Электронный научный журнал
 
Diagnostics, Resource and Mechanics 
         of materials and structures
ВыпускиО журналеАвторуРецензентуКонтактыНовостиРегистрация

2025 Выпуск 6

Все выпуски
 
2026 Выпуск 1
 
2025 Выпуск 6
 
2025 Выпуск 5
 
2025 Выпуск 4
 
2025 Выпуск 3
 
2025 Выпуск 2
 
2025 Выпуск 1
 
2024 Выпуск 6
 
2024 Выпуск 5
 
2024 Выпуск 4
 
2024 Выпуск 3
 
2024 Выпуск 2
 
2024 Выпуск 1
 
2023 Выпуск 6
 
2023 Выпуск 5
 
2023 Выпуск 4
 
2023 Выпуск 3
 
2023 Выпуск 2
 
2023 Выпуск 1
 
2022 Выпуск 6
 
2022 Выпуск 5
 
2022 Выпуск 4
 
2022 Выпуск 3
 
2022 Выпуск 2
 
2022 Выпуск 1
 
2021 Выпуск 6
 
2021 Выпуск 5
 
2021 Выпуск 4
 
2021 Выпуск 3
 
2021 Выпуск 2
 
2021 Выпуск 1
 
2020 Выпуск 6
 
2020 Выпуск 5
 
2020 Выпуск 4
 
2020 Выпуск 3
 
2020 Выпуск 2
 
2020 Выпуск 1
 
2019 Выпуск 6
 
2019 Выпуск 5
 
2019 Выпуск 4
 
2019 Выпуск 3
 
2019 Выпуск 2
 
2019 Выпуск 1
 
2018 Выпуск 6
 
2018 Выпуск 5
 
2018 Выпуск 4
 
2018 Выпуск 3
 
2018 Выпуск 2
 
2018 Выпуск 1
 
2017 Выпуск 6
 
2017 Выпуск 5
 
2017 Выпуск 4
 
2017 Выпуск 3
 
2017 Выпуск 2
 
2017 Выпуск 1
 
2016 Выпуск 6
 
2016 Выпуск 5
 
2016 Выпуск 4
 
2016 Выпуск 3
 
2016 Выпуск 2
 
2016 Выпуск 1
 
2015 Выпуск 6
 
2015 Выпуск 5
 
2015 Выпуск 4
 
2015 Выпуск 3
 
2015 Выпуск 2
 
2015 Выпуск 1

 

 

 

 

 

E. A. Putilova, K. D. Malygina, V. E. Veselova, I. S. Kamantsev, E. Yu. Priymak, Ya. S. Semka

DISTRIBUTION OF MAGNETIC BARKHAUSEN NOISE PARAMETERS, MICROMECHANICAL CHARACTERISTICS, AND RESIDUAL STRESSES IN THE WELDED JOINT OF A BIMETALLIC PIPE

DOI: 10.17804/2410-9908.2025.6.100-113

The development of nondestructive testing methods for welds of structural materials is an urgent and demanding problem for increasing productivity and ensuring safety during operation of parts and structural elements. The paper contains the results of experimental studies on the distribution of magnetic Barkhausen noise parameters, micromechanical characteristics, and the level of residual stresses along the cross-section of a welded joint obtained by rotary friction welding of a bimetallic pipe. Patterns of changes in certain parameters depending on the width of the welded joint and the features of its macrostructure have been established.

Acknowledgement: The work was performed under the state assignment for the IES UB RAS, No. 12407500003-6. The equipment of the Plastometriya shared research facilities, IES UB RAS, was used for the research.

