Дослідження взаємозв`язку фізико-механічних характеристик феромагнетиків на основі магнітопружних давачів механічних напружень

Abstract

Визначення напруженого стану є актуальною проблемою. На даний час застосовуються різні методи неруйнівного контролю напруженого стану трубопроводів, такі як тензометричний, магнітний, ультразвуковий та ін. Кожний із них має свої переваги і недоліки. Часто необхідно використовувати декілька експериментальних неруйнівних методів одночасно. В цьому плані важливе місце займає магнітний метод контролю. І тут велика роль відводиться первинним перетворювачам, які безпосередньо сприймають вплив механічних напружень і перетворюють його в електричний сигнал для подальшої обробки вхідної інформації. Зміна магнітних характеристик тісно пов’язана із фізичним впливом на об’єкт контролю. До переваг слід віднести високу мобільність обладнання, можливість проведення контролю без контактування перетворювача з досліджуваним об’єктом. Водночас існує ряд недоліків, властивих саме магнітним методам – магнітопружний гістерезис, при якому наявна розбіжність між значеннями індукції при навантаженні і розвантаженні. Найбільша розбіжність виникає при першому циклі. При повторенні циклів ця розбіжність зменшується. Оптимальний шлях – навчитись використовувати повну інформацію, наявну в петлі гістерезису. Ще один метод – це не просто проводити вимірювання в одній точці (навіть якщо таке вимірювання здійснюється в двох взаємно-перпендикулярних напрямках), а зондування поверхні об’єкту в деякій площині. Відтак найбільш ефектним є порівняння магнітного рельєфу навантаженої (в конструкції) і ненавантаженої (в запасі) труби одного виробника і із одної партії. Таким чином, використання методу контролю напруженого стану трубопроводів, заснованого на оцінці магнітних властивостей металу труби, дозволяє комплексно вирішувати задачі підвищення надійності трубопровідної системи.

Определение напряженного состояния является актуальной проблемой. В настоящее время применяются различные методы неразрушающего контроля напряженного состояния трубопроводов, такие как тензометрический, магнитный, ультразвуковой и др. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Часто необходимо использовать несколько экспериментальных неразрушающих методов одновременно. В этом плане важное место занимает магнитный метод контроля. И здесь большая роль отводится первичным преобразователям, которые непосредственно воспринимают влияние механических напряжений и превращают его в электрический сигнал для дальнейшей обработки входящей информации. Изменение магнитных характеристик тесно связано с физическим воздействием на объект контроля. К достоинствам следует отнести высокую мобильность оборудования, возможность проведения контроля без контакта преобразователя с исследуемым объектом. В то же время существует ряд недостатков, свойственных именно магнитным методам – магнитоупругий гистерезис, при котором существует расхождение между значениями индукции при нагрузке и разгрузке. Наибольшее расхождение возникает при первом цикле. При повторении циклов это расхождение уменьшается. Оптимальный путь – научиться использовать полную информацию, имеющуюся в петле гистерезиса. Еще один метод – это не просто проводить измерения в одной точке (даже если такое измерение осуществляется в двух взаимноперпендикулярных направлениях), а использовать зондирование поверхности объекта в некоторой плоскости. Поэтому наиболее эффектным является сравнение магнитного рельефа нагруженной (в конструкции) и ненагруженной (в запасе) трубы одного производителя и из одной партии. Таким образом, использование метода контроля напряженного состояния трубопроводов, основанного на оценке магнитных свойств металла трубы, позволяет комплексно решать задачи повышения надежности трубопроводной системы.

The determination of the stress condition is a topical issue. At present, various non-destructive examination methods, such as strain gauge, magnetic, ultrasonic methods, and others are used to analyze pipelines stress condition. Each of them has its advantages and disadvantages. There is often the need to use several experimental non-destructive methods simultaneously. In this regard, the magnetic inspection holds a unique position. In this case a significant role is played by primary transducers, which directly perceive the effect of mechanical stresses and turn it into the electrical signal for further processing of the input information. The change of magnetic characteristics is closely connected with the physical effect on the monitored object. The advantages include the high mobility of equipment, the ability to perform control without the direct contact of transducer with the object under study. At the same time, there are several disadvantages inherent particularly in the magnetic methods – magnetoelastic hysteresis, in which there is the divergence of induction values during loading and unloading. The greatest divergence occurs in the lead-off cycle and decreases during repeated cycles. The best way is to embrace the complete information available in the hysteresis loop. Another method is not only to take measurements at one point (even if this measurement is carried out in two mutually perpendicular directions), but to perform surface sounding of the object in a certain plane. Therefore, the most efficient method is to compare the magnetic relief of loaded (in the structure) and unloaded (in reserve) pipes of one manufacturer and from one lot. Thus, using the examination method of pipelines stress condition, based on the evaluation of metal magnetic properties of pipes, creates the complex solution to the problems of reliability improvement of pipeline systems.