Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Підвищення корозійної втоми зварних з’єднань сталі 15ХСНД з конструкційними дефектами електроіскровим легуванням поверхні та високочастотною механічною проковкою

В. В. Книш1, Б. М. Мордюк2, Г. І. Прокопенко2, С. О. Соловей1

1Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна
2Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 01.08.2019. Завантажити: PDF

Вивчено вплив комбінованих способів зміцнення, що включають високочастотну механічну проковку (ВМП) за допомогою ультразвукового інструменту і eлектроіскрове легування (ЕІЛ) поверхні нікелем і хромом, на циклічну довговічність таврових зварних з’єднань низьколегованої сталі 15ХСНД на повітрі і в корозійному середовищі. Наведено результати втомних випробувань таврових зварних з’єднань, при виготовленні яких закладався конструкційний дефект — непровар кореня шва по всій довжині зварного з’єднання. Встановлено, що циклічна довговічність зміцнених технологією ВМП таврових зварних з’єднань, що містять непровари кореня шва, знаходиться в межах розкиду експериментальних даних порівняно зі зміцненими зварними з’єднаннями, виконаними з повним проплавленням швів. При цьому довговічність підвищується на порядок порівняно із незміцненими зразками. Проведено фрактографічні дослідження зламів зразків. Показано ефективність застосування комбінованої обробки ВМП + ЕІЛ (Cr) + ВМП для підвищення характеристик опору корозійної втоми таврових зварних з’єднань. Після такої обробки циклічна довговічність зразків, випробуваних в корозійному середовищі, близька до довговічності зміцнених ВМП зразків, випробуваних на повітрі. Показано, що порівняно з ЕІЛ (Ni) формування легованого ЕІЛ (Cr) є ефективнішим з точки зору підвищення втомної довговічності в корозійному середовищі, що пояснюється відмінністю фазового складу та цілісності легованих шарів, а також відмінністю електрохімічних потенціалів Ni і Cr стосовно Fe.

Ключові слова: високочастотна механічна проковка, електроіскрове легування, циклічна довговічність, корозія, зварне з’єднання, конструкційні дефекти.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v41/i12/1631.html

PACS: 46.50.+a, 62.20.M-, 81.20.Vj, 81.40.Np, 81.65.-b


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. ДСТУ-Н Б EN 1993-1-9:2015. Національний стандарт України. ЄВРОКОД 3: Проектування сталевих конструкцій.
  2. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках (Ред. В. И. Труфяков) (Киев: Наукова думка: 1990).
  3. X. Zhao, D. Wang, and L. Huo, Mater. Design, 32, No. 1: 88 (2011). Crossref
  4. D. Yin, D. Wang, H. Jing, and L. Huo, Mater. Design, 31, No. 7: 3299 (2010). Crossref
  5. Y. Kudryavtsev, J. Kleiman, A. Lugovskoy, L. Lobanov, V. Knysh, O. Voitenko, and G. Prokopenko, Welding in the Word, 51, Nos. 7–8: 47 (2007). Crossref
  6. H. C. Yıldırım and G. Marquis, Welding in the World, 56, Nos. 7–8: 82 (2012). Crossref
  7. Г. И. Прокопенко, Б. Н. Мордюк, Сварка и конструкции, № 1: 10 (2015).
  8. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Handbook of Mechanical Nanostructuring (Ed. M. Aliofkhazraei) (Wiley-VCH: 2015), p. 417. Crossref
  9. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, J. Sound Vibration, 308, Nos. 3–5: 855 (2008). Crossref
  10. V. Knysh, S. Solovei, L. Nyrkova, I. Klochkov, and S. Motrunich, Рrocedia Structural Integrity, 16: 73 (2019). Crossref
  11. M. Daavari and S. A. Sadough Vanini, Mater. Lett., 139: 462 (2015). Crossref
  12. W. Gao, D. Wang, F. Cheng, C. Deng, Y. Liu, and W. Yu, J. Mater. Proc. Technol., 223: 305 (2015). Crossref
  13. M. Daavari and S. A. S. Vanini, J. Mater. Eng. Perform., 24: 3658 (2015). Crossref
  14. V. V. Knysh, S. O. Solovei, L. I. Nyrkova, and S. O. Osadchuk, Materials Science, 54, Iss. 3: 421 (2018). Crossref
  15. В. Е. Панин, В. П. Сергеев, А. В. Панин, Наноструктурирование поверхностных слоев конструкционных материалов и нанесение наноструктурных покрытий (Томск: Издательство ТПУ: 2009).
  16. Y. Estrin and A. Vinogradov, Acta Mater., 61: 782 (2013). Crossref
  17. Н. М. Чигринова, А. А. Кулешов, В. В. Нелаев, Электронная обработка материалов, № 2: 27 (2010).
  18. X. Tang and D. Y. Li, Scr. Mater., 58: 1090 (2008). Crossref
  19. Н. И. Лазаренко, Электроискровое легирование металлических поверхностей (Москва: Машиностроение: 1976).
  20. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, P. Yu. Volosevych, L. E. Matokhnyuk, A. V. Byalonovich, and T. V. Popova, Mater. Sci. Eng. A, 659: 119 (2016). Crossref
  21. П. Ю. Волосевич, Г. И. Прокопенко, В. В. Кныш, Металлофиз. новейшие технол., 30, № 10: 1429 (2008).
  22. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, K. E. Grinkevych, N. A. Piskun, and T. V. Popova, Surf. Coat. Technol., 309: 969 (2017). Crossref