Исследование магнитоупругого размагничивания локально намагниченной стали

Для повышения точности определения механических напряжений в стали методом магнитоупругого размагничивания (магнитоупругой памяти) дополнительно измеряют магнитоупругую чувствительность материала к упругим напряжениям путем приложения или снятия дополнительной нагрузки известной величины. В работе представлены результаты исследования магнитоупругого размагничивания локально намагниченной стали путем вариаций напряжений одноосного растяжения или сжатия на фоне базовой нагрузки. Проведена оценка магнитоупругой чувствительности исследуемой стали в нагруженном состоянии к вариативным напряжениям. Показано, что определение магнитоупругой чувствительности стали к вариативным нагрузкам позволяет повысить точность оценки базовых напряжений в стальной конструкции магнитоупругими методами. Установлено, что уменьшение напряженности магнитного поля рассеяния локальной остаточной намагниченности стали после вариативного нагружения (или разгрузки) экспоненциально зависит от величины испытываемых ею базовых напряжений. Показана возможность контроля одноосных механических напряжений в стальных конструкциях в режиме магнитоупругой памяти, основанном на зависимости напряженности магнитного поля рассеяния локальной остаточной намагниченности стали от испытываемых ею одноосных напряжений. Предложен способ контроля одноосных напряжений в элементах стальных конструкций методом магнитоупругой памяти с учетом измеренной магнитоупругой чувствительности материала. Полученные результаты могут быть использованы при разработке методики контроля напряженно-деформированного состояния стальных конструкций, испытывающих в процессе эксплуатации одновременно статические и динамические нагрузки.

1. Горкунов Э. С., Мушников А. Н. Магнитные методы оценки упругих напряжений в ферромагнитных сталях (обзор) / Контроль. Диагностика. 2020. Т. 23. № 12. С. 4 – 23. DOI: 10.14489/td.2020.12.pp.004-023

2. Горкунов Э. С., Задворкин С. М., Смирнов С. В. и др. Взаимосвязь между параметрами напряженно-деформированного состояния и магнитными характеристиками углеродистых сталей / Физика металлов и металловедение. 2007. Т. 103. № 3. С. 322 – 327.

3. Новиков В. Ф., Бахарёв М. С. Магнитная диагностика механических напряжений в ферромагнетиках. — Тюмень: Вектор Бук, 2001. — 220 с.

4. Матюк В. Ф., Кулагин В. Н. Контроль структуры, механических свойств и напряженного состояния ферромагнитных изделий методом коэрцитиметрии / Неразрушающий контроль и диагностика. 2010. № 3. С. 1 – 14.

5. Мужицкий В. Ф., Попов Б. Е., Безлюдько Г. Я. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса стальных металлоконструкций подъемных сооружений и сосудов, работающих под давлением / Дефектоскопия. 2001. № 1. С. 38 – 46.

6. Губский С. А., Сухомлин В. И., Волох В. И. Контроль напряженного состояния сталей по коэрцитивной силе / Машинобудування. 2014. № 13. С. 6 – 10.

7. Мирошников В. В., Завальнюк О. П. Исследование возможностей контроля упругих напряжений по величине остаточной намагниченности металла / Вестник НТУ «XIII». 2013. № 34. С. 12 – 17.

8. Деордиев Г. И., Бикташев Т. К. Магнитостикционный способ контроля напряжений в элементах металлоконструкций / Дефектоскопия. 1977. № 3. С. 82 – 92.

9. Правдин Л. С., Бурцева В. А. Особенности изменения намагниченности и магнитострикции от малых приращений упругих напряжений и магнитного поля на примере малоуглеродистой стали / Дефектоскопия. 1992. № 4. С. 29 – 38.

10. Дубов А. А. Диагностика котельных труб с использованием магнитной памяти металла. — М.: Энергоатомиздат, 1995. — 111 с.

11. Новиков В. Ф., Важенин Ю. И., Бахарев М. С. и др. Диагностика мест повышенной разрушаемости трубопровода. — М.: Недра-Бизнесцентр, 2009. — 200 с.

12. Kulak S. M., Novikov V. F., Baranov A. V. Control of Mechanical Stresses of High Pressure Container Walls by Magnetoelastic Method / Transport and Storage of Hydrocarbons IOP Publishing IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 154. P. 012004. DOI: 10.1088/1757-899X/154/1/012004

13. Novikov V. F., Muratov K. R., Kulak S. M., et al. On controlling stresses in a complexly loaded steel construction by magnetoelastic demagnetization / Russian journal of nondestructive testing. 2016. Vol. 52. N 6. P. 357 – 361.

14. Новиков В. Ф., Кулак С. М., Андреев В. О. О контроле напряженно-деформированного состояния стальных мостовых конструкций методом магнитоупругого размагничивания / Строительная механика и расчет сооружений. 2020. № 4(291). С. 3 – 7. DOI: 10.37538/0039-2383.2020.4.3.7

15. Новиков В. Ф., Кулак С. М., Парахин А. С. Определение осевых напряжений стали в режиме памяти по экспоненциальному закону магнитоупругого размагничивания / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 6. С. 54 – 62. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-6-54-62

16. Мельгуй М. А. Магнитный контроль механических свойств сталей. — Минск: Наука и техника, 1980. — 184 с.

17. Novikov V. F., Kulak S. M., Muratov K. R., Parakhin A. S. Relationship between Magnetoelastic Sensitivity of Magnetoelastic Demagnetization of Steels 60G and 65G and Coercive Force and Magnetostriction / Russian Journal of Nondestructive Testing. 2022. Vol. 58. N 6. P. 479 – 487. DOI: 10.1134/S1061830922060079

18. Novikov V. F., Kulak S. M., Parakhin A. S. Testing Uniaxial Stresses in Steels with Allowance for Their Magnetoelastic Sensitivity / Russian Journal of Nondestructive Testing. 2021. Vol. 57. N 4. P. 310 – 319. DOI: 10.1134/S1061830921040082