RU2570704C1 - Method and device to monitor excessive corrosion of steel - Google Patents

Method and device to monitor excessive corrosion of steel Download PDF

Info

Publication number
RU2570704C1
RU2570704C1 RU2015103100/28A RU2015103100A RU2570704C1 RU 2570704 C1 RU2570704 C1 RU 2570704C1 RU 2015103100/28 A RU2015103100/28 A RU 2015103100/28A RU 2015103100 A RU2015103100 A RU 2015103100A RU 2570704 C1 RU2570704 C1 RU 2570704C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
field
magnetization
steel
alternating
unit
Prior art date
Application number
RU2015103100/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Павлович Евко
Виталий Федорович Новиков
Александр Васильевич Радченко
Валерий Петрович Устинов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Радан"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Радан" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Радан"
Priority to RU2015103100/28A priority Critical patent/RU2570704C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2570704C1 publication Critical patent/RU2570704C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: monitored element of steelwork is magnetised in maximum extent in form of strip by permanent field, then it is demagnetised by the pre-determined weak variable field to remove unstable residual magnetism. Magnetograms of components of scattering field are scanned. As per points of abrupt change of this field intensity gradient the zones are determined, and power of possible galvanic couplings during steel operation in the specific corrosion environment is estimated. Movable device implementing the method is magnetising unit made out of permanent magnets with alternating opposite magnetic poles, at that magnets roll or slide in the direct contact with surface of the monitored part; demagnetising unit comprising AC generator and electric magnet; metering unit with ferroprobe magnetometer with sensors, and with wheel-distance counter; movement device, for example, trolley; control box.EFFECT: increased efficiency and resolution to sort steel products as per local corrosion activity and corrosion compatibility of connected elements of the steelworks both at entrance inspection stage of rolled steel, and at stage of assemblage to long steelworks.3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля локальных зон избыточной коррозионной активности как в отдельных деталях стальных протяженных металлоконструкций (трубопроводов, мостовых переходов, рельсовых путей, резервуаров с обвязкой, шпунтовых конструкций причальных стенок и др.), так и в местах их соединений на этапе изготовления и в процессе эксплуатации конструкций.The invention relates to measuring equipment and can be used for non-destructive testing of local zones of excessive corrosion activity both in individual parts of long steel structures (pipelines, bridge crossings, rail tracks, tanks with piping, sheet pile structures of mooring walls, etc.), and in places their compounds at the manufacturing stage and during the operation of structures.

Сталь является многофазным материалом, состав которого определяется маркой стали. В то же время, даже в рамках одной марки ее механические и коррозионные свойства зависят от концентрации и частоты повторения неоднородностей материала независимо от физической природы их образования: размеров и формы зерен кристаллитов, неметаллических включений, плотности дефектов, внешних воздействий и других факторов.Steel is a multiphase material, the composition of which is determined by the grade of steel. At the same time, even within the framework of a single brand, its mechanical and corrosive properties depend on the concentration and repetition frequency of material inhomogeneities, regardless of the physical nature of their formation: the size and shape of grains of crystallites, nonmetallic inclusions, density of defects, external influences, and other factors.

Коррозия как процесс разрушения сталей всех марок хорошо изучен. Активность ее протекания в агрессивных природных и промышленных средах является определяющей по сроку службы стальной конструкции в целом. Наиболее опасным и определяющим эксплуатационный ресурс металла и изделий из него являются локальные виды коррозии, всегда протекающие одновременно с равномерным растворением материала. Из литературы известно, что локальные виды коррозии обусловлены аномальной зонной неоднородностью материала по структуре, химическому составу, плотности дефектов, степени деформаций как между контактирующими элементами металлоконструкции в местах сварных и механических соединений, так и на участках отдельного элемента.Corrosion as a process of destruction of steels of all grades is well studied. The activity of its course in aggressive natural and industrial environments is decisive in the service life of the steel structure as a whole. The most dangerous and determining operational resource of metal and products from it are local types of corrosion, which always occur simultaneously with uniform dissolution of the material. It is known from the literature that local types of corrosion are caused by anomalous zone heterogeneity of the material in structure, chemical composition, density of defects, and the degree of deformation between the contacting elements of the metal structure in places of welded and mechanical joints, and in areas of an individual element.

Наравне с контролем исходных механических характеристик стали необходимо иметь надежные ускоренные методы прогнозирования коррозионной активности, то есть изменения этих свойств в процессе коррозионного разрушения.Along with the control of the initial mechanical characteristics of the steel, it is necessary to have reliable accelerated methods for predicting corrosion activity, that is, changes in these properties in the process of corrosion failure.

Условно можно выделить два взаимно дополняющих друг друга метода контроля коррозионной активности различных марок сталей: лабораторный, направленный на исследования дифференциальных зависимостей свойств сталей от вышеуказанных структурных факторов и неразрушающий, ускоренный метод контроля изменения структурно-зависимой коэрцитивной силы в ферромагнитных материалах от интегрального вклада каждого из факторов в суммарный локальный коррозионный процесс.We can conditionally distinguish two mutually complementary methods for controlling the corrosion activity of various steel grades: laboratory, aimed at studying the differential dependences of the properties of steels on the above structural factors, and a non-destructive, accelerated method for monitoring changes in the structurally dependent coercive force in ferromagnetic materials from the integral contribution of each of the factors into the total local corrosion process.

Известен способ измерения скорости коррозионного разрушения внутренних поверхностей стенок полых конструкций (трубопроводов, резервуаров), основанный на регистрации потери за единицу времени массы образца-свидетеля, изготовленного из то го же материала, что и контролируемый объект, и помещенного в коррозионную (рабочую для объекта) среду. Образцы периодически извлекают из коррозионной (рабочей) среды и взвешивают [Коллакот Р.А. Диагностика повреждений. - М.: Мир. 1989, 516 с.]. Способ дает информацию только о скорости общего коррозионного разрушения, не позволяя фиксировать локальную коррозию конструкции.A known method of measuring the rate of corrosion failure of the internal surfaces of the walls of hollow structures (pipelines, tanks), based on the registration of the loss per unit time of the mass of the witness specimen, made of the same material as the controlled object, and placed in the corrosion (working for the object) Wednesday Samples are periodically removed from the corrosive (working) medium and weighed [Kollakot R.A. Diagnosis of damage. - M .: World. 1989, 516 pp.]. The method provides information only on the rate of general corrosion failure, not allowing fixing local corrosion of the structure.

Известен способ, заключающийся в определении плотности коррозионно-активных неметаллических включений в металле после последовательного химического воздействия на шлифованную поверхность металла реактивов, содержащих хлорид-ион и азотную кислоту [RU 2149400 C1, МПК7 G01N 33/20, G01N 17/00, опубл. 20.05.2000].A known method, which consists in determining the density of corrosive non-metallic inclusions in the metal after successive chemical exposure of the polished metal surface of reagents containing chloride ion and nitric acid [RU 2149400 C1, IPC7 G01N 33/20, G01N 17/00, publ. 05/20/2000].

Недостатком метода является необходимость последовательного применения двух растворов реактивов, что существенно затрудняет операцию контроля качества, недостаточная объективность, связанная с необходимостью подсчета разноразмерных микрообъектов, и возможность определения вклада в суммарный процесс локальной коррозии только одного фактора - коррозионно-активных неметаллических включений.The disadvantage of this method is the need for the consistent use of two reagent solutions, which significantly complicates the quality control operation, insufficient objectivity associated with the need to count different sized microobjects, and the possibility of determining the contribution to the total local corrosion process of only one factor - corrosive non-metallic inclusions.

Известен способ контроля качества стальных изделий, заключающийся в том, что от изделий отбирают образцы, изготавливают шлифы с полированной поверхностью, которую обрабатывают в течение заданного времени реактивом, содержащим ионы хлора, выявляют неметаллические включения, вызывающие коррозию, по количеству которых судят о коррозионной стойкости изделий [RU 2222802 C1, МПК7 G01N 17/02, G01N 17/00, опубл. 27.01.2004]. Согласно изобретению шлифованную поверхность образцов обрабатывают в водном растворе, содержащем 6-15 г/л ионов хлора, электрохимическим методом в потенциально динамическом режиме при потенциале, изменяющемся со скоростью 0,36-3,6 В/ч либо от -450 до -700 мВ, либо от -700 до - 450 мВ.A known method of controlling the quality of steel products is that samples are taken from the products, thin sections are made with a polished surface, which is treated for a predetermined time with a reagent containing chlorine ions, non-metallic inclusions that cause corrosion are detected, by the number of which corrosion resistance of the products is judged [RU 2222802 C1, IPC7 G01N 17/02, G01N 17/00, publ. 01/27/2004]. According to the invention, the polished surface of the samples is treated in an aqueous solution containing 6-15 g / l of chlorine ions, by the electrochemical method in a potentially dynamic mode at a potential that varies at a speed of 0.36-3.6 V / h or from -450 to -700 mV , or from -700 to - 450 mV.

