ИН-5101А - ультразвуковой прибор для измерения механических напряжений

 

измеритель механических напряжений ИН-5101Аизмеритель механических напряжений ИН-5101А



Разработчик и изготовитель ООО "ИНКОТЕС"

Назначение

      Измерение одно – и двухосных механических напряжений первого рода, возникающих в элементах конструкций при нагружении (магистральные трубопроводы, агрегаты АЭС, сосуды под давлением, несущие строительные конструкции и т.п.).
      В приборе ИН-5101А реализована новейшая технология измерения механических напряжений, основанная на применении эффекта акустоупругости (смотреть).
      Принцип действия прибора основан на генерации ультразвуковых зондирующих импульсов и регистрации параметров отраженных упругих волн, возбуждаемых в материале контролируемого объекта.
      Связь между измеренными характеристиками отраженных сигналов с одно- и двухосными механическими напряжениями, возникающими в конструкционных материалах под воздействием внешних нагрузок, устанавливается с помощью методики вычислений, реализованной в виде программного модуля «АРМИД® - Контроль напряженного состояния». Прибор дает усредненные по толщине прозвучивания значения механических напряжений в точке измерения.

Область применения ИН-5101А

  1. Измерение напряжений, возникающих при изготовлении, монтаже и эксплуатации крупногабаритных изделий и конструкций, в том числе:
    • акустическая тензометрия двухосных напряжений при гидравлических и других испытаниях закрытых емкостей;
    • оперативная оценка изменения напряженного состояния многосекционных конструкций, трубопроводных систем при монтажных и сварочных работах;
    • измерение двухосных напряжений, действующих в ответственных узлах и элементах конструкций, для их своевременного ремонта или замены;
    • определение величин опасных остаточных напряжений в конструкциях, длительно эксплуатируемых в условиях высоких нагрузок и неблагоприятных внутренних и внешних воздействий;
    • выявление мест возможного разрушения напряженных элементов конструкций из-за превышения действующими напряжениями допустимых величин;
    • измерение остаточных технологических напряжений.
  2. Измерение величин двухосных напряжений в контрольных точках крупногабаритных конструкций для экспериментальной проверки расчетов НДС методом конечных элементов:
    • количественная оценка изменения напряженного состояния длительно эксплуатируемых объектов при проведении плановых обследований для оценки их остаточного ресурса;
    • определение величин эквивалентных напряжений в точках контроля для проверки прочностных расчетов многосекционных конструкций;
    • измерение двухосных напряжений, возникающих в деталях и узлах новых конструкций при их монтаже и строительстве, для проверки соответствия НДС объекта проектному.
  3. Дополнительные задачи, решаемые прибором при его использовании:
    • прецизионная толщинометрия элементов конструкций с помощью продольных и сдвиговых волн;
    • проверка работоспособности ультразвуковых толщиномеров и дефектоскопов (указанная возможность основана на высокой точности измерения временных интервалов прибором ИН-5101А);
    • определение величины собственной акустической анизотропии материала, связанной с технологией его изготовления и влияющей на анизотропию его механических и прочностных характеристик;
    • контроль качества листового проката и труб (неоднородность структуры и механических свойств материала, наличие внутренних дефектов);
    • выявление несплошности, трещиноватости, расслоения материала в области контроля;
    • обнаружение структурных изменений и пластической деформации материала за время между ультразвуковыми измерениями.

Отличительные особенности ИН-5101А

  • Определение по знаку и величине двухосных напряжений в конструкционных материалах.
  • Методики выполнения измерений на трубопроводах; в конструкционных элементах магистральных трубопроводов; элементах оборудования АЭС, патрубках механотехнологического нефтяного оборудования, внесены в Федеральный реестр МВИ.
  • Возможность "привязки" к определенной точке профиля импульса при измерении временных интервалов.
  • Высокая точность измерения временных интервалов (погрешность прибора не более 0,2 нс на временной базе до 300 мкс, погрешность с учетом установки датчиков- не более 5 нс).
  • Возможность установки коэффициента усиления для каждого канала и для каждого эхо-импульса.
  • Безопасность в эксплуатации по сравнению с приборами, основанными на других физических принципах (например, рентгеновскими).
  • Оригинальная конструкция трехкомпонентного пьзопреобразователя (ПЭП) (3 совмещенных ПЭП в одном корпусе: один - продольных волн, два - сдвиговых волн взаимно перпендикулярной поляризации).
  • Взрывозащищенное исполнение

Контролируемые объекты:

       Тонкостенные полые металлоконструкции (сосуды под давлением, трубопроводы и резервуары и т.п.) при растяжении, сжатии и изгибе;
       Металлоконструкции в условиях растяжения-сжатия;
       Листовой прокат (контроль остаточных напряжений и структуры).


Oтчет по испытаниям прибора: Исследование двухосного напряженного состояния трубной плети с использованием метода акустоупругости (смотреть)

Часто задаваемые вопросы (смотреть)

Список нормативных документов и публикаций (смотреть)

Прибор выпускается в трех исполнениях:

  • 00 – стандартное исполнение;
  • 01 – исполнение с расширенным диапазоном установки длительности зондирующего импульса;
  • 02 – взрывозащищенное исполнение с расширенным диапазоном установки длительности зондирующего импульса.

