественной оценки и прогнозирования развития хрупкого разрушения металла оборудования работающего в условиях статического и циклического режимов нагружения.

Основные задачи при исследовании взаимосвязи электрофизических и механических свойств конструкционных сталей при различных схемах нагружения решались экспериментально с помощью специально разработанных аппаратно-программных измерительных комплексов. При определении и анализе передаточных функций исследуемой системы ЭМП - металл использовалось преобразование Лапласа, для определения корней передаточной функции применялся метод Симою (метод площадей). Оценка погрешностей результатов экспериментальных измерений осуществлялась методами теории вероятности и математической статистики.

Научная новизна работы отражена в следующем:

- показана возможность применения электромагнитного метода контроля, основанного на анализе переходных процессов системы "ЭМП - металл" для оценки и прогнозирования развития предельного состояния металла оборудования нефтегазовой отрасли;

- получена математическая модель, описывающая взаимодействие электромагнитной волны с металлической средой, и определены области числовых значений на комплексной плоскости, соответствующие предельному состоянию металла.;

- получена карта динамики разрушения для низколегированной конструкционной стали 09Г2С, на которой выделены области, соответствующие различным видам разрушения (хрупкое, квазихрупкое и вязкое). Карта позволяет количественно оценивать предельное состояние конструкционных сталей феррито-перлитного класса.

В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие основные результаты:

1 в результате исследования зависимости частотных и динамических характеристик системы "ЭМП — металл" от изменения механических и электрофизических свойств конструкционных сталей при растяжении цилиндрических образцов из сталей феррито-перлитного класса были получены амплитудные фазочастотные и временные характеристики металла, соответствующие механической диаграмме нагружения.

2 на основе анализа дифференциального уравнения, описывающего взаимодействие электромагнитной волны с металлической средой получена, математическая модель текущего состояния металла в операторной форме; в результате решения дифференциального уравнения определены области числовых значений на комплексной плоскости, соответствующие пределу текучести, пределу прочности, значению сопротивления отрыва при хрупком разрушении стали 09Г2С.

3 разработан метод количественной оценки предельного состояния металла с применением электромагнитного метода контроля, в основе которого заложен анализ переходных функций системы "ЭМП - металл", полученных при осуществлении криогенных испытаний на растяжение с целью моделирования хрупкого разрушения металла; результатом расчета переходных характеристик являются корни на комплексной плоскости; были получены корни, соответствующие хрупкому, вязкохрупкому и вязкому разрушению; на их основе была построена карта динамики разрушения для низколегированной стали 09Г2С; методика построения карты динамики разрушения распространяется на конструкционные стали феррито-перлитного класса.

4 показано, что при расчете срока безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли можно применить полученный в работе коэффициент, учитывающий динамику разрушения металла.

5 разработанные локальные накладные и проходные электромагнитные преобразователи, а также программные методы выделения и обработки сигнала электромагнитного преобразователя позволили во многом упростить и повысить точность процесса измерения при электромагнитном методе контроля металла оборудования.

Результаты исследований, использованы при создании методов измерения удельной электрической проводимости и относительной магнитной проницаемости металлов, используемых в филиале Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Салавате студентами при проведении лабораторных занятий по дисциплине "Материаловедение и технология конструкционных материалов".

Результаты работы могут быть применены для оценки предельного состояния металла оборудования в задачах диагностики и прогнозирования остаточного ресурса безопасной эксплуатации крупногабаритного оборудования в нефтегазовой отрасли, энергетике, авиации, морском, железнодорожном и трубопроводном транспорте.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка из 120 источников и приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли разработан метод оценки и прогнозирования развития хрупкого У разрушения металла оборудования, работающего в условиях статического и ♦ циклического режимов нагружения с применением электромагнитного метода контроля.

2 В результате исследования зависимости частотных и динамических характеристик системы "ЭМП - металл" от изменения механических и электрофизических свойств конструкционных сталей при растяжении цилиндрических образцов из сталей феррито-перлитного класса были получены амплитудные фазочастотные и временные характеристики металла, соответствующие механической диаграмме нагружения.