Способ позволяет оценить вклад в коррозионную стойкость лишь неметаллических включений и не учитывает вклад от структуры и всех остальных дефектов (вакансий, дислокаций и их скоплений, сегрегации примесей, микрополостей и др.). Ограничение области потенциалов поляризации существенно снижает информативность и достоверность полученных результатов. Непредусмотренный контроль кислотности среды и присутствие в растворе лишь одного из возможных активаторов локальной коррозии - хлорид-иона - резко снижает надежность метода.The method allows to evaluate the contribution to the corrosion resistance of only non-metallic inclusions and does not take into account the contribution from the structure and all other defects (vacancies, dislocations and their clusters, segregation of impurities, microcavities, etc.). The limitation of the region of polarization potentials significantly reduces the information content and reliability of the results. The unforeseen control of the acidity of the medium and the presence in the solution of only one of the possible activators of local corrosion - chloride ion - sharply reduces the reliability of the method.

Недостатком предложенных методов является то, что они являются лабораторными и разрушающим, отсюда следует ограниченное число образцов и в результате этого следует низкая достоверность информации и невозможность 100 процентного контроля.The disadvantage of the proposed methods is that they are laboratory and destructive, this implies a limited number of samples and, as a result, low reliability of information and the impossibility of 100 percent control.

Известен способ определения стойкости труб из ферромагнитной стали к внутри котловой коррозии [SU 571658 A1, МПК6 F22B 37/10, F28F 19/00, G01Ν 17/00, опубл. 05.09.1977], состоящий в измерении коэрцитивной силы материала, значение которой при определенных условиях зависит от толщины металла, изменяющегося при коррозионном разрушении стали.A known method for determining the resistance of pipes of ferromagnetic steel to inside boiler corrosion [SU 571658 A1, IPC6 F22B 37/10, F28F 19/00, G01Ν 17/00, publ. 09/05/1977], consisting in measuring the coercive force of a material, the value of which under certain conditions depends on the thickness of the metal, which changes with the corrosion of steel.

Недостатком известного способа следует отнести значительную методическую сложность процедуры подбора размеров полюсов для обеспечения необходимой зависимости коэрцитивной силы от толщины для конкретного материала.The disadvantage of this method should include the significant methodological complexity of the procedure for selecting the sizes of the poles to ensure the necessary dependence of the coercive force on the thickness for a particular material.

Известен способ и устройство для осуществления магнитного неразрушающего контроля эксплуатационных свойств (твердости, прочности, механических напряжений) стальных протяженных металлоконструкций [RU 2424509 C1, МПК7 G01N 27/80, опубл. 20.07.2011, принятый за прототип]. В основе способа заложена корреляционная связь между полем рассеяния остаточной намагниченности ферромагнитных материалов и структурно чувствительной коэрцитивной силой Нc, по изменению которой контролируются механические свойства стали. Это позволяет отказаться от трудоемкого прерывистого поля измерений Нс. Локальное полюсное намагничивание в виде полосы позволяет реализовать непрерывный контроль структурных неоднородностей стальной конструкции по всей ее протяженности, исключив возможность пропустить аномальный (дефектный) участок.A known method and device for implementing magnetic non-destructive testing of operational properties (hardness, strength, mechanical stress) of steel long steel structures [RU 2424509 C1, IPC7 G01N 27/80, publ. July 20, 2011, taken as a prototype]. The method is based on a correlation between the scattering field of the remanent magnetization of ferromagnetic materials and the structurally sensitive coercive force H c , by changing which the mechanical properties of steel are controlled. This allows you to abandon the time-consuming intermittent field of measurements N with . Local pole magnetization in the form of a strip allows continuous monitoring of structural heterogeneities of a steel structure over its entire length, eliminating the possibility of missing an abnormal (defective) section.

Предназначенный для контроля исходных механических свойств стального проката, известный способ не предусматривает контроль коррозионных свойств, то есть изменений механических свойств стальной конструкции в процессе эксплуатации в агрессивной среде. Техническое решение известного способа не предназначено для исключения влияния текстурной остаточной намагниченности, обусловленной нестабильными структурными неоднородностями стали и не отвечающими за формирование зон локальной коррозионной активности.Designed to control the initial mechanical properties of rolled steel, the known method does not provide for the control of corrosion properties, that is, changes in the mechanical properties of a steel structure during operation in an aggressive environment. The technical solution of the known method is not intended to exclude the influence of texture residual magnetization due to unstable structural inhomogeneities of steel and not responsible for the formation of zones of local corrosion activity.

Устройство способно перемещаться по поверхности контролируемого металла, содержит кассету постоянных магнитов, два феррозондовых датчика и колесо - счетчик расстояния. Недостатком устройства является существование зазора между поверхностью детали и магнитами, в результате чего не обеспечивается необходимое намагничивание стали с помощь кассеты П-образных магнитов и повторяемость результатов измерения. Требуемая намагниченность достигается многократным прохождением кассеты магнитов над поверхностью контролируемой конструкции, что увеличивает трудоемкость экспресс-метода неразрушающего магнитного контроля.The device is capable of moving along the surface of the metal being monitored, it contains a cartridge of permanent magnets, two fluxgate sensors and a wheel - a distance meter. The disadvantage of this device is the existence of a gap between the surface of the part and the magnets, as a result of which the necessary magnetization of steel with the help of a cassette of U-shaped magnets and repeatability of the measurement results are not provided. The required magnetization is achieved by repeatedly passing the magnet cartridge over the surface of the controlled structure, which increases the complexity of the express method of non-destructive magnetic control.

Проведенные нами на ряде марок сталей исследования [Новиков В.Ф., Прилуцкий В.В. Свойства локальной намагниченности в виде полосы и возможности ее использования для неразрушающего контроля. Дефектоскопия, №7, 2014, с. 25-31] показали, что нормальная и тангенциальная составляющие напряженности поля рассеяния над остаточно намагниченным металлом в виде полосы хорошо коррелируют с коэрцитивной силой, при этом контрастность взаимосвязи и повторяемость результатов измерения существенно зависит от степени предельно возможной петли гистерезиса намагниченности стали. С этой целью были оптимизированы способы намагничивания с учетом влияния количества магнитов в кассете с чередующимися полюсами и ширины полосы намагничивания, числа проходов передвижения кассеты над поверхностью контролируемого материала, величиной зазора между полюсами магнита и этой поверхностью, что нашло отражение в заявляемых технических решениях. На фиг. 1 приведены зависимости тангенциальной составляющей поля рассеяния остаточной намагниченности от величины зазора. Наличие воздушного промежутка более чем в 2,4 раза ослабляет намагничивающее действие магнита и предельно возможное намагничивание не достигается даже увеличением числа проходов магнита над поверхностью образца. Оптимальным режимом намагничивания является скольжение или качение полюсов магнита непосредственно в плотном контакте с контролируемой поверхностью стального изделия.The studies we conducted on a number of steel grades [Novikov V.F., Prilutsky V.V. Properties of local magnetization in the form of a strip and the possibility of its use for non-destructive testing. Defectoscopy, No. 7, 2014, p. 25-31] showed that the normal and tangential components of the scattering field strength over a remanently magnetized metal in the form of a strip correlate well with the coercive force, while the contrast of the relationship and the repeatability of the measurement results substantially depend on the degree of the maximum possible hysteresis loop of the steel magnetization. For this purpose, magnetization methods were optimized taking into account the influence of the number of magnets in the cartridge with alternating poles and the width of the magnetization strip, the number of passes of the cartridge over the surface of the material being monitored, the gap between the magnet poles and this surface, which was reflected in the claimed technical solutions. In FIG. Figure 1 shows the dependences of the tangential component of the scattering field of the residual magnetization on the gap. The presence of an air gap more than 2.4 times weakens the magnetizing effect of the magnet and the maximum possible magnetization is not achieved even by increasing the number of passes of the magnet over the surface of the sample. The optimal magnetization mode is sliding or rolling of the poles of the magnet directly in close contact with the controlled surface of the steel product.

