Laboratory researches of the magnetic-anisotropic method for monitoring the stress-strain state of pipelines
Authors: Могильнер Леонид Юрьевич , Скуридин Николай Николаевич 
Published: June 2021

Оценка напряженно-деформированного состояния - один из важнейших этапов при определении работоспособности металлоконструкций, условий их безопасной эксплуатации и остаточного ресурса. Однако до настоящего времени отсутствуют хорошо апробированные технологии, которые позволяли бы определять данную характеристику стальных трубопроводов и корпусов оборудования при диагностировании в условиях эксплуатации. Цель статьи - анализ возможности применения для этого магнитно-анизотропного метода. Метод основан на фиксации магнитных полей рассеяния, возникающих над поверхностью ферромагнитного металла, который под влиянием внешней нагрузки становится анизотропным либо меняет параметры своей анизотропии. Проведена оценка погрешности измерений при использовании магнитно-анизотропного метода. Описаны результаты лабораторных наблюдений за изменением магнитных свойств образцов из трубной стали в упругой и упругопластической областях. Показано, что измерения свойств материала с применением магнитно-анизотропного метода можно трактовать в рамках общепринятых моделей поведения металла под нагрузкой. Указано на необходимость калибровки оборудования на трубных сталях с учетом марки и, возможно, химического состава стали, способа производства трубы, исходной анизотропии металла перед нагружением. Для фиксации перехода металла в упругопластическое состояние следует измерять параметры магнитной анизотропии металла до и после нагрузки либо при возрастании нагрузки фиксировать момент перехода каким-либо альтернативным методом.

Assessment of the stress-strain state is the most important stages in determining the serviceability of steel structures, conditions for their safe operation and calculation of residual life. However, until now there are no well-tested technologies that would allow determining this characteristic of steel pipelines and equipment bodies during diagnostics under operating. The purpose of this article is to analyze the possibility of applying the magnetic-anisotropic method for this purpose. The method is based on the record of stray magnetic fields arising over the surface of the ferromagnetic metal, which becomes anisotropic or changes its anisotropy parameters under the external load influence. The error of measurements using this method was evaluated. The results of laboratory observations of changes in the magnetic properties of pipe steel samples in the elastic and elastoplastic domains are described. It is shown that measurements of material properties using the magneticanisotropic method can be interpreted within the framework of generally accepted models of metal behavior under the load influence. The need for the calibration of the equipment on pipe steels taking into account the grade and possibly the chemical composition of the steel is indicated, as well as the method of pipe production, and the initial anisotropy of the metal before loading. To record the transition of metal to the elastoplastic state, the magnetic anisotropy parameters of the metal should be measured before and after the load or the moment of transition should be recorded by alternative method when the load increases.