автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка методов и средств измерения механических напряжений на основе необратимых и квазиобратимых магнитоупругих явлений

На праваЯ рукописи

БАХАРЕВ Михаил Самойлович

Разработка методов и средств измерения механических напряжений на основе необратимых и квазиобратимых магнитоупругих явлений

05.11.13.- приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2004

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете Научный консультант:

Доктор физ.-мат.-наук, заслуженный работник высшей школы, профессор.

Новиков В.Ф.

Тюменский государственный нефтегазовый университет. г. Тюмень

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор

Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Доктор технических наук

Ведущее предприятие:

Семенов B.C.

Сибирский физико-технический Институт при ТГУ, г.Томск Корзунин Г.С.

Институт физики металлов УрО РАН, г. Екатеринбург Ульянов А.И.

Физико-технический институт, УрО РАН г.Ижевск. Уральский государственный технический университет - УПИ г.Екатеринбург

Зашита состоится 6 декабря 2004 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета по защите докторских диссертаций Д 212.269.09 в Томском политехническом университете по адресу: Россия, 634028, г.Томск, ул. Савиных, 7, корпус № 18 ТПН, библиотека НИИ Интроскопии.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета по адресу: г.Томск, ул.Белинского 53.

Автореферат разослан «_» ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Б.Б. Винокуров

2,005-*/

Актуальность работы

Проблема обеспечения безаварийной работы оборудования, машин и механизмов в нефтяной и газовой промышленности становится все более острой по ряду причин: большой срок эксплуатации оборудования, велики экономические затраты на ликвидации аварий и санкции за нанесенный экологический ущерб. Широко применяемые при конструировании расчетные методы далеко не безупречны уже при штатных ситуациях и их надежность уменьшается при изменяющихся и не в полной мере предсказуемых условиях. Примеры тому -разрушение Московского аквапарка и конструкций аэропорта в Париже, а общее количество аварий на нефтепроводах в Российской Федерации составило 27408 в 2002 году и 28523 в 2001 году. По данным Министерства природы только за 2003 год по Ханты-Мансийскому автономному округу было официально зафиксировано 1450 разрывов нефтепромысловых трубопроводов. Поэтому все больше внимания стали уделять неразрушающему контролю (НК) состояния металла конструкций. Одним из важнейших контролируемых параметров является уровень напряжений в металле конструкций, определение которых представляет собой сложную научно-техническую задачу.

Элементы машин, механизмов, конструкций, трубопроводы испытывают во времени целый ряд изменений, приводящих к варьированию их напряженного состояния. В результате совместного действия внутренних и рабочих напряжений создаются зоны концентрации напряжений и предпосылки для разрушения металла и возникновения аварий. Все это подчеркивает актуальность неразрушающего контроля (НК) напряженного состояния металлоконструкций.

Требует изучения влияние на надежность металлоконструкции медленно изменяющихся напряжений на фоне статически действующей нагрузки. Даже, если величина таких напряжений заметно меньше предела текучести, их роль велика в механизме усталостного малоциклового и стресс-коррозионного раз-

рушения металла.

На основании сказанного становится понятным то большое внимание, которое уделяется разработке неразрушающих методов и средств измерения напряжений, проводимой отечественными и зарубежными учеными и специалистами Назначение этих методов заключается в том, чтобы, не зная исходного состояния металла, определять абсолютную величину действующих в нем напряжений и по этой информации предсказывать «судьбу» металла: опасность перегрузок, заход в зону пластичности, риск разрушения, ресурс долговечности и др.

Усилия ученых направлены на поиск новых методов и параметров контроля напряжений и на совершенствование уже известных рентгеновских, акустических, магнитных и оптических методов.

Магнитоупругие явления, связанные с изменением метастабильного состояния ферромагнетика при нагружении (пьезодипамическое размагничивание или магнитоупругая память), привлекают своей перспективностью для целей диагностики напряженно-деформированного состояния металла. Это обусловлено, прежде всего, возможностью применения статических и медленно меняющихся магнитных полей, глубина проникновения которых в металл обусловлена размерами как конструкции, так и намагничивающею устройства И здесь особенно важно изучение закономерностей необратимых магнитоупру-гих явлений, которые открывают новые возможности для измерения действующих сил и напряжений и создания новых первичных преобразователей.

Коэрцитиметрический метод измерения механических напряжений, в котором применяется медленно изменяющееся магнитное поле, приобретает ак-тульность в связи с появлением новых более совершенных коэрцитиметров, но требует своего развития в уменьшении мешающих измерению напряжений факторов, прежде всего вариаций химического состава и структуры металла.

В мире идет интенсивный поиск «интеллектуальных» материалов и основанных на них методов преобразования силового (в том числе ударного) воздействия в электрический сигнал и создания датчиков, способных работать в экстремальных условиях Практически не исследованным направлением яв-

ляется создание на основе магнитоупругой памяти и пьезо магнитно го эффекта остаточно намагниченного ферромагнетика автономных датчиков силы, давления, ускорения, способных работать в экстремальных условиях и без источников питания.

Диссертационная работа ориентирована на поиск новых параметров НК механических напряжений в металлоконструкциях на основе исследования закономерностей изменения магнитоупругих свойств, на разработку новых «интеллектуальных» материалов, методов и средств измерения напряжений в металле с тем, чтобы повысить точность и надежность измерений, существенно расширить их возможности.

Направлением исследования явилось изучение метастабильных магнито-упругих явлений в остаточно намагниченном магнетике, разработка на этих принципах методов НК напряжений и создание силовых преобразователей.

Цель и задачи работы

Целью диссертации является разработка магнитных методов и средств НК механических напряжений в металлоконструкциях на основе необратимых и квазиобратимых магнитоупругих явлений, создание новых первичных преобразователей силы.

Основные задачи исследований:

1. Исследование влияния химического состава сталей на величину анизотропии коэрцитивной силы при их растяжении и сжатии. Анализ механизма влияния на величину коэрцитивной силы изменения размеров доменов при нагружении.

2. Исследование возможности использования магнитострикции в качестве второго метрологического параметра неразрушающего контроля (НК) напряжений. Разработка способа определения эффективных констант магни-тострикции поликристаллических материалов (сталей) по экспериментальной зависимости магнитострикции от напряженности магнитного поля.

3. Получение формулы для описания зависимости анизотропии коэрцитивной силы от величины напряжений при растяжении образцов из малоуглеродистых сталей путем введения в качестве дополнительного метрологического параметра константы магнитострикции.

4. Исследование и уточнение закономерности изменения магнитоупругой памяти (МУП) на высокохромистой стали и композиционных Я-Бе материалах, установление связи необратимого изменения остаточной намагниченности с основными магнитными параметрами.

5. Изучение влияния температуры отпуска закаленных конструкционных сталей и химического состава композиционных Я-Бе материалов на величину квазиобратимого магнитоупругого изменения остаточной намагниченности под действием больших циклически повторяющихся упругих напряжений для использования явления в качестве параметра неразрушающего контроля (НК) напряжений и качества термической обработки.

6. Определение величины механических напряжений в металле конструкций по магнитному полю рассеяния конструкции и матрицы локальной намагниченности.

7. Математическое моделирование выходного сигнала магнитоупругого преобразователя.

8. Разработка новых материалов для создания запоминающего чувствительного элемента датчиков. Разработка автономных первичных преобразователей силы, давления и ускорения на основе исследованных магнитоупругих эффектов.

Научная новизна работы

1. Впервые установлена зависимость магнитоупругого изменения анизотропии коэрцитивной силы от величины константы магнитострикции. Найден способ определения эффективных констант магнитострикции по эксперимен-

тальнои зависимости магнитострикции поликристаллических материалов от напряженности магнитного поля.

2. Создан новый двухпараметровый метод неразрушающего контроля (НК) одноосных напряжений на основе измерения коэрцитивной силы и константы магнитострикции в конструкциях из малоуглеродистых сталей, отличающихся по химическому составу.

3. Впервые проведены исследования магнитоупругой памяти (МУП) высокохромистой стали и композиционных RFe-материалов, уточнены аналитические выражения для ее описания.

4. Впервые исследован пьезомагнитный эффект остаточно намагниченного магнетика ПМО при приложении больших циклически повторяющихся упругих напряжений, дано объяснение механизма ПМО и установлена возможность его применения для целей определения механических напряжений и НК качества термической обработки.

5. Разработан ряд «интеллектуальных» материалов для создания чувствительных автономных элементов запоминающих датчиков пикового значения силы, давления и ускорения, способных работать в экстремальных условиях.

6. Решена задача гармонического разложения ЭДС выходного сигнала нагружаемого ферромагнитного преобразователя.

7. Разработан магнитный метод НК сезонных деформаций стального трубо-

провода.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Аналитические выражения, описывающие связь анизотропии коэрцитивной силы с величиной одноосных напряжений и магнитострикцией малоуглеродистых сталей. Новый двухпараметровый метод НК одноосных напряжений в изделиях из малоуглеродистых сталей.

2. Методика определения эффективных констант магнитострикции по экспериментальной графической зависимости магнитострикации от величины напряженности магнитного поля.

3. Проверка и уточнение закономерностей изменения МУП и связь ее с основным магнитными параметрами у высокохромистой стали и композиционных R-Fe-материалов.

4. Объяснение механизма ПМО конструкционных сталей и композиционных R-Fe-материалов при приложении больших циклически повторяющихся упругих напряжений.

5. Разработка метода НК напряжений в металлоконструкциях с помощью создания матрицы локальных областей намагниченности.

6. Гармонический анализ ЭДС выходного сигнала магнитоупругого преобразователя.

7. Конструкционные разработки автономных запоминающих датчиков пикового значения силы, давления и ускорения.

8. Разработка способа измерения сезонных деформаций грунта и стального газопровода путем отслеживания его магнитных полей рассеяния.

Практическая ценность работы

— Разработан новый двухпараметровый (по коэрцитивной силе и константе магнитострикции) метод НК одноосных напряжений, применимый для широкого класса малоуглеродистых сталей, не требующий в отличие от традиционных способов построения экспериментальной градуировочной кривой для каждой отдельной марки стали.

— Разработан новый метод определения полей механических напряжений в детали с помощью нанесения матрицы локальной намагниченности и снятия информации о величине действовавших напряжений путем сканирования ее поверхности датчиком магнитного поля (Патент РФ. №2154262).

— Разработаны и сконструированы автономные, беспроводные запоминающие датчики: трубчатый запоминающий датчик силы, работающий как в режиме магнитоупругой памяти, так и в аналоговом режиме на основе магнитного пье-зоэффекта; запоминающий акселерометр для измерения гигантских ускорений, акселерометр-свидетель транспортных перевозок; запоминающий датчик для измерения давления и температуры в скважине; автономный запоминающий блок для измерения силы и ускорения в закрытых камерах.

— Запоминающий акселерометр был внедрен на предприятии РФЯЦ-ВНИИТФ (г.Снежинск) по методике «Выполнение измерений пиковых ускорений маг-нитострикционными датчиками типа РДУС 2023» ( Патент РФ G 0№15/04. №2123189).

— Геодинамический тензометр был впервые применен для выявления активности геодинамических зон на Федоровском нефтяном месторождении.

— Разработан и испытан магнитный метод определения сезонных деформаций газопровода с целью определения мест его повышенной разрушаемости. Метод опробован на магистральном газопроводе Уренгой-Сургут-Челябинск.

— Разработана и внедрена в учебный процесс лабораторная установка по измерению механических напряжений в стальных образцах с помощью коэрцити-метра.

— Результаты исследований, изложенные в диссертации, используются в учебном курсе «Неразрушающие методы контроля», читаемые в Тюменском государственном нефтегазовом университете для студентов специальностей «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов» и «Технологические машины и оборудование». По данной тематике проводится защита квалификационных и дипломных работ студентов специальностей «Технологические машины и оборудование» и «Материаловедение и термическая обработка».

Апробация работы

По материалам диссертации опубликовано 36 работ, в том числе три монографии и два патента. Основные положения и результаты диссертационной - работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях: международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (ДАТЧИКИ-97). - Гурзуф, 1997; международной научно-технической конференции. «Новые материалы и технологии в машиностроении», Тюмень.2000; XII Научно-технической конференции «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». М.:МГИМ.2000.; региональной конференции «НЕФТЬ и ГАЗ: проблемы недропользования, добычи и транспортировки» (г.Тюмень, 2002); международной конференции «Разрушение и мониторинг свойств металлов». (г.Екатеринбург, 2003); научно-практической конференции «Электроэнергетика и применение передовых современных технологий в нефтегазовой промышленности» (Тюмень,2003).

Структура диссертации

Работа состоит из введения, восьми глав, приложения и списка литературы, включающего 255 наименований, 120 рисунков, 15 таблиц и изложена на 318 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дается анализ основных методов косвенного определения напряжений: рентгеновские, ультразвуковые, магнитные (по магнитной проницаемости, магнитострикции, коэрцитивной силе) и определяются цели и задачи исследования.

Во второй главе приводятся результаты исследования влияния магнитной предыстории образца, краевого эффекта и зазора между датчиком и образцом на показания коэрцитиметра КИФМ-1 с П-образным датчиком. Приведены типичные кривые зависимостей продольной и поперечной коэрцитивной силы различных марок малоуглеродистых сталей от величины нагрузки (рис.1).

Качественный ход кривых зависимостей НвП(о) и Н/(а) для всех исследованных марок сталей идентичен. При нагрузке превышающей 150-200МПа зависимость становится практически линейной.

Использовались образцы разной формы, плоские, в форме труб и швеллеров, изготовленные из разных марок сталей: 09Г2С (Япония), 17Г1С, 25ХСНД, 15ХСНД, Х70 (ФРГ) и др.

Выбранные марки сталей характеризуются малым содержанием углерода от 0,8% (сталь Х70) до 0,25% (сталь 25ХСНД) и марганца от 1,63% (сталь Х70) до 0,37% (сталь 25ХСНД), а также они отличаются и по процентному содержанию кремния, хрома и никеля. Это приводит к тому, что графики зависимостей абсолютной анизотропии коэрцитивной силы от растягивающей нагрузки веерообразно расходятся и

Рис. 1. Расчетные и экспериментальные зависимости коэрцитивной силы Нс от напряжений а

существенно различаются в области нагрузок превышающие ЮОМПа (рис.2).

Показано, что зависимости ДНс(о) в рассмотренных сталях качественно идентичны, но имеют существенные количественные отличия.

Относительная анизотропия коэрцитивной силы ДНс/Нс" (а) также монотонно увеличивается и стремится к насыщению. Однако из-за различных исходных данных значений порядок в расположении кривых по степени крутизны уже иной, чем для абсолютной анизотропии ДНС (рис.3).

Рис. 2. Зависимость абсолютной анизотропии коэрцитивной силы ДНс=Н,;Х- Нс" от величины растягивающих напряжений а для образцов из различных сталей: 1-Х70; 2-15ХСНД; 3,4,5-09Г2С; 6-17ГС; 7-25ХСНД; 8-СтальЗ.

0,4

г 7

ЯГ!

40 120 о, МИа

Рис.3. Зависимость относительной анизотропии Д Нс/Нс" от величины напряжений о при растяжении образцов различных сталей: I- Х70; 2- 15ХСНД; 3,4,5- 09Г2С, 6-17ГС;7-25ХСНД;8-Ст 3.50; 4) 09Г2С, № 76; 5) 09Г2С, № 15;6) 17ГС; 7) 25ХСНД; 8) СтальЗ

Предложена формула, описывающая изменение отношения (Нс НС1)/(НС||+НС1) = ДНС/2НС с ростом а в виде:

(О

Здесь - предел текучести стали. Полученная зависимость (1) хорошо согласуется с экспериментальными значениями, полученными для всех исследованных марок сталей в диапазоне нагрузок от 0 до верхней границы допустимых в эксплуатации напряжений При этом не требуется знания величины коэрцитивной силы ненагруженного материала. Использование относительной анизотропии коэрцитивной силы в виде и безразмерного приведенного параметра позволяет определять не только одноосные растягивающие, но и сжимающие напряжения (рис. 4). Приведенная зависимость является симметричной, несмотря на то, что зависимости несимметричны. Предложенное математическое описание (1) оказалось применимым не только для плоских образцов, но также и для образцов в виде труб и швелеров.