Наравне со стабильными, фазово-кристаллическими, структурными неоднородностями вклад в остаточную намагниченность стального проката оказывают нестабильные, слабосвязанные с коррозионными свойствами неоднородности. К ним относятся внутренние и внешние ориентированные механические напряжения технологического характера и другие факторы. Нестабильные неоднородности оказывают слабое влияние на формирование общей коррозионной активности, распределенной по всей длине стального проката, и практически не влияют на формирование зон локальной коррозии. На снимаемых магнитограммах поля рассеяния влияние нестабильных неоднородностей носит сглаживающий характер и уменьшает контрастность контроля скачков напряженности поля в потенциальных зонах локальной коррозионной активности.Along with stable, phase-crystalline, structural inhomogeneities, the contribution to the residual magnetization of rolled steel is made by unstable, weakly related to the corrosion properties of the heterogeneity. These include internal and external oriented mechanical stresses of a technological nature and other factors. Unstable inhomogeneities have a weak effect on the formation of general corrosion activity distributed along the entire length of the rolled steel, and practically do not affect the formation of local corrosion zones. In the scattered field magnetograms, the influence of unstable inhomogeneities is smoothing and reduces the contrast of the control of field strength jumps in potential zones of local corrosion activity.

Для уменьшения влияния указанных факторов предлагается воздействовать на намагниченный участок в виде полосы слабым переменным магнитным полем, обеспечивающим снятие нестабильной намагниченности. Для определения величины размагничивающего поля кроме первичной (размагничивающей) обмотки, распределенной по всему П-образному магнитопроводу, вблизи полюсов размещаются измерительные обмотки, в которых наводится ЭДС, зависящая от магнитных свойств контролируемого материала. Уровень тока в размагничивающей катушке для конкретной марки стали определяется по характеру изменения ЭДС во вторичных обмотках при увеличении тока в первичной. Для этого электромагнит размагничивающего блока, состоящего из генератора переменного тока и электромагнита, помещают на фиксированной высоте непосредственно над поверхностью конструкции. От генератора подают напряжение на первичную обмотку, а вторичную присоединяют к милливольтметру. Увеличивают ток в первичной обмотке и измеряют изменение ЭДС во вторичной. Фиксируют величину тока в момент, когда отклонение U(i) от линейности достигает диапазона величин от 10 до 15%, что соответствует задаваемой величине напряженности поля намагничивания от напряженности магнитного поля насыщения для контролируемого сорта стали изделия. Величину тока соответствующую этому моменту используют в качестве установочного параметра для работы размагничивающего блока устройства контроля. Физической основой такого подхода является следующее. При небольших полях приходят в движение главным образом 180-градусные междоменные границы, сцепление которых с дефектами решетки на один - два порядка меньше, чем 90-градусных границ. При этом с ростом намагничивающего тока наблюдается практически линейное увеличение намагниченности, обусловленное начальной магнитной восприимчивостью. При приложении и снятии поля такой величины снимается остаточная намагниченность, связанная с движением 180-градусных границ. С дальнейшим увеличением поля кроме 180-градусных междоменных границ начинают вовлекаться 90-градусные границы, а зависимость магнитной восприимчивости (величины ЭДС) от величины поля начинает увеличиваться нелинейно. Напряженность поля, составляющая 10-15% от напряженности магнитного поля насыщения для контролируемого сорта стали изделия, является вполне достаточной для снятия нестабильной части остаточной намагниченности. В этом случае более жестко сцепленные 90-градусные междоменные границы с дефектами, не будут смещаться слабым полем и сохранят основную часть остаточной намагниченности, обеспечивая надежное выявление стабильных неоднородностей структуры материала, ответственных за формирование зон повышенной коррозионной активности контролируемой конструкции.To reduce the influence of these factors, it is proposed to act on the magnetized section in the form of a strip with a weak alternating magnetic field, which ensures the removal of unstable magnetization. To determine the magnitude of the demagnetizing field, in addition to the primary (demagnetizing) winding distributed over the entire U-shaped magnetic circuit, measuring windings are placed near the poles, in which an EMF is induced, which depends on the magnetic properties of the material being monitored. The current level in the demagnetizing coil for a particular steel grade is determined by the nature of the change in the EMF in the secondary windings with increasing current in the primary. For this, the demagnetizing magnet of the unit, consisting of an alternating current generator and an electromagnet, is placed at a fixed height directly above the surface of the structure. Voltage is supplied from the generator to the primary winding, and the secondary is connected to the millivoltmeter. Increase the current in the primary winding and measure the change in the EMF in the secondary. The current value is fixed at the moment when the deviation of U (i) from linearity reaches a range of values from 10 to 15%, which corresponds to the set value of the magnetization field strength from the saturation magnetic field strength for the controlled steel grade of the product. The current value corresponding to this moment is used as a setting parameter for the operation of the demagnetizing unit of the control device. The physical basis of this approach is as follows. In small fields, mainly 180-degree interdomain boundaries come into motion, the adhesion of which to lattice defects is one to two orders of magnitude smaller than 90-degree boundaries. In this case, with an increase in the magnetizing current, an almost linear increase in the magnetization is observed, due to the initial magnetic susceptibility. When applying and removing a field of this magnitude, the residual magnetization associated with the movement of 180-degree boundaries is removed. With a further increase in the field, in addition to 180-degree interdomain boundaries, 90-degree boundaries begin to be involved, and the dependence of the magnetic susceptibility (EMF value) on the field value begins to increase nonlinearly. A field strength of 10-15% of the saturation magnetic field strength for a controlled steel grade of a product is quite sufficient to remove the unstable part of the residual magnetization. In this case, more tightly coupled 90-degree interdomain boundaries with defects will not be shifted by a weak field and will retain the main part of the residual magnetization, providing reliable identification of stable inhomogeneities of the material structure responsible for the formation of zones of increased corrosion activity of the controlled structure.

Стали в процессе изготовления, транспортировке и эксплуатации способны намагничиваться. Особенно это относится к длинномерным конструкциям (ДМК): трубы, рельсы, швеллеры и т.п. Для исключения влияния внутреннего магнитного поля (намагниченности) на результаты измерений особенно вблизи концов ДМК предлагается намагничивать сталь вдоль оси ДМК в одном направлении, произвести измерения величины магнитного поля рассеяния после Н1, затем намагнитить материал в противоположном направлении, вновь измерить магнитное поле рассеяния -Н2. 3атем найти разность этих значений. В этом случае напряженность магнитного поля внутри материала вычитается. Величина разности, поделенная на два {Н1-(-Н2)}/2, будет характеризовать материал и его коррозионную совместимость с другим соединяемым элементом.Steel in the manufacturing process, transportation and operation are able to magnetize. This is especially true for long-length structures (DMK): pipes, rails, channels, etc. In order to exclude the influence of the internal magnetic field (magnetization) on the measurement results, especially near the ends of the DMC, it is proposed to magnetize steel along the DMC axis in one direction, to measure the magnitude of the scattering magnetic field after H 1 , then magnetize the material in the opposite direction, and again measure the magnetic field -H 2 . Then find the difference of these values. In this case, the magnetic field inside the material is subtracted. The difference value divided by two {Н 1 - (- Н 2 )} / 2 will characterize the material and its corrosion compatibility with the other connected element.

Магнитное поле Земли составляет ~40 А/м. Для исключения его влияния на точность и повторяемость результатов измерений, все операции способа: намагничивание, размагничивание и измерение осуществляются в фиксированном положении по отношению к направлению внешнего поля.Earth's magnetic field is ~ 40 A / m. To exclude its effect on the accuracy and repeatability of the measurement results, all operations of the method: magnetization, demagnetization and measurement are carried out in a fixed position with respect to the direction of the external field.

Задачей, на решение которой направлены заявляемый способ и устройство, является создание механизма и технологии, обеспечивающих возможность магнитного неразрушающего контроля протяженных стальных конструкций для выявления зон избыточной коррозионной активности и прогнозирования скорости коррозии в процессе их эксплуатации.The task to be solved by the claimed method and device is to create a mechanism and technology that provides the possibility of magnetic non-destructive testing of long steel structures to identify areas of excessive corrosion activity and to predict the corrosion rate during their operation.

