Отчет испытаний сканера механических напряжений "StressVision Expert" от Магнит плюс

Дата проведения испытаний: 29/11/2017
Место проведения контроля: ООО "Магнит плюс", г. Санкт-Петербург.
В испытаниях принимали участие представители: ООО "Магнит плюс", ООО "Феррологика",
Petroleum Training Centre (Sudan).
Объект контроля: Прямоугольная пластина со стыковым сварным швом.
Цель демонстрации: Оценка качества перераспределения неоднородности остаточных
сварочных напряжений с помощью сканера механических напряжений "StressVision Expert" до и
после применения технологического комплекса "Шмель" для УУО.

1. Средство контроля и способ снятия остаточных сварочных напряжений.

Сканер механических напряжений "StressVision Expert" (рис.1.) ID: 9B7B7C01000024. Технологический комплекс "Шмель" для ультразвуковой ударной обработки (УУО)
 

 

Выходной сигнал магнитоанизотропного преобразователя сканера механических напряжений "StressVision Expert" по результатам сканирования пропорционален разности главных механических напряжений (РГМН). Согласно критерию наибольших касательных напряжений (критерию пластичности Треска) пластические деформации металлов и сплавов наступают тогда, когда наибольшее касательное напряжение достигает некоторого определенного значения.

Без калибровки при одноосном нагружении экспериментальных образцов из конкретных марок стали с заданной структурой результат сканирования РГМН представлен в у.е.

Остаточные сварочные напряжения, вызванные тепловыми воздействиями в процессе сварки и после остывания металла, образуют область растягивающих напряжений вдоль сварного шва с переходом через зону термического влияния в область сжимающих напряжений основного металла. Результаты сканирования остаточных напряжений с помощью сканера механических напряжений "StressVision" не противоречат классической теории сопротивления материалов и сварочных напряжений и деформаций в сварных соединениях.

На объект контроля (без зачистки поверхности и без контактной жидкости) наносится координатная сетка в узлах которой проводится процесс сканирования преобразователем прибора "StressVison". Фотография объекта контроля с нанесенной координатной сеткой представлена на рисунке.

В настройки прибора "StressVision" вводятся параметры зоны контроля: количество строк, точек, расстояние между точками по Х и Y, после чего прибор готов к работе. Сканирование зоны осуществляется в ручном режиме путём переноса преобразователя строго по координатам и нажатием кнопок проведения измерения на измерительном блоке прибора. Результат сканирования представлен в виде картограмм РГМН в поверхностном слое, включающий в себя усредненный результат по глубине от 0 до 3 мм, и глубоком слое – от 0 до 6 мм.

2. Информация по зоне контроля.

На объект контроля (без зачистки поверхности и без контактной жидкости) нанесена координатная сетка с шагом 15 мм по осям Х и Y. По оси Х выбрано 7 точек, где 4 координата совпадает со сварным швом. По оси Y выбрано 12 строчек. Всего получено 84 узлов координатной сетки, в которых проводился процесс сканирования преобразователем прибора "StressVison".

Фотография объекта контроля с нанесенной координатной сеткой представлена на рисунке. 

Область контроля составила 165х90 мм 2.
Время проведения измерения 5 минут до УУО и 5 минут после.

Позиционирование преобразователя расположено вдоль оси Y, вдоль максимальных растягивающих напряжений вызванных продольными сварочными деформациями.

В настройки прибора "StressVision" вводятся параметры зоны контроля: количество строк, точек, расстояние между точками по Х и Y, после чего прибор готов к работе. Сканирование зоны осуществляется в ручном режиме путём переноса преобразователя строго по координатам и нажатием кнопок проведения измерения на измерительном блоке прибора.

Результат сканирования представлен в виде картограмм РГМН в поверхностном и глубоком слоях, где поверхностный слой включает в себя слой 0-3 мм, а глубокий слой – 0-6 мм.

УУО проводилась в течение 5 минут в области сварного шва и зоне термического влияния.

3. Результаты контроля.

Результаты сканирования по всей области контроля до и после применения УУО представлены в виде послойного отображения картограмм РГМН (см. табл. 1). Неоднородность поля механических напряжений, вызванная сварочными процессами, в области контроля характеризуется значениями среднеквадратического отклонения (СКО), полученными в результате статистической обработки результатов измерений. Снижение значений СКО характеризует эффективность перераспределения остаточных напряжений до и после применения УУО как в поверхностном так и в глубоком слое объекта контроля (см. табл.2.). Графики кривых, построенных по срезам картограмм РГМН в центральной области зоны контроля вдоль и поперёк оси сварного шва в координате (4;6),
представлены на рисунках.

 

Вывод:

1. Характер отображения картограмм РГМН в области контроля демонстрирует наличие неоднородности поля механических напряжений в виде остаточных сварочных напряжений, где применение УУО снижает данную неоднородность.

2. Перераспределение неоднородности остаточных напряжений после УУО наблюдается как в поверхностном так и в глубоком слое картограмм РГМН, где в поверхностном слое эффективность применения УУО снизила неоднородность напряжений в 2 раза, в глубоком в 1,5 раза.

3. При анализе графиков кривых, построенных по срезам картограмм РГМН в центральной области зоны контроля вдоль и поперёк оси сварного шва в координате (4;6), наглядно представлено снижение уровня высоких растягивающих напряжений вдоль оси сварного шва и выравнивание эпюры остаточных сварочных напряжений с более плавным переходом из растягивающих напряжений в области сварного соединения через зону термического влияния со сменой знака в сжимающие напряжения основного металла. Данный эффект достигнут благодаря применению ультразвуковой ударной обработки поверхности металла шва и околошовной зоны объекта контроля.