Определение технического состояния корпуса по износу связей

Методика определения износа основных связей корпуса

Износ элементов связи следует определять не менее, чем в двух ха- рактерных сечениях в средней части (0,5L) корпуса и по одному сечению в каждой оконечности (0,25L).

Для судов длиной до 50 м допускается принимать по одному сечению как в оконечностях, так и в средней части.

Достаточность количества сечений должна быть определена комисси- ей и Регистром в зависимости от конструктивных особенностей и возрас- та судна, вида износа, условий эксплуатации и т.п.

Для всех серийных судов длиной более 50 м должна быть разработана

«Схема дефектации корпуса» с назначением поперечных сечений и коор- динат мест замера износов элементов связей. Схема должна быть разрабо- тана с учетом следующих указаний, которые правомерны и для остальных судов:

а) поперечные сечения, выбранные для определения износов элемен- тов связей, должны быть наиболее характерными в отношении прочности корпуса (ослабленные большими вырезами, имеющие минимальные пло- щади поперечных сечений и др.);

б) в технических требованиях схемы следует оговорить необходи- мость измерения остаточных толщин в дополнительных местах, если внешним осмотром или по результатам предыдущих дефектаций будут выявлены участки элементов связей, имеющие повышенный износ по сравнению с сечениями, предусмотренными схемой. В случаях замены наружной обшивки в сечениях, предусмотренных схемой, при последую- щих дефектациях измерения остаточных толщин должны быть произве- дены в ближайших к ним сечениях, не имевших замененных листов;

в) для судов, перевозящих жидкие грузы, следует дополнительно из- мерять износы корпусных конструкций в отсеках, имеющих в процессе эксплуатации наибольшее газовое пространство, а также в отсеках, через которые производится налив и слив груза;

г) для судов, постоянно эксплуатирующихся на мелководье, швар- тующихся у необорудованного берега, судов, на которых грузовые работы выполняются механизированными способами, с помощью грейфера, а также других судов, связи которых подвержены повышенному износу, участки для измерения следует выбирать в местах примыкания набора к обшивке и настилу;

д) износ каждой группы связей (в поперечном сечении) должен быть определен для всех элементов этой группы, но допускается определить не менее чем для пяти элементов палубы, днища, второго дна и не менее чем

для трех элементов наружных и внутренних бортов и переборок (рис. 2.7). У корпуса существуют следующие группы связей: группа связей палубы, днища, второго дна, бортов и переборок.

Измерение средних остаточных толщин элементов групп связей произ- водить весовым, микрометрическим, ультразвуковым и другими по согла- сованию с Регистром методами, обеспечивающими надлежащую точность.

Рис. 2.7. Размещение участков изме- рения остаточных

толщин на элементах связей корпуса:

1 – элементы связей (пояса, балки набора); 2 – участки измерения 200´200 мм;

3, 4, 5, 6, 7 – группы связей палу- бы, днища, второго дна, борта, второ-

го борта

При весовом методе определения средней остаточной толщины из де- фектуемых элементов групп связей на участках их измерения вырезаются планки, из которых изготовляются образцы размером 200´200 мм (с от- клонениями размеров сторон не более ±5 мм), которые после маркировки и очистки от продуктов коррозии обмеряются и взвешиваются.

ср

Средняя остаточная толщина Sв

, мм, определяется по выражению

ср

в = 10 × m , (2.11)

r × F

где m – масса образца, г, определяемая с точностью ±3 г;

F – площадь образца, см2, определяемая с точностью ±4 см2, что соответствует измерению сторон образца с точно- стью ±0,1 см;

r – плотность металла, г/см3, (r = 7,85 г/см3 – для стали,

r = 2,70 г/см3– для легких сплавов).

Абсолютная точность измерения средних остаточных толщин весовым ме-

ср

тодом DSв

, мм, может быть оценена по выражению подсчета погрешности.

DSв

= ± 1 × ⎡

m + Dm

- m - Dm

⎤

⎦

, (2.12)

⎣

ср 2

⎢ r (F - DF )

r (F + DF )⎥

где Dm – абсолютноемаксимальное отклонение при взвешивании образца, г;

DF – абсолютноемаксимальное отклонение при измерении об- разца, см2.

Подставляя в выражение (2.12) значение m для наиболее распростра- ненного диапазона толщин связей корпуса судов Минречфлота (S = 5 мм и S = 10 мм), получим абсолютную точность измерения средних остаточ- ных толщин весовым методом:

ср

для S = 5 мм – DSв

для S = 10 мм – DSв

= ±0,033 мм;

= ±0,064 мм.

