CC BY
2Литература
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.
Такие методы послесварочной обработки, в основном направлены преимущественно на улучшение физико-механических свойств, изменении структуры, уменьшении или перераспределении остаточных сварочных напряжений в зонах сварных соединений. Существуют различные виды послесварочной обработки: термическая, вибрационная, дробеструйная, взрывная и ультразвуковая. Среди них перспективным представляется ударно-механическая обработка (УМО). В металлообработке эта технология относится к способам холодной обработки металлов и классифицируется как способ упрочнения ударным поверхностным пластическим деформированием. Было установлено и доказано, что наилучшим образом она выполняется виброинструментом (ударными бойками) с источником механической энергии в виде резонатора упругих колебаний ультразвуковой частоты [6]. В связи с этим в научной и технической литературе этот метод чаще упоминается как ультразвуковая ударная обработка.
В работе изучалось возможность управления уровнем остаточных сварочных напряжений методом ударно-механической обработки (УМО), её влияние на ударную вязкость сварных соединений низколегированных конструкционных сталей, используемых при строительстве магистральных газопроводов северного исполнения. Исследования проводились с использованием научного оборудования Центра коллективного пользования ФИЦ ЯНЦ СО РАН.
Результаты исследования позволили определить рациональные параметры обработки для эффективного применения технологии. Разработаны научные подходы для улучшения физико-механических свойств сварных соединений низколегированных сталей. В сравнении с другими методами УМО обладает преимуществами, такими как низкие энергетические затраты, мобильность, экологическая безопасность и удобство в использовании. Однако в настоящее время УМО не используется при строительстве и ремонте техники и сварных конструкций в северных и арктических регионах. Это обусловлено отсутствием чётких рекомендаций по применению УМО в условиях низких температур в существующих нормативных документах.
Эти исследования являются большим вкладом и продолжением многолетних трудов Института физико-технических проблем Севера имени В. П. Ларионова СО РАН по фундаментальным и прикладным разработкам института в области повышения эксплуатационной прочности и хладостойкости сварных конструкций в условиях Крайнего Севера [7, 8].
Таким образом, развитие фундаментальных исследований в области разработки и совершенствования технологических методов послесварочной обработки для контроля уровня остаточных сварочных напряжений и упрочнения поверхностей зон сварных соединений металлоконструкций, работающих в условиях низких климатических температур, представляет собой актуальное направление с большими перспективами внедрения в производство.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФТПС СО РАН, шифр проекта FRWS-2024-0034, номер государственной регистрации 1023031300029-4-2.3.1.
Литература
1. Семенов Ян. С., Ларионов В.П. Выявление механизмов замедленного разрушения низколегированных высокопрочных сталей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. Т. 67. № 10. С. 43-47.
2. Ларионов В.П., Аммосов А.П., Попов В.В. О разрушении сварного шва // Эксплуатационная прочность сварных соединений и конструкций Севера: сборник статей доктора технических наук, профессора А.П. Аммосова, посвященный 80-летию. РФФИ. Якутск, 2017. С. 23-26.
3. Сидоров М.М., Голиков Н.И., Сараев Ю.Н., Тихонов Р.П. Управление уровнем остаточных сварочных напряжений в стыковых соединениях труб из низколегированных сталей ударно-механический обработкой / Тяжелое машиностроение. 2023. № 10. С. 23-28.
4. Голиков, Н.И., Сидоров М.М., Степанова К.В. Влияние способов сварки на структуру и механические свойства сварных соединений винтовых свай // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2016. - № 7(733). - С. 60-64.
5. Захаров М.Н., Насонов В.А. Оценка влияния дефектов сварных соединений на прочностную надежность стальных сосудов и аппаратов / Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 4. С. 68-72.
6. Шестаков С.Д. Ультразвуковое поверхностное деформирование для упрочнения и пассивации наклепом: теория, технологические процессы и оборудование / Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 7. С.3-15.
7. Сидоров М.М., Голиков Н.И., Сараев Ю.Н., Слепцов О.И. Развитие технологических способов послесварочной обработки сварных соединений конструкций Севера и Арктики // ЕиКА8ТКЕКС0ЬБ-2023 : Сборник трудов XI Евразийского симпозиума по проблемам прочности и ресурса в условиях климатически низких температур, посвященного 85-летию со дня рождения академика В.П. Ларионова, Якутск, 11-15 сентября 2023 года. - Киров: Межрегиональный центр инновационных технологий в образовании, 2023. С. 548-552.
8. Сараев Ю.Н., Голиков Н.И., Слепцов Г.Н., Сидоров М.М., Семёнов С.В. Разработка концепции создания и функционирования региональных Центров производства, восстановительного ремонта и упрочняющей обработки ресурсоопределяющих деталей и изделий техники, работающей в условиях Крайнего Севера и Арктики // EURASTRENCOLD-2023 : Сборник трудов XI Евразийского симпозиума по проблемам прочности и ресурса в условиях климатически низких температур, посвященного 85-летию со дня рождения академика В.П. Ларионова, Якутск, 11-15 сентября 2023 года. Киров: Межрегиональный центр инновационных технологий в образовании, 2023. С. 531-537.
БО1; 10.24412/с1-37269-2024-1-117-120
АНАЛИЗ ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ ПО ТРАССЕ ЛИНЕЙНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Сильвестров А.С., Шегуров Э.А.
ООО «Астрапроект», г. Казань [email protected]
Предлагается метод повышения устойчивости существующих магистральных газопроводов и нефтепроводов на участках залегания пучинистых грунтов при прокладке в условиях Крайнего Севера. Метод заключается в устройстве валика из непучинистого грунта, обеспечивающего тепло- и гидроизоляцию. При проектировании было выполнено математическое моделирование изменения водонасыщенности грунтов и величины морозного пучения.
Прокладка в условиях Крайнего Севера магистральных трубопроводов и их вдольтрас-совых проездов приводит к изменению гидрогеологических условий, в том числе к изменению водонасыщения грунтов оснований трубопроводов. Это связано с особенностями многолетне-мерзлых грунтов и их реакцией на тепловые воздействия.
Основные факторы влияния на гидрогеологические условия:
1. Изменение температуры грунтов. При прокладке трубопроводов изменяется температурный режим окружающих грунтов. Тепло, выделяемое трубопроводами, может привести к оттаиванию мерзлоты, что, в свою очередь, изменяет физико-механические свойства грунтов [1, 3].
2. Водонасыщение и фильтрация. Прокладка трубопроводов может изменить режим фильтрации и водонасыщения в грунтах. Поверхностные воды могут проникать в трещины и поры грунта, увеличивая его водонасыщение и снижая несущую способность [4]. Это также может привести к образованию таликов - зон оттаивания в мерзлых грунтах [5].
3. Снижение несущей способности. Переход грунта из мерзлого состояния в талое ведет к значительной потере его несущей способности. Это создает риски для стабильности трубопроводов и требует применения специальных методов укрепления оснований, особенно для опасных производственных объектов [5].
Таким образом, прокладка магистральных трубопроводов в условиях Крайнего Севера действительно приводит к изменению гидрогеологических условий, в том числе к изменению водонасыщения грунтов оснований. Эти изменения требуют тщательного проектирования и
