техническая диагностика и контроль качества сварных

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА (Национальный Исследовательский Университет)
имени И.М. ГУБКИНА
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_____________________ Кошелев В.Н.
«____» _____________ 2016г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ
Направление подготовки
15.03.01 МАШИНОСТРОЕНИЕ
Профили подготовки
«Оборудование и технология сварочного производства»
Квалификация выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Москва 2016
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью изучения дисциплины «Техническая диагностика и контроль качества
сварных соединений» является овладение будущими инженерами знаниями в
области современного состояния и перспектив развития методов, приборов, систем
диагностики, контроля качества и оценки прочности сварных соединений.
Основными задачами дисциплины являются:
• приобретение
студентами
знаний
теоретических
основ
методов
диагностики, контроля качества и оценки прочности сварных конструкций;
• ознакомление с современными методами и системами диагностики
и
неразрушающего контроля сварных соединений;
• освоение основ методологии формирования и нормативной базы оценки
опасности дефектов по результатам контроля и диагностики;
• формирование навыков обработки и оценки достоверности результатов
диагностики и контроля сварных соединений;
• освоение методов расчетов прочности сварных соединений.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВО.
Дисциплина «Техническая диагностика и контроль качества сварных
соединений»
относится к дисциплинам профилизации профессионального цикла
дисциплин по направлению «Машиностроение».
Дисциплина базируется на курсах цикла естественнонаучных дисциплин,
входящих в модули Математика, Сопротивление материалов, Физика, Химия, Основы
теории упругости, Теории пластичности и механики разрушения, читаемые в 1-5
семестрах
3.
КОМПЕТЕНЦИИ
ОБУЧАЮЩЕГОСЯ,
ФОРМИРУЕМЫЕ
В
РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует
следующие
общекультурные
(ОК),
общепрофессиональные(ОПК)
и
профессиональные (ПК) компетенции при освоении ООП ВО, реализующей ФГОС
ВО:
- способностью использовать основы философских знаний для формирования
2
мировоззренческой позиции (ОК-1);
- способностью использовать основы экономических знаний в различных
сферах деятельности (ОК-3);
- способностью использовать основы правовых знаний в различных сферах
деятельности (ОК-4);
- способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);
- умением использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-1);
- осознанием сущности и значения информации в развитии современного
общества (ОПК-2);
- владением основными методами, способами и средствами получения,
хранения, переработки информации (ОПК-3);
- умением применять современные методы для разработки малоотходных,
энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий,
обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных
последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий; умением применять способы
рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в
машиностроении (ОПК-4);
- способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности
на основе информационной и библиографической культуры с применением
информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований
информационной безопасности (ОПК-5).
-
способностью
к
систематическому
изучению
научно-технической
информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю
подготовки (ПК-1);
-
умением
обеспечивать
моделирование
технических
объектов
и
технологических процессов с использованием стандартных пакетов и средств
автоматизированного проектирования, проводить эксперименты по заданным
методикам с обработкой и анализом результатов (ПК-2);
- способностью принимать участие в работах по составлению научных отчетов
по выполненному заданию и во внедрении результатов исследований и разработок в
3
области машиностроения (ПК-3);
- способностью участвовать в работе над инновационными проектами,
используя базовые методы исследовательской деятельности (ПК-4);
- умением учитывать технические и эксплуатационные параметры деталей и
узлов изделий машиностроения при их проектировании (ПК-5);
- умением использовать стандартные средства автоматизации проектирования
при проектировании деталей и узлов машиностроительных конструкций в
соответствии с техническими заданиями (ПК-6);
- способностью оформлять законченные проектно-конструкторские работы с
проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации
стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-7);
- умением проводить предварительное технико-экономическое обоснование
проектных решений (ПК-8);
- умением проводить патентные исследования с целью обеспечения патентной
чистоты новых проектных решений и их патентоспособности с определением