Keywords: bimetallic pipe, rotary friction welding, magnetic Barkhausen noise parameters, residual stresses, micromechanical characteristics

References:

  1. Wang, C., Bi, Z.Y., Zhang, W.P., Yang, Y.B., and Han, C.C. Research status on double-metal composite pipe at home and abroad. Welded Pipe and Tube, 2015, 38 (12), 7–12.
  2. Spence, M.A. and Roscoe, C.V. Bi-metal CRA-lined pipe employed for North Sea field development. Oil and Gas Journal, 1999, 97, 80–88.
  3. Wang, X., Yang, L., Sun, T., Rasool, G., Sun, M., Hu, N., and Guo, Z. A review of development and application of out-of-pipe detection technology without removing cladding. Measurement, 2023, 219, 113249. DOI: 10.1016/j.measurement.2023.113249.
  4. Smith, L. Engineering with Clad Steel, Nickel Institute Technical Series No 10 064.
  5. Sleptsov, O.I., Lyglaev, A.V., Bolshakov, A.M., and Sintsov, S.A. Diagnostics and safety of aging large mechanical systems operating under conditions of the Far North: the problem and ways to solve it. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2008, 44, 395–402. DOI: 10.1134/S1061830908060053.
  6. Syromyatnikova, A.S. Ekspluatatsionnaya degradatsiya metalla trub magistralnykh gazoprovodov Severa [Operational Degradation of Metal Pipes of the North Main Gas Pipelines]. SO RAN Publ., Novosibirsk, 2017, 95 p. (In Russian).
  7. Priymak, E.Yu., Yakovleva, I.L., Tereshchenko, N.A., Stepanchukova, A.V., and Morozova, A.N. Evolution of the structure and mechanism of the formation of welded joints of medium-carbon steels upon rotary friction welding. The Physics of Metals and Metallography, 2019, 120, 1091–1096. DOI: 10.1134/S0031918X19110127.
  8. Poyarkova, E.V. and Kuzeev, I.R. To the question of solving the problem of improving the reliability of equipment in oil and gas industry based on the quality control of welded joints. Neftegazovoe Delo, 2008, 6 (1), 239–244. (In Russian).
  9. Saraev, Yu.N., Bezborodov, V.P., and Putilova, E.A. Effect of heat input pulse on the structure and properties of welded joints of steels ferritic-pearlitic class, operating under low-frequency temperature-force loading. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2015, 91, 012014. DOI: 10.1088/1757-899X/91/1/012014.
  10. Henager Jr., C.H., McCloy, J.S., Ramuhalli, P., Edwards, D.J., Hu, S., and Li, Y. Investigation of magnetic signatures and microstructures for heat-treated ferritic/martensitic HT–9 alloy. Acta Materialia, 2013, 61 (9), 3285–3296. DOI: 10.1016/j.actamat.2013.02.017.
  11. Putilova, E.A., Mushnikov, A.N., Zadvorkin, S.M., and Kryucheva, K.D. Effect of tensile elastic deformations on magnetic properties of preliminarily deformed structural steel operating under pressure. Metal Science and Heat Treatment, 2022, 64, 410–414. DOI: 10.1007/s11041-022-00822-w.
  12. Zadvorkin, S.M., Gorkunov, E.S., Goruleva, L.S., Putilova, E.A., and Maltseva, A.N. Comparison of x-ray analysis and EBSD analysis methods for residual stresses estimation in welded pipes made of 13CrVA steel. AIP Conference Proceedings, 2019, 2167 (1), 020397. DOI: 10.1063/1.5132264.
  13. Vértesy, G., Mészáros, I., and Tomáš, I. Nondestructive magnetic characterization of TRIP steels. NDT & E International, 2013, 54, 107–114. DOI: 10.1016/j.ndteint.2012.12.008.
  14. Stupakov, O., Pal’a, J., Tomáš, I., Bydžovský, J., and Novák, V. Investigation of magnetic response to plastic deformation of low-carbon steel. Materials Science and Engineering: A, 2007, 462 (1–2), 351–354. DOI: 10.1016/j.msea.2006.02.475.
  15. Franco, F.A., González, M.F.R., De Campos, M.F., and Padovese, L.R. Relation between magnetic Barkhausen noise and hardness for Jominy quench tests in SAE 4140 and 6150 steels. Journal of Nondestructive Evaluation, 2013, 32, 93–103. DOI: 10.1007/s10921-012-0162-8.
  16. Xu, H., Avila, J.R.S., Wu, F., Roy, M.J., Xie, Y., Zhou, F., Peyton, A., and Yin, W. Imaging x70 weld cross-section using electromagnetic testing. NDT & E International, 2018, 98, 155–160. DOI: 10.1016/j.ndteint.2018.05.006.
  17. Vourna, P., Ktena, A., Tsakiridis, P.E., and Hristoforou, E. An accurate evaluation of the residual stress of welded electrical steels with magnetic Barkhausen noise. Measurement, 2015, 71, 31–45. DOI: 10.1016/j.measurement.2015.04.007.
  18. Gorkunov, E.S., Povolotskaya, A.M., Tueva, E.A., Goruleva, L.S., and Zadvorkin, S.M. Determination of the magnetic properties of separate zones of welds and the width of welded joints based on magnetic measurements. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2011, 47, 577–586. DOI: 10.1134/S1061830911090038.
  19. Page, T.F. and Hainsworth, S.V. Using nanoindentation techniques for the characterization of coated systems: a critique. Surface and Coatings Technology, 1993, 61 (1–3), 201–208.
  20. Putilova, E., Kryucheva, K., Kamantsev, I., and Priymak, E. Microstructure, physical-mechanical, and magnetic characteristics of a butt-welded joint obtained by rotary friction welding technology of bimetallic pipe. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 2024, 8 (6), 271–283. DOI: 10.3390/jmmp8060271.
  21. Mahmoud, B.M.M. Effects of Thermal and Mechanical Treatments on the Fatigue Performance of Friction Welded Joints: Doctoral Thesis (Dissertation), Cairo, Egypt, 2018, 179 p.
  22. Rombaut, P. Joining of Dissimilar Through Rotary Friction Welding: Master Thesis, Gent, 2011, 112 p.
  23. GOST R 8.748–2011.
  24. Rusakov, A.A. Rentgenografiya metallov [X-Ray Analysis for Metals]. Atomizdat Publ., Moscow, 1977, 480 p. (In Russian).
  25. Gorkunov, E.S. Magnetic structural-phase analysis as applied to diagnosing and evaluating the lifetime of products and structural components. Part 1. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures, 2015, 1, 6–40. DOI: 10.17804/2410-9908.2015.1.006-040. Available at: http://dream-journal.org/issues/2015-1/2015-1_19.html
  26. Priymak, E.Yu., Atamashkin, A.S., Yakovleva, I.L., and Fot, A.P. Interrelation between the microstructure and impact toughness of the interface of welded joints of 32HGMA and 40HN2MA steels produced by rotary friction welding. Frontier Materials & Technologies, 2025, 2, 73–85. DOI: 10.18323/2782-4039-2025-2-72-6.