Погрешность измерения напряжений, определяемых по градуировочной зависимости, установленной для серии сталей формула (1) составляет ±20% от действующих напряжений в диапазоне 0 < а < 0,5ат. Если же марка стали известна, погрешность измерения напряжений уменьшается до ±12%.

В третьей главе для учета неодинаковой чувствительности коэрцитивной силы различных марок сталей к упругим напряжениям были проанализированы механизмы магнитоупругой коэрцитивности и была поставлена задача найти алгоритм построения обобщенной градуировочной кривой. В работе указано, что кроме традиционных механизмов, вызывающих изменение коэрцитивной силы при нагружении (рост градиента локальных напряжений и перестройка доменной структуры), необходимо учитывать третий механизм, не рассматриваемый ранее, а именно, уменьшение линейных размеров доменов

лнлх,

20

15 /

|0 /

5 /

] -1

/ -10

/ -15

/ .7(1

Г

-40 -20 0 20 40 о/а„%

Рис.4. Изменение безразмерного параметра при расгяжении - сжатии образца из стали 09Г2С.

при нагружении. Используя известные соотношения Дейкстра-Мартиуса-Драгошанского, связывающие ширину доменов с константой магнитострик-ции, получены формулы для коэрцитивной силы, измеряемой в направлении приложения нагрузки Нс'' и коэрцитивной силы, измеряемой в поперечном направлении

где - коэрцитивная сила в ненагруженном состоянии, -постоянные

материала, - усредненные для поликристалла величины, пропор-

циональные константе магиитострикции

Для определения величины константы мапштострикции экспериментальная кривая зависимости магни-тострикции от напряженности магнитного поля ЦН) была представлена в виде суммы двух зависимостей: 1|оо(Н) кривая (1) и Хш(Н) кривая (2) (рис. 5). При этом исходили из того, что наблюдаемая кривая зависимости определяется двумя процессами: процессами смещения доменных границ и процессами вращения Хц|(Н), идущими монотонно. В этом случае должно быть справедливо соотношение: Я,(Н) = Я,юо(Н) + ^•ш(Н). Так как процессы смещения доменных границ происходят заметно раньше, предполагали, что на нисходящем участке кривой они заканчиваются и превалируют процессы вращения. Для этого нисходящий участок кривой экстраполировали на ось после чего всю полученную кривую

Рис. 5. Схема представления экспериментальной кривой Х(Н) в виде суммы двух зависимостей Хш)(Н) (кривая 1) и ХШ(Н) (кривая2).

переносили так, чтобы она начиналась из точки А.=0 кривая (2). Кривая (1) была получена как разность между экспериментальной кривой ЦН) и построенной кривой (2). Полученные величины Хщд И Л,",, назвали эффективными константами магнитострикции. Полагали, что эффективные константы магнитострик-ции поликристалла и Хтв насыщении пропорциональны константам магнитострикции Хюо и Я.Ц1 монокристалла. Оценка на железе подтверждает это предположение.

С учетом эффективной константы магнитострикции А,[ооДЛЯ малоуглеродистых сталей была получена формула, описывающая зависимость относительной анизотропии коэрцитивной силы от напряжений в виде:

АН.

0.59-

~0.15ехр(-0,0034 Хт а) +' + 0.44ехр(-0,0023 Хша)

+ сг(р.93 ■ Я'да - 7■ 10~*\ 10~

(4)

На (рис. 6) приведены кривые зависимости относительной анизотропии

г»

коэрцитивной силы от величи-

ны напряжения полученные экпери-ментально. Из рисунка видно, что кривые существенно зависят от марки сталей различающихся по химическому составу. Поэтому, для определения напряжений в металлоконструкциях воспользоваться градуировочной кривой зависимости

можно только зная

Рис. 6. Зависимость относительной анизо- п

. .,,„ „ марку стали. Однако процесс снятия гра-

тропии ДЯС/Я"исследованных сталей от

величины напряжений а. дуировочной кривой достаточно трудо-

1-сталь 15ХСНД, 2-сталь 5ХСНД

3-сталь 09Г2С (Япония). Сплошной лини- емок и дорог- Проще измерить ей показана кривая, рассчитанная по формуле (4) для стали 15ХСНД.

магнитострикцию сталей, определить Х10() и вносить её в формулу (4).

При подстановке в формулу (4) значения Х)00 для стали 15ХСНД, расчетная кривая совпадает с экспериментальной кривой для этой марки стали (рис. 6, кривая 1), если подставить максимальное значение Л.|00, для стали 25ХСНД, то расчетная кривая (2) отклоняется вверх и совпадает с экспериментальной кривой для этой марки стали.

Наконец, подстановка в формулу (4) значения измеренного на стали 09Г2С, приводит к тому, что расчетная кривая опускается и совпадает с нижней кривой (3) для образцов этой стали. Полученные результаты показывают, что в работе найден достаточно эффективный алгоритм построения обобщенной градировочной кривой для малоуглеродистых сталей, который не требует прямых измерений Нс иод нагрузкой для каждой отдельной марки стали такого класса. Зная величину коэрцитивной силы в ненагруженном состоянии и определив эффективную константу магнитострикции исследуемого материала по изложенной выше методике, можно, проведя измерения коэрцитивной силы в двух взаимно перпендикулярных направлениях и используя формулу (4), рассчитывать величину действующих механических напряжений, используя программу MathCad 2000 Professional.

Расчеты, проведенные для исследуемых сталей при доверительной вероятности показывают, что разброс значений при определении составляет: 21% для с=250 МПа, 13% для а=200 МПа, 12% для а=150 МПа, 18% для сг=100 МПа и 17% для 50 МПа. Максимальное значение ошибки - 24%, было получено для нагрузки 300 МПа. Это может быть связано, на наш взгляд, с большим разбросом экспериментальных точек в этом диапазоне нагрузок. Учитывая, что погрешность измерения Нс исследованных сталей с помощью КИФМ-1 достигает значения ~10%, можно считать, что предлагаемый способ определения напряжений является вполне удовлетворительным для исследованного класса сталей.

В четвертой главе приведены результаты исследований изменения коэрцитивной силы при напряжениях, приводящих к пластической деформации. На стали 3 и 09Г2С обнаружена инверсия анизотропии коэрцитивной силы, заключающаяся в том, что продольная коэрцитивная сила пластически деформированного материала становится больше, а поперечная - меньше исходной.

Далее показано, что небольшие пластические деформации удлинения исследованных марок сталей приводят к резкому увеличению магнитострикции. Это увеличение достигает на некоторых образцах до 350%. До настоящего времени оба эти явления не находили объяснения.

В работе дается объяснение наблюдаемого изменения коэрцитивной силы и магнитострикции с позиций возникновения в процессе пластической деформации растяжения ориентированных сжимающих микронапряжений, которые формируют магнитную доменную текстуру типа "плоскость осей легкого намагничивания".

В рамках представлений о развитии и релаксации ориентированных микронапряжений в процессе пластической деформации получена формула, достаточно полно описывающая изменение магнитострикции с ростом пластической деформации. Отмечается, что обнаруженный эффект является в настоящее время самым чувствительным индикатором пластических деформаций.

В пятой главе рассматривается силовой электромагнитный преобразователь, в котором для измерения напряжений предлагается использовать гармонический анализ ЭДС выходного сигнала. Главной задачей разработки явилось изучение зависимости амплитуды высших гармоник от магнитных свойств магнитоупругого преобразователя и величины механических напряжений. Для расчета гармонических составляющих скорости изменения намагниченности использовали аналитические выражения Такаги, описывающие намагниченность как функцию напряженности поля и напряжений. Расчет коэффициентов ряда Фурье методом Симпсоиа позволил вычислить зависимость амплитуды первой, третьей и пятой гармоник выходного сигнала электромагнитного преобразователя от величины пропорциональной механическим на-

пряжениям, и сравнить их с результатами измерении, полученных на монокристаллах. Сравнение показало удовлетворительное согласие теории с экспериментом. Предложенный подход открывает новые возможности создания первичных преобразователей для измерения напряжений с помощью гармониче-"ского анализа и математической обработки выходного сигнала. Введение данных о свойствах контролируемого материала (его начальной восприимчивости и константы магнитострикции) в базу данных персонального компьютера и математическая обработка сигнала позволяет адаптировать датчик по его чувствительности к новому материалу без трудоемкой калибровки по механическому напряжению.

В шестой главе рассмотрено пьезодинамическое размагничивание ферромагнетика как его способность необратимо и однозначно изменять остаточную намагниченность под действием механических напряжений — эффект маг-нитоупругой памяти (МУП). По величине убыли остаточной намагниченности можно судить о прикладываемой к ферромагнетику нагрузке. Материал - носитель магнитоупругой памяти должен обладать необходимой чувствительностью к напряжениям, быть достаточно прочным, коррозионно-стойким и недорогим.

Одной из целей работы явилось разработка таких материалов, систематическое исследование гиперболической зависимости между намагниченностью материала, его коэрцитивной силой, магнитострикцией насыщения и величиной напряжений; а также изучение влияния температуры отпуска стали на изменение остаточной намагниченности при приложении напряжений.

Исследования проводились на образцах цилиндрической формы, изготовленных из высокохромистой стали состава

после их закалки от с погружением в масло, а затем

отпущенных на воздухе при температурах и композиционных

Я-Бе материалов.

Были проведены измерения остаточной намагниченности 1г, до и после нагружения (магнитоупругая память), коэрцитивной силы магнитострик-

ции насыщения и влияние нагрева и охлаждения на изменение намагниченности образца. Остаточная намагниченность высокохромистой стали в рассмотренном диапазоне температур ]г (1отп) меняется в пределах от 53 кА/м до В начале остаточная намагниченность возрастает, достигая максимума при а затем убывает, причём особенно резкое уменьшение I, проис-

ходит в интервале (460-5-540)°С. Коэрцитивная сила Нс тех же образцов имеет значения в пределах и изменяется с температурой отпуска по-

добно остаточной намагниченности. Магнитострикция насыщения исследованных образцов положительна и изменяется от 4х10"6до 8,3х10'6. С увеличением температуры отпуска до 360°С она немного уменьшается, а в интервале растёт.

Влияние сжимающих напряжений на остаточную намагниченность оценивалось по ее абсолютному и относительному изменению

после цикла сжатис-разгружение при ст=379 МПа. Для образцов, отпущенных при 1ОП1<5200С, зависим ос^см о ж е т быть аппроксимирована линейной функцией в интервале ст<500 МПа (рис. 7). Относительное изменение остаточной намагниченности образцов, намагничиваемых при комнатной температуре после их охлаждения до -и нагреве до комнатной температуры, не превышает

У образцов, отпущенных при при

аналогичных исследованиях из-

менение намагниченности не бы-

ста | А3„ | от величины прикладываемых па-

ло зафиксировано. После нагрева от комнатной температуры до

100°С и 140°С величина Д1,/1г для образцов, отпущенных при 400°С, 540°С и 580°С, изменяется в пределах 1,1-6,1% и 1,9-10,2% соответственно. Сравнивался относительный эффект размагничивания, вызванного изменением температуры образца, с эффектом магнитоупругой памяти. После одного цикла нагрев-охлаждение до 100°С, 140°С для <7=379 МПа имеем соответственно (3,2+14,8)% и (6,5-=-29,2)%. Эти результаты важны для оценки погрешности измерения сил в режиме магнитоупругой памяти при повышенных температурах.

Результаты проведенных измерений были использованы для проверки гиперболической зависимости, устанавливающей связь между Нс, 1г, Хв и с помощью коэффициента магнитоупругой тензочувствительности

где Ло, 1га -остаточная намагниченность образца до и после приложения нагрузки соответственно, коэффициент, зависящий от размагничивающего фактора связанного с дисперсностью структуры материала, магни-

тострикциопная постоянная материала, Нс- коэрцитивная сила. Установлено, что зависимость Шг (ст) может быть с определенной погрешностью аппроксимирована прямой в довольно широком (0-800 МПа) интервале напряжений. Большой интерес представляет коэффициент как структурная характеристика магнитоупругой памяти материала. На (рис. 8) представлена зависимость усредненного значения

Рис.8 .Зависимость коэффициента магнитоупругой чувствительности Р' от темпе- Р " от температуры отпуска. Из не-

ратуры отпуска^,,.

го видно, что зависимость в

интервале практически сохраняется неизменной, а в интервале

резко (примерно в 5 раз) возрастает. Объясняется это существенным изменением дисперсности структуры металла (изменение внутреннего размагничивающего фактора), обусловленного процессами полигонизации и коагуляции карбидов, резким уменьшением концентрации углерода и легирующих элементов в а-фазе, которые приводят к значительному увеличению подвижности доменных стенок, повышая магнитоупругую чувствительность материала.

Проведённые исследования показали, что подбором режима термической обработки можно добиться оптимальных свойств (прочность, чувствительность, точность преобразования) запоминающего материала. Установлено, что наибольшей чувствительностью к упругим напряжениям и наименьшей погрешностью, связанной с колебаниями температуры, обладают образцы, отпущенные при температурах 500оС ^ 520°С. Такая сталь может быть рекомендована в качестве материала для создания запоминающих датчиков силы (крешеров).

Пьезодинамическое размагничивание высокомагнитострикционных интерметаллических соединений типа происходит при значительно меньших нагрузках. Такие материалы, несомненно, являются перспективными для исследования различных магнитоупругих явлений и создания запоминающих чувствительных элементов (ЗЭ) для датчиков силы, давления, ускорения. Однако литые Я-Бе соединения обладают низкой прочностью. Поэтому ставилась задача исследовать влияние упругих напряжений на остаточную намагниченность образцов соединений типа

приготовленных по технологии порошковой металлургии. Были отобраны образцы, которые не разрушаются при сжатии до СТ»( 150-5-160) МПа.

Таблица 1. Магнитные и магнитоупругис свойства некоторых образцов

Индекс образца Состав Jr, kA/m Hc, kA/m lO"6 P.io-13, м/(А-Па)

ЗВ(Х) Tbo,4Dyo,6Fe,,82 80,8 10,4 471 3,46

ЗВ(Ф) Tbo,4Dyo,6Feii82 69,2 5,2 471 3,92

5В Tbo,35Dyo,65Fei,82 71,7 8,2 430 2,65

ЗК Tb0,3sDya,6jFci ,4sCoo,36 45,4 11,2 416 1,44

1949 SmFei,75 61,6 39,0 -570 1,05

Намагниченный вдоль оси образец размещался в измерительной ячейке, которая вставлялась в разрывную машину Р-50.Определялась величина остаточной намагниченности (напряженность магнитного поля рассеяния) в исходном состоянии Jr, а также иод нагрузкой и после снятия нагрузки. На каждом цикле нагружение-разгружение измеряли два значения остаточной намагниченности: одно - в состоянии разгрузки (ст=0), а другое - в нагруженном состоянии и получали последовательный ряд значений остаточной намагниченности в разгруженном состоянии: (второй индекс указывает номер цикла). Как правило, такая серия экспериментов с определенным значением заканчивалась при числе нагружений лежащем в интервале 8<п<30. После завершения серии измерений образец вновь намагничивали и эксперимент возобновляли, но уже с другим значением определяли стандартными методами. Для характеристики наблюдаемых явлений выделили три параметра:

раметр характеризует необратимое уменьшение остаточной намагниченности после первого нагружения и является количественной характеристикой магнитоупругой памяти магнетика о величине ранее приложенных и затем снятых упругих напряжений ст. Параметр AJ0„ характеризует вязкое необратимое

уменьшение остаточной намагниченности после п-го цикла Н-Р. Параметр 81,, -это величина пьезомагнитиого установившегося изменения остаточной намагниченности после многократного повторения (8-30 циклов) Н-Р.

