автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Остаточные деформации после взрывной обработки при различных температурах и ее влияние на свойства сталей и сварных соединений

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Институт физико-технических проблем Севера

па правах рукописи

Р Г Б ОД

ViLJ ¿ub ... УДК 621.791:621.787

ОСТАТОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ПОСЛЕ ВЗРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛЕЙ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

05.03.06. - Технология и машины сварочного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Якутск - 2000

Работа выполнена в Институте физико-технических проблем Севера (ИФТПС) Сибирского отделения Российской Академии наук

Научные руководители: кандидат технических наук О.И. Слепцов, кандидат технических наук С.П. Яковлева

Официальные оппоненты: доктор технических наук А.П. Аммосов,

доктор технических наук М.П. Лебедев

Ведущее предприятие: АО "Якутгазпром"

/л

Защита диссертации состоится "18" февраля 2000 г. в часов на заседании диссертационного совета К 003.43.01 при Институте физико-технических проблем Севера СО РАН по адресу: 677891, г. Якутск, ул. Октябрьская, ].

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью организации, просим присылать в двух экземплярах по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке

ИФТПС СО РАН.

Автореферат разослан "/-?-" января 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета К 003.43.01,

кандидат технических наук

С. П. Яковлева

0^-060.о + ОЧ4-о&.ои,о

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. Из анализа фактических случаев разрушения конструкций при низких температурах известно, что хрупкие и усталостные трещины начинаются преимущественно в сварных соединениях. .Значительное влияние на зарождение и развитие разрушения оказывают остаточные напряжения. Одним из наиболее эффективных и универсальных методов послесва-рочной обработки сварных металлоконструкций, направленной на снижение, ' перераспределение или создание новой системы остаточных напряжений, является взрывная обработка сварных соединений с помощью шнуровых зарядов взрывчатого вещества. Сущность её заключается в том, что ударная волна сжатия, которая возникает вследствие детонации удлиненных зарядов взрывчатого вещества, располагаемых над линией сплавления шва с основным металлом, вызывает локальные пластические деформации металла, приводящие к образованию в поверхностном слое наклепа и благоприятному перераспределению и снижению остаточных напряжений.

Взрывная обработка повышает прочность конструкционной стали без исчерпания пластичности ввиду незначительного уровня остаточных деформаций; при этом возможно не только сохранение, но и улучшение характеристик сопротивления хрупкому разрушению. Из литературных данных известно, что после взрывной обработки сварных соединений низкоуглеродистых сталей возможно повышение сопротивления хрупкому разрушению и смещение критической температуры хрупкости в сторону низких температур. Этот положительный эффект объясняют в основном снижением остаточных напряжений и коэффициента перенапряжения, а также созданием сжимающих напряжений. Вместе с тем представляет интерес, каким образом эти факторы отражаются на развитии процесса разрушения, т.е. за счет чего достигается тог или иной уровень сопротивления хрупкому разрушению.

Метод взрывной обработки позволяет обрабатывать самые разнообразные типы сварных соединений, обходиться без дорогостоящего оборудования и затрат электроэнергии. Особенно перспективно применение взрывной обработки в полевых условиях, например, при строительстве магистральных трубопроводов, когда затруднена возможность использования других методов воздействия на напряженное состояние сварных соединении. В условиях Якутии, для территории которой характерна заболоченность, строительство таких трубопроводов осуществляется в холодное время года после замерзания грунта. Монтажные и ремонтные сварочные работы в зимнее время ведутся и на других объектах, что ставит вопрос о возможности и целесообразности осуществления послесварочной обработки взрывом при низких климатических температурах.

В связи с этим встает проблема исследования эффективности применения метода взрывной обработки для перераспределения послесварочных остаточных напряжений при низких температурах окружающей среды.

Проведение такого исследования требует прежде всего изучения характе-

ра перераспределения упругопластических деформаций после воздействия взрыва при отрицательных температурах, а также механических свойств обработанного материала (в частности, его сопротивления развитию хрупких трещин) с выявлением структурных изменений и особенностей разрушения.