3 На основе анализа дифференциального уравнения, описывающего взаимодействие электромагнитной волны с металлической средой получена, математическая модель текущего состояния металла в операторной форме. В результате решения дифференциального уравнения определены области числовых значений на комплексной плоскости, соответствующие пределу текучести, пределу прочности, значению сопротивления отрыва при хрупком разрушении стали 09Г2С.

4 Разработан метод количественной оценки предельного состояния металла с применением электромагнитного метода контроля, в основе которого заложен анализ переходных функций системы "ЭМП - металл", полученных при осуществлении криогенных испытаний на растяжение с целью моделирования хрупкого разрушения металла. Результатом расчета переходных характеристик являются корни на комплексной плоскости. Были получены корни, соответствующие хрупкому, вязко-хрупкому и вязкому разрушению. На их основе была построена карта динамики разрушения для низколегированной стали 09Г2С. Методика построения карты динамики разрушения распространяется на конструкционные стали феррито-перлитного класса.

5 Показано, что при расчете срока безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли можно применить полученный в работе коэффициент, учитывающий динамику разрушения металла.

6 Разработанные локальные накладные и проходные электромагнитные преобразователи, а также программные методы выделения и обработки сигнала электромагнитного преобразователя позволили во многом упростить и повысить точность процесса измерения при электромагнитном методе контроля металла оборудования.

1. Абакумов АА Магнитная интроскопия.-М: Энергоатомщдат, 1996. -272 с.

2. Адамеску P.A., Гельд П.В., Митюшов Е.А. Анизотропия физических свойств металлов. М.: Металлургия, 1985. - 136 с.

3. Адамеску P.A., Корзунин Г.С., Уварова М.П., Юшков В.И. Магнитометрический метод анализа текстуры и контроля штампуемости малоуглеродистой стали // Дефектоскопия. 1984. № 5. . С. 64-68.

4. Аполлонский С.М. Справочник по расчету электромагнитных экранов. JL: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1988. - 224 с.

5. Аронов А.Я. Пути статистического решения метрических задач многопараметрового электромагнитного неразрушающего контроля. I. Виды моделей и методы их построения // Дефектоскопия. 1984. № 5. - С. 71-76.

6. Аронов А.Я. Пути статистического решения метрических задач многопараметрового электромагнитного неразрушающего контроля. II. Метод главных компонент// Дефектоскопия. 1984. № 5. - С. 76-81.

7. Аронов А.Я., Попов А.Н., Морозова В.М., Ничипурук А.П. Экспериментальное исследование статистической взаимосвязи магнитных и механических параметров конструкционных сталей// Дефектоскопия. -1988. № 3. С. 25-31.

8. Ахметшин A.M. Применение метода главных компонент в неразрушающем контроле. I. Многопараметровая интроскопия // Дефектоскопия. 1981. № 12. - С. 23-36.

9. Ахметшин A.M., Гомилко A.C. Применение метода главных компонент в неразрушающем контроле. II. Обнаружение и оценивание сигналов// Дефектоскопия. 1982. № 3. С. 59-67.

10. Бапок В.В., Жданов И.М., Фомичев С.К., Юрченко В.А., Пуляев A.B. Оценка напряженного состояния сварных конструкций магнитоупругим методом //Техническая диагностика и неразрушающий контроль. -1992. №3.-С. 80-87.

11. Баширова Э.М. Исследование взаимосвязи структуры и электрофизических свойств конструкционных сталей // Проблемы современного энергомашиностроения: тезисы докладов Всероссийскоймолодежной научно-технической конференции. Уфа: Изд-во УГАТУ, 2002. -С. 13.

12. Баширова Э.М. Исследование зависимости сигнала накладного электромагнитного преобразователя от размера ферритного зерна // Образование, наука, производство: сб. научных трудов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003.-С. 157-161.

13. Баширова Э.М., Яковлев В.К. Проблема оценки технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса оборудования нефтепереработки // Успехи современного естествознания. М.: Изд-во "Академия естествознания ", 2004. - №4. -С. 63 - 64.