ср

Относительная точность измерения dSв

составит соответственно:

ср

для S = 5 мм – dSв

± DSв

= ср×100% = ±0,66% мм;

ср

для S = 10 мм – dSв

= ±0,64% мм.

Точность измерения для корпусов из легких сплавов будет несколько хуже. Таким образом, весовой метод позволяет измерять остаточные тол-

щины связей при дефектации в (3…5) раз точнее, чем допускается Прави- лами Регистра (±0,15 мм). В этом его главное достоинство.

Вместе с тем, процесс дефектации весовым методом является трудо- емким по исполнению, сопровождается необходимостью подъема судна на слип (в док) для проверки подводных связей корпуса, их разрушением при вырезке образцов с необходимостью восстановления целостности и герметичности после дефектации.

Учитывая высокую точность и отмеченные недостатки, весовой метод используется как базовый (контрольный) для проверки точности измере- ния другими методами и как арбитражный при решении спорных вопро- сов. Его применение обязательно только при смене больших площадей обшивки и при наличии сильно развитой язвенной коррозии.

ср

При микрометрическом методе определения средней остаточной тол- щины в дефектуемых элементах связей (на участках измерения, выбран- ных комиссией – см. рис. 2.7 и намеченных мелом размером 200´200 мм), просверливается по три отверстия диаметром (6…8) мм. Через отверстия специальным инструментом (рис. 2.8) выполняется измерение остаточных толщин, как показано на рис. 2.9.

Средняя остаточная толщина

S м , мм, определяется как среднее

арифметическое из 12 измерений не менее чем в трех отверстиях по вы- ражению

n m

å Si

S =

м 1

ср 12

(2.13)

–

где m

результат текущего измерения, мм.

Рис. 2.8. Штангенциркуль-толщиномер и индикатор-толщиномер для измерения остаточных толщин связей корпуса через отверстия:

1 – неподвижная игла; 2 – подвижная игла; 3 – игла глубиномера

Рис. 2.9. Измерение остаточной толщины связи через отверстия:

1 – участок измерения 200´200 мм; 2 – отверстия I, II, III Æ (6…8) мм; 3 – места измерения; 4, 5 – неподвижная и подвижная иглы толщиномера

Среднюю остаточную толщину элемента связи при двухстороннем яз-

ср

венном износе S я

на участке измерения следует определять по формуле

я = м - 1 вя

- 1 ня

, (2.14)

где вя

Sср

ня

Sср

hсрhв

hсрhн

hср , hср

– средняя глубина язв на внутренних и наружных по-

верхностях, мм.

hв, hн– степень распространения язвенного износа по внут- ренней и наружной поверхностям.

ср

Средняя глубина язв я

определяется как среднее арифметическое

из результатов измерений глубины (6…10) язв. Для измерения необходи- мо выбирать наиболее глубокие, средние и наименее глубокие язвы. Из-

мерения следует проводить с помощью глубиномера, индикатора часово- го типа или другого подобного прибора.

Степень распространения язвенного износа следует определять как отношение площади Fя, занятой на измеряемом участке язвами, ко всей площади участка, F, то есть

h = Fя. (2.15)

Площадь распространения язв с каждой стороны элемента следует определять визуально с помощью проволочных шаблонов, сетчатых тра- фаретов, нанесенных на кальку, или других подобных приспособлений.

ср

При микрометрическом методе точность измерения остаточных тол- щин должна составлять ±0,1 мм, глубины язв ±0,2 мм, степени распро- странения язвенного износа ±5 мм.

ср

Абсолютная точность измерения остаточных толщин м

( DS я )

должна составлять по требованию Регистра ±0,1 мм, но ее можно опреде- лить лишь сравнением с результатом измерения базовым весовым методом:

в н m

DSср= Sср- Sср. (2.16)

ср

Относительная точность микрометрического метода dS н

, %, опреде-

ляется тоже по сравнению о базовым весовым методом по выражению

в м

ср

dS н =

Sср - Sср

в ср

100 . (2.17)

Уравнение (2.17) является наиболее объективной оценкой метода, не обеспечивающего зачастую установленной для него точности измерения и дающего при неравномерном износе связей несколько завышенную оста- точную толщину.

Микрометрический метод обладает всем комплексом недостатков, присущих весовому методу (необходим подъем судна на слип, разрушает- ся целостность корпуса засверловкой отверстий, требуется восстановле- ние целостности и герметичности связей после дефектации) и по этим соображениям его использование должно ограничиваться.

Вместе с тем он продолжает применяться из-за простоты и доступно- сти процесса измерения, хотя и не обладает высокой точностью.