Е. А. Путилова, К. Д. Малыгина, В. Е. Веселова , И .С. Каманцев, Е. Ю. Приймак, Я. С. Семка

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНЫХ ШУМОВ БАРКГАУЗЕНА, МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНОМ СОЕДИНЕНИИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ

Развитие неразрушающих методов контроля сварных швов конструкционных материалов является актуальной и требующей внимания проблемой для повышения производительности и обеспечения безопасности при эксплуатации деталей и элементов конструкций. Статья содержит результаты экспериментальных исследований распределения параметров магнитных шумов Баркгаузена, микромеханических характеристик и уровня остаточных напряжений по сечению сварного соединения биметаллической трубы, полученного по технологии ротационной сварки трением. Установлены закономерности изменения определенных параметров в зависимости от ширины сварного соединения и особенностей его макроструктуры.

Благодарность: Работа выполнена в рамках госзадания ИМАШ УрО РАН № 12407500003-6 с использованием оборудования ЦКП «Пластометрия» ИМАШ УрО РАН.

Ключевые слова: биметаллическая труба, ротационная сварка трением, параметры магнитных шумов Баркгаузена (МШБ), остаточные напряжения, микромеханические характеристики

Библиография:

  1. Research status on double-metal composite pipe at home and abroad / C. Wang, Z. Y. Bi, W. P. Zhang, Y. B. Yang, C. C. Han // Welded Pipe and Tube. – 2015. – Vol. 38 (12). – P. 7–12.
  2. Spence M. A., Roscoe C. V. Bi-metal CRA-lined pipe employed for North Sea field development // Oil and Gas Journal. – 1999. – Vol. 97. – P. 80–88.
  3. A review of development and application of out-of-pipe detection technology without removing cladding / X. Wang, L. Yang, T. Sun, G. Rasool, M. Sun, N. Hu, Z. Guo // Measurement. – 2023. – Vol. 219. – P. 113249. – DOI: 10.1016/j.measurement.2023.113249.
  4. Smith L. Engineering with Clad Steel. – Nickel Institute Technical Series No 10 064.
  5. Diagnostics and safety of aging large mechanical systems operating under conditions of the Far North: the problem and ways to solve it / O. I. Sleptsov, A. V. Lyglaev, A. M. Bolshakov, S. A. Sintsov // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 2008. – Vol. 44. – P. 395–402. – DOI: 10.1134/S1061830908060053.
  6. Сыромятникова А. С. Эксплуатационная деградация металла труб магистральных газопроводов Севера – Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2017. – 95 с.
  7. Evolution of the structure and mechanism of the formation of welded joints of medium-carbon steels upon rotary friction welding / E. Yu. Priymak, I. L. Yakovleva, N. A. Tereshchenko, A. V. Stepanchukova, A. N. Morozova // The Physics of Metals and Metallography. – 2019. – Vol. 120. – P. 1091–1096. – DOI: 10.1134/S0031918X19110127.
  8. Пояркова Е. В., Кузеев И. Р. К вопросу о решении проблемы повышения надежности оборудования нефтегазовой отрасли на основании контроля качества сварных соединений // Нефтегазовое дело. – 2008. – Т. 6 (1). – С. 239–244.
  9. Saraev Yu. N., Bezborodov V. P., Putilova E. A. Effect of heat input pulse on the structure and properties of welded joints of steels ferritic-pearlitic class, operating under low-frequency temperature-force loading // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2015. – Vol. 91. – 012014. – DOI: 10.1088/1757-899X/91/1/012014.
  10. Investigation of magnetic signatures and microstructures for heat-treated ferritic/martensitic HT–9 alloy / C. H. Henager Jr., J. S. McCloy, P. Ramuhalli, D. J. Edwards, S. Hu, Y. Li // Acta Materialia. – 2013. – Vol. 61 (9). – P. 3285–3296. – DOI: 10.1016/j.actamat.2013.02.017.