14. Баширова Э.М. Анализ аварийности на предприятиях нефтепереработки // Современное состояние переработки нефти: материалы научно-практической конференции. Уфа: Изд-во ГУЛ ИНХП, 2004.- С. 305.

15. Баширова Э.М. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования нефтегазопереработки методом высших гармоник // Ашировские чтения: материалы П Международной научно-практической конференции- Самара: Изд-во СГТУ, 2004. С. 87.

16. Баширова Э.М. Применение передаточной функции для оценки текущего состояния металла нефтегазового оборудования // Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. научных трудов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. № 16. - С. 96 —101.

17. Баширова Э.М., Свободина Н.Н. Оценка текущего состояния металла нефтегазового оборудования с помощью параметров передаточной функции // Нефтегазовое дело.- http//www.ogbus.net/authors/Bashirova/bashl.pdf.

18. Баширова Э.М., Кузеев М.И., Кузеев И.Р. Идентификация состояния металла нефтегазового оборудования по параметрам передаточной функции // Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. научных трудов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. № 17. - С. 14 -29.

19. Баширова Э.М. Компьютеризация электромагнитных средств неразрушающего контроля // Материалы 55-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004, с. 241.

20. Баширова Э.М. Бифуркационная модель разрушения металла оборудования нефтегазопереработки на основе метода высших гармоник // Материалы II международной научно-практической конференции "Ашировские чтения" Самара: Изд-во СГТУ, 2004. - с. 73.

21. Баширова Э.М., Косогорин А.Н. Обработка результатов измерений анализатора спектра ТР801: свидетельство об отраслевой регистрации разработки в фонде алгоритмов и программ № 3175 от 13.02.2004.

22. Баширова Э.М., Усманов Э.М. Автоматизация процесса измерения электропроводности и магнитной проницаемости: свидетельство об отраслевой регистрации разработки в фонде алгоритмов и программ № 3176 от 13.02.2004.

23. Безопасность жизнедеятельности / C.B. Белов, A.B. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. Ред. C.B. Белова. М.: Высш. шк., 2001. - 485 с.

24. Бида Г.В., Горкунов Э.С., Галиев P.M. Статистическая модель связи электромагнитных свойств и твердости углеродистых сталей с температурой отпуска при учете их химического состава // Дефектоскопия. 1998. - № 9. - С. 50-59.

25. Биргер И.А. Техническая диагностика.-М: Машиностроение, 1978.-240 с.

26. Болотин ВБ. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М: Машиностроение, 1984.-321 с.

27. Бредихин В.М., Себко В.П., Горкунов Б.М., Сиренко H.H. К измерению механических напряжений электромагнитным способом // Дефектоскопия. 1994. № 7. - С. 67-72.

28. Гальперин E.H., Рачков В.И., Харин П.А., Кутепов С.М., Маннапов Р.Г. Проблемы диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса эксплуатации оборудования // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1999. №8. - С. 21-24.

29. Гаррисон У.Г. Анализ крупных аварий на предприятиях переработки углеводородов за 30 лет //Нефть, газ и нефтехимия за рубежом.-1988. №9.-С. 114-117.

30. Герасимов В.Г., Клюев В.В., Шатерников В.Е. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. М: Энергоатомщцат, 1983. - 272 с.

31. Гораздовский ТЛ. Неразрушающий контроль. М.: Знание, 1977. - 64 с.

32. Горкунов Э.С., Драгошанский Ю.Н., Миховски М. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии ферромагнитных материалов. (Обзор I) // Дефектоскопия. 1999. - № 6. - С. 3-23.

33. Горкунов Э.С., Драгошанский Ю.Н., Миховски М. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии ферромагнитных материалов (Обзор II) // Дефектоскопия. 1999. — № 7. - С. 3-32.

34. Горкунов Э.С., Колмогоров B.JL, Мигачев Б.А. Мониторинг ресурса прочности математическими и аппаратурными методами. I // Дефектоскопия. -1997.-№3.-С. 80-86.

