ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ПАРАМЕТРЫ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ В КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЯХ

Работа выполнена с применением физических методов материаловедения, разрушающих и неразрушающих испытаний. Исследованы образцы конструкционных углеродистых и низколегированных сталей марок Ст3сп, 10, 09Г2С, 17ГС. Проведен анализ изменений в структуре сварных соединений из конструкционных сталей под действием пластической деформации. Материалом для искусственных дефектов служили графит и толченое стекло, которые вводили в сварочную ванну. Представлены результаты исследования образцов с искусственными дефектами и бездефектных образцов, выполненных ручной дуговой сваркой и сваркой модулированным током. На основе математических закономерностей изменения параметров акустической эмиссии (АЭ) сигнала для исследуемых сталей марок Ст3сп, 10, 09Г2С, 17ГС разработан четырехпараметрический трехуровневый критерий определения стадии пластической деформации. Рассматриваемый критерий позволяет качественно оценить степень пластической деформации при стресс-испытаниях трубопроводов (по всей области локации АЭ), что особенно важно для труб с различным утонением стенки. В тонкой структуре зоны термического влияния сварки у линии сплавления и в наплавленном металле выявлены изгибные экстинкционные контуры, свидетельствующие о наличии внутренних напряжений. Число контуров возрастает по мере приближения к линии сплавления. Морфологическими составляющими независимо от способа сварки в структуре основного металла являются пластинчатый перлит и феррит, в структуре металла шва – пластинчатый перлит, феррит и мартенсит (объемная доля зависит от способа сварки)

1. Носов В.В., Григорьев Е.В., Артюшенко А.П., Перетятко С.А. Многоуровневая модель временных зависимостей параметров акустической эмиссии как основа нанодиагностики состояния технических объектов. В кн.: Нанофизика и наноматериалы: Сборник научных тру-дов. Санкт-Петербургский горный университет. 2019. С. 173–178.

2. Иванов В.И., Барат В.А. Акустико-эмиссионная диагностика. Москва: Спектр, 2017. 362 с.

3. Zubova E.M., Strungar E.M., Lobanov D.S., Wildemann V.E. Experimental study of the damage accumulation in composite materials and ceramic coatings by using of acoustic emission technique. Procedia Structural Integrity. 2019;17:822–827. https://doi.org/10.1016/ j.prostr.2019.08.109

4. Смирнов А.Н., Ожиганов Е.А. Акустиче-ская эмиссия при различных степенях де-формации и способах сварки стали Ст3сп. Вестник КузГТУ. 2014;6:68–72.

5. Сыромятникова А. С., Гуляева Е.М., Алексеева К.И. Расчетно-экспериментальная оценка прочностных свойств металла длительно эксплуатируемого газопровода. Ме-талловедение и термическая обработка металлов. 2016;8:61–65.

6. Nikolaev S., Benin A. Analysis of the possibility of detecting inhomogeneous metal inclusions in welded joints of rails under ultrasonic control. International scientific siberian transport forum TransSiberia. 2021;1:674–682. https://doi.org/10.1007/978-3-030-96380-4_73

7. Rafikov S.K., Sharnina G.S., Kozhaeva K.V., Vatolin A.P. analysis of reliability of welded connections liquefied gas and condensate pipelines. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022;988:022053 https://doi.org/10.1088/ 1755-1315/988/2/022053

8. Grin' E.A., Zelenskii A.V. Performance of a steam pipeline with defects in knot welded joints. Power technology and engineering. 2021;54(5):714–719 https://doi.org/10.1007 /s10749-020-01275-y

9. Chen H., Liu H., Chen Zh. Failure pressure of welded hollow spherical joints containing grooving corrosion defects and wall reduction. International Journal of Steel Structures. 2021;21(1):35–51. https://doi.org/10.1007/ s13296-020-00414-5

10. Malikov V., Ishkov A., Nikonov L. Applica-tion of an ultra-compact eddy-current trans-ducer for investigation of defects in welded joints of high-strength steel. Materials Sci-ence Forum. 2021;1037:400–408. https://doi.org/ 10.4028/www.scientific.net/MSF.1037.400

11. Смирнов А.Н., Абабков Н.В., Попова Н.А., Никоненко Е.Л., Ожиганов Е.А., Калашников М.П., Конева Н.А. Влияние способа сварки на структурно-фазовое состояние зоны термического влияния сварного соединения стали 09Г2С. В кн.: Структура. Напряжения. Диагностика. Ресурс. Сборник трудов, посвященный 70-летию доктора технических наук, профессора А.Н. Смирнова. Кемерово: КузГТУ, 2017:266–276.

