Nowa metoda badań diagnostycznych lin stalowych z wykorzystaniem magnetycznej pamięci metalu

• Autorzy: Hankus J. , Hankus Ł.

Warianty tytułu

EN

New method of diagnostic tests of steel ropes using the magnetic memory

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Diagnostyka techniczna pracujących lin stalowych obejmuje szeroki zakres badań prowadzonych zarówno w warunkach ruchowych, jak i laboratoryjnych. Badania takie między innymi od przeszło pięćdziesięciu lat są prowadzone w Laboratorium Lin i Urządzeń Szybowych Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach. W artykule przedstawiono próbę wykorzystania, w diagnostyce technicznej drutów i lin stalowych, nowej metody, której podstawą jest efekt magnetycznej pamięci metalu MPM i naturalne namagnesowanie w magnetycznym polu Ziemi. Metoda ta jest uważana za metodę diagnostyki XXI wieku. Magnetyczna pamięć metalu MPM jest to nieodwracalna zmiana stanu namagnesowania drutów stalowych, splotek i całej liny. Początkowa MPM nowej liny przejawia się w postaci magnetyzmu szczątkowego, "uformowanego" po wykonaniu drutów, splotek i skręceniu ich w linę w magnetycznym polu Ziemi. Charakteryzuje ona strukturalną i technologiczną dziedziczność wyrobu, który był poddany wielooperacyjnej obróbce. Pod wpływem cyklicznie zmiennych obciążeń roboczych, przewyższających średni poziom naprężeń wewnętrznych, druty i cała lina są poddawane dalszemu "samonamagnesowaniu" w słabym magnetycznym polu Ziemi. Nowa metoda MPM rozwijana przez A.A. Dubowa oparta jest na znanym zjawisku rozproszenia strumienia magnetycznego na obszarach materiału o odmiennej przenikalności magnetycznej. Ma ona wiele zalet. Nie wymaga czyszczenia i sztucznego magnesowania badanych elementów, co znacznie ułatwia prowadzenie badań diagnostycznych. Zjawisko magnetycznej pamięci metalu zostało najpierw potwierdzone w badaniach drutów linowych o różnym stopniu ich zmęczenia. Zauważono bowiem różne ilości podwieszonych opiłek na poszczególnych próbkach, świadczące o różnym stopniu ich namagnesowania. Jedynie koniec próbki drutu z liny nowej nie został oklejony opiłkami. Przeprowadzone w Laboratorium Lin i Urządzeń Szybowych GIG połączone badania zmęczeniowe liny oraz badania z wykorzystaniem magnetycznej pamięci metalu dostarczyły dalszych ważnych wniosków. Stwierdzono, że między klasycznymi (mechanicznymi) i magnetycznymi wskaźnikami postępującego zmęczenia istnieje duża współzależność. Współczynniki korelacji wszystkich zmiennych są istotne przy poziomie istotności α < 0,05. Między magnetycznym wskaźnikiem zmęczenia (zużycia) m a liczbą cykli zmęczeniowych N, liczbą pęknięć drutów n i wydłużeniem ε istnieje znaczna zależność regresyjna. Opracowane modele regresyjne pozwoliły na określenie dla badanej liny przybliżonej wartości granicznej magnetycznego wskaźnika zużycia mgr = 6. Zagadnienia te wymagają dalszych badań z linami różnych konstrukcji i w różnych warunkach obciążeń.