Прибор ИН-5101А (исполнение 02) имеет маркировку взрывозащиты 2ExnАIIT4 Х в соответствии с ГОСТ Р 52350.0, ГОСТ Р 52350.15 и может устанавливаться во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок.

Технические характеристики измерителя механических напряжений ИН-5101А

Диапазон измерения механических напряжений для конструкционных сталей со значением от 300 до 600 МПа от -0,8 до +0,8 ( - предел текучести материала)
Допускаемая приведенная погрешность прибора при измерении механических напряжений, % ±10
Контролируемое оборудование магистральные трубопроводы, агрегаты АЭС, сосуды под давлением, несущие строительные конструкции и т.п.
Диаметр, мм от 300
Толщина контролируемого материала*, мм 5 – 150
Материалы ** -стали 09Г1ФБ, Х70, 09Г2С, 17Г1С/17ГС, 22К, Ст3, нержавеющая сталь (оценка);
-дюралюминий Д16, Д16Т, Д16ATV (или аналогичные);
-алюминиевые сплавы АМг, В95, 1420 (или аналогичные);
-титановые сплавы ВТ9, ВТ23 (или аналогичные).
Режимы измерения 1. "Акустическая тензометрия" - контроль динамики изменения механических напряжений относительно начального состояния. Режим обеспечивает контроль и регистрацию динамики изменений механических напряжений в процессе эксплуатации или при испытании объектов. Датчики на объекте могут быть установлены как постоянно в течение всего периода контроля, так и временно - только на момент измерения.
2. "Разностная акустическая тензометрия" - измерение механических напряжений, возникающих в точке контроля в результате технологических воздействий, с использованием "условно-нулевой" точки. Измеряемые механические напряжения соответствуют разности напряжений, действующих в точке контроля и "условно-нулевой точке".
3. "Безнулевая акустическая тензометрия" - определение абсолютных значений напряжений. Режим реализуется с использованием акустических характеристик материалов, хранящихся в базе данных прибора ИН-5101А или получаемых пользователем на образцах.
Датчик пьезоэлектрический совмещенный преобразователь 3 компонентный для возбуждения двух сдвиговых и продольной волн
Диапазон измерения временных интервалов (задержек отраженного сигнала между первым и вторым отраженными импульсами) прибора, мкс от 1,6 до 16
Диапазон установки длительности зондирующего импульса, нс
для исполнения 00
для исполнения 01
80 – 320
90 – 650
Абсолютное значение задаваемой амплитуды зондирующего импульса, В, не менее 12
Питание прибора осуществляется от внутренних аккумуляторных батарей (5 шт. типа АА по 1,2 В), напряжением, В от 5,5 до 7,0
Время непрерывной работы прибора при питании от аккумуляторных батарей, часов, не менее 3,0
Диапазон рабочих температур первичных преобразователей, оС -10... + 55
Взрывозащита маркировка 2ExnАIIT4Х
Габаритные размеры, мм, не более 410х390х200
Масса, кг 6,5

* - применение на материалах большей толщины требует экспериментальной проверки.

** - по мере накопления базы данных номенклатура обследуемых объектов будет расширяться/

Сертификаты и свидетельства
Свидетельство Росстандарта об утверждении типа средств измерений.
Сертификат соответствия маркировке взрывозащиты 2ExnАIIT4Х.
Свидетельство об аттестации МВИ "Трубы стальные для трубопроводов. Методика выполнения измерений механических напряжений методом акустоупругости".
Свидетельство об аттестации МВИ "Элементы оборудования АЭС. Методика выполнения измерения механических напряжений, возникающих в результате технологических воздействий, методом акустоупругости".
Свидетельство об аттестации МВИ "Методика измерений механических напряжений в конструкционных элементах магистральных газопроводов методом акустоупругости".
Свидетельство об аттестации МВИ "Методика измерений механических напряжений патрубков механотехнологического оборудования, применяемого на объектах организаций системы "Транснефть" методом акустоупругости ".

Комплектность

Наименование
Количество, шт.
Исп. 00
Исп. 01
Исп. 02
Преобразователь пьезоэлектрический ультразвуковой 3-х компонентный П-111-6-3К-001 в комплекте
2
2
2
Блок обработки в сборе ИНКО.468160.003
1
Блок обработки в сборе ИНКО.100.455
1
Блок обработки в сборе ИНКО.100.455-01
1
Соединительный кабель 1,5 м ИНКО.100.404
2
2
Соединительный кабель 1,5 м ИНКО.100.404-01
2
Удлинительный кабель 3 м ИНКО.100.401
2
2
Удлинительный кабель 3 м ИНКО.100.401-01
2
Развязка USB – USB
1
Кабель Развязка – Ноутбук
1
Зарядное устройство
1
1
1
Кейс для переноски
1
1
1
Набор образцов для испытаний
1
1
1
Набор притирочный
1
1
1
Компакт-диск с ПО
1
1
1
Руководство по эксплуатации
1
1
1
Формуляр
1
1
1
Сертификат соответствия требованиям взрывозащиты с дополнением (копия) № РОСС RU.ГБ04.В01781 № 0611421
1