показателей технического уровня проектируемых изделий (ПК-9);
- способностью обеспечивать технологичность изделий и процессов их
изготовления; умением контролировать соблюдение технологической дисциплины
при изготовлении изделий (ПК-11);
- способностью обеспечивать техническое оснащение рабочих мест с
размещением
технологического
оборудования;
умением
осваивать
вводимое
оборудование (ПК-13);
-
умением
проверять
техническое
состояние
и
остаточный
ресурс
технологического оборудования, организовывать профилактический осмотр и
текущий ремонт оборудования (ПК-15);
- умением проводить мероприятия по профилактике производственного
травматизма
и
профессиональных
заболеваний,
контролировать
соблюдение
экологической безопасности проводимых работ (ПК-16);
- умением выбирать основные и вспомогательные материалы и способы
реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные
методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий
машиностроения (ПК-17);
4
- умением применять методы стандартных испытаний по определению
физико-механических
свойств и
технологических показателей используемых
материалов и готовых изделий (ПК-18);
-
умением
составлять
техническую
документацию
(графики
работ,
инструкции, сметы, планы, заявки на материалы и оборудование) и подготавливать
отчетность по установленным формам, подготавливать документацию для создания
системы менеджмента качества на предприятии (ПК-21);
- готовностью выполнять работы по стандартизации, технической подготовке
к
сертификации
материалов,
технических
организовывать
средств,
систем,
метрологическое
процессов,
обеспечение
оборудования
и
технологических
процессов с использованием типовых методов контроля качества выпускаемой
продукции (ПК-23);
- умением подготавливать исходные данные для выбора и обоснования
научно-технических и организационных решений на основе экономических расчетов
(ПК-24);
-
умением
составлять
заявки
на
оборудование
и
запасные
части,
подготавливать техническую документацию на ремонт оборудования (ПК-26).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать
следующие результаты образования
Студент должен знать:
- область применения, технические и экономические преимущества сварных
конструкций (ПК-6,16; ПК-17; ПК-18);
- материалы, применяемые для сварных конструкций и возможные изменения
их механических свойств под влиянием термодеформационного цикла сварки (ОПК4, ПК-6);
- методы расчета сварных соединений в зависимости от условий их работы в
конструкции (ПК-5,ПК-18);
- методы оценки напряжённо-деформированного состояния различных зон
сварного соединения; механизм образования напряжений и деформаций при сварке и
приемы устранения их негативного влияния на работоспособность конструкции (ПК5,ПК-18);
5
- методы оценки и приемы обеспечения заданного уровня прочности и
надежности сварных соединений (ПК-5,ПК-18);
- методы неразрушающего контроля качества сварных соединений;
-компьютерные
методы
моделирования
при
проектировании
сварных соединений (ПК-5,ПК-23, ПК-26).
Студент должен уметь:
- определить область оптимального применения одного из существующих
методов контроля качества (неразрушающего) сварных соединений и конструкций
(ПК-2, 3, 5,7,11, 13,);
-
на
основании
проведенных
диагностических
мероприятий
оценить
работоспособность сварной конструкции (ПК-2,5,9,25,);
- проводить исследования работоспособности сварных соединений (ПК-1, ПК2, ПК-5, ПК-6, ПК-8, ПК-9, ПК-13).
Студент должен владеть:
- имеет представление об основных типах сварных конструкций (ПК – 3,11, 15,
17, 18, 23,ОПК-4);
- имеет представление о технологических процессах их изготовления,
методиках оценки технического состояния и остаточного ресурса сварных
конструкций (ПК – 3,11, 15,17, 18, 23, ОПК-4);
- имеет представление об основных научных направлениях, по которым
ведутся работы в области сварочного производства (ПК – 3,11, 15, 17, 18,23, ОПК-4).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2 зачетных единиц 72 часа.
1.
Отказы газонефтепродуктопроводов.
Влияние дефектов на образование
очагов разрушения.
Неделя семестра
Раздел (темы) дисциплины
Семестр
№
п/п
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную
работу студентов
и трудоемкость (в
часах)
Л ЛР ПЗ
СР
6 1-2 2
(С)
0
0
Коды
компетенций
Формы
текущего
контроля
успеваемости
(по неделям
семестра)
Форма
промежуточн
ой
аттестации
(по семестрам)
2
ПК-5, 9
6
Классификация дефектов
6 2
1
0
0
2
ОК – 7,
сварных швов и соединений.
ОПК-1,2,5,
Эксплуатационные дефекты
ПК - 15
сварных конструкций.
3. Визуальный и измерительный
6 3
1
2
2
контроль сварных соединений.
Нормы дефектности сварных
ПК-5,9
соединений трубопроводов при
визуальном и приборном
контроле.
4. Классификация методов
6 4
1
0
0
2 ОК-1,4,5
неразрушающего контроля.
ПК-5,9,17,
5. Радиография. Общие сведения.
6 5
1
2
2
2
ОК-1, ПКСхемы просвечивания.