  11. Effect of tensile elastic deformations on magnetic properties of preliminarily deformed structural steel operating under pressure / E. A. Putilova, A. N. Mushnikov, S. M. Zadvorkin, K. D. Kryucheva // Metal Science and Heat Treatment. – 2022. – Vol. 64. – P. 410–414. – DOI: 10.1007/s11041-022-00822-w.
  12. Comparison of x-ray analysis and EBSD analysis methods for residual stresses estimation in welded pipes made of 13CrVA steel / S. M. Zadvorkin, E. S. Gorkunov, L. S. Goruleva, E. A. Putilova, A. N. Maltseva // AIP Conference Proceedings. – 2019. – Vol. 2167 (1). – 020397. – DOI: 10.1063/1.5132264.
  13. Vértesy G., Mészáros I., Tomáš I. Nondestructive magnetic characterization of TRIP steels // NDT & E International. – 2013. – Vol. 54. – P. 107–114. – DOI: 10.1016/j.ndteint.2012.12.008.
  14. Investigation of magnetic response to plastic deformation of low-carbon steel / O. Stupakov, J. Pal’a, I. Tomáš, J. Bydžovský, V. Novák // Materials Science and Engineering: A. – 2007. – Vol. 462 (1–2). – P. 351–354. – DOI: 10.1016/j.msea.2006.02.475.
  15. Relation between magnetic Barkhausen noise and hardness for Jominy quench tests in SAE 4140 and 6150 steels / F. A. Franco, M. F. R. González, M. F. de Campos, L. R. Padovese // Journal of Nondestructive Evaluation. – 2013. – Vol. 32. – P. 93–103. – DOI: 10.1007/s10921-012-0162-8.
  16. Imaging x70 weld cross-section using electromagnetic testing / H. Xu, J. R. S. Avila, F. Wu, M. J. Roy, Y. Xie, F. Zhou, A. Peyton, W. Yin // NDT & E International. – 2018. – Vol. 98. – P. 155–160. – DOI: 10.1016/j.ndteint.2018.05.006.
  17. An accurate evaluation of the residual stress of welded electrical steels with magnetic Barkhausen noise / P. Vourna, A. Ktena, P. E. Tsakiridis, E. Hristoforou // Measurement. – 2015. – Vol. 71. – P. 31–45. – DOI: 10.1016/j.measurement.2015.04.007.
  18. Determination of the magnetic properties of separate zones of welds and the width of welded joints based on magnetic measurements / E. S. Gorkunov, A. M. Povolotskaya, E. A. Tueva, L. S. Goruleva, S. M. Zadvorkin // Russian Journal of Nondestructive Testing. – 2011. – Vol. 47. – P. 577–586. – DOI: 10.1134/S1061830911090038.
  19. Page T. F., Hainsworth S. V. Using nanoindentation techniques for the characterization of coated systems: a critique // Surface and Coatings Technology. – 1993. – Vol. 61 (1–3). – P. 201–208.
  20. Microstructure, physical-mechanical, and magnetic characteristics of a butt-welded joint obtained by rotary friction welding technology of bimetallic pipe / E. Putilova, K. Kryucheva, I. Kamantsev, E. Priymak // Journal of Manufacturing and Materials Processing. – 2024. – Vol. 8 (6). – P. 271–283. – DOI: 10.3390/jmmp8060271.
  21. Mahmoud B. M. M. Effects of Thermal and Mechanical Treatments on the Fatigue Performance of Friction Welded Joints : Doctoral Thesis (Dissertation). – Cairo, Egypt, 2018. – 179 p.
  22. Rombaut P. Joining of Dissimilar Through Rotary Friction Welding : Master Thesis. – Gent, 2011. – 112 p.
  23. ГОСТ Р 8.748-2011.
  24. Русаков А. А. Рентгенография металлов. – М. : Атомиздат, 1977. – 480 с.
  25. Gorkunov E. S. Magnetic structural-phase analysis as applied to diagnosing and evaluating the lifetime of products and structural components. Part 1 // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. – 2015. – Iss. 1. – P. 6–40. – DOI: 10.17804/2410-9908.2015.1.006-040. – URL: http://dream-journal.org/issues/2015-1/2015-1_19.html
  26. Взаимосвязь микроструктуры и ударной вязкости зоны сопряжения сварных соединений сталей 32ХГМА и 40ХН2МА, полученных ротационной сваркой трением / Е. Ю. Приймак, А. С. Атамашкин, И. Л. Яковлева, А. П. Фот // Frontier Materials & Technologies. – 2025. – № 2. – С. 73–85. – DOI: 10.18323/2782-4039-2025-2-72-6.