Величина остаточной намагниченности ,Т0| после первого цикла (Н-Р) от о монотонно уменьшается (рис. 9), а значение необратимого изменения остаточной намагниченности Д.!0| композиционных R-Fe материалов монотонно увеличивается по абсолютной величине с ростом величины сжимающих напряжений. Можно видеть, что необратимое изменение остаточной намагниченности Д101 зависит от химического состава материалов и технологии приготовления. Так, увеличение времени спекания с одного до двух часов для образцов ЗВ(Х) и ЗВ(Ф), имеющих оди-

;„1,кА/м 90

60 50 40 30 20 10 0

'Л

ч\\\

i к » » о Ч

ч 0 ' 1 *1 • 4

■В

А 5 ♦ 2

О 20 40 60 80 100 а,МПа

наковый состав, не влияет на маг-нитострикцию, но приводит к уменьшению коэрцитивной силы в два раза (табл.1). При этом Д1„| уменьшилась на 5-10%. С уменьшением содержания тербия от 40% до 35% и увеличением содержания диспрозия от

уменьшились. Это привело к убыли Д1<,1 на 15-40% образцы ЗВ (X), 5В. Частичная замена железа кобальтом, по-видимому, приводит к увеличению парамагнитной фазы в образце в результате чего уменьшает-

Рис 9. Зависимость остаточной намагничен- ся 'г и а уменьшается на 45-ности JO1 после первого цикла (Н-Р) от величины о, химического состава и технологии приготовления образцов 1—ЗВ(Х), 2—ЗВ(Ф), 3—5В, 4—1949, 5—ЗК

80%.

Максимальное значение при было получено для

образца ЗВ(Х), а минимальное на образцах ЗК и 1949. Относительное изменение остаточной намагниченности Ы^П, от величины сжимающих напряжений уже при нагрузке ~ 120 МПа приводит на некоторых материалах к убыли остаточной намагниченности на 76%. Полученные экспериментальные результаты были использованы для проверки формулы (5), отражающей зависимость остаточной намагниченности образца от напряжений а после одного цикла (Н-Р). Проверка показала, что и на высокомапштострикциоиных сплавах железа с тербием и диспрозием и железо-самариевых сплавах формула (5) удовлетворительно выполняется. На (рис. 9) пунктиром показаны кривые, рассчитанные по формуле (1), которые проходят вблизи экспериментальных точек. Подстановка экспериментальных данных в формулу (5) позволила подсчитать усреднённый коэффициент и представить на графике его зависимость от отношения

(прямая 2 рис.10). Можно видеть что, чем больше величина этого отношения, тем больше коэффициент Р). Учитывая отличающуюся технологию приготовления образцов и их различия в химическом составе, можно в первом приближении говорить о существовании прямо пропорциональной зависимости между то есть постоянства Р'. Для сравнения на этом же рисунке показана зависимость для жслезо-кобальт-ванадиевых сплавов различного химического состава и температуры термообработки (прямая 1). (Прямая 2), проведён-

Рис.10. Зависимость коэффициента р| от величины для Рс-Со-(5.7.9%')У сплавов и К-Рс материалов 1-—Ре-Со-(5,7,9%)У сплавы, 2—Я-Ре материала.

пая через экспериментальные точки имеет меньший угол наклона, чем (прямая 1). Это значит, что коэффициент для железо-кобальт-ванадиевых сплавов больше примерно в 1,3 раза, чем для композиционных R-Fe материалов, что объясняется различием в величине размагничивающего фактора формы образца. Изучение влияния повторных нагружений на эффект МУП имеет непосредственное отношение к погрешности запоминающих датчиков. Так если нагрузка повторяется несколько раз, то намагниченность продолжает уменьшаться. Происходит вязкое сползание намагниченности. В результате датчик покажет завышенное значение силы. Проведено сравнение вязкого изменения намагниченности с ее изменением при первом иагружении Показано, что диапазон изменения указанного параметра у исследуемых композиционных R-Fe материалов составляет (10-30)% , а у Ре-Со-(5,7,9%)У сплавов - (15-60)%. У композиционных R-Fe материалов эффект от повторного нагружения становится тем меньше, чем больше величина

Значительный разброс значений (3) от линейной зависимости (рис. 10) указывает в некоторых случаях на расхождение гиперболической формулы с результатами эксперимента. Так как расхождение заключено в диапазоне до 10%, для выявления функциональной зависимости необходимо было

очень тщательно провести эксперимент. Это и было сделано на образцах из высокохромистой стали. Для проверки справедливости формулы (5) строился график зависимости величины 1Я„ от о в широком диапазоне нагрузок. Линейная зависимость указывала бы на справедливость формулы (5), а отклонение от неё означало бы, что коэффициент (3| зависит от 0.

На (рис. 11а и 116) изображен график зависимости (от) для закалённых от 1080°С и погруженных в масло и отпущенных п р5(ЙСм (ЮОр; а з -цов стали 40X13:

На (рис. 11а) видно, что величина Ш„ вначале растёт медленнее, а затем быстрее, то есть наблюдается отклонение от линейной зависимости. Подобным

образом ведёт себя зависимость и для образцов, отпущенных при тем-

пературах 300°С, 360°С, 400°С, 460°С и 5100С.

Рис. П. Зависимость Ш0 от величины действовавшего напряжения а для образцов стали 40X13, прошедших процедуру отпуска при температурах:

а)-250 С, б)-600"С.

Сплошной линией

изображена степенная аппроксимация.

При этом с ростом температуры отпуска вплоть до 510°С степень нелинейности уменьшается. Однако у образца, отпущенного при 520°С, вновь проявляется нелинейность примерно такого же рода, как и на образце, отпущенном при 250°С. У образца, отпущенного при температ урезав исимость Шя(ст) практически линейная. Отпуск при привёл к нелинейно-

сти иного характера. Так на (рис. 116) показано, что зависимость Ш0(а) вначале растет, а затем ее рост замедляется, т. е. имеет качественно иной вид зависимости по сравнению с низкотемпературным отпуском. Итак, величина (}\ в исследованном диапазоне напряжений для ряда материалов является функцией а. В связи с этим была рассмотрена аппроксимация экспериментальных данных в несколько ином виде:

где аи - коэффициенты, зависящие от структуры материала.

Методом наименьших квадратов по результатам измерений, проведённых после каждого отпуска, определялись коэффициенты а и р2. Установлено, что среднеквадратичное отклонение экспериментальных значений величины Ша от значений, рассчитанных по формуле (6), для всех рассмотренных выше материалов не превышает экспериментальной погрешности, тогда как величина дисперсии для уравнения регрессии (5) существенно (на порядок) больше, чем для уравнения регрессии (6). Это доказывает его большую пригодность для описания необратимых магиитоупругих явлений.

Магнитоупругая чувствительность пьезодинамического размагничивания р2 обусловлена подвижностью 90- градусных междоменных границ, движение которых вызывается приложенными напряжениями. С увеличением температуры отпуска подвижность 90- градусных границ увеличивается, растёт и маг-нитострикция, увеличивая магнитоупругое воздействие. Поэтому с ростом температуры отпуска р2 увеличивается. Величина а функционально связана с с ростом она уменьшается.

Установленные экспериментально зависимости были использованы

также для проверки экспоненциальной формулы для пьезодинамического размагничивания. Предложен иной вариант экспоненциального описания зависимости остаточной намагниченности от величины механических напряжений а (магнитоупругая память), применимый для определенных диапазонов прикладываемых напряжений.

здесь - минимальное значение остаточной намагниченности, которое достигается при магнитоупругом размагничивании; А1| - максимальное уменьшение остаточной намагниченности за счет первого механизма; Л12 максимальное уменьшение остаточной намагниченности за счет второго механизма магнитоупругого размагничивания; величины пропорциональные энергии активации первого и второго механизмов.

В работе впервые рассмотрен механизм установившегося изменения остаточной намагниченности при приложении больших циклических повторяющихся упругих напряжений - пьезомагнитный эффект остаточно намагниченного ферромагнетика (ПМО) для конструкционных сталей 60Г, ЗОХГСА и стали 45.

На образцах из конструкционной стали после десяти циклов растяжение-сжатие изменение остаточной намагниченности принимает квазиобратимый характер. В этом состоянии были получены петли гистерезиса магнитоупругого изменения остаточной намагниченности (рис.12). В качестве характеристики пьезомагнитного эффекта была выбрана величина маг-нитоупругой чувствительности

определяемая как тангенс угла наклона прямой, соединяющей вершины петли гистерезиса к координатной оси напряжений. Как видно из (рис. 12) после отпуска при температуре 480 °С у образцов из стали 45 наблюдается широкая петля магнито-упругого гистерезиса, а на отдельных участках наклон кривых петли магни-тоупругого гистерезиса отрицательный. У образцов из стали ЗОХГСА после отпуска при низкой температуре наклон петли магнитоупругого гистерезиса отрицателен во всем диапазоне изменения механической нагрузки. Подобный ход кривых остаточной намагниченности противоречит, на первый взгляд, известному соотношению термодина-

мики и был назван отрицательным пьезомагнитным эффек-

том остаточно намагниченного магнетика. Представляя объем остаточно намагниченного образца в виде двух объемов: в одном намагниченность ориентирована вдоль вектора в другом - встречно, минимизируя сумму его основных энергий (магнитостатическую, энергию взаимодействия намагниченности с внутренним полем и магнитоупругую энергию) и пренебрегая процессами вращения, получили формулу, связывающую величину пьезомагнитной чувствительности остаточно намагниченного магнетика с величиной маг-ниитострикции коэрцитивной силы и остаточной намагниченности в виде:

Л = 83 га =

Ас ~ [р'Хта

Не +

го

(8)

где ^ =

яЯЛ'-Л2

здесь 7 и р' постоянные для*данного образцМ|ра^магничивающий фактор формы включений и образца соответственно. Показано, что формула (8) качественно верно (с точностью до численных коэффициентов) отражает ход кривых зависимости пьезомагнитной чувствительности сталей 45 и 60Г от температуры отпуска (рис. 13).

Характерно, что кривые зависимости пьезомагнитной чувствительности от температуры отпуска всех исследованных марок сталей имеют максимум вблизи температуры отпуска, где зависимость коэрцитивной силы имеет максимум. При этом уменьшение коэрцитивной силы с возрастанием температуры отпуска в два раза соответствует увеличению магнитоупругой чувствительности ПМО в пять раз, что говорит о высокой структурной чувствительности этого параметра. Наличие максимума на кривой пьезомагнитной чувствительности может быть связано с достижением карбидными частицами критического размера. В этом случае формируется разветвленная структура замыкающих

доменов, которой обусловлен гистерезис и квазиобратимое приращение намагниченности. лю'.

А/МПа СТАЛЬ 45

25 20 15 10 5

О 200 300 400 500 600 700 ^„»с

лю',

А/МПа СТАЛЬ 60Г

25 20 15 10 5

О 200 300 400 500 600 700 |™,»С

Рис. 13. Зависимость пьезомагнитоуиругой чувствительности остаточно намагниченного состояния Л от температуры отпуска („,,,: 1- эксперимент, 2- расчет.

Обнаруженный отрицательный пьезомагнитный эффект (ПМО) объясняется в работе существованием участков с обратной по отношению к вектору 1га намагниченностью, возникающих из-за неоднородности магнитных свойств материала. Магнитные силовые линии поля магнитножестких участков (включений) будут частично замыкаться внутри более магнитно мягкого магнетика и поэтому окажутся ориентированными встречно 1го. В этих участках, если они окажутся достаточно магнитомягкими, происходит перемагничивание в противоположном направлении, что уменьшит остаточную намагниченность образца и связанную с ним магнитостатическую энергию. При растяжении образца на-

Л«,,!»', А/МПа

Лгтр-Ю7, А/МПа

магниченность магнитножестких участков практически не изменяется, в то же время происходит увеличение величины обратной намагниченности в магнит-номягких участках. В результате наблюдается уменьшение 1га при растяжении и увеличении при сжатии, т.е. отрицательный магнитный пьезоэффект.

В седьмой главе говорится о том, что расчётные методы ресурса долговечности металлоконструкций (например, газопровода), обусловленного развитием трещин, без привязки к конкретным условиям, дают слишком большой разброс значений. Поэтому они должны быть дополнены экспериментальными методами эффективной оценки скорости развития трещин. Шурфование и изучение контактным методом развития трещин газопровода в течение ряда лет достаточно дорогое дело. В работе показано, что наиболее эффективно дистанционное (с поверхности грунта) отслеживание развития дефекта приборными средствами по магнитоупругому размагничиванию локальной намагниченности, обусловленного движением фронта напряжений в вершине трещины.

Для экспериментального измерения скорости развития трещин в газопроводе использовались миниатюрные (1х5)мм феррозонды, являющиеся одновременно как намагничивающими, так и измерительными устройствами. По намагничивающей катушке пропускался импульс тока, в результате чего металл под катушкой локально намагничивался. Если теперь его нагружать, то в намагниченном объёме будет происходить необратимое размагничивание и связанное с этим уменьшение напряженности магнитного поля рассеяния тем большее, чем больше была приложена нагрузка. На (рис.14) показано изменение магнитного поля Н под феррозондом в точке, удаленной на 17 мм от вершины разреза при растяжении пластины из стали 17Г1С кривая (1). Видно, что значение магнитного поля (Н) с ростом ст монотонно уменьшается.

Кривая (3), построенная по результатам измерения поля датчиком, помещённом в вершине разреза, показывает, что зависимость идёт заметно круче, чем для удалённого от разреза датчика.

Это означает, что при нагрузке, например 150 МПа, приложенной к пластине, напряжения в вершине разреза составляют 235МПа. А при напряжении

в пластине в

вершине разреза напряжения превышают предел текучести ат, идет пластическая деформация, о чем свидетельствует более резкое падение сигнала магнитометра. Датчики такого рода являются индикаторами движения трещин. Сравнение показаний серии датчиков, поставленных на пути движения трещины, позволяет определять скорость её перемещения.

Далее рассмотрен разработанный метод использования маг-нитоупругой памяти сталей для определения полей как статических, так и ударных механических напряжений (Патент РФ №2154262), в котором с целью повышения точности измерения напряжений поверхность металлоконструкции (детали) намагничивается в виде матрицы чередующихся по направлению локально намагниченных участков - магнитных меток (МММ) с определенными пространственными параметрами (рис.15). С помощью МММ удается существенно уменьшить влияние внешнего магнитного поля на результаты измерения напряжений.

Положительный эффект уменьшения влияния внешнего магнитного поля достигается тем, что в МММ участок одного направления намагниченности чередуется с участком противоположного направления намагниченности, расположенного между магнитными метками. Поэтому во внешнем магнитном поле уменьшается остаточная намагниченность одного полюса, но увеличива-

Н, А/м

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

_ __ --

---\\

—------ —

ч 1 \ \ 2

3

100

200

300

а,МПа

Рис 14 Зависимость локальною магнитного поля от величины растягивающих напряжений и расстояния датчика от вершин pajpe-за 1-17мм; 2-10мм; 3 -0,5мм.

Рис. 15.Матрица магнитных меток, а - расстояние между полюсами магнитной метки, в - шаг матрицы, с - период матрицы.

Рис.16. Изменение напряженности магнитного поля на поверхности намагниченного в форме матрицы магнетика при воздействии внешнего поля: 1- в отсутствие внешнего поля, 2-во внешнем поле.

ется остаточная намагниченность другого полюса S. В целом величина изменения магнитного поля рассеяния при переходе от одной магнитной метки к другой Нтах-Нтш остается неизменной в магнитных полях, сравнимых с коэрцитивной силой. Опытным путем установлено, что оптимальным для измерения является вариант нанесения матрицы магнитных меток, при котором отношение шага матрицы к расстоянию между полюсами равно 2,5. При сканировании матрицы магнитным зондом производится запись магнитограмм и по ним определяется двойная амплитуда магнитного поля каждой метки (рис.16). После этого производится нагружение образца, повторное сканирование матрицы и определяется значение двойной амплитуды в тех же точках поверхности. Величина действовавших напряжений в области магнитной метки определяется по относительному изменению величины двойной амплитуды магнитного поля меток и градуировочному графику зависимости Н(а).

Найденное решение предложено использовать для определения полей напряжений элементов металлоконструкции, возникающих в процессе изменяющихся нагрузок (динамических или ударных), а разработанные материалы позволяют решать такую задачу при повышенных (1ОО-ЗОО°С) темпера-

турах. Метод может быть использован при конструкторской разработке новой техники.