2,13, 15;
Расшифровка радиографических
снимков.
6. Акустические методы контроля.
6 6
1
2
2
2
Активные и пассивные методы.
ОК-1,4,5;
Области применения методов.
ПК-2,4,5,13
Контроль сварных соединений.
7. Акустико-эмиссионный метод
6 7
1
2
2
2 ПК –
контроля сварных конструкций.
1,2,4,9,24
8. Капиллярные методы контроля.
6 8
1
2
2
2 ПК –4,8,9,
Магнитные методы
контроля. Вихретоковый метод контроля.
24
9. Информационно-аналитическое
6 9
2
2
2
2
ОК-5,
обеспечение диагностики
ПК-5,9
магистральных трубопроводов
10. Комплексный контроль и
6 10- 2
1
1
2
ПК – 8,9
диагностика сварных конструкций.
11
2.
11. Механические испытания.
Испытания на растяжение. Предел
упругости. Предел текучести.
Временное сопротивление.
Испытания на усталость.
Испытания на удар. Ударное
растяжение. Ударный изгиб.
12. Испытания на твердость. Методы
испытаний. Испытания по
Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу.
Испытания на твердость методом
ударного отпечатка.
Итого:
6 12- 2
13
2
6 14- 2
15
2
6 17
2
Защита ЛР
Защита ЛР
Защита ЛР
Защита ЛР
Защита ЛР
Защита ЛР
2
ОК-1,5
ПК2,11,13,15,1
7
2
Защита ЛР
1
ПК2,3,4,5,13
17 17
17
Зачет
21
В соответствии с Типовым положением о вузе к видам учебной работы отнесены: лекции (Л),
консультации, семинары (С), практические занятия (ПЗ), лабораторные работы (ЛР), контрольные работы,
коллоквиумы, самостоятельные работы (СР), научно-исследовательская работа, практики, курсовое
проектирование (курсовая работа).
4.1 Содержание разделов дисциплины
1.
Отказы
газонефтепродуктопроводов.
Влияние
дефектов
на
образование очагов отказов.
Статистика
отказов
и
аварийных
разрушений
сварных
конструкций.
7
Физические причины и механизмы образования очагов отказов. Влияние дефектов
сварных соединений на образование очагов отказов.
2.
Классификация
дефектов
сварных
швов
и
соединений.
Эксплуатационные дефекты сварных конструкций.
Классификация дефектов сварных соединений при сварке плавлением и с
использованием пластического деформирования. Термины, определения основные
морфологические признаки и причины образования дефектов, их обозначения по
классификации МИС.
3.
Визуальный и измерительный контроль сварных соединений. Нормы
дефектности
сварных
соединений
трубопроводов
при
визуальном
и
измерительном контроле.
Дефекты, выявляемые при визуальном и измерительном контроле сварных
соединений.
Нормирование
дефектности.
Нормы
дефектности
сварных
соединений трубопроводов по российским и зарубежным стандартам.
4.
Классификация методов неразрушающего контроля.
Принципы классификации и основные виды неразрушающего контроля:
магнитный,
электрический,
вихретоковый,
радиационный,
акустический,
оптический, тепловой и другие: Методы контроля, обработка и оценка результатов.
5.
Радиография. Общие сведения. Схемы просвечивания. Расшифровка
радиографических снимков.
Радиографический, радиационный и радиометрический методы контроля.
Особенности выявления плоскостных и объемных дефектов. Схемы просвечивания
стыковых и
угловых сварных соединений, цилиндрических и
сферических
оболочковых конструкций. Расшифровка результатов контроля.
6.
Акустические методы контроля. Активные и пассивные методы.
Области применения методов. Контроль сварных соединений.
Акустический неразрушающий контроль. Области применения активных и
пассивных методов контроля. Ультразвуковой контроль сварных соединений.
Основные схемы контроля. Особенности выявления плоскостных и объемных
дефектов. Обработка результатов контроля.
7.
Акустико-эмиссионный метод контроля сварных конструкций.
Физика акустической эмиссии. Основные методы, средства и области
8
применения акустико-эмиссионного контроля. АЭ контроль трубопроводов и
сосудов давления. Оценка технического состояния объекта по результатам контроля.
Практические примеры АЭ контроля сварных конструкций.
8.
Капиллярные, магнитные и вихретоковый методы контроля.
Физические основы методов. Области применения.
