[ 2
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины бакалавр приобретает знания, умения
и навыки, обеспечивающие достижение целей основной образовательной программы
«Машиностроение».
В соответствии с общими целями непосредственной целью изучения теоретических основ диагностики является получение обучающимися фундаментальных знаний в
области технического диагностирования сварных металлоконструкций и сварных соединений технических устройств опасных производственных объектов (ТУОПО).
1.2. Задачи изучения дисциплины «Теоретические основы диагностики»
В соответствии с задачами подготовки бакалавра к профессиональной деятельности непосредственными задачами изучения теоретических основ диагностики являются:
- усвоить основные процессы, протекающие в сварных соединениях металлов и сплавов при их длительной эксплуатации в сложных напряженных условиях в присутствии агрессивных сред на различных стадиях жизненного цикла ТУОПО;
- освоить основные методы разрушающих и неразрушающих испытаний сварных соединений;
- приобрести навыки при работе с приборами неразрушающих и разрушающих испытаний по контролю качества сварных соединений;
- научиться применять полученные знания для оценки состояния сварных соединений ТУОПО и проведения его технического диагностирования.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата «Теоретические основы диагностики» относятся к базовым дисциплинам в части математического и естественнонаучного цикла Б2.В. Теоретические основы диагностики – дисциплина, изучение которой способствует формированию у обучающихся воспитанию научного подхода к постановке и решению прикладных задач по оценке технического состояния сварных соединений потенциально-опасного оборудования и различных металлоконструкций, формированию общей технической культуры будущего бакалавра (образ мышления, язык).
Изложение теоретических основ диагностики базируется на математике, физике, металловедении, технологии металлов, теоретических основах сварки и производстве сварных конструкций, изучаемых в рамках общего и высшего профессионального образования.
Для успешного изучения курса теоретических основ диагностики, помимо знаний элементарной физики и математики, обучающий должен обладать следующими знаниями:
- из курса общей физики иметь понятия о физической акустике, ядерной физике, электромагнетизме, полях напряжений, радиолокации;
- векторной алгебры иметь понятия о векторах и математических операциях с векторами, понятия скалярного и векторного произведений;
- курса металловедения иметь понятия о сталях, их марках, свойствах сталей и химическом составе;
- курса производство сварных конструкций иметь понятия о способах и методах сварки, о сварных соединениях.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Теоретические основы диагностики»
В соответствии с ФГОСом выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК).
Умением проверять техническое состояние и остаточный ресурс технологического оборудования, организовывать профилактический осмотр и текущий ремонт оборудования (ПК-4).
Знать:
- методические, нормативные и руководящие материалы, касающиеся выполняемой работы (1);
- принципы работы, технические характеристики и конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств (2);
- методы исследований, правила и условия выполнения работ (3);
- основные техносферные опасности, их свойства и характеристики, характер воздействия вредных и опасных факторов на человека и природную среду, методы защиты от них применительно к сфере своей профессиональной деятельности (4).
Уметь:
- выполнять работы в области научно-технической деятельности по информационному обслуживанию и организации производства (1);
- выполнять работы по техническому контролю в машиностроительном производстве (2);
- идентифицировать основные опасности среды обитания человека, оценивать риск их реализации (3).
Владеть:
- методами проведения комплексного технико-экономического анализа для обоснования принятия решений, изыскания возможности сокращения цикла работ (1);
- понятийно-терминологическим аппаратом в области безопасности(2);
- навыками рационализации профессиональной деятельности с целью обеспечения безопасности и защиты окружающей среды (3).
Умением применять методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей используемых материалов и готовых изделий (ПК-7).
Знать:
- методические, нормативные и руководящие материалы, касающиеся выполняемой работы (1);
- принципы работы, технические характеристики и конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств (2);
- методы исследований, правила и условия выполнения работ (3);
- основные техносферные опасности, их свойства и характеристики, характер воздействия вредных и опасных факторов на человека и природную среду, методы защиты от них применительно к сфере своей профессиональной деятельности (4).
Уметь:
- выполнять работы в области научно-технической деятельности по информационному обслуживанию и организации производства (1);
- выполнять работы по техническому контролю в машиностроительном производстве (2);
- выполнять работы в области научно-технической деятельностипо метрологическому обеспечению (3);
- идентифицировать основные опасности среды обитания человека, оценивать риск их реализации (4).
Владеть:
- методами проведения комплексного технико-экономического анализа для обоснования принятия решений, изыскания возможности сокращения цикла работ (1);
- понятийно-терминологическим аппаратом в области безопасности(2);
- навыками рационализации профессиональной деятельности с целью обеспечения безопасности и защиты окружающей среды (3).