PDF      

Библиографическая ссылка на статью

Distribution of Magnetic Barkhausen Noise Parameters, Micromechanical Characteristics, and Residual Stresses in the Welded Joint of a Bimetallic Pipe / E. A. Putilova, K. D. Malygina, V. E. Veselova, I. S. Kamantsev, E. Yu. Priymak, Ya. S. Semka // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2025. - Iss. 6. - P. 100-113. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2025.6.100-113. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2025-6/2025-6_534.html
(accessed: 18.04.2026).

 

импакт-фактор
РИНЦ

категория К2
в перечне ВАК

Белый список
4 уровень

МРДМК 2026
ЦКП Пластометрия
НЭБ РИНЦ
Google Scholar


РНБ
Лань

 

Учредитель:  Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук
Главный редактор:  С.В.Смирнов
При цитировании ссылка на Электронный научно-технический журнал "Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures" обязательна. Воспроизведение материалов в электронных или иных изданиях без письменного разрешения редакции запрещено. Опубликованные в журнале материалы могут использоваться только в некоммерческих целях.
Контакты  
 
Главная E-mail 0+
 

ISSN 2410-9908 Регистрация СМИ в Роскомнадзоре Эл № ФС77-57355 от 24 марта 2014 г. © ИМАШ УрО РАН 2014-2026, www.imach.uran.ru