35. Горкунов Э.С., Колмогоров B.JI., Мигачев Б.А. Мониторинг ресурса прочности математическими и аппаратурными методами. И. / Дефектоскопия. -1997. №3.- С. 87-91.

36. Горкунов Э.С., Новиков В.Ф., Ничупурук А.П., Нассонов В.В., Кадров A.B., Татлыбаева И.Н. Устойчивость остаточной намагниченности термически обработанных стальных изделий к действию упругих деформаций // Дефектоскопия. 1991. № 2. - С. 68-76.

37. Дрейзин В.Э. О статическом подходе к решению многопараметровых метрических задач неразрушающеш контроля// Дефектоскопия. 1981.№3. -С.5-13.

38. Дубов A.A. Диагностика трубопроводов и сосудов с использованием магнитной памяти металла. М.: НПО Энергодиагностика, 1997.

39. Дубов A.A. О механизме разрушения котельных труб и магнитном методе диагностики участков, наиболее предрасположенных к повреждениям // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1991. № 2. - С. 34-37.

40. Дякин В.В., Раевский В.Я. Прямая и обратная задачи классической электродинамики//Дефектоскопия. 1996. № 10. - С. 31-39.

41. Дякин В.В., Сандовский В.А. Теория и расчет накладных вихретоковых преобразователей. М.: Наука, 1981. — 136 с.

42. Задума О.Г., Баширов М.Г. Автоматизация обработки экспериментальных данных при измерении электрических и магнитных величин // Двадцатая межвузовская научно-техническая конференция. Сб. тез. докл. Салават: Салаватский филиал УГНТУ, 1998. - С. 94-95.

43. Зайнуллин P.C. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 1997.-426 с.

44. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов: Учебник для ВУЗов, изд 2-е. М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

45. Зуев Л.Б., Горбатенко В.В., Данилов В.И. Экспериментальное анализ поля смещений вблизи трещины // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1991. № 4. . с. 65-68.

46. Кнотт Дж. Микромеханика разрушения и трещиностойкость / В кн. Механика разрушения. Разрушение материалов. Под ред. Д. Тэплина. М.: Мир, 1979. - С. 27-29.

47. Козин Ю.Н., Печеркин A.C., Покровская О.В. Неразрушающий контроль — элемент экспертизы промышленной безопасности // Безопасность труда в промышленности. 2000. № 2. - С. 48-50.

48. Козинкина А.И. Переходный эффект в кинетике накопления повреждений // Дефектоскопия. 1999. № 9. - С. 95-99.

49. Козлов В.В. Поверка средств неразрушающего контроля: М.: Издательство стандартов, 1989. - 215 с.

50. Козлов B.C. Техника магнитографической дефектоскопии. Минск: Вышейшая школа, 1976. - 252 с.

51. Коллакот Р. Диагностика повреждений: Перевод с ант. М.: Мир, 1989. -519 с.

52. Коробов А.И., Бражкин Ю.А., Экономов А.Н. Автоматизированная установка для измерения упругих свойств металлических проволок в области упругих и пластических деформаций // Измерительная техника. -2000. № 9. С. 48-50.

53. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении. Санкт-Петербург: Радиоавионика, 1995. - 327 с.

54. Крохин В.В. Метрологическое обеспечение эксплуатации автоматизированных магнитоизмерительных комплексов // Измерительная техника. 2000. № 7. - С. 47-50.

55. Кузеев И.Р., Баширов М.Г. Электромагнитная диагностика оборудования нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. 294 с.

56. Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1980. — 320 с.

57. Лифшиц В.И., Татаринов В.Г. Основные положения определения остаточного ресурса сосудов и аппаратов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2000. № 8. - С. 8-10.

58. Лихачев В.А., Малинин В.Г. Аналитическая модель структурной сверхпластичности // Проблемы нелинейной механики деформируемого твердого тела. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. - С. 3-9.

59. Морозов Е.М. Техническая механика разрушения. Уфа.: МНТЦ «БЭСТС», 1997.-389 с.

