УДК 669.018.29:620.16

Горбатенко В.П., Рыжиков А.А., Лукин А.В.
О ВЗАИМОСВЯЗИ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОКАЗАТЕЛЕЙ УРОВНЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТРУБНОЙ СТАЛИ

Возможность контроля параметров напряженно-деформированного состояния объектов, в частности, труб и трубопроводов, является важным направлением обеспечения эксплуатационной и экологической безопасности их работы за счет своевременного обнаружения потенциально опасных по возникновению трещин и аварийному разрушения участков. Предпочтительными для этих целей являются неразрушающие методы контроля, основанные на измерении тех показателей физических свойств метала, которые являются чувствительными к изменению уровня внутренних напряжений в объекте.
Целью настоящей работы является поиск взаимосвязи между результатами магнитометрического и рентгенографического контроля уровня внутренних напряжений в трубных сталях, обработанным по различным режимам.
Исследования были выполнены на образцах размером 30х30х18,7 мм (18,7мм - толщина листа) из стали 09Г2ФБ, вырезанных из листа после контролируемой прокатки и подвергнутых различным видам термической обработки. Нагрев при отжиге, нормализации и закалке производили до 920±20 С; время выдержки при нагреве составляло50-60 мин. Охлаждение при закалке производили в воде. Отпуск производили при 250 С в течении 120 мин., а также при 350 С и 450 С в течении 90 мин. Образцы подвергали зачистке со всех сторон. поверхность, предназначенную для рентгенографических исследований (плоскость, параллельная поверхности листа), подвергали химическому травлению в 15-% водном растворе азотной кислоты, до удаления поверхностного слоя. Измерение уровня внутренних напряжений проводили рентгенографическим методом, как наиболее часто применяемым для этих целей. На этих же образцах осуществляли магнитометрические измерения.
Рентгенографические исследования образцов проводили на дифрактометре ДРОН-4 в кобальтовом Кa1 излучении. При определении микронапряжений в качестве эталона использовали образец из отожженного в вакууме порошка карбонильного железа. В качестве контролируемых магнитных характеристик, "чувствительных" к изменению внутренних напряжений, использовали величину Н1, пропорциональную остаточной намагниченности объекта после первичного цикла импульсного намагничивания, и величину Н2, пропорциональную остаточной намагниченности объекта после его перемагничивания обратным магнитным полем. Магнитометрические измерения проводили с помощью магнитного структуроскопа, снабженного портативным измерительным датчиком, обеспечивающим локальное намагничивание и перемагничивание объекта с диаметром измерительного "пятна" до 10 мм.
В таблице 1 приведены результаты определения напряжений второго рода (микронапряжений) рентгенографическим методом и данные измерения магнитных характеристик Н1 и Н2 в образцах, обработанных по различным режимам.
Таблица 1 - Результаты рентгенографического и магнитного контроля образцов из стали 09Г2ФБ после различных режимов термической обработки
Режим обработки Магнитные характеристики, А/м Микронапряжения, ???, Н/мм2 Н1 Н2 контролируемая прокатка 1162±25 12±5 125±1 Полный отжиг 721±10 0 0 Нормализация 1114±7 3±3 55±2 Закалка с отпуском при 250 0С 2223±260 480±13 858±60 Закалка с отпуском при 350 0С 1914±63 292±25 552±48 Закалка с отпуском при 450 0С 1689±30 135±5 400±19
Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что существует достаточно "тесная" связь между значениями измеренных магнитных характеристик и напряжений второго рода, измеренных рентгенографическим методом. Характеристика Н1 оказывается "чувствительной" к структурным характеристикам стали. В то же время характер изменения магнитной характеристики Н2 позволяет считать ее слабо зависящей от параметров структуры и изменяющейся, прежде всего, в зависимости от уровня напряжений. Возрастание уровня микронапряжений должно всегда приводить к увеличению значений обеих измеряемых магнитных характеристик.
Выводы:
1.Сравнительный анализ результатов магнитометрических и рентгенографических исследований уровня внутренних напряжений трубной стали после ее различной обработки подтвердил возможность использования изученных характеристик остаточной намагниченности металла для контроля изменения напряженно-деформированного состояния объекта
2.Установлено, что существует достаточно "тесная" связь между показателями остаточной намагниченности стали после импульсного намагничивания и перемагничивания обратным магнитным полем и величиной напряжений второго рода.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК