Предупреждение внезапного разрушения металлических конструкций является актуальной проблемой, которая наиболее остро стоит в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Предприятия этой отрасли относятся к высокорисковым объектам, оборудование которых эксплуатируется в условиях действия коррозионно-активных сред, перепада давлений и температур, статических и динамических механических нагрузок, ведущих к развитию деградационных процессов. Внезапное разрушение технологического оборудования может привести к экологической катастрофе, человеческим жертвам, большому экономическому ущербу.

Механические и электрофизические свойства материалов «закладываются» на уровне структуры и взаимосвязаны. Все изменения в структуре материала в процессе деформирования-разрушения, зарождение и развитие микроповреждений отражаются в соответствующих изменениях электрофизических параметров. Изменения электрофизических параметров материала могут быть измерены электромагнитными методами и использованы для оценки текущего технического состояния и ресурса нефтехимического оборудования [1].

Механическим критериям предельных нагрузок и деформаций оборудования соответствуют электрофизические критерии предельного состояния, значения которых могут быть определены при доведении модели или натурного образца до предельного состояния. Для определения предельного напряженного состояния элементов металлических конструкций был разработан компьютеризированный комплекс (рисунок 2) с использованием универсальной испытательной машины УММ-5 и персонального компьютера на базе процессора Intel Pentium, имеющего измерительную плату сопряжения TP801, производства TiePie engineering Нидерланды, с программным обеспечением [2].

Экспериментальные исследования проводились в соответствии с ГОСТ 1497-84. В соответствии с выбранным оборудованием (УММ-5) для проведения испытаний использовались цилиндрические образцы типа VII.

В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований взаимосвязи изменения механических и электрофизических свойств конструкционных сталей с изменением параметров гармонических составляющих вторичного электромагнитного поля.

Для идентификации текущего и предельного напряженного состояния элементов конструкций предлагается использовать новый частотный метод, основанный на анализе годографов амплитудно-фазо-частотных характеристик системы электромагнитный преобразователь - объект контроля.

На рисунке 5 представлены годографы сигналов измерительного преобразователя при различных значениях нагрузок для образца из стали 09Г2С. Как видно из рисунков поведение годографа описывает изменение механических и электрофизических свойств образцов в процессе нагружения. Применяя для анализа полученных годографов частотные методы, известные из теории автоматического управления и теоретических основ электротехники, можно идентифицировать текущее нагруженное состояние и определить предельное напряженное состояние образца.

Экспериментальные исследования показывают возможность однозначного определения предельного напряженного состояния элементов металлических конструкций и тем самым предотвратить внезапное разрушение опасных промышленных объектов.

Рисунок 5 - Семейство годографов при различных нагрузках