Неразрушающий контроль трубопроводов: магнитоакустическая диагностика деформации

В. Р. Скальский, С. И. Гирный, Р. Н. Басараб

Аннотация


Наиболее существенным признаком перегрузки металла и его приближения к пределу прочности является пластическая деформация. Большое внимание уделяется поиску эффективных методов неразрушающего контроля уровней напряжений и деформации в материалах нефте- и газопроводов. Среди методов НК, внедренных в нефтегазовой транспортной отрасли, значительное внимание уделено акустической эмиссии (АЭ) – методу, который зарекомендовал себя в эффективном обнаружении не только хрупких разрушений, но и пластической деформации сдвига при разрушении пластичных материалов. Однако, метод AЭ считается эффективным только тогда, когда диагностируемый объект подвергается напряжениям превышающим нормальные рабочие уровни (эффект Кайзера). Влияние упругой и пластической деформации углеродистой стали на интенсивность сигналов магнитоакустической эмиссии (МАЕ) изучали с помощью измерительной системы МАЕ, разработанной в Физико-механическом институте им. Г.В. Карпенко Национальной академии наук Украины. Исследования с использованием этой системы неразрушающего контроля была основной целью данной работы, в которой проанализированы зависимости параметров зарегистрированных сигналов МАЭ от упругой и пластической деформации коммерческой углеродистой стали. Принцип действия МАЭ основан на динамике не антипараллельных доменных стенок. Тенденция к снижению интенсивности сигналов МАЕ с увеличением деформации подтверждает результаты известные в литературе. Проведенные измерения для упругой области деформирования показали высокие воспроизводимость и чувствительность параметров сигналов МАЕ к упругой деформации. Исследования в пластической области сопровождались относительно более низкими воспроизводимостью и чувствительностью параметров сигналов МАЕ к уровню пластической деформации. Представленные результаты подчеркивают, что МАЕ является перспективным методом неразрушающего контроля пластически деформированных участков эксплуатируемых трубопроводов, однако необходимы дальнейшие исследования для поиска методики, разрешающей измерять и выделять безопасную упругую и опасную пластическую деформации по сигналам МАЕ.

Ключевые слова


ageing;elastic deformation;magnetoacoustic emission;mild steel;nondestructive evaluation;pipeline transport;plastic deformation;деформация;магнетоакустическая эмиссия;неразрушающий контроль;старение;трубопроводный транспорт;углеродистая сталь

Полный текст:

PDF

Литература


1. Гудленд Р. Нефтяные и газовые трубопроводы. Оценка социального и экологического влияния: Последние достижения. Фарго, США: Международная Ассоциация Оценки Влияния, 2005. 168 с.

2. Справочник по деградации материалов под воздействием среды / под ред. M. Куц. Норвик, Ню Йорк, США: Виллиам Ендрю Паблішінг, 2005. 598 с.

3. Скальский В.Р., Коваль П.М. Некоторые методологические аспекты применения акустической эмиссии. Львов: изд-во Сполом, 2007. 336 с.

4. Жиль Д.С. Обзор магнитных методов для неразрушающего контроля // НДТ Интернешнл. 1988. Т. 21. С. 311–319.

5. Атертон Д.Л., Жиль Д.С. Влияние механического напряжения на намагниченность // НДТ Интернешнл. 1986. Т. 19. С. 15–19.

6. Дхар А., Атертон Д.Л. Зависимость магнитоакустической эмиссии в трубопроводной стали от частоты намагничивания // Труды IEEE по магнетизму. 1992. Т. 28. С. 1003–1007.

7. Оценка усталостного повреждения стальных конструкционных элементов с помощью анализа магнитоупругих сигналов Баркгаузена / Говиндараджу М.Р.[и др.] // Журнал прикладной физики. 1993. Т. 73. С. 6165–6167.

8. Мандаль К., Дюфор Д., Атертон Д.Л. Использование сигналов магнитного шума Баркгаузена и утечки магнитного потока для анализа дефектов в трубопроводной стали // Труды IEEE по магнетизму. 1999. Т. 35. С. 2007–2017.

9. Пийотровски Л., Августыняк Б., Хмелевски М. Возможность использования магнитоакустической эмиссии для оценки уровня пластической деформации в ферритных материалах // Труды IEEE по Магнетизму. 2011. Т. 47. С. 2087–2092.

