СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ КАК СЛОЖНЫЕ ГЕТЕРОГЕННЫЕ СТРУКТУРЫ
Автор: Джамшед Наимджонович Шерматов
Соавторы: Кузеев И.Р.
Организация: Уфимский государственный нефтяной технический университет
Рис. 1. Распределение напряжённости магнитного поля ΔH в основном металле, в точках измерений на различных стадиях накопления повреждений (а-образец №1 без сварного шва (зона разрушения между точками 11 и 12), б-образец №2 с сварным швом (зона разрушения между точками 6 и 7), Ni/Np=0.32, 0.64, 0.96)
Основное оборудование нефтегазовой отрасли представляет собой сварные оболочковые конструкции, при эксплуатации которых возникают сложности с оценкой накопленных повреждений вследствие большой протяженности и ограниченной доступностью сварных швов. Для решения проблемы необходимо определить физические поля, которые реагируют на уровень накопленных повреждений. Наиболее подходящими для этого являются собственные магнитные поля конструкционного материала [1]. На первой стадии работы изучали начальные свойства сварного соединения. Для этого фиксировали распределение магнитного поля в образцах из стали 09Г2С. Далее образцы сваривались электродами марки УОНИ13/55 и снова проводили измерения распределения магнитных полей.
Наиболее информативные магнитные параметры, в том числе напряжённость собственного магнитного поля (ΔH), целесообразно измерять в условиях предварительной активации напряжённого состояния, что позволяет регистрировать начальные этапы перераспределения остаточных напряжений, предшествующие разрушению.
На образце без сварного шва уже при Ni/Np = 0,32 чётко выделяется зона между 11 и 12 точками, в которой впоследствии и произошло разрушение. На этой стадии зафиксирована смена знака ΔH с положительного на отрицательный, указывающая на локальное накопление растягивающих напряжений. С увеличением числа циклов (до Ni/Np = 0,96) происходит вторичная инверсия ΔH, что связано с перераспределением напряжений. Аналогичные изменения, хотя и менее выраженные, наблюдаются в точке 10, расположенной вблизи зоны разрушения, что позволяет использовать её как индикатор границы развивающегося очага. На образце со сварным соединением признаки формирования разрушения также регистрируются на ранней стадии нагружения. Уже при Ni/Np = 0,64 в точках, примыкающих к шву (5–7), наблюдается устойчивая смена знака ΔH. Факт разрушения в области шва подтверждает надёжность магнитных параметров как предикторов предельного состояния. Пространственно-временное поведение ΔH, особенно его инверсия и подавление в зоне будущего разрушения, позволяет идентифицировать опасные участки задолго до макроскопических проявлений. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ «Прогнозирование уровня деградации свойств сварных соединений с помощью искусственного интеллекта для выявления и предотвращения аварийных ситуаций».
1. Гафарова В.А., Шерматов Д.Н., Кузеев И.Р., Баязитов М.И., Абдрафиков Д.У., Масловская С.В., Арсланов А.Л. Разработка алгоритма формирования цифрового двойника оболочковой конструкции. Часть 2 // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2024. Т. 14. № 6. С. 548-561.
