zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2020-86-5-31-36zldm-1204Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLОпределение коррозионной стойкости низколегированных сталей магнитным методомDetermination of the corrosion resistance of low alloyed steels by magnetic methodНовиковВ. Ф.NovikovV. F.

Виталий Фёдорович Новиков

625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38

Vitaly F. Novikov

38, Volodarskogo ul., Tyumen, 625000

МуратовК. Р.MuratovK. R.

Камиль Рахимчанович Муратов

625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38

Kamil R. Muratov

38, Volodarskogo ul., Tyumen, 625000

muratows@mail.ruСоколовР. А.SokolovR. A.

Роман Александрович Соколов

625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38

Roman A. Sokolov

38, Volodarskogo ul., Tyumen, 625000

УстиновВ. П.UstinovV. P.

Валерий Петрович Устинов

629830, Ямало-Ненецкий АО, г. Губкинский, пос. Промышленная зона

Valery P. Ustinov

pos. Promyshlennaya zona, Gubkinsky, Yamalo-Nenetsky AO, 629830

Тюменский индустриальный университетРоссияTyumen Indual UniversitystriRussian FederationГазпром добыча Ноябрьск, Губкинский ГПЗРоссияGazprom dobycha Noyabrsk LLCRussian Federation2020220520208653136Copyright © Новиков В.Ф., Муратов К.Р., Соколов Р.А., Устинов В.П., 20202020Новиков В.Ф., Муратов К.Р., Соколов Р.А., Устинов В.П.Novikov V.F., Muratov K.R., Sokolov R.A., Ustinov V.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1204

Влияние термообработки на скорость коррозии образцов высокоуглеродистых сталей (максимальная коррозионная убыль наблюдается при температуре отпуска 400 °C) основано на возникновении микрогальванических пар между фазовыми составляющими материала. Микрогальванические пары в процессе термообработки перераспределяются, что меняет условия протекания гальванических токов. В свою очередь структурно-фазовый состав обуславливает магнитные свойства сталей и определяет связь их магнитных характеристик с коррозионной активностью. Цель работы — разработка метода контроля скорости коррозии по изменению магнитных характеристик. Установлено, что существует тесная взаимосвязь между коэрцитивной силой и электрохимическим потенциалом (относительно хлорсеребряного электрода) — показателем коррозионной активности. На примере трубопровода из стали 09Г2С, вдоль которого изменение коэрцитивной силы достигало 25 %, показано, что риск развития макрогальванических пар достаточно высок. Предложен экспресс-метод выявления коррозионно опасных зон изделий путем сканирования магнитных параметров материала. В качестве решения проблемы неоднозначности связи коррозионной активности и магнитных параметров использовали многопараметровый подход. Гармоническим разложением петель магнитного гистерезиса образцов стали 45Х получили ряд нечетных гармоник, некоторые из которых слабо коррелировали с коррозионной убылью. Вместе с тем комплексы из нескольких гармоник коррелировали с ней уже в значительно большей степени. Полученные результаты могут быть использованы при технической диагностике и прогнозировании коррозионной активности стальных конструкций до начала их эксплуатации.

An innovative method of measuring and control of the steel corrosion rate by changing magnetic characteristics is developed. The impact of heat treatment on the corrosion rate of the samples of high-carbon steels (maximum corrosion loss is observed at a tempering temperature of 400°C) is attributed to the appearance of micro-galvanic pairs (MGP) between the phase components of the material. MGP undergo redistribution under heat treatment thus changing conditions of the galvanic current flow. The structural phase composition, in turn, determines the magnetic properties of steel and correlation between the magnetic properties and corrosiveness. The goal of the study is demonstration of the possibility and expediency of using the magnetic parameters of steel for determination of the steel corrosion rate. A close correlation dependence is observed between the coercive force and the electrochemical potential (relative to the silver chloride electrode) which are direct indicators of the corrosiveness. Case study of a pipeline made of 09G2S steel along which change in the coercive force attained 25% revealed rather high risk of developing micro-galvanic pairs. A rapid method of scanning magnetic parameters is proposed to detect potentially corrosive zones. A multi-parameter approach can be used to solve the problem of the ambiguity of the relationship between the corrosiveness and magnetic parameters. Harmonic decomposition of magnetic hysteresis loops of 45Kh steel samples is used to obtain a number of odd harmonics. Some of them weakly correlate with the corrosion loss, whereas complexes of several harmonics correlate to a greater extent. The results can be used in technical diagnostics and prediction of the corrosion activity of steel structures before their operation. The results can be used in technical diagnostics and forecasting of the corrosiveness of steel structures prior to their operation.