10. Буттле Д.Дж., Якубовикс Дж.П., Бриггс Г.А.Д. Магнитоакустическая и баркгаузеновская эмиссии от взаимодействия доменных стенок с включениями в сплаве Инколой 904 // Философский журнал A. 1987. Т. 55. С. 735–756.

11. Жиль Д.С., Атертон Д.Л. Теория ферромагнитного гистерезиса // Журнал прикладной физики. 1984. Т. 55. С. 2115–2120.

12. Гуйот М., Каган В. Акустическая эмиссия вдоль петли гистерезиса для различных ферро- и ферримагнетиков // Журнал по магнетизму и магнитным материалам. 1991. Т. 101. С. 256–262.

13. Шибата М., Оно К. Магнитомеханическая акустическая эмиссия – новый метод неразрушающего измерения механических напряжений // НДТ Интернешнл. 1981. Т. 14. С. 227–234.

14. Августыняк Б. Корреляция между акустической эмиссией и магнитным и механическим эффектами Баркгаузена // Журнал по магнетизму и магнитным материалам. 1999. Т. 196-197. С. 799–801.

15. О'Салливан Д. Магнито-акустическая эмиссия для оценки характерных особенностей микроструктурного состояния ферритной нержавеющей стали // Журнал по магнетизму и магнитным материалам. 2004. Т. 271. С. 381–389.

16. Гуйот М., Мерцерон Т., Каган В. На самом ли деле магнитострикция определяет акустическую эмиссию? // Журнал по магнетизму и магнитным материалам. 1990. Т. 83. С. 217–218.

17. Эдвардс С., Палмер С.Б. Влияние механического напряжения и формы образца на величину и частоту магнитомеханической акустической эмиссии // Журнал Акустического общества Америки. 1987. Т. 82. С. 534–544.

18. Кусанаги Х., Кимура Х., Сасаки С. Влияние механического напряжения на величину акустической эмиссии во время намагничивания ферромагнитных материалов // Журнал прикладной физики. 1979. Т. 50.

С. 2985–2987.

19. Саблик М.Й., Моделирование влияния механических напряжений на магнитные свойства для неразрушающего контроля сталей // Неразрушающие испытания и анализ. 1989. Т. 5. С. 49–65.

20. Лангман Р.А. Магнитные свойства углеродистой стали в условиях двуосных механических напряжений // Труды IEEE по магнетизму. 1990. Т. 26. С. 1246–1251.

21. Томпсон С.М., Таннер Б.К. Зависимость магнитных свойств специально изготовленных перлитных сталей с различной концентрацией углерода от пластической деформации // Журнал по магнетизму и магнитным материалам. 1994. Т. 132. С. 71–88.

22. Хиггенс Ф.П., Карпентер С.Х. Источники акустической эмиссии, возникающей во время растягивающей деформации чистого железа // Акта Металлурджика. 1978. Т. 26. С. 133–139.

23. Жиль Д.С. Теория магнитомеханического эффекта // Физический журнал Д: Прикладная физика. 1995. Т. 28. С. 1537–1546.

24. Измерение механического напряжения в сталях разной микроструктуры с помощью магнитоакустической и баркгаузеновской эмиссий / Буттле Д.Дж. и др. // Труды Лондонского Королевского общества A. 1987. Т. 414. С. 469–497.

25. Магнитоакустическая и баркгаузеновская эмиссии: Их зависимость от дислокаций в железе / Буттле Д.Дж. и др. // Философский журнал A. 1987. Т. 55. С. 717–734.

26. Влияние механических напряжений на магнито-акустическую эмиссию из углеродистой стали и никеля / Нг Д.Х.Л., Якубовикс Дж.П., Скраби С.Б., Бриггс Г.А.Д. // Журнал по магнетизму и магнитным материалам. 1992.

Т. 104–107. С. 355–356.

27. О'Салливан Д. Оценка характерных особенностей ферритной нержавеющей стали с помощью методов Баркгаузена // НДТ&Е Интернешнл. 2004. Т. 37. С. 489–496.

28. Влияние пластической деформации на магнитоакустические свойства сплава Fe–2%Si / Пийотровски Л. [и др.] // НДТ&Е Интернешнл. 2009. Т. 42. С. 92–96.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.