На эффекте магнитоупругой памяти разработаны и внедрены автономные запоминающие датчики силы, давления и ускорения: датчики силы, запоминающий элемент которых работал на сжатие и был выполнен в виде сплошного или полого цилиндра. Разработан, изготовлен и внедрен запоминающий датчик для измерения пикового давления (в том числе и в момент гидроудара) и температуры (100-140°С) в буровой скважине. На (рис. 17)

представлена схема устройства датчика пиковых давлений. Датчик имеет корпус (1), изготовленный из титана. В него вставляется немагнитный поршень (2) с резиновыми уплотнителями (3). Он служит для передачи усилия, действующего на чувствительный запоминающий элемент (ЗЭ) (6), выполненный из запоминающего материала в форме сплошного цилиндра, который вставляется одним концом в просверленное отверстие в поршне, а другим - в заглушку (5), герметизированную резиновыми прокладками (4). Датчик крепится к буровому инструмент)' или геофизическому кабелю и опускается в скважину. Съем информации с запоминающего элемента (ЗЭ) в форме магнитного потока осуществляется после подъема бурового оборудования.

Чувствительность и точность подобных запоминающих элементов удалось существенно увеличить, изготовив их в виде тонкостенного полого цилиндра. Принципиально новым является то, что и намагничивание и измерение магнитного поля осуществляется не вне, как эго делалось ранее, а изнутри ЗЭ. На этом принципе был разработан, запатентован и внедрен помехозащищен-ный запоминающий акселерометр ПЗА-1 (Патент РФ О 01Р15/04. №2123189)

Рис.17. Схема устройства датчика пиковых давлений. 1-корпус датчика, 2-поршснь, 3,4- резиновые уплотнители, 5 - заглушка, 6 - запоминающий элемент.

(рис. 18), в" котором ЗЭ имеет форму полого цилиндра для размещения внутри него измерительной катушки. Полый ЗЭ (1) на опоре (3) вставлялся в инерционную массу (2). На нее помещался магнитный экран (5), защищающий крешер от внешнего воздействия магнитного или сильного электромагнитного поля. Конструкция датчика позволяет путем изменения сечения ЗЭ варьировать в широких пределах диапазон измеряемой силы. Датчик может работать в режиме «памяти», запоминая максимальное (пиковое) значение силы. При этом используется практически прямая зависимость изменения остаточной намагниченности, измеренной в середине полого цилиндра ЗЭ, от приложенной нагрузки. Трубчатый ЗЭ может работать и в аналоговом режиме на основе ПМО. В этом случае материал датчика путем многократных нагружений приводится в состояние, когда остаточная намагниченность изменяется квазиобратимо и практически линейно в большом диапазоне напряжений. Тензочувствительность пьезомагнитного способа считывания информации в несколько раз меньше, чем в случае использования МУП, однако имеющаяся магнитоизмерительная аппаратура позволяет зафиксировать небольшие изменения остаточной магнитной индукции (до Ю^Тл) и, тем самым, надежно измерять прикладываемые силы. Силовые датчики, использующие МУП или ПМО, были применены при создании опор, в которых предусмотрена регулировка величины нагрузки.

На (рис. 19а и 196) приведены такого рода устройства. Между сваей (опорой) (1) и опорной плитой (5), подведенной под конструкцию, располагается цилиндр (2) из стали с известными магнитоупругими свойствами, например 30X13, имеющий поперечное отверстие (3), в которое вставляется съемный

Рис. 18. Помехозащищбнный запоминающий акселерометр ПЗА-1: I -чувствительный элемент; 2-цилиндр; 3-опора; 4-корпус; 5-экран; 6-прокладка; 7-крышка; 8-болт. (Патент РФ №2123189).

датчик. Подстройка под заданную нагрузку осуществляется механизмом регулирования (4). Наибольшей сложностью при разработке материалов для датчика является исключение влияния па результаты измерения температуры среды, где он работает. Был предложен и реализован дифференциальный способ, где кроме рабочего ЗЭ использовался еще эталонный ЗЭ, который помещался в температурную зону. При этом эталонный ЗЭ только нагревался, а рабочий ЗЭ при этой же температуре и нагружался.

а) б)

Рис.19. Регулируемые опоры (сваи): а- пьезомагни гный съем информации (1-свая, 2-винтовая опора, 3-отверстие для съемного датчика, 4-механизм регулирования, 5 - опорная плита); б-коэрцитиметрический съем информации (1-свая, 2- механизм регулировки, 3-место для размещения датчика коорцитиметра,4-опорная плита под конструкцией).

Снятие информации проводилось при комнатной температуре. Установлено, что у стали 30X13 наблюдается наиболее высокая стабильность остаточной намагниченности к температурному воздействию и хорошая чувствительность выходного параметра к упругим напряжениям. Она и была выбрана для изготовления ЗЭ. На (рис.20) показано изменение дифференциального выходного сигнала (магнитного потока чувствительного элемента) с ростом нагрузки при повышенных температурах. Видно, что даже изменение температуры до 200 °С не приводило к значительным изменениям выходного сигнала. Максималь-

ное относительное влияние температуры па результаты измерения составляет 4-8%.

ДФ, мкВб

Рис.20. Зависимость убыли магнитною потока ДФ остаточно намагниченного цилиндрического ЗЭ из стали 30X13 о г величины сжимающих напряжений при различных температурах ДДД-20°С, □□□-100°С, ♦♦♦-200'|С, ххх- при 20°С оставался эталон, рабочий элемент нагружался при Ю0"С.

В восьмой главе показано, что в протяженных металлоконструкциях, пересекающих геодинамическую зону возможно усиление деформации при неоднородном промерзании грунта, и предложен геодинамический тензометр для измерения деформации грунта.

Для оценки изменения механических напряжений в газопроводе (ГП) измерялось магнитное поле рассеяния Н на шести участках действующего ГП общей протяжённостью 1500м. В местах, где ГП имеет значительные насыпи, в местах резких его поворотов наблюдалось сезонное изменение величины Н. На (рис.21) приведены результаты измерения Н2 компоненты магнитного поля рассеяния ГП на одном из участков.

Установлено, что составляющая ноля трубы Нг изменяется периодически через расстояние ~ 70м не только по величине, но и по знаку. Амплитуда изме-

нения ^ соответствует ~ 200А/м, что примерно в 5 раз больше Земного поля. Аналогичные исследования, проведенные на незаглублеином участке теплотрассы длиной 150, диаметром 1200мм, не выявили такой периодичности в изменении напряженности поля. Это доказывает, что её причиной являются механические напряжения, обусловленные взаимодействием трубы ГП и грунта с момента её закладки. Места, где реализуются наибольшие изменения напряжений, проявляются по изменению магнитного поля рассеяния.

Рис. 21. Распределение Н2 компоненты вдоль трубопровода на участке №4. По результатам измерений 15 03. и 22.07.,16.09.

Так, например, на участке №4 можно выделить несколько зон, где зафиксировано отличие летних и зимних значений Нг, Такие зоны наблюдаются в районе 190, 290 и 390м. Для оценки величины изменяющихся в металле ГП механических напряжений по результатам магнитометрии была проведена калибровка этих данных на модели трубопровода, представляющего собой полый цилиндр, изготовленный из стали 09Г2С. Была построена градуировочная кривая, связывающая приращение магнитного поля ДН и величину действующих вдоль оси ГП напряжений. Установлено, что действие осевых растягивающих напряжений увеличивает компоненту а сжатие - ее уменьшает.

Полученная зависимость была использована для оценки напряжений, согласно которым в некоторых участках ГП могут формироваться сезонные напряжения, достигающие 150МПа. Эти результаты показывают, что существуют

участки, где локализуются напряжения и связанные с ними деформации (перемещения трубы). В случае их повторяемости они будут разрушать изоляцию трубы и вызывать малоцикловую усталость металла, стимулируя этим самым его стресс-коррозионное разрушение.

Основные результаты и выводы

1. Показано, что величина коэрцитивной силы малоуглеродистых сталей при растяжении и сжатии весьма чувствительна к изменению химического состава сталей, при этом абсолютное и относительное изменения анизотропии коэрцитивной силы монотонно увеличивается с ростом механических напряжений. Впервые для объяснения изменения коэрцитивной силы при нагружении предложен механизм, учитывающий изменение размеров доменов при механическом воздействии.

2. Установлена связь магнитоупругой коэрцитивпости с константой магни-тострикции. Разработан новый способ определения эффективных констант магнитострикции поликристаллических материалов (сталей) по экспериментально-графической зависимости магнитострикции от величины напряженности магнитного поля.

3. Разработан новый двухпараметровый метод определения величины действующих в малоуглеродистых сталях одноосных механических напряжений по величине анизотропии коэрцитивной силы и константы магни-тострикции и создан эффективный алгоритм построения обобщенной градуировочной кривой зависимости коэрцитивной силы от напряжений, не требующий прямых измерений под нагрузкой для отдельной марки стали.

4. Проведена проверка формул, описывающих (МУП) и внесены поправки в гиперболический вид зависимости размагничивания от величины напряжений, позволяющие на порядок улучшить степень аппроксимации с

экспериментальными результатами, полученными на образцах композиционных Я-Ре материалов и закаленной и отпущенной при различных температурах высокохромистой стали. Показано, что логарифмический вид зависимости магнитоупругого размагничивания, справедливый на отдельных участках магнитограммы, позволяет определить критическое напряжение, близкое к величине пределу пропорциональности.

5. Впервые исследован в широком диапазоне нагрузок пьезомагнитный эффект остаточно намагниченного магнетика на композиционных Я-Ре материалах, закаленных и отпущенных конструкционных сталях в зависимости от температуры отпуска и величины приложенных напряжений. Дано его объяснение в рамках представления о существовании внутреннего магнитного поля. Установлена высокая структурная чувствительность нового параметра. Обнаружен отрицательный пьезомагнитный эффект и дано его объяснение.

6. Разработан и запатентован метод определения полей механических напряжений в детали с помощью нанесения матрицы локальной намагниченности, достоинством которого является максимальная защищенность от внешнего электромагнитного воздействия.

7. Проведен гармонический анализ ЭДС, возбуждаемой во вторичной обмотке магнитоупругого преобразователя, осуществлена его экспериментальная проверка и показана возможность адаптации преобразователя к свойствам исследуемого материала путем математического моделирования.

8. Разработаны новые материалы: высокохромистая сталь с содержанием хрома 14,37% и композиционные Я-Ре материалы для изготовления запоминающего чувствительного элемента и определены их метрологические характеристики. Разработаны на основе МУП и внедрены автономные запоминающие датчики пикового значения силы, давления и ускорения, способные работать в экстремальных условиях повышенных температур и давлений.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1. Новиков В.Ф., Королев А.В., Бахарсв М.С., Федоров Б.В. и др. Магнито-упругие свойства спеченных порошковых R-Fe материалов в остаточно намагниченном состоянии.- ФММ, т.91, №3, с.54-59.

2. Новиков В.Ф., Соболев М.Д., Бахарев М.С., Орел А.А. Помехозащищен-ный магнитный запоминающий акселерометр.- Датчики и системы, 2001, №8, с.35-36.

3. Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Нассонов В.В., Изосимов В.А. Определение полей напряжений в трубопроводах коэрцитиметрическим методом.- Известия ВУЗов Нефть и газ, 1997, с.66-71.

4. Novikov V.F., Korolev A.V., Bakharev M.S., Fedorov B.V., Fedyukina G.N., Orel A. A.-Magnetoclastic Properties of Sintered Powder R-Fe Materials in the Remanently Magnetized state.- The physics of metals and metallogzaphy, Vol 91,№3,2001,p.266-271.

5. Новиков В.Ф., Бахарев M.C., Орел А.А. О магнитоупругой памяти высокохромистой стали. - Дефектоскопия, 2001, №10, с.20-26.

6. Новиков В.Ф., Ершов СП., Бахарев М.С. и др. Патент РФ. №2154262, -Способ определения полей напряжений в деталях из ферромагнитных материалов.

7. Новиков В.Ф., Бахарев М.С. Магнитная диагностика механических напряжений в ферромагнетиках. Тюмень: Из-во «Вектор Бук», 2001,220с.

8. Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. Влияние магнитострикции на изменение коэрцитивной силы Нс при упругом растяжении. - Новые материалы и технологии в машиностроении. - Труды международной научно-технической конференции, Тюмень, 2000,с. 117-119.

9. Новиков В.Ф., Бахарев М.С, Кострюкова Н.К. Аномальное изменение магнитострикции сталей на начальных этапах пластической деформации и его использование для целей диагностики- Известия ВУЗов. Нефть и газ, Тюмень, 1998, №3, с. 95-101.

Ю.Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. К природе пьезомагнитного эффекта остаточно намагниченного состояния магнетика. - Известия ВУЗов. Нефть и газ. №4, 1998, с. 96-102.

П.Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. О пьезомагнитном эффекте остаточно намагниченного состояния ферромагнетиков.- Вторая объединенная конференция по магнитоэлектронике (Международная) Екатеринбург, 15-18.02.2000,.с. 164-165.

12.Бахарев М.С, Миркин Л.И., Шетириков С.А., Юмашева М.А. Структура и прочность материалов при лазерных воздействиях.- Из-во Моск. ун-та, 1988,225с.

П.Новиков В.Ф., Изосимов В.А., Бахарев М.С. Помехозащищенный магнитный крешер.- Тезисы международной конференции «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (ДАТЧИКИ-97).-Гурзуф, 1997, с. 137-139.

Н.Новиков В.Ф., Изосимов В.А., Бахарев М.С. Нитевидный запоминающий датчик силы.- Тезисы международной конференции «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (ДАТЧИКИ-97).- Гурзуф, 1997, с. 252-253.

15.Новиков В.Ф., Бахарев М.С. Автономный запоминающий датчик для измерения пиковых значений ускорения.- Патент РФ G 0^ 15/04. №2123189.

16.Бахарев М.С, Новиков В.Ф., Фатеев И.Г., Третьяков П.Ю. Датчик - свидетель транспортных перевозок.- Сб. материалов межд. научно-техн. конференции. Новые материалы и технологии в машиностроении. Тюмень, 2000, с. 111-112.

17. Бахарев М.С, Новиков В.Ф., Мосягин М.Н. К разработке раннего диагностирования несущей способности трубы. - Сб. материалов межд. на-учно-техн. конференции. Новые материалы и технологии в машиностроении. Тюмень, 2000, с. 116-117.

18.Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Яценко Т.А., Сысоев СМ. Применение трубчатых датчиков для измерения силы. Сб. материалов XII Научно-техн. конфер.- Датчики и преобразователи информации систем измерения контроля и управления. М.:МГИМ. 2000, с. 153-154.

19. Башкин А.В., Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Дягилев В.Ф., Быков В.Ф., Болотов А.А. Магнитоупругий метод диагностики развития стресс-коррозионных трещин.- Известия ВУЗов. Нефть и газ. 2002,№6,с68-73

20.Новиков В.Ф., Яценко Т.А. Бахарев М.С. Зависимость коэрцитивной силы малоуглеродистых сталей от одноосных напряжений (часть 1).-Дефектоскопия, 2002 , №3, с. 51-57.

21.Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. Зависимость коэрцитивной силы малоуглеродистых сталей от одноосных напряжений (часть 2).- Дефектоскопия, 2002,№ 4, с. 11-17.

22.Новиков В.Ф., Бахарев М.С, Дягилев В.Ф., Фатеев И.Г.,Федоров Б.В.,Гаврилов Е.И. Автономный запоминающий датчик максимального давления и температуры в скважине.- Известия ВУЗов. Нефть и газ.,

2002. №6. с.74-77.

23.Бахарев М.С, Новиков В.Ф., Рябченко В.Н., Муратов К.Р., Дягилев В.Ф., Быков В.Ф. Усиление деформации в геодинамической зоне.- Известия вузов. Нефть и газ., 2002. №6. с.77-79.

24.Бахарев М.С. Регулируемая опора-датчик - Известия вузов. Нефть и газ.

2003. №4. с.97-99.

25.Бахарев М.С Использование магнитоупругой памяти стали для определения полей механических напряжений в деталях машин и металлоконструкций.- Датчики и системы. 200З,№10, с.33-35.

26.Бахарев М.С, Новиков В.Ф. Использование магнитоупругой памяти для определения полей механических напряжений.- Диагностика оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла. Сб. докл. Третьей международной научно-технической конференции, М., 2003, с.75-76.

27. Новиков В.Ф., Мосягин М Н., Бахарев М.С., Быков В.Ф. Измерение деформации грунта в геодинамических зонах. Серия: Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. Научно-технический сборник№1, Москва, 2001, с.3-7.