Техническим результатом предлагаемого решения является расширение возможностей неразрушающего магнитного контроля по первичной сортировке деталей по параметру коррозионной совместимости в больших протяженных металлоконструкциях, например трубопроводов, буровых колонн, шпунта причальных стенок и т.п., в условиях эксплуатации в конкретной агрессивной среде.The technical result of the proposed solution is to expand the capabilities of non-destructive magnetic testing for primary sorting of parts according to the parameter of corrosion compatibility in large long metal structures, such as pipelines, drill strings, tongue and groove walls, etc., under operating conditions in a specific aggressive environment.

Указанный технический результат по объекту - способ, достигается тем, что в известном способе для контроля механических свойств стальных металлоконструкций, заключающемся в локальном намагничивании протяженных металлоконструкций в виде полос определенной ширины путем перемещения намагничивающего устройства в форме кассеты постоянных магнитов с чередующимися магнитными полюсами над поверхностью металлоконструкции, при этом магнитные моменты магнитов перпендикулярны направлению движения, и измерении магнитного поля рассеяния феррозондовыми датчиками, особенностью является то, что намагничивающее устройство перемещают без зазора, непосредственно в плотном контакте с поверхностью конструкции, создавая локальную намагниченность в виде полосы с вектором намагниченности лежащем внутри плоскости контролируемой детали и ориентированной перпендикулярно ее оси; размагничивают намагниченную полосу слабым переменным магнитным полем определенной напряженности, также ориентированным перпендикулярно оси полосы; измеряют нормальную Нn и тангенциальную Ητ составляющие постоянного магнитного поля рассеяния; по результатам измерения строят магнитограмму распределения поля по длине полосы и в местах скачков (резкого изменения градиентов) составляющих напряженности поля рассеяния Ηn(τ) измеряют электрохимический потенциал φ, выделяя зоны избыточной коррозионной активности и частоту их повторений в контролируемой конструкции. Способ контроля зон избыточной коррозионной активности стальных металлоконструкций достигается локальным намагничиванием металлоконструкций, размагничиванием слабым переменным полем, измерением составляющих магнитного поля рассеяния по длине контролируемого изделия и измерением электрохимического потенциала в местах резкого изменения градиентов поля.The indicated technical result for the object - the method, is achieved by the fact that in the known method for controlling the mechanical properties of steel metal structures, which consists in the local magnetization of extended metal structures in the form of strips of a certain width by moving a magnetizing device in the form of a permanent magnet cassette with alternating magnetic poles above the surface of the metal structure, the magnetic moments of the magnets are perpendicular to the direction of motion, and the measurement of the magnetic field of scattering ozondovymi sensors feature is that the magnetizing device is moved without a gap directly in close contact with the surface of the structure, creating a local magnetization of the strip with the magnetization vector lying within the plane of the component to and oriented perpendicular to its axis; demagnetize the magnetized strip with a weak alternating magnetic field of a certain intensity, also oriented perpendicular to the axis of the strip; measure normal H n and tangential Η τ components of a constant scattering magnetic field; according to the measurement results, a magnetogram of the field distribution along the strip length is built and in the places of jumps (sharp changes in the gradients) of the components of the scattering field strength Η n (τ), the electrochemical potential φ is measured, identifying areas of excessive corrosion activity and the frequency of their repetitions in the controlled structure. A method for controlling zones of excessive corrosion activity of steel metal structures is achieved by local magnetization of metal structures, demagnetization by a weak alternating field, measurement of the components of the scattering magnetic field along the length of the controlled product, and measurement of the electrochemical potential in the places of sharp changes in field gradients.

Указанный технический результат по объекту - устройство достигается тем, что в устройстве для контроля механических свойств стальных металлоконструкций, содержащем средство передвижения с магнитными колесами, в верхней части которого расположены приборный блок и блок управления с лазерной указкой и устройством дистанционного контроля, а в нижней - блок измерения с феррозондовыми датчиками и приборным колесом-счетчиком, защищенные экраном из магнитомягкого материала, и кассетный блок намагничивания, набранный из постоянных магнитов с чередующимися противоположно направленными магнитными моментами и зафиксированный на определенной высоте над поверхностью контролируемой конструкции, особенностью является то, что в качестве кассетного блока намагничивания использованы несколько пар магнитных колес средства передвижения, подобранных таким образом, чтобы противоположные полюса постоянных магнитов чередовались и при движении находились в непосредственном контакте с поверхностью контролируемой детали конструкции; дополнительно содержит блок размагничивания, состоящий из генератора низкочастотного переменного тока, расположенного в верхней части средства передвижения, и электромагнита переменного поля, расположенного в нижней части на фиксированной высоте непосредственно над поверхностью конструкции.The specified technical result for the object - the device is achieved by the fact that in the device for monitoring the mechanical properties of steel metal structures containing a vehicle with magnetic wheels, in the upper part of which there is an instrument unit and a control unit with a laser pointer and a remote control device, and in the lower part - a unit measurements with fluxgate sensors and a meter counter wheel, protected by a screen of soft magnetic material, and a magnetization cassette unit composed of permanent magnets with alternating oppositely directed magnetic moments and fixed at a certain height above the surface of the controlled structure, the peculiarity is that several pairs of magnetic wheels of the vehicle are used as a magnetization cassette, selected so that the opposite poles of the permanent magnets alternate and are in direct contact when moving with the surface of the controlled structural part; further comprises a demagnetization unit, consisting of a low-frequency alternating current generator located in the upper part of the vehicle, and an alternating field electromagnet located in the lower part at a fixed height directly above the surface of the structure.

Изобретение поясняется иллюстрационными материалами: на фиг. 1 представлена зависимость Ητ поля рассеяния от величины зазора между полюсами магнита и контролируемой поверхностью стали; на фиг. 2 представлена блок-схема устройства, общий вид сбоку и вид снизу; на фиг. 3 представлен измененный вариант блок-схемы устройства с ручным управлением в части изменения блока намагничивания, общий вид сбоку и вид снизу; на фиг. 4 представлена магнитограмма распределения Нn поля рассеяния по длине углового проката 40×40, Ст. 3 с исходными заводскими параметрами, имеющего аномальный скачок Нn в зоне концентрации фазово-структурных неоднородностей; на фиг. 5 представлена статистически усредненная по 20 образцам (угловой прокат 40×40, Ст. 3 с исходными заводскими параметрами) корреляционная связь электрохимического потенциала φ в среде морской воды от Нn; на фиг. 6 представлена магнитограмма распределения Нn по длине трубы 09Г2С с двумя скачками Нn в зонах термического воздействия в режиме термического отпуска стали и закалки; на фиг. 7 представлена магнитограмма(фиг. 7а) распределения тангенциальной составляющей поля Ητ по длине пластины Ст. 3, соединенной сварным швом(фиг. 7б), результаты измерения электрохимического потенциала φ на участках до и после сварного шва в морской воде относительно платинового электрода (фиг. 7в).The invention is illustrated by illustrative materials: in FIG. 1 shows the dependence Η τ of the scattering field on the gap between the poles of the magnet and the controlled surface of the steel; in FIG. 2 shows a block diagram of a device, a general side view and a bottom view; in FIG. 3 shows a modified version of a block diagram of a device with manual control in terms of changing the magnetization unit, a general side view and a bottom view; in FIG. 4 shows a magnetogram of the distribution of H n the scattering field along the length of the rolled 40 × 40, Art. 3 with initial factory parameters, having an abnormal jump in H n in the concentration zone of phase-structural inhomogeneities; in FIG. 5 shows a statistically averaged over 20 samples (angular rolled 40 × 40, Art. 3 with the original factory parameters) correlation between the electrochemical potential φ in sea water from H n ; in FIG. Figure 6 shows the magnetogram of the distribution of H n along the length of the pipe 09Г2С with two jumps H n in the heat-affected zones in the thermal tempering mode of steel and quenching; in FIG. 7 shows a magnetogram (Fig. 7a) of the distribution of the tangential component of the field Η τ along the length of the plate 3 connected by a weld (Fig. 7b), the results of measuring the electrochemical potential φ in the areas before and after the weld in seawater relative to the platinum electrode (Fig. 7c).

Устройство для контроля зон избыточной коррозионной активности стальных металлоконструкций, фиг. 2, содержит средство передвижения 1 с движителем 6, например, типа тележки; блок управления 7; приборный блок 8; блок измерения, состоящий из 9, 10, 11, 13; блок намагничивания из 2, 3, 4; блок размагничивания из 12, 17.A device for monitoring areas of excessive corrosion activity of steel metal structures, FIG. 2, comprises a vehicle 1 with a propulsion device 6, for example, of a cart type; control unit 7; instrument unit 8; a measurement unit consisting of 9, 10, 11, 13; magnetization unit of 2, 3, 4; demagnetization block of 12, 17.