Применение микрометрического метода не рекомендуется при повы- шенном язвенном и неравномерном износе связей.

При ультразвуковом методе определения средней остаточной толщи- ны на дефектуемых элементах связей выбираются участки по аналогии с предыдущим методом, на котором зачищаются три площадки размером 200´200 мм. Щупом (искателем) ультразвукового толщиномера должно быть выполнено не менее 10 измерений (рис. 2.10).

Площадки зачищаются торцевой фрезой или плоским шабером до чистого металла, а для создания надежного акустического контакта с щу- пом перед измерением смазываются минеральным маслом.

Измерение производится ультразвуковыми толщиномерами

«Кварц–6» (рис. 2.11), «Кварц–12» или другими приборами, обеспечи- вающими абсолютную точность измерения ±0,15 мм. Показания при из- мерении следует снимать только устойчивые и надежные.

Рис. 2.10. Измерение остаточной толщины связи на зачищенных площадках щупом

«Кварц–6»:

1 – участок измерения 200´200 мм; 2 – места контроля I, II, III Æ (20…40) мм;

3 – места измерения

Рис. 2.11. Ультразвуковой толщиномер

«Кварц–6»

1 – эталоны толщины; 2– установка начала шкалы; 3 – фиксация начала шкалы;

4 – установка конца шкалы; 5 – фиксация конца шкалы; 6 – переключатель диапазонов 7 – генератор; 8 – приемник

Средняя остаточная толщина

y , мм, определяется как среднее

ср

арифметическое из 10 измерений по выражению

n у

å Si

у 1

ср 10

(2.18)

где

S у – результат текущего измерения, мм.

ср

Абсолютная и относительная точности измерения средней остаточной

ср

толщины DS y

, мм, и dS y

, %, определяются по аналогии с микрометри-

ческим методом выражениями:

у в у

DSср= Sср- Sср;

в у

ср

dS у =

Sср - Sср

в ср

100 .

(2.19)

При технически исправном состоянии измерительного прибора и со- ответствующей квалификации дефектовщика ультразвуковой метод изме- рения остаточных толщин связей является наиболее эффективным и пред- почтительным, позволяющим выполнять односторонние измерения без подъема судна на слип и разрушения связей при дефектации с точностью, удовлетворяющей требованиям Регистра.

Ультразвуковой метод при дефектации дает несколько заниженные остаточные толщины связей из-за их утонения при обработке площадок для измерения.

При наличии на поверхности измерения язв глубиной 1,5 мм и более необходимо учесть язвенный износ по формуле (2.14).

Измерение остаточных толщин элементов набора (стенки, пояска) производится теми же методами и средствами измерения, что и обшивки. Толщины элементов набора, где это технически возможно, измеряются штангенциркулем, микрометром и т.п. Количество измеряемых связей определяется на основании внешнего осмотра в зависимости от степени неравномерности износа однородных связей. На элементах набора, сохра- нивших строительную окраску, измерение остаточных толщин допускает- ся не производить.

Если внешним осмотром установлен значительный износ связи из по- лособульба, то процент износа должен быть определен весовым методом. Для этого необходимо вырезать участок полособульба, отделив его от обшивки с таким расчетом, чтобы после обработки на станке получить образец размерами 200 мм по длине и уменьшенным на 20 мм по высоте.

После очистки образец взвешивают.

Износ полособульба, %, определяют по уравнению

K = Миз100 , (2.20)

эл М

где

Миз– масса образца, г, определяемая с точностью ±3 г;

Мт– теоретическая масса полособульба длиной 200 мм с уменьшенной на 20 мм стенкой, которая будет иметь сле- дующие значения в зависимости от номера полособульба:

№ 5 – 324 г; № 5,5 – 409 г; № 6 – 523 г; № 7 – 643 г;

№ 8 – 763 г; № 9 – 927 г; № 10 – 1162 г; № 12 – 1546 г;

№ 14 – 1990 г.

Среднее утонение элемента связей корпуса, мм, определяется по фор- муле

DS = S - Sср , (2.21)

где S – проектная или нормируемая Правилами толщина эле- мента связи корпуса, мм;

Sср– средняя остаточная толщина элемента связи корпуса, мм. Износ элемента связи корпуса (листов и набора), %, следует вычис-

лять по выражению

Кэл

= 100 DS. (2.22)

Износ групп связей К, %, определяется по формуле

å Кэлbэл

K = 1 , (2.23)

å bэл

где

bэл– ширинаэлемента связи, м;

n – число элементов в группе связей.