28. Бахарев М.С Запись ударной нагрузки с помощью магнитоупругой памяти. -Электроэнергетика и применение передовых современных технологий в нефтегазовой промышленности, Тюмень, Изд.-во ТГНГУ, 2003, с.41-45

29. Бахарев М.С, Новиков В.Ф. Использование магнитоупругой памяти для определения полей механических напряжений.- Электроэнергетика и применение передовых современных технологий в нефтегазовой промышленности, Тюмень, Изд.-во ТГНГУ, 2003 , с.41-45.

30.Новиков В.Ф., Яценко Т.А. Бахарев М.С, Нассонов В.В., Мусихин СА. О механизмах магнитоупругого изменения коэрцитивной силы.- Тез. докл. Междунар. конф. «Разрушение и мониторинг свойств металлов», г.Екатеринбург,2001,с. 121-122.

31.Бахарев М.С Магнитоупругие преобразователи в регулируемых опорах (сваях). - Разрушение и мониторинг свойств металлов, Тезисы докладов международной конференции РАН. Уральское отделение Екатеринбург, 2003,с.74.

32.Новиков В.Ф., Семенов В.В., Бахарев М.С, Альмуков А.С Ускоренный магнитоупругий метод определения выносливости насосных штанг. «Разрушение и мониторинг свойств металлов», Тезисы докладов международной конференции РАН. Уральское отделение, Екатерин-бург,2001,с.78.

33.Макаренко В.Д., Грачев СИ., Бахарев М.С, Муравьев К.А. Оценка тре-щиностойкости трубных сталей промысловых нефтепроводов Самотлор-ского месторождении, -Изв. вуз. Нефть и газ. 2004. №2, с.54-58.

34.Иванов И .А.,. Бахарев М.С, Мосягин М.Н., Новиков В.Ф., Кулак СМ. О возможности использования магнитных полей рассеяния магистрального

газопровода (ГП) для выявления сезонной динамики механических напряжений.- Изв. вуз. Нефть и газ . 2004. № 5 с.47-51.

35.Макаренко В.Д., Бахарсв М.С., Кузнецов Н.П. Научно-практические основы эксплуатационной надежности нефтепромыслового оборудования. -Изд-во ЦНТИ, 2004, 154с.

36.Макаренко В.Д., Грачев СИ., Бахарев М.С., Муравьев КА. Снижение содержания водорода в сварных швах промысловых трубопроводов. -Изв. вуз. Нефть и газ, 2004, №3, с.85-88.

Формат 60x84/16. Бумага финская. Печать RISO. Усл. печ. л. 2,67. Тираж 100. Заказ 85.

Отпечатано с готового набора в типографии Издательства «Вектор Бук» Лицензия ПД № 17-0003 от 06.07.2000г.

625004, г.Тюмень, ул. Володарского, 45. тел.(3452) 46-54-04,46-90-03.

Р21 523

РНБ Русский фонд

2005-4 19969

Введение

1. Методы неразрушающего контроля механических напряжений в металлоконструкциях

1.1 Рентгеновские методы

1.2. Ультразвуковые методы

Ф 1.3. Тепловые методы

1.4. Использование магнитрупругого эффекта для измерения механических напряжений

1.4.1. Анизотропный магнитоупругий датчик

1.4.2. Магнитомодуляционные измерители механических напряжений

1.4.3. Магнитострикционный метод измерения механических напряжений 1.4.4. Использование гармонического анализа сигнала для измерения механических напряжений

1.4.5. Эффект Баркгаузена

1.5. Коэрцитиметрический метод измерения механических напряжений

1.6. Метод тензодобавок

1.7. Магнитоупругая память магнетиков и ее использование для измерения силового воздействия ф 1.8. Анализ методов измерения механических напряжений и задачи исследований

2. Зависимость коэрцитивной силы малоуглеродистых сталей от величины одноосных механических напряжений

2.1. Образцы для исследования

2.2. Методика измерения коэрцитивной силы Нс 42 2.2.1. Влияние краевого эффекта на результаты измерений коэрцитивной силы Нс

2.2.2. Влияние предварительной намагниченности образца на результаты измерения коэрцитивной силы Нс

2.3. Влияние величины зазора на результаты измерения тока размагничивания ненагруженных сталей

2.4. Влияние упругих механических напряжений при растяжении на коэрцитивную силу малоуглеродистых сталей

2.5. Влияние вибраций на результаты измерений Нс

2.6. Точность измерения механических напряжений

2.7. Зависимость коэрцитивной силы Нс от величины напряжения для некоторых малоуглеродистых сталей

2.8. Зависимость коэрцитивной силы от механических напряжений в приведенной форме

2.9. Влияние растяжения и сжатия на коэрцитивную силу труб и швеллеров

2.10. Опробование коэрцитиметрического метода измерения механических напряжений 71 Выводы по главе

3. Механизмы изменения коэрцитивной силы при упругой деформации

3.1. Влияние локальных механических напряжений

3.2. Влияние перестройки доменной структуры

3.3. Влияние магнитострикции на магнитоупругую чувствительность коэрцитивной силы

3.4. О природе несимметричности зависимости Нс(а) при растяжении и сжатии

3.5. Влияние магнитоупругого изменения энергии междоменных границ на зависимость Нс(а)

Выводы по главе

4. Влияние пластической деформации на структурночувствительные магнитные параметры

• 4.1. Влияние пластической деформации на зависимость коэрцитивной силы от величины одноосных напряжений

4.2. Аномальное изменение магнитострикции сталей на начальных этапах пластической деформации

5. Применение гармонического анализа в контроле механических напряжений

5.1. Зависимость ЭДС высших гармоник от величины механических напряжений

6. Необратимое и квазиобратимое изменение остаточной намагниченности при нагружении магнетика

6.1. Пьезодинамическое размагничивание образцов из высокохромистой стали

6.2. Логарифмическая аппроксимация пьезодинамического . размагничивания образцов из высокохромистой стали

6.3. Пьезодинамическое размагничивание локально намагниченных участков на поверхности малоуглеродистых сталей

6.4. Пьезодинамическое размагничивание спеченых порошковых

R-Fe соединений

6.5. Уточнение гиперболической формулы для описания пьезодинамического размагничивания

6.6. Возможности использования магнитоупругого размагничивания для неразрушающего определения предела выносливости некоторых сталей

6.6.1. Оценка предела выносливости стали 20Н2М по изменению магнитного поля рассеяния образца при его нагружении - разгружении

6.6.2. Возможности определения предела микротекучести и связанного (« предела выносливости по кривым магнитоупругого размагничивания

• 6.7. Пьезомагнитный эффект магнитополяризованых малоуглеродистых сталей и спечёных порошковых R-Fe соединений

6.7.1. Пьезомагнитный эффект закалённых и отпущенных малоуглеродистых сталей

6.7.2 Пьезомагнитный эффект остаточно намагниченных

R-Fe соединений

6.7.3. Влияние внутренних напряжений, созданных пластической деформацией,на пьезомагнитный эффект

Вывод по главе

7. Использование необратимого и квазиобратимого магнитоупругих явлений для создания первичных преобразователей силы

7.1. Магнитоупругий метод контроля развития стресс-коррозионных трещин

7.2. Определение полей напряжений в деталях из ферромагнитных материалов с помощью локального намагничивания

7.3. Магнитоупругие датчики для измерения силы в режиме памяти и аналоговом режиме

7.4. Регулируемая опора - датчик

7.5. Помехозащищенный акселерометр

7.6. Об обнаружении скрытого ущерба при транспортных перевозках

7.7. Акселерометр для измерения небольших ускорений 250 7.8. Автономный запоминающий датчик для измерения давления и температуры в скважине

Выводы по главе

8. О некоторых механизмах формирования напряженно-деформированного состояния металлоконструкций в грунте и методы их измерений щ 8.1. Измерение деформации грунта в геодинамических зонах

8.2. Усиление деформации в геодинамической зоне (ГДЗ)

• 8.3. Влияние неоднородного вмерзания трубопровода в грунт на его напряжённо-деформированное состояние 8.4. Использование магнитных полей рассеяния магистрального газопровода(ГП) для выявления сезонной динамики механических напряжений Выводы по главе 8 Основные результаты и выводы Список использованных источников

Актуальность. Элементы машин, механизмов, конструкции и трубопроводы испытывают во времени целый ряд труднопредсказуемых изменений, приводящих к варьированию их напряженного состояния вследствие изменения нагрузок, колебаний температуры в течение суток, года (лето-зима). Особенно опасны локальные колебания температуры весной, когда открытые части металлоконструкции (например, трубопроводы) интенсивно прогреваются, в то время как закрытые мерзлым грунтом части жестко закреплены. Оттаивание грунта в условиях вечной мерзлоты приводит к его непредсказуемым деформациям как вертикальным, так и горизонтальным и, соответственно, к деформациям протяженных металлоконструкций, к появлению значительных напряжений. Действия этих напряжений совместно с внутренними и рабочими напряжениями создают предпосылки для разрушения труб и возникновения аварий [1-3].Учесть эти факторы расчетными методами не всегда удается как в случае разрушения Московского аквапарка и конструкций аэропорта в Париже. Все это подчеркивает важность контроля напряженного состояния участков трубопроводов, например, в местах перехода через водные преграды, дороги, в местах образования промывов и провисания трубопровода, в местах выпучивания труб [4-5],в геодинамических зонах [6,7] и участках неодинакового промерзания грунта, обусловленного неоднородностью его теплопроводности [4],изменения ледовой и снеговой нагрузки [8].

Другим, практически не изученным фактором, который может сказаться на надежности металлоконструкций, является медленно изменяющиеся напряжения на фоне статически действующей нагрузки [9]. Хотя эти напряжения много меньше предела текучести, роль их велика в механизме возникновения усталостных трещин, а в конечном итоге в поломке элемента конструкции. Динамические напряжения, действующие на фоне статических, согласно современным представлениям, являются одним из факторов, приводящих к стресс-коррозионному разрушению металла газопроводов [10].

Разрушение детали под действием циклических нагрузок начинается с образования в зоне повышенных напряжений микротрещин, которые, постепенно развиваясь, проникают вглубь металла и ослабляют несущее сечение до уровня, при котором происходит разрушение.

Понижение прочности материала при переменных напряжениях вследствие прогрессивно развивающихся микротрещин обычно называется усталостью материала, а его способность сопротивляться усталостному разрушению - выносливостью. Известно, что магистральные трубопроводы в ряде случаев могут выйти из строя в результате лавинного (со скоростью 0,1—0,4 скорости звука в металле) распространения в них трещин при напряжениях, значительно меньше допускаемых при их статическом или циклическом нагружении (т.е. меньших, чем предел текучести металла). Таким образом, контроль напряжений необходим как одна из превентивных составляющих по борьбе с авариями.

Требует также своего изучения влияние зон пластичности, возникающих как при изготовлении, так и эксплуатации металлоконструкции и трубопроводов, на их надежность в условиях напряженного состояния, обусловленного действием суммарных сил (внешними сжимающими или растягивающими напряжениями, внутренними напряжениями).

Элементы конструкции предназначены для того, чтобы выдерживать заданную нагрузку. Эти нагрузки рассчитываются на этапе конструирования [1,3,13]. Для этого необходимо знать источники механических напряжений, иметь эквивалентный математический аппарат для вычисления. Однако оценки напряжений с помощью расчетов в ряде случаев сильно расходятся из-за неопределенностей в исходных данных, выбора методики расчета и изменяющихся в процессе эксплуатации конструкции условий [4-8,12]. Реальные условия эксплуатации металлоконструкций чрезвычайно разнообразны, и учесть их расчетами в полной мере невозможно, что доказывает разброс значений коэффициента запаса прочности в различных теориях прочностях от 1,81 до 1,34 [1].

Поэтому разработка новых методов является актуальной, позволяющей косвенно осуществлять оперативное определение напряжений приборными (в идеале дистанционно) средствами, на основании сказанного, становится понятным, почему уделяется столь большое внимание во всем мире разработке не-разрушающих методов и средств измерения напряжений [13-35].

Сложность при разработке косвенных методов измерения абсолютных значений напряжений заключается в том, что часть неизвестно исходное состояние металла, его механическая предыстория (наклеп, отжиг), химический состав, его кристаллографическая текстура. Задача диагностики напряжений на порядок усложняется, когда необходимо контролировать сложно-напряженное состояние.

В настоящее время разрабатываются и эксплуатируются главным образом рентгеновский, акустический и магнитные методы измерения напряжений.

Предлагаемая работа ориентирована на поиск новых информативных параметров на основе исследования закономерностей изменения магнитных свойств, на разработку новых методов и средств измерения напряжений в металле, в частности, с привлечением нескольких параметров с тем, чтобы повысить точность и надежность измерения, существенно расширить их возможности.

Направлением исследования явилось изучение метастабильных магнито-упругих явлений в остаточно-намагниченном материале, разработка на их основе методов и средств контроля механических напряжений и создание силовых преобразователей.

Научная новизна работы

1. Впервые установлена зависимость магнитоупругого изменения анизотропии коэрцитивной силы от величины константы магнитострикции. Найден способ определения эффективных констант магнитострикции по экспериментальной зависимости магнитострикции поликристаллических материалов от напряженности магнитного поля.

• 2. Создан новый двухпараметровый метод неразрушающего контроля (НК) одноосных напряжений на основе измерения коэрцитивной силы и константы магнитострикции в конструкциях из малоуглеродистых сталей, отличающихся по химическому составу.

3. Впервые проведены исследования магнитоупругой памяти (МУП) высокохромистой стали и композиционных RFe-материалов, уточнены аналитические выражения для ее описания.

4. Впервые исследован пьезомагнитный эффект остаточно намагниченного магнетика ПМО при приложении больших циклически повторяющихся упругих напряжений, дано объяснение механизма ПМО и установлена возможность его применения для целей определения механических напряжений и НК качества термической обработки.

5. Разработан ряд «интеллектуальных» материалов для создания чувствительных автономных элементов запоминающих датчиков пикового значения силы, давления и ускорения, способных работать в экстремальных условиях.

6. Решена задача гармонического разложения ЭДС выходного сигнала нагружаемого ферромагнитного преобразователя.

7. Разработан магнитный метод НК сезонных деформаций стального трубопровода.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Аналитические выражения, описывающие связь анизотропии коэрцитивной силы с величиной одноосных напряжений и магнитострикцией малоуглеродистых сталей. Новый двухпараметровый метод НК одноосных напряжений в изделиях из малоуглеродистых сталей.

2. Методика определения эффективных констант магнитострикции по экспериментальной графической зависимости магнитострикации от величины напряженности магнитного поля.

3. Проверка и уточнение закономерностей изменения МУП и связь ее с основным магнитными параметрами у высокохромистой стали и композиционных R-Fe-материалов.

4. Объяснение механизма ПМО конструкционных сталей и композиционных R-Fe-материалов при приложении больших циклически повторяющихся упругих напряжений.

5. Разработка метода Ж напряжений в металлоконструкциях с помощью создания матрицы локальных областей намагниченности.

6. Гармонический анализ ЭДС выходного сигнала магнитоупругого преобразователя.

7. Конструкционные разработки автономных запоминающих датчиков пикового значения силы, давления и ускорения.

8. Разработка способа измерения сезонных деформаций грунта и стального газопровода путем отслеживания его магнитных полей рассеяния.

Практическая ценность работы

Разработан новый двухпараметровый (по коэрцитивной силе и константе магнитострикции) метод НК одноосных напряжений, применимый для широкого класса малоуглеродистых сталей, не требующий в отличие от традиционных способов построения экспериментальной градуировочной кривой для каждой отдельной марки стали.

Разработан новый метод определения полей механических напряжений в детали с помощью нанесения матрицы локальной намагниченности и снятия информации о величине действовавших напряжений путем сканирования ее поверхности датчиком магнитного поля (Патент РФ. №2154262).

Разработаны и сконструированы автономные, беспроводные запоминающие датчики: трубчатый запоминающий датчик силы, работающий как в режиме магнитоупругой памяти, так и в аналоговом режиме на основе магнитного пье-зоэффекта; запоминающий акселерометр для измерения гигантских ускорений; акселерометр-свидетель транспортных перевозок; запоминающий датчик для измерения давления и температуры в скважине; автономный запоминающий блок для измерения силы и ускорения в закрытых камерах.

Запоминающий акселерометр был внедрен на предприятии РФЯЦ-ВНИИТФ (г.Снежинск) по методике «Выполнение измерений пиковых ускорений магни-тострикционными датчиками типа РДУС 2023» ( Патент РФ G 01Р15/04. №2123189).