Средство передвижения 1 представляет собой раму 14 из немагнитного материала с тремя парами магнитных колес 2, 3, 4. Заднее колесо 5 выполнено из немагнитного материала и связано блоком шестерен с электродвигателем движителя 6.The vehicle 1 is a frame 14 of non-magnetic material with three pairs of magnetic wheels 2, 3, 4. The rear wheel 5 is made of non-magnetic material and is connected by a block of gears with an electric motor of the propulsion 6.

Приборный блок 8 представляет собой магнитометр, например, типа ИКН-2ФП, закрепленный на раме 14 в верхней части средства передвижения 1 любым известным способом, например посредством винтов из немагнитного материала.The instrument unit 8 is a magnetometer, for example, type IKN-2FP, mounted on the frame 14 in the upper part of the vehicle 1 by any known method, for example by means of screws made of non-magnetic material.

Блок измерения расположен в нижней части средства передвижения 1 непосредственно над поверхностью 15 металлоконструкции и представляет собой феррозондовые датчики 9, 10, размещенные на единой подпружиненной консоли 18, для измерения нормальной 9, тангенциальной 10 составляющих поля рассеяния и приборным колесом-счетчиком расстояния 11, которые для исключения влияния магнитного поля блока намагничивания 2-4 и электромагнита блока размагничивания 12 окружены экраном 13, выполненным из магнитомягкого материала, например пермаллоя.The measuring unit is located in the lower part of the vehicle 1 directly above the surface 15 of the metal structure and is a flux-gate sensors 9, 10 located on a single spring-loaded console 18, for measuring the normal 9, tangential 10 components of the scattering field and the instrument wheel-distance meter 11, which for excluding the influence of the magnetic field of the magnetization unit 2-4 and the electromagnet of the demagnetization unit 12 are surrounded by a screen 13 made of soft magnetic material, for example permalloy.

Феррозондовые датчики 9, 10 связаны с магнитометром приборного блока 8 посредством гибкого кабеля и закреплены на раме 14 в виде подпружиненной консоли 18 при помощи немагнитных винтов и скользят по поверхности контролируемого изделия при движении тележки. Для защиты датчиков 9, 10 от истирания во время скольжения по поверхности 15 они защищены экраном из твердого немагнитного материала, например фольгой из титана.Flux-gate sensors 9, 10 are connected to the magnetometer of the instrument unit 8 by means of a flexible cable and are mounted on the frame 14 in the form of a spring-loaded console 18 with non-magnetic screws and slide on the surface of the monitored product when the trolley moves. To protect the sensors 9, 10 from abrasion during sliding on the surface 15, they are protected by a screen of solid non-magnetic material, for example, titanium foil.

Свобода передвижения по поверхности 15 обеспечена свободно вращающимся колесом 5.The freedom of movement on the surface 15 is provided by a freely rotating wheel 5.

Блок намагничивания 2-4 закреплен немагнитными винтами в нижней части средства передвижения 1 и представляет собой одну-три пары свободно вращающихся магнитных колес, в оси которых помещен постоянный магнит, изготовленный из порошка SmC05. Магниты подобраны таким образом, чтобы противоположные полюса постоянных магнитов чередовались (на фиг. 2 стрелками показаны направления магнитного момента). При движении средства передвижения 1 магнитные колеса 2-4 непосредственно катятся в плотном контакте с поверхностью 15, одновременно обеспечивая оптимальный процесс намагничивания и магнитное закрепление тележки 1 на поверхности стали во время движения.The magnetization block 2-4 is fixed by non-magnetic screws in the lower part of the vehicle 1 and consists of one to three pairs of freely rotating magnetic wheels, in the axis of which a permanent magnet made of SmC0 5 powder is placed. The magnets are selected so that the opposite poles of the permanent magnets alternate (in Fig. 2, the arrows indicate the directions of the magnetic moment). When the vehicle 1 is moving, the magnetic wheels 2-4 directly roll in close contact with the surface 15, while simultaneously ensuring the optimal magnetization process and the magnetic fastening of the trolley 1 on the steel surface during movement.

Блок управления 7 расположен на средстве передвижения 1, закреплен винтами из немагнитного материала. Блок управления 7 включает в себя лазерную указку 16, закрепленную немагнитными винтами в передней части рамы 14 средства передвижения 1 и устройство дистанционного контроля, связанное с движителем средства передвижения 1 гибким кабелем.The control unit 7 is located on the vehicle 1, secured with screws of non-magnetic material. The control unit 7 includes a laser pointer 16, secured by non-magnetic screws in front of the frame 14 of the vehicle 1 and a remote control device associated with the propulsion of the vehicle 1 with a flexible cable.

Блок размагничивания 12, 17 представляет собой низкочастотный генератор переменного тока 17, расположенный в верхней части средства передвижения 1, связанный с П-образным электромагнитом переменного поля 12, расположенный в нижней части, непосредственно над поверхностью контролируемого изделия 15.The demagnetization unit 12, 17 is a low-frequency alternator 17 located in the upper part of the vehicle 1, connected with a U-shaped electromagnet of the alternating field 12, located in the lower part, directly above the surface of the controlled product 15.

Из соображений удобства и целесообразности в условиях локального контроля протяженных металлоконструкций, например в местах сварных швов, резьбовых переходов или клепочных соединений, применяется второй вариант устройства с ручным управлением тележки, измененным блоком намагничивания, изображенный на фиг. 3. Блок управления 7 и движитель 6 исключены, приборный блок 8, блок размагничивания 17, блок измерения функционально не меняют своего назначения и места расположения на раме 14 средства передвижения 1 (на фиг. 3 не показаны). Блок намагничивания 19 изготовлен в виде кассеты из П-образных постоянных магнитов из магнитотвердого материала SmCО5, полюса которых имеют овальную форму и защитное покрытие 20 от механического истирания в местах непосредственного контакта с контролируемой поверхностью 15, например из карбида вольфрама толщиной 10-20 мкм. Для обеспечения плотного контакта с поверхностью 15 и свободного перемещения устройства овал полюсов магнита выполнен с высотой сегмента большей, чем максимальная величина неровности контролируемой поверхности 15, например неровности сварного шва или высоту шляпки заклепки. Магниты в кассете подобраны таким образом, чтобы полюса постоянных магнитов чередовались.For reasons of convenience and expediency, under conditions of local control of extended metal structures, for example, in places of welds, threaded transitions or riveted joints, the second version of the device with manual control of the trolley, modified by the magnetization unit, shown in FIG. 3. The control unit 7 and the mover 6 are excluded, the instrument unit 8, the demagnetization unit 17, the measuring unit do not functionally change their purpose and location on the frame 14 of the vehicle 1 (not shown in Fig. 3). The magnetization block 19 is made in the form of a cassette of U-shaped permanent magnets made of SmCO 5 magnetically hard material, the poles of which are oval and have a protective coating 20 from mechanical abrasion in places of direct contact with the surface 15, for example, tungsten carbide with a thickness of 10-20 μm. To ensure tight contact with the surface 15 and the free movement of the device, the oval of the magnet poles is made with a segment height greater than the maximum roughness of the controlled surface 15, for example, weld roughness or the height of the rivet head. The magnets in the cassette are selected so that the poles of the permanent magnets alternate.

Для осуществления заявляемого способа проводят намагничивание, которое осуществляют путем перемещения качением или скольжением магнитов 2, 3, 4 (или соответственно 19 на фиг. 3) блока намагничивания с чередующимися полюсами непосредственно в плотном контакте с поверхностью металлоконструкции при помощи средства передвижения 1, что позволяет создать максимально возможное поле намагничивания (фиг. 1).To implement the proposed method carry out magnetization, which is carried out by moving by rolling or sliding magnets 2, 3, 4 (or 19, respectively, in Fig. 3) of the magnetization unit with alternating poles directly in tight contact with the surface of the metal structure using the vehicle 1, which allows you to create the maximum possible magnetization field (Fig. 1).