Основные капиллярные методы в зависимости от типа проникающего
вещества и способы выявления индикатора рисунка. Магнитные методы контроля.
Основные сведения и информативные параметры контроля. Применение магнитного
метода в современных системах внутритрубной диагностики. Вихретоковый метод.
Принцип действия и физические основы. Области применения.
9.
Информационно-аналитическое обеспечение диагностики сварных
конструкций.
Обработка результатов
диагностики
и
формирование
баз
данных для
оценки технического состояния сварных конструкций (по отраслям). Метод
аналитической обработки данных о параметрах дефектов, оценки прочности в местах
повреждений, прогнозирование ресурса и оптимизация ремонтов по результатам
диагностики.
10. Комплексный контроль и диагностика сварных конструкций.
Достоверность методов контроля и диагностики при выявлении различных
дефектов сварных конструкций. Комплексный контроль, диагностика и мониторинг
технического состояния конструкций. Результаты комплексной диагностики.
Примеры комплексного контроля и диагностики сварных конструкций.
11. Механические
упругости.
испытания.
Предел текучести.
Испытания
на растяжение.
Временное сопротивление.
Предел
Испытания на
усталость. Испытания на удар. Ударное растяжение. Ударный изгиб.
Диаграмма растяжения металлов. Предел упругости. Предел текучести.
Временное сопротивление. Циклическое нагружение. Испытания на усталость.
Диаграммы испытаний. Влияние среды. Испытания на ударное растяжение и
ударный изгиб. Влияние температуры. Результаты испытаний в интервале
температур.
12. Испытания на твердость. Методы испытаний. Испытания по
Бринелю, Роквелу, Виккерсу. Испытания на твердость методом ударного
9
отпечатка. Испытания микротвердости.
Основные методы испытаний на твердость и микротвердость. Область
применения. Построение кривых распределения твердости и сечению сварного
соединения. Выявление и оценка зон упрочнения и разупрочнения.
4.2 Основные темы лабораторных занятий:
1. Измерение
геометрических
параметров
сварных соединений. Оценка
соответствия требованиям норм (ОК -5; ПК -11,18).
2. Расшифровка радиографических
снимков
сварных соединений. Оценка
допустимости дефектов по СниП (ОК -4, ОПК-5; ПК - 5).
3. Определение дефектности сварных соединений ультразвуковым методом
(ПК -17, 18).
4. Определение поверхностных дефектов сварных соединений капиллярным
контролем (ПК-15).
5. Определение прочности и ударной вязкости сварных соединений (ОК – 18, 20,
ПК -18).
6. Определение механической неоднородности сварных соединений (ОК – 18, 20,
ПК -18).
4.3 Темы практических занятий соответствуют разделам дисциплины.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При реализации программы дисциплины «Техническая диагностика и контроль
качества сварных соединений» используются различные образовательные
технологии - во время аудиторных занятий (51 часа) занятия проводятся в виде лекций
с использованием ПК и компьютерного проектора, практических и лабораторных
занятий в лабораториях кафедры сварки и мониторинга нефтегазовых сооружений
на метагтографическом (цифровые и оптические микроскопы, микро- и
макротвердомеры), испытательном (маятниковый копер, установки для статических и
динамических испытаний образцов), сварочном (дуговая сварка, контактная сварка,
лазерная сварка) оборудовании.
6.
СРЕДСТВА
ДЛЯ
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕКУЩЕГО
АТТЕСТАЦИИ
И
КОНТРОЛЯ
ПО
УСПЕВАЕМОСТИ,
ИТОГАМ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
ОСВОЕНИЯ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
10
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Оценочными средствами являются:
- для текущего контроля является выполнение и защита лабораторных работ;
- для промежуточной аттестации –зачет, а также средством контроля
является введенная в университете рейтинговая системы оценки успеваемости
студентов.
Перечень примерных вопросов к самостоятельной работе студентов и
подготовке к защите лабораторных работ:
1. Цель и задачи диагностики. Прогнозирование работоспособности сварной
конструкции с учетом условий эксплуатации (ОК – 5; ОПК-2,ПК -3,23, 24).
2. Классификации дефектов сварных швов и соединений. Эксплуатационные дефекты
сварных конструкций (ОК – 5,7; ПК – 1,5,9,15).
3. Комплексный контроль и диагностика сварных конструкций (ПК -1)
4. Механические методы испытаний материалов и конструкций (ПК -1).
5. Критерии оценки результатов испытаний ударных образцов (ПК -1).