EN

The technical diagnostics of steel ropes comprises a wide range of investigations conducted both in operational and laboratory conditions. Such investigations are carried out among others since fifty years in the Laboratory of Ropes and Shaft Equipment of the Central Mining Institute in Katowice. The article presents a trial to use in the technical diagnostics of wires and steel ropes a new method, the basis of which is the effect of metal magnetic memory and natural magnetisation in the magnetising field of the Earth. This method is considered as the method of diagnostics of the 21st century. The metal magnetic memory is the irreversible change of the magnetisation state of steel wires, rope strands and the entire rope. The initial metal magnetic memory appears in the form of residual magnetism, "formed" after the performance of wires rope strands and rope laying in the magnetic field of the Earth. It characterises the structural and technological heredity of the product, which was subject to multioperational treatment. Under the influence of cyclically variable working loads, exceeding the average level of internal stresses, the wires and the entire rope are subject to further "self-magnetisation" in a weak megnetic field of the Earth. The new metal magnetic memory method developed by A.A. Dubov is based on the known phenomenon of magnetic flux dissipation in material of different magnetic permeability. It has many advantages. This method does not require cleaning and artificial magnetisation of tested elements, what considerably facilitates conducting of diagnostic tests. The phenomenon of metal memory has been at first proved in tests of rope wires with a different degree of their fatigue. One has observed various quantities of suspended filings on individual samples, showing a different degree of their magnetisation. Only the end of wire sample from a new rope has not been covered with filings. The carried out in the Laboratory of Ropes and Shaft Equipment of CMI joint fatique tests and investigations using the metal magnetic memory were the source of further important conclusions. It has been stated that between classic (mechanical) and magnetic indices of following fatigue exists a great interdependence. The correlation coefficients of all variables are essential in case of significance level α < 0,05. Between the magnetic fatigue (wear) index m and the number of fatigue cycles N, number of wire cracks n and elongation ε there exists a considerable regressive relationship. The developed regressive models enabled to determine for the tested rope the approximate boundary value of the magnetic wear index mgr = 6. These problems require further tests with ropes of different constructions and in different load conditions.

Słowa kluczowe

PL

lina stalowa; badanie diagnostyczne; pamięć magnetyczna

EN

steel rope; diagnostic test; magnetic memory

• Wydawca: Główny Instytut Górnictwa
• Czasopismo: Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 2
• Strony: 107--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Hankus J.

autor

Hankus Ł.

• Główny Instytut Górnictwa, Zakład Badań Urządzeń Mechanicznych, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, tel. [phone],

Bibliografia

• 1. Deputat J.(2002): Podstawy metody magnetycznej pamięci metalu. Dozór Techniczny nr 5(203).
• 2. Dubow A.A. (1999): Diagnostyka przewodów rurowych, oprzyrządowania konstrukcji z wykorzystaniem magnetycznej pamięci metalu. Zbiór artykułów i wykładów. Warszawa, Wydawca mgr inż. Andrzej Radziszewski, inż. Piotr Buczkowski.
• 3. Dubow A.A. (2003): Sposób określenia stanu granicznego metalu i oceny resursu oprzyrządowania na podstawie magnetycznych parametrów diagnostycznych. Zbiór referatów III Międzynarodowej Konferencji „Diagnostyka oprzyrządowania i konstrukcji z wykorzystaniem magnetycznej pamięci metalu”, Moskwa 26-28 lutego 2003 r. (w języku rosyjskim).
• 4. Dubow A.A., Dubow A.L.A., Kołokolnikow S.M. (2004): Metoda magnetycznej pamięci metalu (MPM) i przyrządy kontroli. Poradnik. Warszawa, Firma Resurs.
• 5. Hankus J. (2000): Budowa i własności mechaniczne lin stalowych. Katowice, Główny Instytut Górnictwa.
• 6. Hankus J. (2002): Zintegrowane metody badań i oceny stanu bezpieczeństwa lin stalowych. Prace Naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko nr 4.
• 7. Hankus J. i inni (2004): Podstawy badawcze nowej metody nieniszczących badań lin i innych elementów nośnych urządzeń szybowych z wykorzystaniem magnetycznej pamięci metalu (MPM). Dokumentacja pracy statutowej GIG symbol komputerowy 11040704 - 181/2004 (niepublikowana).
• 8. Hankus J. (2005): Biomagnetyzm i magnetyzm ziemski sprzymierzeńcami badań diagnostycznych lin stalowych. Dozór Techniczny nr 1 (217).
• 9. Hankus J., Hankus Ł. (2005): Niekonwencjonalne metody badań diagnostycznych drutów lin stalowych. Wiadomości Hutnicze nr 2.
• 10. Hankus J. i inni (2005): Głowica do badań nieniszczących lin stalowych z wykorzystaniem efektu magnetycznej pamięci metalu. Zgłoszenie patentowe.