коэрцитивная силарелаксационная магнитная восприимчивостьскорость коррозиипрогнозированиезакалкаотпуск после закалкигальваническая коррозионная параФурье-преобразованиеметоды технической диагностикиcoercivityrelaxation magnetic susceptibilitycorrosion rateforecastinghardeningtempering after hardeninggalvanic corrosion pairFourier transformmethods of technical diagnosticsReferencesНестеров Д., Сидорчук М., Миллионщиков В., Беликова Т., Ястребова Н. Коррозия резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов / ТехНадзор. 2015. № 11(108). С. 540 – 541.Nesterov D., Sidorchuk M., Millionshchikov V., Belikova T., Yastrebova N. Corrosion of oil and oil products storage tanks / TekhNadzor. 2015. N 11(108). P. 540 – 541 [in Russian].Быстрова О. Н. Локальная коррозия углеродистой стали в резервуарах для очистки сточных нефтепромысловых вод / Вестник Технологического университета. 2016. Т. 19. № 4. С. 43 – 46.Bystrova O. N. Local carbon steel corrosion in reservoirs for wastewater treatment / Vestn. Tekhnol. Univ. 2016. Vol. 19. N 4. P. 43 – 46 [in Russian].Улиг Г. Г., Реви Р. У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику / Пер. с англ. — Л.: Химия, 1989.Uhlig H. H., Revie R. W. Corrosion and corrosion control. An introduction to corrosion science and engineering. — Leningrad: Khimiya, 1989 [Russian translation].Белеевский В. С., Куделин Ю. И. Коррозия: теория и практика. — М.: Спутник+, 2011. — 275 с.Beleevsky V. S., Kudelin Yu. I. Corrosion: theory and practice. — Moscow: Sputnik+, 2011. — 275 p. [in Russian].Новиков В. Ф., Устинов В. П., Муратов К. Р., Федоров Б. В., Попова С. А. О возможности магнитного метода контроля коррозионной стойкости стали / Коррозия: материалы, защита. 2018. № 8. С. 34 – 38.Novikov V. F., Ustinov V. P., Muratov K. R., Fedorov B. V., Popova S. A. About possibilities of magnetic method for control of steel resistance corrosion / Korroz. Mater. Zashch. 2018. N 8. P. 34 – 38 [in Russian].Novikov V. F., Sokolov R. A., Neradovskiy D. F., Muratov K. R. A technique for predicting steel corrosion resistance. / IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 289. Issue 1. P. 12. DOI: 10.1088/1757-899X/289/1/012013.Novikov V. F., Sokolov R. A., Neradovskiy D. F., Muratov K. R. A technique for predicting steel corrosion resistance. / IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 289. Issue 1. P. 12. DOI: 10.1088/1757-899X/289/1/012013.Скорчеллетти В. В. Теоретические основы коррозии металлов. — Л.: Химия, 1973. — 284 с.Scorcelletti V. V. Theoretical bases of corrosion of metals. — Leningrad: Khimiya, 1973 [Russian translation].Гуляев А. П. Металловедение. Учебник для вузов. — М.: Металлургия, 1986. — 544 с.Gulyaev A. P. Physical Metallurgy. Textbook for universities. — Moscow: Metallurgiya, 1986 [in Russian].Помазова А. В., Панова Т. В., Геринг Г. И. Влияние разнозернистости структуры на коррозионную стойкость наружной поверхности труб из углеродистой стали 20, применяемых в теплоэнергетике / Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2014. Т. 14. № 4. С. 37 – 44.Pomozova V. A., Panova T. V., Gering G. I. Influence of heterogranularity of structure on the corrosion resistance of the outer pipe surface of the carbon steel 20 used in a power system / Vestn. Yuzh.-Ural. Gos. Univ. Ser. Metallurg. 2014. Vol. 14. N 4. P. 37 – 44 [in Russian].