6. Влияние температуры на сопротивляемость разрушению при ударных
испытаниях (ПК -1).
7. Испытания на трещиностойкость материалов и сварных соединений (ОПК – 1,5;
ПК – 1,18).
8. Классификация методов неразрушающего контроля (ПК -1).
9. Визуальный осмотр. Дефекты сварного соединения и их влияние на
работоспособность конструкций (ПК -1,3).
10. Оценка качества сварного соединения по результатам испытаний ударных
образцов. Хладостойкость (ПК -2,3,4).
11. Контроль качества сварных соединений на проницаемость (ПК -25, 26).
12.Гидравлические и пневматические испытания сварных конструкций (ПК -24, 26).
13. Магнитошумовые методы контроля качества сварных соединений основного Me
(ПК -25, 26, 27).
14. Вихретоковый метод контроля. Физические основы методов (ПК -5,9,27).
15. Ультразвуковой контроль сварных соединений. Область применения, достоинства и
недостатки (ПК -1,5).
16. Акустические методы контроля. Активные и пассивные. Области применения (ОК –
21, 22, 25; ПК - 1).
11
17. Существующие методы оперативной диагностики сварных конструкций (ПК – 1,23,
26).
18. Области применения замеров макротвердости и микротвердости (ПК – 1,17, 21, 24,
25).
19. Влияние нагрузки на индентор при оценке характеристик материала (ПК -1,17, 21,).
20. Зарождение разрушения в поле напряжений рода для двухфазных сталей при
переменном нагружении (ПК -1).
21. Испытания при переменном нагружении. Применение результатов испытаний (ПК 1).
22. Понятие поврежденности. Факторы на нее влияющие (ПК -1).
23. Зарождение разрушения в поле напряжений П рода для феррито-перлитных сталей
(ПК -1).
24. Прогнозирование остаточного ресурса конструкции по результатам замера
микротвердости (ПК -1,15,18).
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
а) основная литература:
1.
Неразрушающий
контроль
сварных
соединений
и
изделий
в
машиностроении: учеб. пособие для студ. высш. учеб. Заведений / Б.Г. Маслов.-М.:
Издательский центр "Академия", 2008. - 272с.
2.
Каневский И.Н., Сальникова Е.Н. Неразрушающие методы контроля:
Учебное пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. - 243 с.
б) дополнительная литература:
1. Работоспособность
трубопроводов.
В
3
ч.
4.2
Сопротивляемость
разрушению / Е.Е. Зорин, Г.А. Ланчаков и др., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.М.: Недра-бизнесцентр, 2000.
2. Работоспособность трубопроводов. В 3 ч. / Е.Е. Зорин, Г.А. Ланчаков и
др., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.- М.: Недра-бизнесцентр, 2000.
3. Диагностика
металлов:
науч.
издание/
В.М.
Горицкий
-
М.:
Металлургиздат, 2004.-402с.
4. Сварка. Резка. Контроль: справочник в 2 т. Т.1/ под ред. Н.П. Алешина, Г.Г.
12
Чернышова. – М.: Машиностроение, 2004.- 478с.
в) средства обеспечения освоения дисциплины:
Компьютерные программы:
- расшифровка
результатов
ультразвукового
и
рентгеновского контроля
сварных швов;
- оценка
прочности
элементов
трубопроводов
с
дефектами
по
результатам диагностики;
- прогнозирование ресурса участков магистральных трубопроводов по
результатам диагностики;
- видеофильм
о
контроле
и
техническом
надзоре
в
процессе
строительства современных магистральных трубопроводов.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Специализированная лаборатория по неразрушающим методам контроля
сварных
швов
(аппаратура
для
магнитографического,
ультразвукового
и
рентгенографического методов контроля сварных швов; аппаратура для регистрации
и расшифровки результатов контроля). Специализированная лаборатория по
механическим
испытаниям
сварных
соединений на растяжение, ударный изгиб, твердость и др. Дисплейный класс
(компьютеры PENTIUM и программное обеспечение). Оргтехника для демонстрации
рисунков, схем, графиков, таблиц по тематике дисциплины.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по
направлению 15.03.01 «Машиностроение» и профилю «Оборудование и технология
сварочного производства»
Автор:
Заведующий кафедрой:
Антонов А.А.
Капустин О.Е.
Председатель учебно-методической комиссии
факультета ФИМ
Гантимиров Б.М.
Начальник УМУ
Душин А.В.
13