Геодинамический тензометр был впервые применен для выявления активности геодинамических зон на Федоровском нефтяном месторождении.

Разработан и испытан магнитный метод определения сезонных деформаций газопровода с целью определения мест его повышенной разрушаемости. Метод опробован на магистральном газопроводе Уренгой-Сургут-Челябинск.

Разработана и внедрена в учебный процесс лабораторная установка по измерению механических напряжений в стальных образцах с помощью коэрцити-метра.

Результаты исследований, изложенные в диссертации, используются в учебном курсе «Неразрушающие методы контроля», читаемом в Тюменском государственном нефтегазовом университете для студентов специальностей «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов» и «Технологические машины и оборудование». По данной тематике проводится защита квалификационных и дипломных работ студентов специальностей «Технологические машины и оборудование» и «Материаловедение и термическая обработка».

Апробация работы

По материалам диссертации опубликовано 36 работ, в том числе три монографии и два патента. Основные положения и результаты диссертационной работы рассмотрены на научно-технических конференциях: международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (Гурзуф, 1997); международной научно-технической конференции. «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Тюмень, 2000); XII научно-технической конференции «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (М.:МГИМ.2000); региональной конференции «НЕФТЬ и ГАЗ: проблемы недропользования, добычи и транспортировки» (г.Тюмень, 2002); международной конференции «Разрушение и мониторинг свойств металлов». (г.Екатеринбург, 2003); научно-практической конференции «Электроэнергетика и применение передовых современных технологий в нефтегазовой промышленности» (Тюмень, 2003).

Структура диссертации

Работа состоит из введения, восьми глав, приложения и списка литературы, включающего 253 наименования, 120 рисунков, 15 таблиц объем 318 страниц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Показано, что величина коэрцитивной силы малоуглеродистых сталей при растяжении и сжатии весьма чувствительна к изменению химического состава сталей, при этом абсолютное и относительное изменения анизотропии коэрцитивной силы монотонно увеличиваются с ростом механических напряжений. Впервые для объяснения изменения коэрцитивной силы при нагружении предложен механизм, учитывающий изменение размеров доменов при механическом воздействии.

2. Установлена связь магнитоупругой коэрцитивности с константой магнитострикции. Разработан новый способ определения эффективных констант магнитострикции поликристаллических материалов (сталей) по экспериментально-графической зависимости магнитострикции от величины напряженности магнитного поля.

3. Разработан новый двухпараметровый метод определения величины действующих в малоуглеродистых сталях одноосных механических напряжений по величине анизотропии коэрцитивной силы и константы магнитострикции. Создан эффективный алгоритм построения обобщенной градуировочной кривой зависимости коэрцитивной силы от напряжений, не требующий прямых измерений под нагрузкой для отдельной марки стали.

4. Проведена проверка формул, описывающих МУП и внесены поправки в гиперболический вид зависимости размагничивания от величины напряжений, позволяющие на порядок улучшить степень аппроксимации с экспериментальными результатами, полученными на образцах композиционных R-Fe материалов, а также закаленной и отпущенной при различных температурах высокохромистой стали. Показано, что логарифмический вид зависимости магнитоупругого размагничивания, справедливый на отдельных участках магнитограммы, позволяет определить критическое напряжение, близкое к величине пределу пропорциональности.

5. Впервые исследован в широком диапазоне нагрузок пьезомагнитный эффект остаточно-намагниченного магнетика на композиционных R-Fe материалах, закаленных и отпущенных конструкционных сталях в зависимости от температуры отпуска и величины приложенных напряжений. Дано его объяснение в рамках представления о существовании внутреннего магнитного поля. Установлена высокая структурная чувствительность нового параметра. Обнаружен отрицательный пьезомагнитный эффект, и дано его объяснение.

6. Разработан и запатентован метод определения полей механических напряжений в детали с помощью нанесения матрицы локальной намагниченности, достоинством которого является максимальная защищенность от внешнего электромагнитного воздействия.

7. Проведен гармонический анализ ЭДС, возбуждаемой во вторичной обмотке магнитоупругого преобразователя, осуществлена его экспериментальная проверка, показана возможность адаптации преобразователя к свойствам исследуемого материала путем математического моделирования.

8. Разработаны новые материалы: высокохромистая сталь с содержанием хрома 14,37% и композиционные R-Fe материалы для изготовления запоминающего чувствительного элемента - и определены их метрологические характеристики. Разработаны на основе МУП и внедрены автономные запоминающие датчики пикового значения силы, давления и ускорения, способные работать в экстремальных условиях повышенных температур и давлений.

1. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы (проектирование и строительство). М.: Недра, 1982. - 382с.

2. Курочкин В.В., Малюшин Н.А., Степанов О.А., Мороз А.А. Эксплуатационная долговечность нефтепроводов. М.: Недра, 2001. - 231с.

3. Ланчаков Г.А., Зорин Е.Е., Пашков Ю.И., Степаненко А.И. Работоспособность трубопроводов: В 2ч. М.: Недра, 2001. - 341с.

4. Иванов И.А., Крамской В.Ф., Моисеев Б.В., Степанов О.А. Теплоэнергетика при эксплуатации транспортных средств в нефтедобывающих районах Западной Сибири. М.: Недра, 1997. - 269с.

5. Чикишев В.М. Исследование процессов силового взаимодействия линейной части трубопроводов с промерзающим грунтом: Автореф. канд.дис. -Тюмень, 1999.-21с.

6. Новиков В.Ф., Кострюкова Н.К., Кострюков О.М., Болотов А.А. Определение динамики напряжений в трубопроводах при суточных движениях земной коры //Известия вузов. Нефть и газ Западной Сибири. 1999. -№5. - С.65-72.

7. Бахарев М.С., Новиков В.Ф., Рябченко В.Н., Муратов К.Р., Дягилев В.Ф., Быков В.Ф. Усиление деформации в геодинамической зоне //Известия вузов. Нефть и газ Западной Сибири. 2002. - № 6. - С.77-79.

8. Иванов И.А. Эксплуатационная надежность магистральных трубопроводов в районах глубокого сезонного промерзания пучинистых грунтов: Автореф. дисс. докт.техн.наук. Тюмень, 2002. - 34с.

9. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1998.-455с.

10. Деланти Б.О., Берн Дж. Коррозионное растрескивание под напряжением при низких значениях рН. М.: ВНИИЭгазпром, 1992. - 109с.

11. Ирвин Д.Ж., Парис П. Основы теории роста трещин и разрушения. Разрушения. М.: МИР, 1976. - С.16-66.

12. Константинов JI.C., Прухов А.П. Напряжения, деформации и трещины в отливках. М.: Машиностроение, 1981. - 213с.

13. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений: Справочное пособие /Под ред. Касаткина. Киев: Наукова думка, 1981. — 582с.

14. Экспериментальная механика. Книга I.- М.: МИР, 1990.- 607с.

15. Экспериментальная механика. Книга И.- М.: МИР, 1990,- 545с.

16. Беда П.И., Выборнов Б.И., Глазков Ю.А., Луцько С.П., Самойлович Г.С. Шелихов Г.С. Неразрушающий контроль материалов и изделий. — М.: Машиностроение, 1976.-456с.

17. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Физические методы исследования материалов: /Под ред. С.Т. Кишкина. М.: Машиностроение, 1971. - 554с.

18. Хренов Н.Н., Матросов В.И., Шевлюк В.В., Салюков В.В. Диагностирование линейной части магистральных трубопроводов в сложных физико-географических условиях. Обзорная информация. Серия: транспорт и подземное хранение газа. М.: 1990. - 77с.

19. Ruud С.О. A reviev of selected non-destructive methods for residual stress measurement. "NDT Int." 1982, 15.- №1.- P. 15-23.

20. Заявка 60-1576 Япония, МКИ G 01 N 23/207, G 01 L /1/00, G 21 G 4/04, публикация 16.01.85, № 6-40. Устройство для измерения механического напряжения в материалах с помощью широкополосного рентгеновского излучения.

21. Рентгенографическое измерение напряжений в жаростойких материалах. Arima Jyunici, Iwai Yasuyoshi, "Dzaupe", J.Soc. Mater. Sci. Jap. 1979, 28, №306,-C.211-217.

22. Боченин В.И., Лисицкая С.И., Шигарев Ю.А. Радиоизотопный анализ остаточных напряжений в крупногабаритных изделиях. Изотопы в СССР, М.: 1981. №3/62.-С.7-9.

23. Гузь А.Н., Махорт Ф.Г., Гуща О.Н., Лебедев В.К. К теории определения начальных напряжений на результаты ультразвуковых измерений. //Прикладная механика. 1971. - 7. - №6.-С. 110-113.

24. Гуща О.И. Ультразвуковой метод определения остаточных напряжений, состояния и перспективы //Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений. Киев: Институт электросварки, 1983. -С.77-89.

25. Ультразвуковой измеритель механических напряжений //ВДНХ СССР, 1978, информ. листок, Инв. № ГПНТБ СССР 42488-78.

26. Allen D.R., Cooper W.H.B. A Fourier transform technique that measures phase delays between ultrasonic impulses with sufficient accuracy to determine residual stresses in metals., "NDT Int.", 1983. 16. № 4 P.205-217.

27. Неразрушающий контроль материалов и элементов конструкций //Под ред. А.Н. Гузя.- Киев: Наукова думка, 1981.-С. 115-165.

28. Ивакин Б.И., Карус Е.В., Кузнецов Е.Л. Акустический метод исследования скважин. М.: - 1978. — 320с.

29. Международная заявка № 79/01156. МКИ G 01 N 25/72, 3/06; G 02 В 27/17. Способ и устройство для индикации напряжений в объекте //Опубл. 27.12.79.

30. ЕПВ Заявка № 0065992 МКИ G 01 L 5/00. Прибор для измерения распределения механических напряжений //0публ.08.12.82. 49.

31. Пат. 4287416 США, МКИ2 G 01 N 23/20. Способ определения усталостных разрушений и разрушений, вызванных постоянным напряжением.

32. Method of determining fatigue and stress corrosion damage. / Irvin RI Kramer, Baltimore, Md; Sigmund Weissman, Metuchen N.J., and Robert N. Pangbern, State College, Pa //Опубл. 01.09.81., том 1010, № 1P. 100-105.

33. Япония. Заявка № 55-31402. Способ измерения механических напряжений с использованием жидких кристаллов //Опубл. 18.08.80. № 6. -786.

34. Harid Н., Middeldorf k. Thermometrische Methoden bei der mehaniscen Werkstoffpiifung. "Werkstoffprufung, 1984, Vortr. Tag., Bad Nauheim, 6-7 Dez., 1984." Berlin, 1985. P.441-451.

35. Вонсовский C.B., Шур Я.С. Ферромагнетизм.- М.-Л.:ГИТТЛ, 1948.-816с.

36. Дружинин В. В. Магнитные свойства электротехнической стали. М.: Энергия, 1974. - 239с.

37. Гинзбург В. Б. Магнитоупругие датчики. М.: Энергия, 1970.- 239с.

38. Гуманюк М.Н. Магнитоупругие силоизмерители.- Киев: Техника, 1981.-240с.

39. Рудяк В.М. Процессы переключения в нелинейных кристаллах. М.: Наука, 1986.-248с.

40. Шевченко Г.И. Магнитоанизотропные датчики. М.: Энергия, 1967. -365с.

41. Шель М.М. Измерение напряжений магнитоупругим методом на магнит-нотвердых сталях // Заводская лаборатория,-1967.- №3.- С.306-309.

42. Векслер Н.А., Смирнов А. С., Фадеев А.Ю. Шель М.М., Токунов В.Ф., Гудыря В. А. Исследование магнитоупругого эффекта рельсовой стали // Дефектоскопия. 1975. - № 2. С.69-74.

43. Орехов Г. Т. Влияние углерода на изменение магнитоупругого эффекта в сплавах на железной основе // Дефектоскопия. 1974. - № 4. - С. 117-119.

44. Мехонцев Ю.Я. Датчик магнитной анизотропии. — Авторское свидетельство № 111331, Бюлл. изобр. — 1961.-№ 6.

45. Мехонцев Ю.А. Измеритель упругих напряжений. -М.: Радио, 1958. -320с.

46. Максимов В.Н Авторское свидетельство №949487 СССР, МКИ G 01 N 29/00. Способ определения напряженного состояния материала. Бюллетень № 29, 1982.

47. Максимов Н.Н. Способ определения напряженного состояния деталей и конструкций из изотропных материалов без их разрушения и устройство для осуществления способа, А.с. №120357.- Бюлл. Изобр, 1959. №11.

48. Броневицкий И. И. К вопросу об исследовании внутренних упругих напряжений 1-го рода// Исследование по физике металлов и неразрушаю-щим методам контроля Минск: Наука и техника, 1968.-С.42-45.

49. Чаплыгин В.И., Безотосный В.Ф. Прибор для контроля механических напряжений в ферромагнетиках материала //Известия вузов. Приборостроение.- 1979. -Т.22. №2. - С.42-45.

50. Колот Г.Ф., Тиморин А.А., Осинчук З.П. Неразрушающий контроль механических напряжений и деформаций магистральных газопроводов // Нефтяная и газовая промышленность.- 1979. №2 - С.41-43.

51. Колот Г.Ф., Тиморин А.А., Жданов И.М., Сорокин И.И. Техническая диагностика напряженно-деформированного состояния металла сварных труб линейной части магистральных газопроводов // Нефтяная и газовая промышленность. 1980. - №1.- С.45-46.

52. Труфяков В.И., Гуща О.И., Тиморин А.В. и др. Определение напряжений в трубах линейной части магистральных трубопроводов по магнитной анизотропии стали// Нефтепромысловое дело. 1985. - №8. - С.32-37.

53. Николаев А.С. Контроль напряжений в металлических конструкциях магнитоупругими тестерами. JI: ЛНДТП, 1968. - 321с.

54. Горбаш В. Г. Модуляционный метод контроля механических напряжений в ферромагнитных материалах по магнитной анизотропии с использованием накладных преобразователей: Дисс. канд. техн. Наук. Минск, 1985.-231с.

55. Макаров В.Н., Бикташев Т.Х. О совместном использовании продольного и поперечного эффектов магнитострикции для контроля напряжений в стальных изделиях //Дефектоскопия. 1981.- №5. - С.66-71.

56. Макаров В.Н. Методы и устройства определения напряжений в элементах стальных конструкций, основанные на магнитоупругом эффекте: Дисс. канд. техн. наук. Свердловск, 1973. - 220с.

57. Макаров В. И., Бикташев Т.Х. О влиянии плосконапряженного состояния на величину магнитострикции //Дефектоскопия. 1983.-№ 7. - С.9-12.

58. Макаров В.Н., Бикташев Т.Х. Авторское свидетельство №731324, СССР МКИ G 01 L 1/12 Способ измерения напряжений в элементах стальных конструкций//Бюлл. 1980. №16.

59. Деордиев Г.И., Бикташев Т.Х. Магнитострикционный способ измерения напряжений в элементах металлоконструкций //Дефектоскопия. — 1977. -№3. С.82-91.

60. Анфилофьев А. В., Лещенко И. Г. Контроль распределения напряжений в поверхностных слоях деталей измерением магнитной анизотропии //Промышленное применение экспериментальных методов контроля. -М.: ДНТП, 1974.-С.74-78.

61. Бикташев Т.Х. Разработка и исследование электромагнитного метода измерения напряжений в стальных конструкциях // Дисс. канд. техн. наук. Свердловск, 1973.

62. Шель М.М., Толкунов В.Ф. Применение высших гармоник для измерения напряжений в металлах // Исследования по физике металлов и к не-разрушающим методам контроля.- Минск: Наука и техника, 1970.-321с.

63. Якиревич Д.И. Разработка, исследование и практическое применение то-ковихревого метода анализа напряжений в сталях: //Автореф. канд. дисс. М., 1969.

64. Новиков В.Ф., Тихонов В.П. К определению напряжений в лопатках турбин магнитоупругим методом // Проблемы прочности. — 1981. №1. -С.64-67.

65. Ломаев Г. В., Малышев B.C., Дегтярев А.П. Обзор применения эффекта Баркгаузена в неразрушающем контроле // Дефектоскопия. 1984. - № 3. - С.54-70.