Чувильдеев В. Н., Копылов В. И., Нохрин А. В., Бахметьев А. М., Сандлер Н. Г., Тряев П. В., Козлова Н. А., Табачкова Н. Ю., Михайлов А. С., Чегуров М. К., Смирнова Е. С. Влияние локального химического состава границ зерен на коррозионную стойкость титанового сплава / Письма в журнал технической физики. 2016. Т. 42. № 24. С. 24 – 32. DOI: 10.1134/S1063785016120178.Chuvil’deev V. N., Kopylov V. I., Nokhrin A. V., Bakhmet’ev A. M., Sandler N. G., Tryaev P. V., Kozlova N. A., Tabachkova N. Y., Mikhailov A. S., Chegurov M. K., Smirnova E. S. The effect of the local chemical composition of grain boundaries on the corrosion resistance of a titanium alloy / Pis’ma Zh. Tekhn. Fiz. 2016. Vol. 42. N 24. P. 24 – 32. DOI: 10.1134/S1063785016120178.Гутман Э. М. Механохимия металлов и защита от коррозии. — М.: Металлургия, 1981. — 270 с.Gutman E. M. Mechanochemistry of metals and corrosion protection. — Moscow: Metallurgiya, 1974 [in Russian].Мовчан Т. Г., Есипова Н. Е., Ерюкин П. В., Урьев Н. Б., Русанов А. И. Механохимические эффекты в процессах коррозии металлов / Журнал общей химии. 2005. Т. 75. № 11. С. 1761 – 1767. DOI: 10.1007/s11176-005-0491-8.Movchan T. G., Esipova N. E., Eryukin P. V., Uriev N. B., Rusanov A. I. Mechanochemical effects in processes of corrosion of metals / Russian Journal of General Chemistry. 2005. Vol. 75. N 11. P. 1761 – 1767. DOI: 10.1007/s11176-005-0491-8.Матюк В. Ф., Бурак В. А. Контроль качества отпуска закаленных изделий из конструкционных среднеуглеродистых сталей импульсным магнитным методом / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2011. Т. 77. № 9. С. 31 – 36.Matyuk V. F., Burak V. A. Quality Control of Temper Drawing of Hardened Articles Made of Construction Medium-Carbon Steel Using Pulsed Magnetic Method / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2011. Vol. 77. N 9. P. 31 – 36 [in Russian].Михеев М. Н., Горкунов Э. С. Магнитные методы неразрушающего контроля структурного состояния и прочностных характеристик термически обработанных изделий (обзор) / Дефектоскопия. 1985. № 3. С. 3 – 21.Mikheev M. N., Gorkunov E. S. Magnetic methods of non-destructive testing of the structural state and strength characteristics of heat-treated products: Overview / Defektoskopiya. 1985. N 3. P. 3 – 21 [in Russian].Лобанов М. Л., Сысолятина И. П., Чистяков В. К., Гобов Ю. Л., Горкунов Э. С., Задворкин С. М., Корзунин Г. С., Лаврентьев А. Г., Перов Д. В., Ринкевич А. Б., Сандовский В. А. О возможности неразрушающего контроля величины зерна на промежуточных этапах производства электротехнической стали / Дефектоскопия. 2003. Т. 39. № 8. С. 55 – 70. DOI: 10.1023/B:RUNT.0000016388.74217.9a.Lobanov M. L., Sysolyatina I. P., Chistyakov V. K., Gobov Yu. L., Gorkunov E. S., Zadvorkin S. M., Korzunin G. S., Lavrent’ev A. G., Perov D. V., Rinkevich A. B., Sandovskii V. A. On possibility of nondestructive testing of the grain size in the intermediate stages of manufacturing electrical steel / Defektoskopiya. 2003. Vol. 39. N 8. P. 55 – 70. DOI: 10.1023/B:RUNT.0000016388.74217.9a.Бида Г. В., Ничипурук А. П. Магнитные свойства термообработанных сталей. — Екатеринбург, 2005. — 218 с.Bida G. V., Nichipuruk A. P. Magnetic properties of heat-treated steels. — Yekaterinburg, 2005. — 218 p. [in Russian].Царькова Т. П. Магнитные свойства и методы контроля качества термически и деформационно упрочненных сталей: автореферат дисс. ... канд. техн. наук. — Екатеринбург, 1995.Tsar’kova T. P. Magnetic properties and quality control methods of thermally and deformatively hardened steels: author’s abstract of Candidate’s thesis. — Yekaterinburg, 1995 [in Russian].