60. Мужицкий В.Ф., Карабчевский В.А. Техническая диагностика текущего состояния высоконагруженных резьбовых соединений // Дефектоскопия. 1990. - № 11. - С. Зб^И.

61. Мужицкий В.Ф., Карабчевский В.А., Карпов C.B. Компьютизированный вихретоковый дефектоскоп ВД-89НМ для обследования поверхности стальных труб на наличие трещин и участков коррозии // Контроль. Диагностика. 1998. № 4. - С. 31-34.

62. Наймарк О.Б. Кинетические переходы в средах с дефектами, деформационные свойства и разрушение твердых тел // Проблемы нелинейной механики деформируемого твердого тела. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. - С. 23-41.

63. Нейман Л. Р., Демирчян К.С. Теоретичекие основы электротехники: В 2-х т. Том 1. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. - 536 с.

64. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. - 488 с.

65. Неразрушающий контроль качества изделий электромагнитными методами / BP. Герасимов, Ю А Останин, АД Покровский и др.-М: Энергия, 1978. 216 с.

66. Неразрушающий контроль металлов и изделий: Справочник / Под ред. Г.С. Самойловича. М.: Машиностроение, 1976. - 456 с.

67. Неразрушающий контроль: В 5 кн. // Кн. 5: Сухоруков В.В., Э.И. Вайнберг, Кажис Р.-И.Ю., Абакумов A.A. Интроскопия и автоматизация контроля / Под ред. В. В. Сухорукова. М.: Высшая школа, 1993. - 329 с.

68. Поляков В.В., Егоров A.B. Вихретоковый контроль удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости изделий из магнитомягких материалов // Дефектоскопия. 1992. № 12. - С. 78-80.

69. Попов Г.М. Метод контроля механических свойств ферромагнитных деталей, основанный на использовании осциллирующих огибающих спектров ЭДС // Дефектоскопия. -1991. № 1. С. 32-39.

70. Попов Г.М., Кирякин A.B. Комплексная магнитная проницаемость образцов хромоникелемолибденовой стали 35X3HM после различных режимов термической обработки // Дефектоскопия. 1985. № 9. - С. 40-46.

71. Преображенский A.A., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы. М.: Высшая школа, 1986. - 352 с.

72. Приборы для неразрущающего контроля материалов и изделий: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1986. Кн. 1. - 488 с.

73. Приборы для неразрущающего контроля материалов и изделий: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1986. Кн. 2. - 356 с.

74. Разработка и внедрение магнитотелевизионного дефектоскопа для контроля качества нефтехимических объектов (аннотированный отчет). Инв. №028.80.0112306; № г. p. 01.85.0014489; Рук. Темы Вильданов Р.Г., отв. исп. Баширов М.Г. Уфа, 1987. - 84 с.

75. Разработка средств контроля и приборов диагностики (аннотированный отчет). Инв. № 02.89.0.040572; Буланкин Н.К., Вильданов Р.Г., Гофман Г.Б., Баширов М.Г. Уфа, 1988.

76. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник/Под ред. В.И. Мяченкова-М.: Машиностроение, 1989.-520 с.

77. Рахмилевич 3.3., Радзин И.М., Фарамазов С.А. Справочник механика химических и нефтехимических производств. М.: Химия, 1985. - 592 с.

78. Родин М. Взгляд из Хьюстона // Рынок нефтегазового оборудования СНГ. 1997. №3,4.

79. Родионова С.С., Кузнецов И.А., Горкунов Э.С. Физико-механические свойства стали 10ГНА после деформационно-термического упрочнения // Дефектоскопия. 1998. № 6. - С. 60-70.

80. Сандовский В.А., Носальская Н.И. Об измерении удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости с использованием накладных ВТП//Дефектоскопия. 1991. № 12. - С. 44-48.

81. Сандовский В.А., Уваров А.И., Васечкина Т.П. Влияние структуры на сигнал вихретокового преобразователя в стареющих метастабильных аустенитных сталях // Дефектоскопия. 2000. № 11. - С. 43-57.