66. Бартон И. Р., Кузенбергер Ф.Н. Оценка остаточных напряжений в деталях газотурбинных двигателей по характеру Баркгаузеновского шума // Энергетические машины. — 1975. №4. - С.23-33.

67. Пустынников В.Г., Васильев В.М. Влияние упругой и пластической деформации стальных образцов на спектр магнитных шумов //Дефектоскопия. 1973. - №5. - С. 126-129.

68. Добнер Б.А., Лещенко И.Г., Филинов В. В., Колмагоров Т.Ф. Исследование напряженных состояний в конструкционных сталях методом магнитного шума //Эффект Баркгаузена и его использование в технике. -Ижевск, ДНТП, 1977. - С.140-144.

69. Горкунов Э.С., Драгошанский Ю.Н.,Маховски М. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии ферромагнитных материалов (обзор)^ влияние упругой и пластической деформаций // Дефектоскопия, 1998. №1. - С.5-27.

70. Захаров В. А., Боровкова М.А., Бабкин С.Э. О связи коэрцитивной силы с механическими напряжениями в конструкционных сталях //Неразру-шающие физические методы и средства контроля материалов и изделий. Тезисы докладов. Ижевск: 1984. - С.62-64.

71. Боровкова М.А., Захаров В.А. Влияние двухосных нагрузок на коэрцитивную силу углеродистых сталей //Современные методы неразрушаю9 щего контроля и их метрологическое обеспечение: Тезисы докладов.-Ижевск: 1984. С.26-27.

72. Мусихин С. А., Новиков В.Ф., Лиханов В. Г. Приборная реализация ко-эрцитиметрического метода измерения напряжений в конструкционных сталях // Современные методы неразрушающего контроля и их метрологическое обеспечение. Устинов: 1986. - С.43-44.

73. Дунаев Ф. Н. О влиянии упругих напряжений на магнитные свойства # ферромагнетиков // Магнитные, механические, тепловые и оптическиесвойства твердых тел. Свердловск: УрГУ, 1965. - С.92-96.

74. Новиков В.Ф., Изосимов В. А. Влияние упругих напряжений на коэрцитивную силу // Физика металлов и металловедение. — 1984. Т.58. -Вып.1. - С.275-281.

75. Rautioaho R., Karjalanen L.P., Moilanen М., Stress response of Barkhausen noise and coersive force in 9Ni steels J. Magn a Magn. Mater, 1987, 68. P.321-327.

76. Vekins G., Bartolucci-Lyckx S. The effects of cyclis precompression on the magnetic coercivity of We-6 wt% C. Materials sience a. Engineering, 1987, 96, P.L21-L23.

77. Vekins G., Bartolucci-Lyckx S. The effects of cyclis precompression on themagnetic coercivity of We-6 wt% C. Materials sience a. Engineering, 1987, 96, p. L21-L23.

78. Захаров B.A., Боровкова M.A., Комаров B.A., Мужицкий В.Ф. Влияние внешних напряжений на коэрцитивную силу углеродистых сталей // Дефектоскопия. -1992. №1. - С.41-46.

79. Мужицкий М.А., Попов Б.Е., Безлюдько Г. Я., Зарудный В.В., Левин Е.А. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса стальных металлоконструкций грузоподъемных кранов // Дефектоскопия. — 1996. №4. - С. 12-18.

80. Кулеев В.Г., Горкунов Э.С. Механизмы влияния внутренних и внешних напряжений на коэрцитивную силу ферромагнитных сталей // Дефектоскопия. 1997. - №11. - С.3-18.

81. Новиков В.Ф., Фатеев И.Г. Магнитоупругие свойства пластически деформированных и сложнонапряженных магнетиков. — М.: Недра, 1997.-196с.

82. Яновский Б.М. Земной магнетизм. Часть 2, Л., 1963. - 461с.

83. Новиков В.Ф., Долгих Е.В., Конопелько A.M. О новом виде памяти к механическим напряжениям //Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири. Тюмень, 1979. - С.38.

84. Большаков В.Н., Горбаш В.Г., Оленович Т.В. Влияние механических напряжений на локальную остаточную намагниченность //Известия АН БССР. Серия физико-технических наук. 1980. №1. - С. 109-112.

85. Новиков В.Ф., Долгих Е.В., Буторин Н.А. Запоминающий датчик механических напряжений // Электротензометрия. Л., 1981, - С. 80-83.

86. Новиков В.Ф., Долгих Е.В. О магнитоупругом гистерезисе в сплавах железа с тербием //Физика металлов и металловедение. 1980. - Т.49. Вып.2. - С. 292-295.

87. Новиков В.Ф., Долгих Е.В. О магнитоупругих явлениях в высоко-магнитострикционных соединениях редкоземельных металлов с железом

88. Физика металлов и металловедение. 1981, - Т.52. Вып.5, - С.977-981.

89. Новиков В.Ф., Долгих Е.В.,Гатаулин А.Ф. О магнитном и магнито-механическом гистерезисе соединения TbFe2 //Журнал технической физики. 1983, Т53. Вып. 9. - С.1877-1879.

90. Горкунов Э.С., Новиков В.Ф., Ничипурук А.П. и др. Устойчивость остаточной намагниченности термически обработанных стальных изделий к действию упругих деформаций // Дефектоскопия. — 1991. №2. - С.68-76.

91. Новиков В.Ф., Федоров Б.В., Изосимов В.А. Устойчивость остаточно-намагниченного состояния инструментальных сталей //Дефектоскопия. — 1995. №2. - С.68-71.

92. Новиков В.Ф., Изосимов В.А., Костюков В.А., Федюкина Г.Н., Федоров Б.В. Стабильность остаточной намагниченности сплавов Fe-Co-V //Физика металлов и металловедение. — 1996. №81. Вып.4. - С. 105-112.

93. Новиков В. Ф., Прожерин А.Е. Магнитоупругие свойства композиционных материалов, содержащих кобальт //Физика металлов и металловедение. 1991. - №1. - С.202-205.

94. Новиков В.Ф., Кострюкова Н.К., Кострюков О.М. Болотов А.А. Определение динамики напряжений в трубопроводах при суточных движениях элементов земной коры //Известия вузов. Нефть и газ Западной Сибири. — 1999. №5. - С.65-72.

95. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. - 542с.

96. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975.- 583с.

97. Бозорт Р. Ферромагнетизм. М.: ИИЛ, 1956. - 784с.

98. Новиков В.Ф. Долгих Е.В А.с. 714180. СССР, МКИ G 01 L 1/12. Способ измерения механических напряжений //Бюлл. №5, I960. — 20с.

99. Новиков В. Ф., Орел А.А., Федоров Б.В., Заводовский А.Г. О влияниитемпературы, магнитного поля и времени выдержки на показания магнитоупругого крешера //Тезисы региональной конференции, 19-21 ноября. Тюмень, 1997. С.70-71.

100. Новиков В.Ф., Заводовский А.Г., Федоров Б.В., Федюкина Г.Н., Орел А.А. Влияние температуры на стабильность остаточной намагниченности Fe-52Co-V сплавов //Приборы и системы управления. — 1998. №11. — С.21-24.

101. Новиков В.Ф., Федоров Б.В., Бирюков Б.П. Консольный магнитоупругий датчик //Заводская лаборатория. 1995. - №4. - С.48-49.

102. Новиков В.Ф., Фатеев И.И., Изосимов В.А., Федоров Б.В. Запоминающие датчики пиковых давлений // Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири. Тюмень, 1991. - С.80-84.

103. Новиков В.Ф., Федоров Б.В., Кошиц И.Н., Агеев В.В., Вахтанов C.JI. Автономные запоминающие датчики силы //Проблемы машиностроения и автоматизации. 1991. - №3. - С.72-74.

104. Новиков В.Ф., Нассонов В.В., Иванюк А.В. Измерение давлений с помощью магнитного крешера //Физика горения и взрыва. — 1989. №6. -С.87-89.

105. Новиков В.Ф., Иванюк А.В. Датчик импульсных давлений. Авторское свидетельство №1432358.

106. Дубов А.А. Диагностика котельных труб с использованием магнитной памяти металла. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 111с.

107. Дубов А.А. Исследование свойств металла с использованием метода магнитной памяти //Горный вестник. 1998. - №4. - С. 135.

108. ГОСТ П.002.73. Прикладная статистика. Правила оценки анормальностирезультатов наблюдений. М.: Изд. стандартов, 1973. — 271с.

109. ГОСТ П.004-74. Прикладная статистика. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров нормального распределения. М.: Изд. стандартов, 1974. — 230с.

110. Takagi М. On a statistical Domain theory of Ferromagnetic cristals., Part II. Sci. Rep. Tohoku Imp. Univ., 1939, Vol.28. p.85-127.

111. Бородин В.И., Баранова H.A., Кулеев В.Г. Влияние механических напряжений на некоторые свойства магнитострикционных материалов (эксперимент) //Физика металлов и металловедение. 1972. Т.ЗЗ. Вып.1. - С.94-105.

112. Мишин Д. Д., Кудрявцев И. П. Начальная восприимчивость и АЕ-эффект магнитномягких ферромагнетиков // Физика металлов и металловедение. 1956. Т.З. Вып.З. - С.439-443.

113. Богачев И.Н., Вайнштеин А.А., Волков С.Д. Введение в статистическое металловедение. М.: Металлургиздат, 1972. - 216с.

114. Мехонцева Д. М., Рыбалко Ф. П., Волков С. Д. О распределении упругих деформаций структуры квазиизотропного поликристаллического титана //Физика твердого тела. 1966. Т.8. Вып.4. - С. 1275-1279.

115. Фокин А. Г., Шермергор Т. Д. Корреляционные функции упругого поля квазиизотропных твердых тел // Физика металлов и металловедение, -1968. Т.32. №2. С.660-671.

116. Дикусар Л.Д., Дударов Е.Ф., Панин В.Н. Статистическая теория микродеформации поликристаллов //Известия вузов. Физика. 1971. - №8. -С.96-101.

117. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. — 125с.

118. Кэй Дж., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных -М.: Физматгиз, 1962.-247с.

119. Таблицы физических величин /Под ред. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976.-538с.

120. Дунаев Ф.Н. Процессы перемагничивания ферромагнетиков. Свердловск: УРГУ, 1978. - 109с.

121. Бида Г.В., Кулеев В.Г. Влияние упругой деформации на магнитные свойства сталей с различной структурой //Дефектоскопия. 1998. - №1. -С. 12-26.

122. Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. Зависимость коэрцитивной силы от одноосных напряжений (часть 1) Влияние перестройки доменной структуры //Дефектоскопия. 2002. - №3. - С.51-57.

123. Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. Зависимость коэрцитивной силы малоуглеродистых сталей от одноосных напряжений (часть 2) //Дефектоскопия. 2002. - № 4. - С. 11-17.

124. Дейкстра Л., Мартиус У. Порошковые фигуры в кремнистом железе, подвергнутом действию напряжений //Магнитная структура ферромагнетиков. М.: И.И.Л, 1959. - С. 124-136.

125. Драгошанский Ю.Н., Зайкова В.А., Шур Я.С. О влиянии упругого растяжения на доменную структуру кристаллов кремнистого железа и кобальта //Физика металлов и металловедение. 1968. - Т.25. Вып.2. - С.289-297.

126. Шур Я.С., Зайкова В.А. О зависимости коэрцитивной силы мягких магнитных материалов от толщины листа // Физика металлов и металловедение. 1955. - Т. 1. Вып. 1. - С. 18-27.

127. Kaczer J. К вопросу теории коэрцитивной силы тонких листов //Czech, j.of.phys.- 1956. Т.6. Вып.4. - С.310-320.

128. Pfeffer К.Н. Mikromagnetische Bhadlung der Wechselwirkung zwischen Ver-setzungen ebenen Blochwanden (I Allgemeine Theorie) //Phys. Status solidi. -1967.-Vol.20.-P.369-411.

129. Pfeffer K.H. Mikromagnetische Bhadlung der Wechselwirkung zwischen Ver-setzungen ebenen Blochwanden (II.Anwendungen) //Phys. Status solidi. -1967.-Vol.21.-P.837-856.

130. Новиков В.Ф., Яценко T.A., Бахарев M.C. Влияние магнитострикции на изменение коэрцитивной силы Нс при упругом растяжении //Новые материалы и технологии в машиностроении: Труды международной научно-технической конференции. Тюмень, 2000. - С. 117-119.

131. Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Нассонов В.В., Изосимов В.А. Определение полей напряжений в трубопроводах коэрцитиметрическим методом //Известия вузов. Нефть и газ. 1997. - №3. - С.66-71.

132. Новиков В.Ф., Яценко Т.А. Бахарев М.С., Нассонов В.В., Мусихин С.А. О механизмах магнитоупругого изменения коэрцитивной силы //Тезисы докладов Международной конференции. Разрушение и мониторинг свойств металлов. Екатеринбург, 2001. - С. 121-122.

133. Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Нассонов В.В., Яценко Т.А. Измерения напряжений в сталях с помощью коэрцитиметра //Известия вузов. Нефть и газ. 2004.

134. Новиков В.Ф., Бахарев М.С. Магнитная диагностика механических напряжений в ферромагнетиках Тюмень: Вектор Бук, 2001. - 219с.

135. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. М.: Мир, 1987. - 384с.

136. Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Орел А.А. О магнитоупругой памяти высокохромистой стали //Дефектоскопия. — 2001. № 10. - С. 20-26.

137. Белов К.П. Редкоземельные магнетики и их применение. М.: Наука, 1980.-238с.

138. Clark А.Е. Magnetic and magnetoelastic properties of highly magnetostrictive rare earth-iron laves phase compounds. Magn. and Magn. Mater, 1973. pi 2. N: Y., 1974.-P.1015.

139. Васильев Д. M., Смирнов Б. И. Некоторые рентгенографические методы изучения пластически деформированных металлов //Украинский физический журнал. 1961. - Т.23. Вып.З. - С.503-558.

140. Новиков В.Ф., Макаров А.И., Невзорова Э.Г., Щербаков Э.Л. О магнитоупругих свойствах пластически деформированного железа и сталей // Физика металлов и металловедение. 1979. -Т.48. Вып.6. - С. 1189-1196.

141. Лесник А. Г. Наведенная магнитная анизотропия.- Киев: Наукова думка, 1976.-215с.

142. Наглюк Я.Б., Попов В.П., Сандлер Л.М., Боринская С.Г. Магнитная анизотропия монокристаллов Fe—3% Si, наведенная прокаткой в плоскостях (001) и (111) // Украинский физический журнал. 1977. - 22. - №8. -С.1292-1298.

143. Новиков В.Ф., Кострюкова Н.К., Нассонов В.В., Федоров Б.В., Рыбникова О.И. Изменение магнитострикции некоторых сталей на начальных стадиях пластической деформации // Дефектоскопия. — 1996. №5. -С.105-110.

144. Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Кострюкова Н.К. Аномальное изменение магнитострикции сталей на начальных этапах пластической деформации и его использование для целей диагностики // Известия вузов. Нефть и газ.- 1998.-№3.-С. 95-101.

145. Бородкина М.М., Брашеван Г.А., Владимиров В.П. Формирование текстуры в сплавах Al-Fe // Физика металлов и металловедение. 1979. -Т.48. Вып.6. - С. 1306-1308.

146. Глейтер Г., Чалмерс Б. Болыпеугловые границы зерен М.: Мир, 1975. -374с.

147. Бокштейн С.З., Гинзбург С.С., Мороз Л.М. Электронно-микроскопическая авторадиография в металловедении. М.: Металлургия, 1978.-263с.

148. Трощенко В.Т. Усталость и неупругость металлов. Киев: Наукова думка, 1971.-268с.

149. Покровский А.Д. Исследование гармонического состава ЭДС при контроле ферромагнитных цилиндрических изделий с помощью проходногодатчика // Метод высших гармоник в вихревой дефектоскопии. Красноярск, 1969.

150. Ершов Р.Е. Контроль термообработки ферромагнитных изделий методом вихревых токов // Известия вузов. Физика. -1966. №4. — С.52-53.

151. Шель М.М. Неразрушающий контроль методом высших гармоник.- Труды НИИХИММАШ. Иркутск, 1970.- Вып.2. - 120с.