В результате перемещения магнитов 2, 3, 4 происходит неоднократное перемагничивание части контролируемой металлоконструкции в виде полосы, что приводит к достижению состояния, близкого к магнитному насыщению в области намагничивания. Магнитное поле магнитов 2, 3, 4 направлено перпендикулярно направлению движения средства передвижения 1, а области локальной намагниченности имеют вид полос заданной ширины. Расстояние между магнитами 2, 3, 4 подобрано таким образом, чтобы ширина локальной намагниченной полосы была на порядок выше размеров феррозондовых датчиков 9, 10. Диаметр колеса 5 подобран так, чтобы одновременно обеспечить плотный контакт постоянных магнитов 2, 3, 4 (или 19 на фиг. 3) и датчиков 9, 10 с поверхностью 15 с учетом свободного хода подпружиненной консоли 18, а также постоянный зазор между электромагнитом переменного поля 12 и поверхностью 15 металлоконструкции при движении.As a result of the movement of magnets 2, 3, 4, a multiple magnetization reversal of a part of the controlled metal structure in the form of a strip occurs, which leads to the achievement of a state close to magnetic saturation in the magnetization region. The magnetic field of magnets 2, 3, 4 is directed perpendicular to the direction of movement of the vehicle 1, and the local magnetization regions have the form of stripes of a given width. The distance between the magnets 2, 3, 4 is selected so that the width of the local magnetized strip is an order of magnitude higher than the sizes of the flux-gate sensors 9, 10. The diameter of the wheel 5 is selected so as to ensure close contact of the permanent magnets 2, 3, 4 (or 19 Fig. 3) and sensors 9, 10 with a surface 15, taking into account the free movement of the spring-loaded console 18, as well as a constant gap between the electromagnet of the alternating field 12 and the surface 15 of the metal during movement.

Одновременно с намагничиванием идет процесс размагничивания полосы слабым, предварительно отградуированным по отклонению величины ЭДС от линейности для контролируемого сорта стали металлоконструкции, переменным магнитным полем, также ориентированным перпендикулярно направлению движения средства передвижения 1. Напряженность размагничивающего поля, составляющая 10-15% от напряженности магнитного поля насыщения для контролируемого сорта стали изделия, является установочным параметром для снятия нестабильной части остаточной намагниченности контролируемого изделия, обусловленной небольшими ориентированными напряжениями первого и второго рода, которые формируют магнитную текстуру. В процессе перемещения средства передвижения 1 производят запись магнитограммы посредством феррозондовых датчиков 9, 10 магнитометра и колеса-счетчика расстояния 11. Данные сканирования поля рассеяния по длине полосы регистрируют запоминающим устройством на базе магнитометра ИКНМ-2ФП для последующей передачи их на ПК. Результат представляет собой магнитограмму, например кривые на фиг. 4, 6, 7а. Далее на магнитограмме, в местах скачков напряженности поля рассеяния Ητ или Нn, определяют области повышенной концентрации структурных неоднородностей с большим временем жизни, соизмеримым с временем эксплуатации металлоконструкции, и с помощью стандартной электрохимической ячейки проводят измерения электрохимического потенциала. Выделенные области являются хорошим информационным параметром о потенциально возможных гальванопарах в условиях электролитической среды эксплуатации металлоконструкции, что, в свою очередь, свидетельствует о наличии локальной зоны повышенной коррозионной активности.Simultaneously with magnetization, the process of demagnetization of the strip is weak, pre-calibrated by the deviation of the EMF from linearity for the controlled steel grade of the metal structure, with an alternating magnetic field, also oriented perpendicular to the direction of movement of the vehicle 1. The demagnetizing field strength, which is 10-15% of the saturation magnetic field strength for a controlled grade of steel product, is the setting parameter for removing the unstable part of the residual magnet the magnitude of the controlled product, due to the small oriented voltages of the first and second kind, which form a magnetic texture. In the process of moving the vehicle 1, a magnetogram is recorded using flux-gate sensors 9, 10 of the magnetometer and a distance counter wheel 11. The scanned field scans along the strip length are recorded with a memory device based on the IKNM-2FP magnetometer for subsequent transfer to a PC. The result is a magnetogram, for example, the curves in FIG. 4, 6, 7a. Further, on the magnetogram, in the places of jumps in the scattering field strength Η τ or H n , regions of increased concentration of structural inhomogeneities with a long lifetime comparable with the operating time of the metal structure are determined, and the electrochemical potential is measured using a standard electrochemical cell. The highlighted areas are a good information parameter about potential galvanic couples in the electrolytic environment of operation of metal structures, which, in turn, indicates the presence of a local zone of increased corrosion activity.

Например, на фиг. 4 на участке 400-600 мм образца с исходными заводскими технологическими характеристиками углового проката 40×40, сталь Ст. 3 отмечается аномальный скачок Нn на магнитограмме. Измерение в этой зоне образца электрохимического потенциала стали относительно платинового электрода с электролитом морская вода (4% раствор NaCl) в месте скачка нормальной составляющей напряженности магнитного поля рассеяния ΔΗn показало его изменение от 0,63 В до 0,51 В. По наблюдаемому изменению потенциала Δφ в 0,12 В можно спрогнозировать, что при эксплуатации этой детали металлоконструкции в морской воде, например буровой платформы, возможно образование мощной гальванопары, способной привести к электрохимическому разрушению металла. Тогда информационный показатель - коэффициент, связывающий ΔΗn магнитограммы неразрушающего магнитного контроля и Δφ при морской среде эксплуатации, составляет в среднем 0,42 В/А/м.For example, in FIG. 4 in the area of 400-600 mm of the sample with the original factory technological characteristics of the rolled 40 × 40 steel Art. 3, an abnormal jump in H n is noted in the magnetogram. Measurement in this zone of a sample of the electrochemical potential of steel relative to a platinum electrode with an electrolyte seawater (4% NaCl solution) at the point of the jump in the normal component of the scattering magnetic field ΔΗ n showed its change from 0.63 V to 0.51 V. According to the observed change in potential Δφ of 0.12 V can be predicted that during the operation of this metal part in sea water, for example, a drilling platform, the formation of a powerful galvanic pair that can lead to electrochemical destruction of the metal is possible. Then the information indicator - the coefficient connecting ΔΗ n of the magnetogram of non-destructive magnetic control and Δφ in the marine environment, is on average 0.42 V / A / m.

На фиг. 5 представлена статистически усредненная по 20 образцам (угловой прокат 40×40, Ст. 3 с исходными заводскими параметрами) корреляционная связь электрохимического потенциала в среде морской воды от Нn составляющей магнитного поля рассеяния.In FIG. Figure 5 shows a statistically averaged over 20 samples (angular rolling 40 × 40, Art. 3 with initial factory parameters) correlation between the electrochemical potential in the sea water environment and the H n component of the scattering magnetic field.

