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

В. В. Книш$^{1}$, Б. М. Мордюк$^{2}$, Г. І. Прокопенко$^{2}$, С. О. Соловей$^{1}$

$^{1}$Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна
$^{2}$Інститут 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