12. Гомера В. П., Смирнов А. Д., Нефедьев Е. Ю., Потапов А.И., Зотов К.В. Обнаружение методом акустической эмиссии трещин в сварном шве в процессе сварки. Контроль. Диагности-ка. 2016;7:25–32.

13. Науменко А.П., Язовский А.В. Эмпириче-ские характеристики акустико-эмиссионных сигналов. Актуальные проблемы метода акустической эмиссии (АПМАЭ-2018) Сборник материалов. 2018:144–145.

14. Ожиганов Е.А., Коновалов С.В. Акустическое отображение стадийности процесса деформации конструкционной стали 09Г2С. Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2021;18(1):43–48.

15. Смирнов А.Н., Попова Н.А., Ожиганов Е.А., Никоненко Е.Л., Абабков Н.В., Калашникова М.П., Конева Н.А. Формирование структурно-фазового состояния в сварном шве при дефор-мации. В кн.: Структура. Напряжения. Диагностика. Ресурс. Сборник научных трудов, посвященный 70-летию доктора технических наук, профессора А.Н. Смирнова. Кемерово: КузГТУ, 2017:153–166.

16. Зорич В.А. Математический анализ. Ч. I. Москва: МЦНМО, 2019:564.

17. Туганбаев А.А. Математический анализ. Ряды. Москва: Флинта, 2012:48.

18. Ghader Faraji, Kim H.S., Hessam Tor-abzadeh Kashi. Severe plastic deformation: methods, processing and properties. 2018:324.

19. Томилин Н.Г., Махмудов Х.Ф. Физи-ческие основы акустико-эмиссионного мониторинга. Актуальные научные исследования в современном мире. 2017;10-4(30):145–152.

20. Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Иванов В.И., Елизаров С.В. Акустико-эмиссионные свойства оксидных тензоиндикаторов и распознавание сигналов при образовании трещин в хрупком слое покрытия. Дефектоскопия. 2015;2:48–60.

21. Крюков Л.Т. Определение момента перехода материала из пластичного состояния в хрупкое с использованием параметров микропластической деформации. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013;5(102):48–53.

22. Никитин Е.С., Семухин Б.С., Зуев Л.Б. Локали-зованное пластическое течение и простран-ственно-временное распределение сигналов акустической эмиссии. Письма в Журнал Тех-нической Физики. 2008;34(15):70–74.

23. Зуев Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А. Физика макролокализации пластического течения. Новосибирск: Наука, 2008:327.

24. Sizyakin R., Voronin V., Gapon N., Zelensky A., Pizurica A. Automatic de-tection of welding defects using the convolutional neural network. Proceedings of spie the international society for optical engineering. 2019:110610E. http://dx.doi.org/10.1117/12.2525643

25. Bovyrin D.A., Surikov P.V., Filippova O.V., Kalugina E.V. On the causes of defects in the welded joints of pipes made of pe100. Moscow University Chemistry Bulletin. 2020:142–147. https://doi.org/10.3103/S0027131420020030

26. Muravyov S.V., Pogadaeva E.Y. Computer-aided recognition of defects in welded joints during visual inspections based on geometric attributes. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2020: 259–267. https://doi.org/10. 1134/S1061830920030055

27. Szeleziński A., Murawski L., Muc A., Mu-chowski T., Kluczyk M. Application of laser vibrometry to assess defects in ship hull’s welded joints’ technical condition. Sensors. 2021;21(3):895. https://doi.org/10.3390/s21030895

28. Терентьев В.Ф., Рощупкин В.В., Пенкин А.Г., Пенкин М.А. Влияние содержания мартенсита на механическое поведение и акустико-эмиссионные характеристики тонколистовой трип-стали при статическом растяжении. Деформация и разрушение материалов. 2019;2:36–41. https://doi.org/10. 31044/1814-4632-2019-2-36-41

29. Иншаков Д.В., Кузнецов К.А. Диа-гностика технического состояния теплообменных аппаратов методом акустической импульсной рефлектометрии на опасных производ-ственных объектах. Наука и техника. 2019;12:24–29. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2019-12-24-29