152. Зацепин Н.Н. Метод высших гармоник в неразрушающем контроле. — Минск: Наука и техника, 1980. 167с.

153. Городецкий П.Г. Обзор аналитических выражений кривых намагничивания и гистерезисных петель. Киев: Воениздат, 1956. - 270с.

154. Понамарев Ю.Ф. Гармонический анализ намагниченности ферромагнетиков, перемагничиваемых переменным полем, с учетом магнитного гистерезиса. Способ описания петель магнитного гистерезиса. // Дефектоскопия. 1985. - №6. - С.61-67.

155. Новиков В.Ф., Долгих Е.В., Изосимов В.А. Об учете магнитоупругой чувствительности ферромагнитного материала при определении напряжений в металлоконструкциях и нефтепроводах И Известия вузов. Нефть и газ. 1985.- №3. -С.71-74.

156. Кикучи Е. Ультразвуковые преобразователи. М.: Мир, 1972. - 424с.

157. Труэлл Р., Эльбаум И., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела.- М.: Мир, 1971. 3 60с.

158. Авторское свидетельство №552553, СССР МКИ G 01 N 29/00 Прав-дин JI.C., Зельский А. С. Способ неразрушающего контроля механических свойств ферромагнитных материалов.- Бюлл.№ 12, 1977. Авторское свидетельство №549732, СССР МКИ G 01 N 27/86.

159. Правдин Jl.С., Родигин Н.М., Акулов Ю.М. Способ неразрушающего контроля магнитных материалов. Бюлл. № 9. 1977. - 162с.

160. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение.- М.: Машиностроение, 1990.-С.183-187.

161. Гуляев А.П., Санчук Я.Э. Рентгенографическое исследование высокохромистой стали // Журнал технической физики. — 1952. — Т. 23. Вып.11. С.105-112.

162. Kinoshita Н. Studies on piezo-magnetization. // J. Geom. Geoel. 1968. — V.20. - №2. - P.75-83.

163. Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. К природе пьезомагнитного эффекта остаточно намагниченного состояния магнетика // Известия вузов. Нефть и газ. 1998. - № 4. - С.96-102.

164. Новиков В.Ф., Нассонов В.В., Яценко Т.А., Заводовский А.Г. Пьезомаг-нитный эффект остаточно намагниченного состояния стали ЗОХГСА // Тезисы докладов XVII научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Тюмень, 1998. - 144с.

165. Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. О пьезомагнитном эффекте остаточно намагниченного состояния ферромагнетиков // Вторая международная объединенная конференция по магнитоэлектронике (Международная) Екатеринбург, 2000, С. 164-165.

166. Новиков В.Ф., Королев А.В., Бахарев М.С., Федоров Б.В. и др. Магнитоупругие свойства спеченных порошковых R-Fe материалов в остаточно намагниченном состоянии // Физика металлов и металловедение. — 2001. Т.91. - Вып. 3. - С.54-59.

167. Novikov V.F., Korolev A.V., Bakharev M.S., Fedorov B.V., Fedyukina G.N., Orel A.A. Magnetoelastic Properties of Sintered Powder R-Fe Materials in the Remanently Magnetized state. The physics of metals and metallogzaphy, V.91.-2001.- №3. - P.266-271.

168. Мельгуй K.M. Магнитный контроль механических свойств. Минск: Наука и техника, 1980. - 184с.

169. Михеев М.Н., Бида Г.В. Магнитный контроль механических свойств проката из малоуглеродистых и низколегированных сталей // Тезисы докладов восьмой Всесоюзной научно-технической конференции по не-разрушающим методам контроля. Кишинев, 1977. - С. 107-109.

170. Якиревич Д.И., Долгинцев В.Д. Исследование усталости ферромагнитной пластины методом высших гармоник // Тезисы докладов второй Всесоюзной межвузовской конференции по электромагнитным методам контроля. Рига, 1975. - С.75-79.

171. Якиревич Д.И. Оценка характеристик циклической прочности конструкционных сталей и сварных соединений магнитно- индукционным методом: Дисс. д-ра наук. М.: 1994.

172. Ruuskanen P., Kettunen P. Two ferromagnetic methods for the evaluation of the fatigue limit in polyorystalline iron. NDT Int., 1980. -13. N3.- P.105-108.

173. Новиков В.Ф., Фатеев И.Г., Ульянов А.И. О структурной чувствительности магнитоупругого эффекта при колебаниях консольно закрепленной пластины // Дефектоскопия. 1978. - №4. - С.67-71.

174. Новиков В.Ф., Тихонов В.Ф. К изучению усталостных изменений в металле при изгибиых колебаниях лопаток турбин магнитными и магнито-упругими методами // Проблемы прочности. 1981. - №5. - С. 13-17.

175. Нассонов В .В., Новиков В.Ф. Способ неразрушающего контроля магнитных материалов.- Авторское свидетельство СССР №794499, БИ, 1981. №1.

176. Новиков В.Ф., Нассонов В.В. К неразрушающему определению предела выносливости стали 20Н2М // Дефектоскопия. -1984. №3. - С.86-91.

177. Нассонов В.В., Новиков В.Ф. Неразрушающее определение предела выносливости магнитоупругим методом // Заводская лаборатория. 1984. -№8. - С.62-64.

178. Веденев М.А., Дрожжина П.И. Об измерении коэрцитивной силы накладным датчиком // Дефектоскопия. 1971. - №1. - С. 16-20.

179. Новиков В.Ф., Хорошев И.Г., Тихонов В.Ф. Об осциллографировании петель гистерезиса с помощью накладного феррозонда // Заводская лаборатория. 1978. - №6. - С.713-715.

180. Новиков В.Ф., Изосимов В.Д., Долгих Е.В., Мусихин С.А. К определению напряжений в металлоконструкциях с помощью тангенциальных датчиков поля. Тезисы докл. Электромагнитные методы контроля качества материалов и изделий, часть 2 - Омск, 1993. -С.68-69.

181. Новиков В.Ф. О дифференциальном измерении коэрцитивной силы. // Заводская лаборатория. 1976. - Т.42. - №10. - С. 1209.

182. Новиков В.Ф., Семенов В.В., Бахарев М.С., Альмуков А.С. О возможности неразрушающего определения предела выносливости некоторых сталей // Дефектоскопия. 2004 (в печати).

183. Новиков В.Ф., Нассонов В.В., Бахарев М.С., Альмуков А.С. Ускоренный магнитоупругий метод определения предела выносливости насосныхштанг. // Разрушение и мониторинг свойств металлов. Тезисы докладов международной конференции. Екатеринбург, 2003. - С.78

184. Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении.- Киев: Наукова думка, 1981. с.341

185. Новиков В.Ф.,Семенов В.В. Способ определения предела выносливости длинномерных ферромагнитных изделий. Патент РФ № 2365731.

186. Головаченко С.А., Фонштейн Н.М. Двухфазные низколегированные стали.- М.: Металлургия, 1986. 206с.

187. Щербинин В.Е., Горкунов Э.С. Магнитный контроль качества металлов.-Екатеринбург, 1997. — 263с.

188. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля.- М.: Наука, 1993. — 250с.

189. Молотилов Б.В., Федотов JI.H. Магнитная и дислокационная структура сплавов/ЯТрецизионные сплавы. М.: ЦНИИЧМ, 1962. - Вып.25. - С.5-23.

190. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы неразрушающего контроля структурного состояния и прочностных характеристик термически обработанных изделий //Дефектоскопия.-1985. №3. - С.3-21.

191. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справочник. М.: Машиностроение, 1992. - 480с.

192. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1983. - 247с.

193. Бахарев М.С., Миркин Л.И., Шетириков С.А., Юмашева М.А. Структура и прочность материалов при лазерных воздействиях. — М.: Московский университет, 1988.-225с.

194. Цибинога В.Г., Бабалич B.C., Гриценко Б.С. Способ измерения импульсных механических напряжений,- Авторское свидетельство №767574, ku.G 01 L 1/12 Опубл. 30.09.80.- Бюлл.-№36.

195. Материал крешера. Новиков В.Ф., Долгих Е.В. Авторское свидетельство СССР №853434. Бюлл. изобр.- №29. 1981.

196. Большаков В.Н., Горбаш В.Г. Способ измерения импульсных механических напряжений.- Авторское свидетельство №1081444, khi.G 01 L 1/12, Опубл. 11.01.84.-Бюлл. -№11.

197. Долгих Е.В., Новиков В.Ф., Карманов В.П. Запоминающий датчик для измерения ударных ускорений. Авторское свидетельство СССР №1429039.- Бюлл. изобр.- 1988. -№37.

198. Новиков В.Ф., Новиков В.В., Кошиц И.Н., Ковин А.В. Устройство для измерения сил. А.с. №1647296, -Бюлл. изобр. №17, 1990.

199. Новиков В.Ф., Ершов С.П., Бахарев М.С. Способ определения полей напряжений в деталях из ферромагнитных материалов.- Патент РФ, №2154262, G 01 L 1/12.

200. Бахарев М.С. Измерение полей напряжений с помощью матрицы магнитных меток // Датчики и системы. 2003.

201. Бахарев М.С Запись ударной нагрузки с помощью магнитоупругой памяти // Электроэнергетика и применение передовых современных технологий в нефтегазовой промышленности. Тюмень: ТГНГУ, 2003. -С.41-45.

202. Новиков В.Ф., Фатеев И.И., Федоров Б.В. и др. Трубчатые запоминающие датчики давления // Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири. Тюмень, 1989. - С. 187-189.

203. Новиков В.Ф., Фатеев И.Г., Нассонов В.В. Малогабаритный акселерометр с автономным запоминанием // Датчики систем измерения, контроля и управления. Пенза, 1990. - С.56-60.

204. Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Изосимов В.А. Нитевидный запоминающий датчик силы // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (ДАТЧИКИ-97): Тезисы международной конференции. -Гурзуф, 1997. С.252-253.

205. Новиков В.Ф., Изосимов В.А. Запоминающий акселерометр.- Патент РФ, № 2122744, G 01 Р 15/04. Бюлл. изобр. 1998, №33.

206. Новиков В.Ф., Бахарев М.С. Автономный запоминающий датчик для измерения пиковых значений ускорения. Патент РФ GO IP 15/04 №2123189.

207. Новиков В.Ф. Датчик импульсных давлений. Авторское свидетельство СССР G 01 L 9/16.1986.Бюлл. изобр. № 12 30.03.90.

208. Бородавкин П. П., Синюков А. М. Прочность магистральных трубопроводов.- М.: Недра, 1984. 245 с.

209. Курочкин В.В. Прогнозирование капитального ремонта трубопровода на основе его ресурса. // Транспорт и хранение нефтепродуктов 1999. - №4. - С.5-8.

210. Методики оценки сроков службы газопроводов.- М.: ИРЦ Газпром, 1997.

211. Методика определения остаточного ресурса трубопровода с дефектами, определяемыми внутритрубными инспекционными снарядами. — М.: Транснефть, 1994. 36с.

212. Макаренко В.Д., Грачев С.И., Бахарев М.С., Муравьев К.А. Оценка тре-щиностойкости трубных сталей промысловых нефтепроводов Самотлор-ского месторождения // Известия вузов. Нефть и газ.- 2004.- №2. С.54-58.

213. Башкин В.А., Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Масягин М.Н., Дягилев В.Ф., Быков В.Ф., Болотов А.А. Магнитоупругий метод диагностики развития стресс-коррозионных трещин // Известия вузов. Нефть и газ. 2002.-№6. -С.68-73.

214. Новиков В.Ф., Болотов А.А. Использование магнитоупругой памяти металла для измерения механических напряжений // Известия вузов. Нефть и газ. 2001. - №5. - С.113-116.

215. Абакумов А.А. Перспективы применения матричных полупроводниковых преобразователей магнитного поля для систем слежения за развитием трещин газопроводов // Электроника. Известия вузов. — 1998. -№7. — 76с.

216. Новиков В.Ф., Изосимов В.А., Бахарев М.С. Помехозащищенный магнитный крешер // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (ДАТЧИКИ-97): Тезисы международной конференции Гурзуф, 1997. - С.137-139.

217. Новиков В.Ф., Соболев М.Д., Бахарев М.С., Орел А.А. Помехозащищенный магнитный запоминающий акселерометр. // Датчики и системы. — 2001. №8. - С.35-36.

218. Бахарев М.С., Новиков В.Ф., Фатеев И.Г., Третьяков П.Ю. Датчик — свидетель транспортных перевозок // Новые материалы и технологии вмашиностроении: Сб. материалов международной научно-технической конференции. Тюмень. - 2000. - С.111-112.

219. Бахарев М.С. Регулируемая опора-датчик // Нефть и газ. 2003.

220. Бахарев М.С. Магнитоупругие преобразователи в регулируемых опора (сваях) // Разрушение и мониторинг свойств металлов: Материалы международной конференции. Екатеринбург, 2003. - С.74

221. Новиков В.Ф., Бахарев М.С., Дягилев В.Ф., Фатеев И.Г. и др. Автономный запоминающий датчик максимального давления и температуры в скважине // Известия вузов. Нефть и газ.-2002. - №6. - С.74-77.

222. Кострюкова Н.К., Новиков В.Ф., Кострюков О.М., Ершов С.П. Определение напряженного состояния металла труб под воздействием зон локальных разломов //Известия вузов. Нефть и газ. 2001. - №1. - С.80-85.

223. Горковенко А.И. Исследование влияния сил морозного пучения грунтов на напряженно — деформационное состояние трубопровода: Автореф. канд. дис. Тюмень, 1999. - 24с.

224. Лебедич С.П., Дворников В.Л., Шимарев A.M., Рафиков С.К. и др. Геодинамическая активность и безопасная эксплуатация магистральных нефтегазопроводов // Горный вестник. 1998. - №4. - С.35-37.

225. Мостовой А.В., Абдуллин И.Г., Гареев А.Г. Стресс-коррозия магистральных газопроводов // Горный вестник. — 1998. №4. - С.43-71.

226. Бахарев М.С., Новиков В.Ф., Мосягин М.Н. К разработке раннего диагностирования несущей способности Новые материалы и технологии в машиностроении: трубы // Сб. материалов международной научно-технической конференции. Тюмень, 2000. - С. 116-117.

227. Мурин В.И., Харионовский В.В., Сумилин В.Д., Городниченко В.И., Абакумов А.А. Магнитный интроскоп для контроля газопровода без снятия защитной изоляции: Патент 2185616 Россия. МПК G 01N27/83 ООО «НИИ природы газов и газовых технологий ВНИИГАЗ».

228. Дубов А.А. Определение наиболее напряжённых и предрасположенных кповреждениям участков газо-нефтепроводов с использованием метода магнитной памяти металла // Диагностика трубопроводов Тезисы докладов. - М.: 2003.-С. 18-36.

229. Велиюлин И.И., Касьянов А.Н., Гнеушев A.M., Лобанов В.П. Метод бесконтактного магнитометрического контроля состояния металла трубопроводов // Каталог научно-технических разработок. М.: ВНИИГАЗ, 1998. - С.80-81.

230. Филинов В.В., Резников Ю.А., Вагин А.В., Кузнецов Н.С. Опыт применения метода эффекта Баркгаузена для контроля напряжённого состояния деталей из высокопрочной стали //Дефектоскопия. — 1992. №5. -С.17-20.

231. Плешаков В.В., Шатерников В.Е., Филинов В.В. Магнитошумовой контроль технологических напряжений -М.: ИНТС, 1995. 155с.

232. Филинов В.В. О возможности контроля напряжений в углеродистых сталях по магнитным и акустическим шумам перемагничивания // Фундаментальные основы создания наукоёмких и высокотехнологичных приборов: Труды межвузовской конференции. М.: 1997. — С. 167.

233. Филинов В.В. Методические основы контроля напряжённого состояния металлоизделий на основе использования магнитных и магнитоакустических шумов перемагничивания //Контроль. Диагностика. — 2000. -№11.-С.16-19.

234. Филинов В.В. Приборы и методы контроля технологических напряжений на основе использования магнитных и акустических шумов перемагни-чивания: Учебное пособие М.: МГАПИ, 2000. - 80с.

235. Филинов В.В. Принципы построения алгоритмов контроля напряжённого состояния металлоизделий на основе регистрации магнитных и магни-тоакустических шумов перемагничивания //Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. — 2000. №9. - С.69-71.