Умением применять методы контроля качества изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности, проводить анализ причин нарушений технологических процессов в машиностроении и разрабатывать мероприятия по их предупреждению (ПК-26).
Знать:
- методические, нормативные и руководящие материалы, касающиеся выполняемой работы (1);
- принципы работы, технические характеристики и конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств (2);
- методы исследований, правила и условия выполнения работ (3);
- основные техносферные опасности, их свойства и характеристики, характер воздействия вредных и опасных факторов на человека и природную среду, методы защиты от них применительно к сфере своей профессиональной деятельности (4).
Уметь:
- выполнять работы в области научно-технической деятельности по информационному обслуживанию и организации производства (1);
- выполнять работы по техническому контролю в машиностроительном производстве (2);
- идентифицировать основные опасности среды обитания человека, оценивать риск их реализации (3).
- понятийно-терминологическим аппаратом в области безопасности(1);
- навыками рационализации профессиональной деятельности с целью обеспечения безопасности и защиты окружающей среды (2).
3.1. Матрица соотнесения разделов/тем учебной дисциплины и формируемых в них профессиональных и общекультурных компетенций.
Раздел 1.
Конструкционные материалы и их сварные соединения – объект диагностирования.
Темы 1.1. – 1.3. лабораторных занятий, СРС.
Раздел 2.
Процессы, протекающие в основном металле и сварных соединениях на различных этапах жизненного цикла.
Раздел 3.
Диагностирование и разрушающие испытания основного металла и сварных соединений.
Темы 3.1., 3.2. лабораторных занятий, СРС.
Раздел 4.
Неразрушающие методы испытаний основного металла и сварных соединений при техническом диагностировании.
4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет – 3 зачетных единицы, 108 ч.
4.1. Лекционные занятия НедеОбъем в ля се- Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание местра 1. Конструкционные материалы и их сварные соединения – объект диагностирования.
1 1.1. Основные понятия о сталях и сплавах, сварных соединениях.
Химический состав и физико-механические характеристики уг- леродистых сталей и сварочных материалов [1, 2, 4].
1.2. Легированные стали. Принципы легирования и контроля ос- 3 новного металла и сварных соединений. Химический состав и 2. Процессы, протекающие в основном металле и сварных соединениях на различных этапах жизненного цикла.
2.2. Явление усталости, термическая усталость, коррозионнотермическая усталость. Механизмы зарождения усталостных по- 2.3. Механизмы коррозионных разрушений основного металла и 9 сварных соединений, коррозионные явление, износ оборудова- 3. Диагностирование и разрушающие испытания основного металла и сварных соединений.
3.1. Математические основы диагностирования. Прогноз. Диаг- ноз. Генез. Модели процессов [1, 2].
3.2. Методы разрушающих испытаний основного металла и 3.3. Безобразцовые методы испытаний. Статические, динамические циклические испытания сварных соединений [1-2, 4, 5-8]. 4. Неразрушающие методы испытаний основного металла и 4.1. Методы измерения твердости сварных соединений. Акустические, магнитные, ренгентовские, капиллярные методы контроля сварных соединений при техническом диагностировании. Государственный надзор за системой технического диагностирования [1-12].
4.2. Лабораторные занятия 1,2,3 1.1 1. Основные требования промышленной 4,5,6 1.2 2. Основы экспертизы промышленной безопасности.
10,11,12 2.1 4. Основные методы неразрушающего контроля качества сварных соединений.
13,14,15 3.1. 5. Визуальный и измерительный контроль 16,17 3.2. 6. Разрушающие методы испытаний контроля 4.3. Самостоятельная работа студента Раздел лины в основном металле и сварных соединениях теплоустойчивых сталей [1, 2, 5].
2. Методы контроля, применяемые при изготовлении и эксплуатации сварных соединений металлоизделий. Перспективные направления развития методов изучения и контроля сварных соединений металлоизделий [2, 5, 7].
соединений ТУОПО, на основе пассивных методов неразрушающего контроля [7, 8, 9]. 0, 1. Требования правил Ростехнадзора и проведению технического диагностирования, к персоналу, оборудованию, сварочным материалом и 2. Системы аттестации специалистов по технической диагностике и НК, специалистов свароч- 0, 4.4. Распределение трудоемкости изучения дисциплин по видам учебной аудиторной и самостоятельной работы студента (трудоемкость освоения дисциплины – 3 ЗЕ).