Киселев В. Г., Калютик А. А. Особенности влияния коррозионных элементов на локализацию процессов разрушения металла при прокладке трубопроводов в грунте / Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. № 1 – 2. С. 3 – 10.Kiselev V. G., Calutech A. A. Features of influence of corrosion elements on localization of processes of destruction of metal at laying of pipelines in soil / Izv. Vuzov. Probl. Énerget. 2015. N 1 – 2. P. 3 – 10 [in Russian].Полянская И. Л., Щукина В. Н. Исследование обезуглероживания макроскопических коррозионных повреждений / Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2017. Т. 1. № 3(31). С. 92 – 96.Polyanskaya I. L., Shchukina V. N. Research of decarburization of macroscopic corrosion damages / Uch. Zap. Komsomol’sk.-na-Amure Gos. Tekhn. Univ. 2017. Vol. 1. N 3(31). P. 92 – 96 [in Russian].Пат. № 2627122 РФ, МПК G01R 33/14 (2006.01). Способ и устройство для определения релаксационной коэрцитивной силы и релаксационной намагниченности протяженных изделий из ферромагнитных материалов / Новиков В. Ф., Радченко А. В., Устинов В. П., Чуданов В. Е., Муратов К. Р.; заявитель и патентообладатель ООО НПФ «Радан». — № 2016137251; заявл. 16.09.2016; опубл. 03.08.2017. Бюл. № 22.RF Pat. N 2627122, IPC G01R 33/14 (2006.01). Method and apparatus for determining the relaxation of the coercive force and the relaxation of the magnetization of long products made of ferromagnetic materials / Novikov V. F., Radchenko A. V., Ustinov V. P., Chudanov V. E., Muratov K. R.; applicant and owner OOO NPF «Radan». — N 2016137251; appl. 16.09.2016; publ. 03.08.2017. Byull. N 22.Новиков В. Ф., Прилуцкий В. В. Свойства локальной намагниченности в виде полосы и возможности ее использования для неразрушающего контроля / Дефектоскопия. 2014. № 7. С. 24 – 30. DOI: 10.1134/S1061830914070080.Novikov V. F., Prilutskii V. V. The properties of stripe-shaped residual magnetization and the possibilities for its application for nondestructive testing / Russian Journal of Nondestructive Testing. 2014. Vol. 50. N 7. P. 396 – 401. DOI: 10.1134/S1061830914070080.Пат. № 2570704 РФ, МПК G01N 17/00. Способ и устройство для контроля избыточной коррозии стали / Евко В. П., Новиков В. Ф., Радченко А. В., Устинов В. П.; заявитель и патентообладатель ООО НПФ «Радан». — № 2015103100/28; заявл. 30.01.2015; опубл. 10.12.2015. Бюл. № 34.RF Pat. N 2570704, IPC G01N 17/00. Method and apparatus for control of excessive corrosion of steel / Evko V. P., Novikov V. F., Radchenko A. V., Ustinov V. P.; applicant and owner OOO NPF «Radan». — N 2015103100/28; appl. 30.01.2015; publ. 10.12.2015. Byull. N 34.Бида Г. В., Ничипурук А. П. Многопараметровые методы в магнитной структуроскопии и неразрушающем контроле механических свойств сталей / Дефектоскопия. 2007. № 8. С. 3 – 24. DOI: 10.1134/S1061830907080013.Bida G. V., Nichipuruk A. P. Multiparameter methods in magnetic structuroscopy and nondestructive testing of mechanical properties of steels / Russian Journal of Nondestructive Testing. 2007. Vol. 43. N 8. P. 493 – 509. DOI: 10.1134/S1061830907080013.Биргер И. А. Техническая диагностика. — М.: Машиностроение, 1978. — 240 с.Birger I. A. Technical diagnostics. — Moscow: Mashinostroenie, 1978. — 240 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.