Для примера влияния термического воздействия на величину используемого контрольного параметра Нn (моделирование сварных соединений или температурных технологических факторов) на образце трубы длиной 1850 мм, марка стали 09Г2С, сначала нагрели газовой горелкой участок шириной 50 мм до 600°С на расстоянии 700 мм от левого конца образца и выдерживали 5 минут (термический отпуск). Другой участок, удаленный на расстоянии 500 мм от первого, нагрели до 800°С и резко охладили (закалка). Заявляемым устройством намагнитили до насыщения поверхность трубы по всей длине и размагнитили слабым переменным магнитным полем, обеспечивающим снятие нестабильной остаточной намагниченности. Для определения величины размагничивающего поля от генератора переменного поля подавали напряжение на первичную обмотку электромагнита, а на вторичной измеряли напряжение ЭДС милливольтметром. Увеличивая ток на первичной обмотке, фиксировали величину тока в момент отклонения Uэдс(I) от линейного участка вольт - амперной характеристики на уровне 10÷15%, что соответствует отклонению от линейности величины магнитной восприимчивости нестабильных образований практически не влияющих на коррозионную активность стали в процессе эксплуатации. Величину тока, соответствующую этому моменту, использовали в качестве устанавливающего параметра напряженности поля размагничивания. Для исключения влияния внутреннего магнитного поля остаточной намагниченности образца обусловленного полем Земли, технологическими факторами при изготовлении конструкции и ее транспортировке на информативность результатов измерения, намагничивание осуществляли, например, вдоль оси трубы в прямом и обратном направлении и соответственно каждый раз производили измерение магнитного поля рассеяния H1 и H2. Обработку магнитограммы производили по среднему значению разности величин Н, как {Н1-(Н2)}/2. При этом все операции намагничивания, размагничивания и измерения контролируемой трубы осуществлялось в условиях фиксации направления магнитного поля Земли. На снятой магнитограмме, фиг. 6, отмечается две зоны аномального скачка напряженности магнитного поля рассеяния Нn от 300 до 800А/м, отличающиеся от распределения магнитного поля по всей трубе. Для проверки достоверности в выявленных зонах концентрации структурных неоднородностей при разных режимах термических воздействий на контролируемой трубе с помощью коэрцитиметра КИФМ-2 производились замеры коэрцитивной силы Ηс как чувствительной характеристики структурных и фазовых свойств стали. С помощью электрохимической ячейки в этих же зонах были произведены замеры электрохимического потенциала по отношению к стандартному платиновому электроду в морской воде. У основного металла трубы Нс составила 372А/м, а на участке отпуска и закалки 186 А/м и 715 А/м. При этом величина изменения потенциалов составила 0,13 В и 0,34 В соответственно.As an example of the influence of thermal influence on the value of the control parameter H n used (modeling of welded joints or temperature technological factors) on a pipe sample 1850 mm long, steel grade 09Г2С, first a gas burner was heated to a section 50 mm wide to 600 ° C at a distance of 700 mm from the left end of the sample and kept for 5 minutes (thermal tempering). Another area, removed at a distance of 500 mm from the first, was heated to 800 ° C and sharply cooled (quenching). The inventive device magnetized until saturation the surface of the pipe along the entire length and demagnetized with a weak alternating magnetic field, which ensures the removal of unstable residual magnetization. To determine the magnitude of the demagnetizing field from the alternating field generator, voltage was applied to the primary winding of the electromagnet, and the voltage was measured on the secondary winding by a millivoltmeter. Increasing the current on the primary winding, the current value was fixed at the moment of deviation of the U emf (I) from the linear section of the volt-ampere characteristic at the level of 10–15%, which corresponds to a deviation from linearity of the magnetic susceptibility of unstable formations that practically do not affect the corrosion activity of steel in the process operation. The current value corresponding to this moment was used as a setting parameter of the demagnetization field strength. To exclude the influence of the internal magnetic field of the residual magnetization of the sample due to the Earth’s field, technological factors in the manufacture of the structure and its transportation on the information content of the measurement results, magnetization was carried out, for example, along the pipe axis in the forward and backward directions and, accordingly, the magnetic field scattering H 1 was measured each time and H 2 . The processing of the magnetogram was performed according to the average value of the difference in the values of H, as {H 1 - (H 2 )} / 2. Moreover, all the operations of magnetization, demagnetization and measurement of the controlled pipe were carried out under conditions of fixing the direction of the Earth's magnetic field. In the recorded magnetogram, FIG. 6, there are two zones of an abnormal jump in the intensity of the scattering magnetic field H n from 300 to 800 A / m, which differ from the distribution of the magnetic field throughout the pipe. For the validation of the zones identified in the concentration of structural heterogeneities at different modes controlled thermal stresses on the pipe using coercimeter KIFM-2 measurements performed coercivity Η sensitive to both structural characteristics and phase characteristics of the steel. Using the electrochemical cell in the same zones, measurements of the electrochemical potential with respect to the standard platinum electrode in seawater were made. For the base metal, the H s pipe was 372 A / m, and in the tempering and quenching section, 186 A / m and 715 A / m. The magnitude of the potential change was 0.13 V and 0.34 V, respectively.

Проведенные нами исследования показали, что изменения тангенциальной составляющей магнитного поля рассеяния Ητ по длине образца также связаны с изменением электрохимического потенциала, как и в случаях контроля Нn. Например, на фиг. 7 показано распределение Ητ по длине двух пластин соединенных сваркой. Сварной шов зашлифовывался до уровня поверхности пластин (фиг. 7б). Образец намагничивался устройством с ручным управлением, изображенным на фиг. 3, в виде полосы длиной 100 мм (с двух сторон по 50 мм относительно шва), перпендикулярно его оси путем перемещения постоянных магнитов овальной формы в плотном контакте с контролируемой поверхностью. На магнитограмме (фиг. 7а) показано распределение Ητ параллельно поверхности контролируемого образца и перпендикулярно его оси. На фиг. 7в приведены значения электрохимического потенциала в морской воде относительно платинового электрода в зоне скачка Ητ, которые составили 593 мВ левой пластины образца, 597 мВ - шва и 581 мВ - правой пластины. Таким образом, неоднородности в магнитограммах являются информативным параметром о стабильных структурных неоднородностях сталей конструкции, а корреляционные связи магнитного поля рассеяния с электрохимическим потенциалом свидетельствуют о потенциально возможных гальванопарах в конкретной коррозионной среде эксплуатации.Our studies have shown that changes in the tangential component of the scattering magnetic field Η τ along the length of the sample are also associated with a change in the electrochemical potential, as in the cases of control Н n . For example, in FIG. 7 shows the distribution of Η τ along the length of two plates connected by welding. The weld was ground to the surface level of the plates (Fig. 7b). The sample was magnetized by the manual control device shown in FIG. 3, in the form of a strip 100 mm long (on both sides, 50 mm relative to the seam), perpendicular to its axis by moving permanent oval magnets in tight contact with the controlled surface. The magnetogram (Fig. 7a) shows the distribution of Η τ parallel to the surface of the controlled sample and perpendicular to its axis. In FIG. 7c shows the values of the electrochemical potential in seawater relative to the platinum electrode in the зоне τ jump zone, which amounted to 593 mV of the left plate of the sample, 597 mV of the weld and 581 mV of the right plate. Thus, inhomogeneities in magnetograms are an informative parameter about stable structural inhomogeneities of structural steels, and correlation relationships of the scattering magnetic field with electrochemical potential indicate potential galvanic couples in a particular corrosive operating environment.

Способ неразрушающего магнитного контроля по контролируемому параметру остаточной намагниченности позволяет рассортировывать стали по степени коррозионной стойкости и совместимости в протяженных металлоконструкциях, применять их в соответствии с коррозионными условиями эксплуатации.The non-destructive magnetic control method for the controlled parameter of the residual magnetization allows you to sort the steel according to the degree of corrosion resistance and compatibility in extended metal structures, to use them in accordance with the corrosive conditions.

Конструктивное исполнение блока намагничивания в виде постоянных магнитов с чередующимися противоположно направленными магнитными моментами, обеспечивает максимально возможное намагничивание стали через постоянный непосредственный контакт магнитов с контролируемой поверхностью во время передвижения устройства по металлоконструкции; введение в устройство блока размагничивания слабым переменным полем для снятия текстурной намагниченности с последующим сканированием составляющих поля остаточной намагниченности позволяет повысить информативность и достоверность определения зон структурных неоднородностей стали, способных приводить к возникновению локальной коррозии стали в конкретных условиях эксплуатации металлоконструкции.The design of the magnetization unit in the form of permanent magnets with alternating oppositely directed magnetic moments ensures the maximum possible magnetization of steel through constant direct contact of the magnets with the surface being monitored while the device is moving around the metal structure; the introduction of a demagnetization unit into the device with a weak alternating field to remove texture magnetization with subsequent scanning of the components of the residual magnetization field allows to increase the information content and reliability of determining the zones of structural inhomogeneities of steel that can lead to local corrosion of steel in specific operating conditions of the metal structure.

Claims (3)