82. Сандовский В.А., Уваров А.И., Терещенко H.A. Влияние пластической деформации и старения инвара H36K10T3 на сигнал накладного вихретокового преобразователя // Дефектоскопия. 2000. № 6. - С. 39-45.

83. Себко В.П., Сиренко H.H., Горкунов В.М. Определение магнитных, электрических и геометрических параметров цилиндрических проводящих изделий // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. -1992. № 2. С. 73-76.

84. Сегерлинд JT. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. -М.: Мир, 1979.-392 с.

85. Семенко Н.Г. Метрологическое обеспечение контроля и испытаний // Дефектоскопия. 1997. № 4. - С. 96-100.

86. Соболев B.C., Шкарлет Ю.М. Накладные и экранные датчики. -Новосибирск: Наука, 1967. 144 с.

87. Соколкин Ю.В., Шестаков П.Д. Кинетика процесса накопления циклических повреждений // Деформирование и разрушение структурно-неоднородных материалов и конструкций. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - С. 27-32.

88. Сгеблев ЮМ., Скоробогагов ЕГ., Лучин ДВ., Макарычев СВ., Красильников АО. Формирование и обработка двумерных изображений при вихрегоковой компьютерной дефектоскопии металлов //Дефектоскопия. -1997. № 4. С. 35-46.

89. Стеклов О.И. Мониторинг крупногабаритных сварных конструкций, эксплуатирующихся при воздействии экологически и коррозионно-опасных сред // Сварочное производство. 1992. № 8. С. 4-6.

90. Технические средства диагностирования: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1989. — 672 с.

91. Фарамазов С.А. Ремонт и монтаж оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов. М.: Химия, 1980. - 312 с.

92. Фарамазов С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация. М.: Химия, 1984. - 328 с.

93. Федосенко Ю.К. Вопросы теории вихретоковой дефектоскопии накладными преобразователями. Строгое математическое решение двумерных задач // Дефектоскопия. 1982. № 2. - С. 2-10.

94. Федосенко Ю.К. Приближенный расчет трехмерных моделей в теории вихретоковой дефектоскопии накладными преобразователями // Дефектоскопия. 1982. № 9. . с. 75-83.

95. Филиппов Б.Н., Жаков C.B., Драгошанский Ю.Н., Стародубцев Ю.Н., Лыков Е.Л. К теории доменной структуры в трехосных ферромагнитных кристаллах // ФММ. 1976. Вып. 2. - С. 260-277.

96. Халимов А.Г. Обеспечение работоспособности сварного нефтехимического оборудования из хромомолибденовых сталей мартенситного класса: Дис. . докт. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 1997.

97. Хамитов В.А., Горкунов Э.С., Бартенев O.A. Влияние упругих напряжений на магнитоупругую акустическую эмиссию в ферромагнетиках // Дефектоскопия. 1988. № 9. - С. 3-10.

98. Хапонен H.A., Иванов Г.П., Худошин A.A. Перспективы развитая неразрушающеш контроля// Безопасность труда в промышленности. 2001. № 1. - С. 48-50.

99. Химченко Н.В., Бобров В.А. Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроении. М.: Машиностроение, 1978. - 264 с.

100. Чернышев A.B. Особенности формирования высших гармонических составляющих при перемагничивании тонколистовых образцов полем накладного преобразователя // Дефектоскопия. 1995. № 8. - С. 89-93.

101. Чернышев A.B., Петров Д.А. Зависимость амплитуды третьей гармонической составляющей от амплитудного значения напряженности гармонического поля возбуждения при перемагничивании стальных образцов // Дефектоскопия. 2000. № 5. - С. 72-74.

102. Чернышев A.B., Петров Д.А. Некоторые закономерности формирования третьей гармонической составляющей намагниченности при перемагничивании ферромагнетика в релеевской области гармоническим полем // Дефектоскопия. 1998. №11. - С. 34-38.

103. Пат, 2204131 RU, МКИ 7 G 01N 27/90. Электромагнитный преобразователь/ И.Р. Кузеев, М.Г.Баширов, Н.М.Захаров, Г.И.Евдокимов, Э.М.Баширова; Бюл. № 13. 2003.