Недели семестра
ПО ЗЕ ОТ ЗЕ
Текущий контроль Текущий контроль Текущий контроль Текущий контроль Промежуточный контроль Виды аудиторной учебной работы: Лк - лекции, Лз- лабораторные занятия.Виды самостоятельной учебной работы (СРС): СИТ – самостоятельное изучение теории, Р – реферат.
Формы текущего контроля (ТК): ПО – письменный опрос, ОТ – отчет о лабораторной работе.
Форма промежуточной аттестации (ПА): Зач – зачет.
5. Образовательные технологии В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по достижению главной цели ООП о готовности выпускника к профессиональной деятельности предлагается проведение контроля знаний по теоретическим основам технической диагностики в следующих формах:
1. Презентация в систематизированном виде теоретических основ диагностики – 2. Презентация примеров технического диагностирования – 2 ч;
3. Мультимедийное сопровождение. Демонстрация физических моделей технической диагностики – 4 ч.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
6.1. Вопросы к письменному опросу по курсу «Теоретические основы диагностики»
1. Основы понятия диагностики.
2. Прогноз. Диагноз. Генез.
3. Экспресс-методы диагностирования сварных соединений.
4. Структурные и фазовые превращения в сталях при сварке, превращения при нагреве и охлаждении.
5. Виды дефектов (явные, скрытые, исправимые, неисправимые), определение дефекта.
6. Внутренние дефекты металлургического производства (усадочная раковина, пузыри, ликвации и т.д.).
7. Дефекты поверхности на изделиях металлургического производства (трещины напряжения, закаты, заковы и т.д.).
8. Технологические дефекты изготовления технических устройств опасных производственных объектов (ТУОПО).
9. Дефекты сварных соединений, их классификация.
10. Кристаллизационные трещины.
11. Влияние растягивающих напряжений на образование кристаллизационных трещин.
12. Влияние химического состава на образование кристаллизационных трещин.
13. Влияние формы сварочной ванны на образование кристаллизационных трещин.
14. Образование горячих трещин.
15. Образование холодных трещин (гипотезы их возникновения).
16. Поры и неметаллические включения в сварных швах.
17. Флокены, непровары, утяжины, подрезы, наплывы и прочие дефекты в сварных соединениях.
18. Виды эксплуатационных разрушений сварных соединений.
19. Классификация и особенности применения методов НК сварных соединений.
20. Экономические аспекты неразрушающего контроля 21. Визуальный и измерительный контроль (ВИК) сварных соединений, особенности применения метода.
22. Приборы и оборудование для измерений при выполнении ВИК.
23. Электрические и вихретоковые методы НК, сущность методов, приборы и оборудование.
24. Магнитные методы НК, сущность метода, приборы и оборудование.
25. Ультразвуковой контроль. Методы, приборы и оборудования.
26. Радиационные методы НК. Схема контроля сварных соединений методами радиационной дефектоскопии.
27. Тепловые и оптические методы НК сварных соединений, особенности методов.
28. Методы контроля сварных соединений проникающими веществами, приборы, приспособления, оборудование.
29. Перспективные методы НК сварных соединений.
30. Выбор методов контроля в конкретных условиях.
31. Методы измерения твердости сварных соединений.
32. Определение механических характеристик сварных соединений неразрушающими методами.
33. Макро и микроанализ сварных соединений.
34. Механические методы разрушающего контроля качества сварных соединений.
35. Методы испытаний сварных соединений на статическое растяжение. Определяемые характеристики.
36. Требования Правил Ростехнадзора к персоналу, оборудованию, сварочным материалам и качеству сварных соединений.
37. Аттестация сварщиков и специалистов сварочного производства.
38. Аттестация сварочного оборудования.
39. Аттестация технологий сварки.
40. Аттестация сварочных материалов.
41. Аттестация специалистов НК.
42. Нормы оценки качества сварных соединений.
43. Первичная и вторичная кристаллизация при сварке.
44. Опишите строение ЗТВ.
45. Цель аттестации лабораторий НК.
46. Система НК и средство НК.
47. Требования к средствам НК, относящимся к средствам измерения (дефектоскопы, преобразователи, стандартные образцы и т.п).
48. Требования к специалистам НК.
49. Критерии независимости лаборатории НК, имеющей статус юридического лица.
50. Уровни аттестации специалистов НК.
51. Типы акустических волн, распространяющихся в твердых телах.
52. Укажите разницу между активными и пассивными методами акустического контроля.
53. Сущность акустико-эмиссионного метода контроля.
6.2. Вопросы к зачету по курсу «Теоретические основы диагностики»
1. Основы понятия диагностики.
2. Прогноз. Диагноз. Генез.