1. Способ для контроля зон избыточной коррозионной активности стальных металлоконструкций, заключающийся в локальном намагничивании в виде полосы на протяженной металлоконструкции путем перемещения постоянных магнитов с чередующимися полюсами над поверхностью металлоконструкции и измерении составляющих магнитного поля рассеяния намагниченных полос феррозондовыми датчиками с размером на порядок меньше ширины полосы, отличающийся тем, что намагничивание осуществляют в виде полосы до максимально возможной величины путем перемещения постоянных магнитов непосредственно в контакте с поверхностью металлоконструкций; размагничивают полосу слабым переменным магнитным полем, напряженность которого задают в диапазоне от 10 до 15% от величины напряженности магнитного поля насыщения для контролируемой марки стали металлоконструкции;
при этом постоянное поле намагничивания и переменное поле размагничивания ориентированы в одном направлении - перпендикулярно направлению перемещения средства передвижения;
измеряют составляющие магнитного поля рассеяния и по результатам строят магнитограмму, по которой в местах скачков напряженности поля рассеяния определяют зоны концентрации стабильных структурных неоднородностей, время жизни которых соизмеримо со временем эксплуатации контролируемой металлоконструкции;
по корреляционным зависимостям между составляющими магнитного поля рассеяния и электрохимическим потенциалом в зонах концентрации структурных неоднородностей стали металлоконструкций оценивают частоту и мощность прогнозируемых гальванопар, отождествляя их с зонами избыточной коррозионной активности для каждой конкретной электролитической среды эксплуатации металлоконструкции.
1. A method for monitoring areas of excessive corrosion activity of steel metal structures, which consists in local magnetization in the form of a strip on an extended metal structure by moving permanent magnets with alternating poles above the surface of the metal structure and measuring the components of the magnetic field scattering of the magnetized strips by flux-probe sensors with a size an order of magnitude smaller than the strip width, characterized in that the magnetization is carried out in the form of a strip to the maximum possible value by moving I permanent magnets directly in contact with the surface of steel structures; demagnetize the strip with a weak alternating magnetic field, the intensity of which is set in the range from 10 to 15% of the magnitude of the intensity of the saturation magnetic field for a controlled steel grade;
wherein the constant magnetization field and the alternating demagnetization field are oriented in one direction - perpendicular to the direction of movement of the vehicle;
the components of the scattering magnetic field are measured and a magnetogram is built according to which the concentration zones of stable structural inhomogeneities are determined at the places of jumps in the scattering field intensity, the lifetime of which is comparable with the operating time of the controlled metal structure;
Using the correlation dependences between the components of the scattering magnetic field and the electrochemical potential in the concentration zones of structural inhomogeneities of steel structures, the frequency and power of the predicted galvanic couples are estimated, identifying them with zones of excessive corrosion activity for each specific electrolytic environment for the operation of the metal structure.
2. Блочное передвижное устройство для контроля зон избыточной коррозионной активности стальных протяженных металлоконструкций, содержащее блок намагничивания с чередующимися противоположно направленными магнитными моментами и блок измерения, расположенные в нижней части средства передвижения и зафиксированные на определенной высоте над поверхностью контролируемой конструкции, блок управления с устройством дистанционного контроля точек сканирования и приборный блок, расположенные в верхней части средства передвижения, отличающееся тем, что в качестве блока намагничивания использованы магнитные колеса средства передвижения с чередующимися противоположно направленными магнитными моментами, представляющие собой одну-три пары свободно вращающихся колес, в оси которых помещен постоянный магнит; дополнительно содержит блок размагничивания, состоящий из генератора переменного тока и электромагнита переменного поля, при этом электромагнит расположен в нижней части средства передвижения на фиксированной высоте непосредственно над поверхностью контролируемой конструкции.2. A block mobile device for monitoring areas of excessive corrosion activity of extended steel structures, comprising a magnetization unit with alternating oppositely directed magnetic moments and a measurement unit located at the bottom of the vehicle and fixed at a certain height above the surface of the structure under control, a control unit with a remote control device scan points and instrument cluster located at the top of the vehicle, distinguishing due to the fact that magnetic wheels of a vehicle with alternating oppositely directed magnetic moments, which are one or three pairs of freely rotating wheels, in the axis of which a permanent magnet is placed, are used as a magnetization block; further comprises a demagnetization unit, consisting of an alternating current generator and an alternating field electromagnet, wherein the electromagnet is located in the lower part of the vehicle at a fixed height directly above the surface of the controlled structure. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок намагничивания набран из постоянных П-образных магнитов с чередующимися противоположно направленными магнитными моментами, имеющих овальную форму полюсов и защитное покрытие от стирания из твердого материала, и в процессе движения средства передвижения полюса магнитов и феррозондовые датчики скользят в плотном контакте с контролируемой поверхностью металлоконструкции. 3. The device according to p. 2, characterized in that the magnetization unit is composed of permanent U-shaped magnets with alternating oppositely directed magnetic moments having an oval shape of the poles and a protective coating from erasing from solid material, and in the process of movement of the means of transportation of the pole of the magnets and flux-gate sensors slide in tight contact with a controlled surface of a metal structure.
RU2015103100/28A 2015-01-30 2015-01-30 Method and device to monitor excessive corrosion of steel RU2570704C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103100/28A RU2570704C1 (en) 2015-01-30 2015-01-30 Method and device to monitor excessive corrosion of steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103100/28A RU2570704C1 (en) 2015-01-30 2015-01-30 Method and device to monitor excessive corrosion of steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2570704C1 true RU2570704C1 (en) 2015-12-10

Family

ID=54846713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015103100/28A RU2570704C1 (en) 2015-01-30 2015-01-30 Method and device to monitor excessive corrosion of steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2570704C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627122C1 (en) * 2016-09-16 2017-08-03 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Радан" Method and device for determining relaxation coercive force and relaxation magnetization of elongated products from ferromagnetic materials
RU2777695C1 (en) * 2021-11-12 2022-08-08 Роман Александрович Соколов Method for assessing the resistance of steels and alloys to corrosion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1224702A1 (en) * 1984-07-04 1986-04-15 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Металлов Уральского Научного Центра Ан Ссср Method of non-destructive inspection of article mechanical properties
RU2224265C2 (en) * 2002-04-05 2004-02-20 Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) Device to detect internal corrosion of wire ropes
JP2005091147A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Atech:Kk Steel pipe corrosion detector
RU2424509C1 (en) * 2009-12-28 2011-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Method of monitoring mechanical properties of steel structures and elastic stress therein and device for realising said method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1224702A1 (en) * 1984-07-04 1986-04-15 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Металлов Уральского Научного Центра Ан Ссср Method of non-destructive inspection of article mechanical properties
RU2224265C2 (en) * 2002-04-05 2004-02-20 Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) Device to detect internal corrosion of wire ropes
JP2005091147A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Atech:Kk Steel pipe corrosion detector
RU2424509C1 (en) * 2009-12-28 2011-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Method of monitoring mechanical properties of steel structures and elastic stress therein and device for realising said method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627122C1 (en) * 2016-09-16 2017-08-03 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Радан" Method and device for determining relaxation coercive force and relaxation magnetization of elongated products from ferromagnetic materials
RU2777695C1 (en) * 2021-11-12 2022-08-08 Роман Александрович Соколов Method for assessing the resistance of steels and alloys to corrosion
RU2818648C1 (en) * 2023-11-21 2024-05-03 Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Нординкрафт" Device for determining homogeneity of mechanical properties of articles made from ferromagnetic materials and detecting zones with abnormal hardness therein

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3336533B1 (en) Defect measurement method and defect measurement device
Mandache et al. A model for magnetic flux leakage signal predictions
Tehranchi et al. Double core giant magneto-impedance sensors for the inspection of magnetic flux leakage from metal surface cracks
WO2010024454A1 (en) Magnetic measuring method and device
US9304108B2 (en) Quenching depth measurement method and quenching depth measurement apparatus
US20190145931A1 (en) Methods and systems for nondestructive material inspection
JP4876248B2 (en) Nondestructive inspection method and apparatus
CN105203629A (en) Magnetic detection method of stress concentration region and microcrack on surface of magnetic metal component
Eisenmann et al. Review of progress in magnetic particle inspection
JP2005292111A (en) Non-destructive inspection system for steel frame material of reinforced concrete
WO2018100715A1 (en) Damage evaluation method and damage evaluation device for magnetic linear object
RU2570704C1 (en) Method and device to monitor excessive corrosion of steel
RU2424509C1 (en) Method of monitoring mechanical properties of steel structures and elastic stress therein and device for realising said method
RU2724582C1 (en) Method of non-contact detection of availability, location and degree of danger of concentrators of mechanical stresses in metal of ferromagnetic structures
JP2005127963A (en) Nondestructive inspection method and its apparatus
JP4639339B2 (en) Nondestructive inspection method and apparatus
Song et al. Detecting internal defects of a steel plate by using low-frequency magnetic flux leakage method
Dybała et al. Diagnostics of welded joints using passive and active magnetic methods
JP7450305B1 (en) Inspection equipment and inspection method
Zhang Micromagnetic and Multiparameter Measurement for Microstructural Material Properties Characterization
Qian et al. A prototype method to evaluate the inner wall defects of ferromagnetic materials based on a two-stage magnetic combined detection
Sathappan Magnetic Flux Leakage techniques for detecting corrosion of pipes
Eisenmann et al. Fundamental engineering studies of magnetic particle inspection and impact on standards and industrial practice
RU2645830C1 (en) Measuring device of a magnetic defector of expanded articles of complex shape
Stefanita et al. Magnetic nondestructive testing techniques

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Change of address of a patent owner

Effective date: 20180214

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200131