CC BY
5DOI: 10.24412/cl-37269-2024-1-114-115
ИССЛЕДОВАНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ СТАЛИ 10ХСНД ПРИ СВАРКЕ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР
Санников И.И., Голиков Н.И., Семёнов С.В.
Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН, г. Якутск
Для сварных конструкций, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера, необходимо уделять внимание работоспособности сварных соединений при низких температурах. Обеспечение достаточной хладостойкости и прочности означает предотвращение хрупких разрушений элементов конструкций при нагрузках, существенно ниже расчетных. Одной из определяющих этих характеристик является ударная вязкость. В работе приведены результаты исследований механических характеристик сварных соединений стали 10ХСНД, полученных сваркой при отрицательной температуре.
Для изготовления основных несущих элементов конструкций мостов в Республике Саха (Якутия) активно применяют сталь марки 10ХСНД, которая является наиболее перспективной для строительства несущих элементов конструкций мостов, к которым предъявляются требования повышенной прочности, коррозионной стойкости, малочувствительности к концентраторам напряжений, требование низкой температуры перехода в хрупкое состояние. Особые условия работы мостовых конструкций, подверженных вибрационным нагрузкам, требуют применения стали малочувствительной к концентрации напряжений, не склонной к старению после наклепа и имеющей достаточно низкую температуру перехода в хрупкое состояние. При выборе стали для сварных мостов к этим условиям добавляется требование хорошей свариваемости и достаточной вязкости металла около сварного шва [1, 2].
Вместе с тем, какими бы уникальными свойствами ни обладал используемый материал, при сварке указанные свойства ухудшаются вследствие влияния температурного нагрева сварочного процесса, зон структурной неоднородности, появляющихся в результате повторного расплавления и кристаллизации металла шва, а также возникающих в них остаточных сварочных напряжений. Влияние этих факторов ещё больше увеличивается, когда сварка производится в условиях низких климатических температур. Вследствие этого сварное соединение всегда является концентратором напряжений [3-5]. Сочетание резкой концентрации напряжений и низкой температуры часто приводит к хрупкому разрушению, сопровождающемуся значительным уменьшением прочности [6].
В свою очередь ударная вязкость численно указывает на способность сопротивления стали хрупкому разрушению. Поэтому в настоящее время актуален вопрос повышения этого параметра для сварных конструкций, в особенности связанных с эксплуатацией при низких температурах в условиях Крайнего Севера
В работе исследована экспериментальным путем ударная вязкость сварных соединений конструкционной низколегированной стали 10ХСНД полученных в условиях низких климатических температур. По результатам испытания на ударный изгиб проводился расчет работы зарождения трещины и распространения трещины для каждого образца. Данные исследования проводились на научном оборудовании Центра коллективного пользования ФИЦ ЯНЦ СО РАН.
Полученные результаты могут быть полезны при анализе механизмов разрушения сварных соединений конструкционных сталей, влиянии исходной структуры, сварочных материалов и способов сварки на ударную вязкость сварных соединений, в разработке методики оценки хладостойкости и прочности неразъемных соединений и технологии монтажной сварки низколегированных сталей, обеспечивающую получение заданных служебных свойств сварных соединений и удовлетворяющих требованиям нормативно-технической документации.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-29-20214, https://rscf.ru/project/24-29-20214/
Издательство АНО ДПО «Межрегиональный центр инновационных технологий в образовании» —114
Литература
1. Гладштейн, Л.И. Высокопрочная строительная сталь. Москва: Металлургия, 1972.
240 с.
2. Молева Д.А., Белозор М.Ю. Обоснование применения сталей для изготовления конструкций мостов / Вестник Череповецкого государственного университета. 2012. 2(4). С. 28-31.
3. Ларионов В.П., Павлов А.Р., Аммосов А.П. Особенности теплового баланса ванны при сварке в условиях низких климатических температур // Эксплуатационная прочность сварных соединений и конструкций Севера: сборник статей докт. техн. наук, проф. А.П. Аммосова, посвященный 80-летию. Якутск: Цумори Пресс, 2017. С. 17-22.
4. Шевченко А.А., Семёнова Е.С., Шабурова Н.А. Определение причин низкой ударной вязкости кольцевого сварного шва / Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: металлургия. № 2. Т. 19. 2019. № 8. С. 63-70.
5. Сидоров М.М., Голиков Н.И. Остаточные сварочные напряжения монтажных соединений трубопроводов из низколегированных сталей, эксплуатирующихся в северных регионах / Сварка и диагностика, 2022. № 5. С. 49-52.
6. Молоков К.А., Маслов К.М. Расчетные методы оценки ударной вязкости сварных элементов с трещинами / Вестник инженерной школы ДВФУ. 2020. - № 3(44). - С. 22-36.
DOI: 10.24412/cl-37269-2024-1-115-117
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА УДАРНО-МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ СЕВЕРНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Сидоров М.М., Голиков Н.И., Сараев Ю.Н.
Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН обособленное подразделение ФИЦ «Якутский научный центр СО РАН», Якутск
Рассматривается проблема повышения работоспособности сварных соединений трубопроводов, эксплуатируемых в условиях низких климатических температур. Исследуется возможность применения ударно-механической обработки (УМО) для улучшения физико-механических свойств и снижения остаточных сварочных напряжений. Результаты исследования позволяют определить рациональные параметры обработки и разработать научные подходы для улучшения качества сварных соединений низколегированных сталей. Однако в настоящее время УМО не применяется широко в северных и арктических регионах из-за отсутствия чётких рекомендаций в нормативных документах.
Проблема повышения работоспособности магистральных газопроводов, работающих в условиях низких климатических температур, остаётся актуальной научно-технической задачей. Производство сварных конструкций из разных марок стали и сплавов показывает, что полученные сварные соединения зачастую обладают иными прочностными характеристиками, чем основной металл. Исследования, проведённые учёными ИФТПС СО РАН, выявили проблемы с хрупкими трещинами в сварных соединениях трубопроводов при отрицательных температурах. Разрушения, происходящие при положительных температурах, часто являются результатом накопления повреждений, полученных ранее при минусовых температурах [1, 2]. Это связано с остаточными сварочными напряжениями, структурной неоднородностью материала и технологическими дефектами сварки [3-5]. Таким образом, для сварных соединений магистральных газопроводов, эксплуатирующихся на северных и арктических регионах России необходимо применить дополнительные послесварочные методы обработки, обеспечивающие повышения их эксплуатационной прочности и долговечности.
Издательство АНО ДПО «Межрегиональный центр инновационных технологий в образовании» ~115'