3. Экспресс-методы диагностирования сварных соединений.
4. Структурные и фазовые превращения в сталях при сварке, превращения при нагреве и охлаждении.
5. Виды дефектов (явные, скрытые, исправимые, неисправимые), определение дефекта.
6. Внутренние дефекты металлургического производства (усадочная раковина, пузыри, ликвации и т.д.).
7. Дефекты поверхности на изделиях металлургического производства (трещины напряжения, закаты, заковы и т.д.).
8. Технологические дефекты изготовления технических устройств опасных производственных объектов (ТУОПО).
9. Дефекты сварных соединений, их классификация.
10. Кристаллизационные трещины.
11. Влияние растягивающих напряжений на образование кристаллизационных трещин.
12. Влияние химического состава на образование кристаллизационных трещин.
13. Влияние формы сварочной ванны на образование кристаллизационных трещин.
14. Образование горячих трещин.
15. Образование холодных трещин (гипотезы их возникновения).
16. Поры и неметаллические включения в сварных швах.
17. Флокены, непровары, утяжины, подрезы, наплывы и прочие дефекты в сварных соединениях.
18. Виды эксплуатационных разрушений сварных соединений.
19. Классификация и особенности применения методов НК сварных соединений.
20. Экономические аспекты неразрушающего контроля 21. Визуальный и измерительный контроль (ВИК) сварных соединений, особенности применения метода.
22. Приборы и оборудование для измерений при выполнении ВИК.
23. Электрические и вихретоковые методы НК, сущность методов, приборы и оборудование.
24. Магнитные методы НК, сущность метода, приборы и оборудование.
25. Ультразвуковой контроль. Методы, приборы и оборудования.
26. Радиационные методы НК. Схема контроля сварных соединений методами радиационной дефектоскопии.
27. Тепловые и оптические методы НК сварных соединений, особенности методов.
28. Методы контроля сварных соединений проникающими веществами, приборы, приспособления, оборудование.
29. Перспективные методы НК сварных соединений.
30. Выбор методов контроля в конкретных условиях.
31. Методы измерения твердости сварных соединений.
32. Определение механических характеристик сварных соединений неразрушающими методами.
33. Макро и микроанализ сварных соединений.
34. Механические методы разрушающего контроля качества сварных соединений.
35. Методы испытаний сварных соединений на статическое растяжение. Определяемые характеристики.
36. Требования Правил Ростехнадзора к персоналу, оборудованию, сварочным материалам и качеству сварных соединений.
37. Аттестация сварщиков и специалистов сварочного производства.
38. Аттестация сварочного оборудования.
39. Аттестация технологий сварки.
40. Аттестация сварочных материалов.
41. Аттестация специалистов НК.
42. Нормы оценки качества сварных соединений.
43. Первичная и вторичная кристаллизация при сварке.
44. Опишите строение ЗТВ.
45. Цель аттестации лабораторий НК.
46. Система НК и средство НК.
47. Требования к средствам НК, относящимся к средствам измерения (дефектоскопы, преобразователи, стандартные образцы и т.п).
48. Требования к специалистам НК.
49. Критерии независимости лаборатории НК, имеющей статус юридического лица.
50. Уровни аттестации специалистов НК.
51. Типы акустических волн, распространяющихся в твердых телах.
52. Укажите разницу между активными и пассивными методами акустического контроля.
53. Сущность акустико-эмиссионного метода контроля.
6.3 Содержание отчета и вопросы к защите лабораторных работ Отчет по лабораторной работе состоит из двух частей – теоретической и практической части. В теоретической части выполняется конспект теоретических положений по работе и описывается методика выполнения лабораторной работы. В практической части приводиться список оборудования, исходные данные для проведения лабораторной работы и таблицы с результатами измерений, расчетов и вывод.
Примерные вопросы к защите лабораторных работ 1. Основные дефекты возникающие при отливки стали в ПГФ?
2. Методы устранения поверхностных трещин в конструкционных сталях?
3. Усталостная прочность – определение?
4. Капиллярные методы неразрушающего контроля?
6.2. Темы рефератов по курсу «Теоретические основы диагностики»
1. Основы понятия диагностики. Прогноз. Диагноз. Генез 2. Экспресс-методы диагностирования сварных соединений.
3. Структурные и фазовые превращения в сталях при сварке, превращения при нагреве и охлаждении.
4. Виды дефектов (явные, скрытые, исправимые, неисправимые), определение дефекта.
5. Кристаллизационные трещины. Влияние растягивающих напряжений, химического состава и формы сварочной ванны, на образование кристаллизационных трещин.
6. Виды эксплуатационных разрушений сварных соединений.
7. Классификация и особенности применения методов НК сварных соединений.
8. Визуальный и измерительный контроль (ВИК) сварных соединений, особенности применения метода.
9. Электрические и вихретоковые методы НК, сущность методов, приборы и оборудование.
10. Магнитные методы НК, сущность метода, приборы и оборудование.
11. Ультразвуковой контроль. Методы, приборы и оборудования.
12. Радиационные методы НК. Схема контроля сварных соединений методами радиационной дефектоскопии.
13. Тепловые и оптические методы НК сварных соединений, особенности методов.
14. Методы контроля сварных соединений проникающими веществами, приборы, приспособления, оборудование.
15. Методы измерения твердости сварных соединений.
16. Определение механических характеристик сварных соединений неразрушающими методами.
17. Механические методы разрушающего контроля качества сварных соединений.
18. Методы испытаний сварных соединений на статическое растяжение. Определяемые характеристики.
19. Аттестация сварщиков и специалистов сварочного производства, сварочного оборудования, сварочных материалов.
20. Аттестация специалистов НК. Требования к специалистам НК.
21. Аттестации лабораторий НК.
22. Система НК и средство НК. Требования к средствам НК, относящимся к средствам измерения (дефектоскопы, преобразователи, стандартные образцы и т.п.).
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 7.1. Основная учебная литература 1. Носов В. В. Диагностика машин и оборудования Санкт-Петербург «Лань», 2012. – 384с. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id= 2. Смирнов, А. Н. Основы технической диагностики [Электронный ресурс] :
учеб. пособие для бакалавров и магистров направления подготовки 150700.62 «Машиностроение», профиль 150704.62 «Оборудование и технология сварочного производства» / А. Н. Смирнов, Н. В. Абабков. – Кемерово : ФГБОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева», 2012. – 453 с.
http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90785&type=utchposob:common 7.2. Дополнительная учебная литература 3. Смирнов, А. Н. Неразрушающие и разрушающие испытания сварных соединений: учебное пособие. – Кемерово: КузГТУ, 2009. – 185 с.
4. Смирнов, А. Н. Металловедение сварки и дефекты металла: учеб. пособие. – Кемерово: ГУ КузГТУ, 2008. – 147 с.
5. Герасимова,А.Г. Контроль и диагностика тепломеханического оборудования ТЭС и АЭС [Электронный ресурс] : учеб. пособие для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Паротурбинные установки атомных электрических станций», «Тепловые электрические станции». - Минск : Вышэйшая школа, 2011. - с. http://www.biblioclub.ru/book/119839/ 6. Сварка. Резка. Контроль: в 2 т. т. 1 : справочник / под ред. Н. П. Алешина, Г.
Г. Чернышева. - М. : Машиностроение, 2004. - 624 с.
7. Сварка. Резка. Контроль: в 2 т. т. 2 : справочник / под ред. Н. П. Алешина, Г.
Г. Чернышева. - М. : Машиностроение, 2004. - 480 с.
8. Алешин, Н. П. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений. – М.: Машиностроение, 2006. – 366 с.
7.3. Перечень наглядных и других пособий, методических указаний по проведению конкретных видов учебных занятий, а также методических материалов к используемым техническим средствам обучения и используемых информационных технологий 9. Смирнов, А. Н. Неразрушающие и разрушающие испытания сварных соединений: учебное пособие. – Кемерово: КузГТУ, 2009. – 185 с.
10. Введение в специальность : учеб. пособие для вузов / В. А. Фролов, В. В.
Пешков, А. Б. Коломенский, В. А. Казаков. – М. : Интермет Инжиниринг, 2004. – 296 с.
11. Методические указания по техническому диагностированию труб поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов с использованием магнитной памяти металлов: РД 34.17.446-97. – М., 1997. – 68 с.
12. Альбом чертежей-заданий к практическим занятиям.
13. Альбомы по средствам неразрушающих и разрушающих испытаний, методикам контроля.
14. Натурные сварные конструкции и детали машин, получаемые на машиностроительных и ремонтных предприятиях Кузбасса.
15. Учебные видео- и кинофильмы по основным технологиям технического диагностирования.
16. Стенды по методам сварочного производства и контроля сварных соединений.
7.4. Нормативно-правовая документация 1. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения 2. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов 3. ГОСТ 23829-85. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения 7.5. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы КузГТУ обеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Комплекты плакатов:
1. Основы надежности;
2. Сварочные работы;
3. Контроль качества сварных соединений;
4. Техническое диагностирование промышленного оборудования.
«