Работа выполнена в рамках темы 1.11.5.2., раздел 5 программы фундаментальных исследований СО РАН "Научные основы машиностроения и надежности машин" (№ гос. регистрации 01900035500), а также программы РФФИ "р98 арктика" (№ проекта 98-01-03700).

Цель работы. Целью данной работы является обоснование возможности применения технологий взрывной обработки сварных соединений при низких температурах окружающей среды для повышения несущей способности сварных металлоконструкций в условиях северных регионов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать методику и исследовать поля упруго-пластических деформаций в образцах конструкционной стали после взрывной обработки линейными зарядами взрывчатых веществ при различных температурах окружающей среды;

- исследовать влияние температуры окружающей среды при взрывной обработке на структуру и механические свойства конструкционной стали;

- исследовать влияние взрывной обработки сварных образцов с трещи-ноподобным дефектом на их уровень сопротивления хрупкому разрушению во взаимосвязи с микропроцессами разрушения;

- провести взрывную обработку на холоде и исследовать напряженное состояние сварных соединений реальной конструкции (кольцевые сварные соединения трубопровода).

Научная новизна. В работе впервые получены количественные данные о перераспределении деформации около напряженно-деформированного следа взрывной обработки, для чего разработана методика определения остаточных упруго-пластических деформаций в металлических материалах при контактном взрыве детонирующего шнура, основанная на применении метода муаровых полос. Впервые экспериментально подтвержден положительный эффект при использовании технологии взрывной обработки линейными зарядами взрывчатых веществ в условиях естественно низких температур. Также новизну работы составляют данные по анализу уровня достигаемых механических характеристик во взаимосвязи с микропроцессами разрушения. Установлено, что рост сопротивления хрупкому разрушению сварных соединений низколегированной стали с трещиноподобным дефектом после обработки взрывом обусловлен сменой основного микромеханизма разрушения и изменением кинетики его развития.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Полученные результаты являются научной основой для использования при раз-

личных температурах воздуха не только существующих технологий взрывного нагружения, но и для разработки новых. В частности, предложенная методика определения остаточных деформаций после взрывной обработки позволяет обеспечить контроль уровня её воздействия в каждом конкретном случае. Практическая ценность работы заключается в том, что расширяется температурный диапазон применения взрывной обработки при монтажной и ремонтной сварке в условиях Севера. Например, она может быть рекомендована для снижения и перераспределения остаточных сварочных напряжений н кольцевых швах магистральных северных трубопроводов при их прокладке по болотистой местности, которая обычно осуществляется после установления минусовых температур и подмерзания заболоченных почв.

Практическая реализация результатов исследований осуществлена в виде рекомендаций по применению взрывной обработки для перераспределения остаточных напряжений в кольцевых сварных швах трубопроводов при пони-.женных температурах воздуха и их апробировании на водоводе Тумул-Сырдах, Республика Саха (Якутия).

Апробация работы. Основные положения работы и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на конференции молодых ученых и специалистов ЯНЦ (г. Якутск, 1989 г.); на региональном семинаре" "Технология и качество сварки в условиях низких температур" (г. Якутск, 1997 г.); на международной конференции "Сварка, резка и обработка взрывом металлоконструкций" (г. Киев, 1990 г.); на Российской конференции "Фундаментальные проблемы физического металловедения перспективных материалов" (г. Ижевск, 1998 г.); на семинаре, посвященном 80-летию со дня рождения М.Л.Бернштейна (г. Москва, 1999 г.); на международном симпозиуме "Новые материалы и технологии" (г. Байкальск, 1999 г.); на 5-ой международной конференции "Трубопроводы природного газа Северо-Восточной Азии: многостороннее сотрудничество" (г. Якутск, 1999 г.).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 9 публикациях (5 в центральных изданиях, 4 в местных изданиях).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Содержит 102 страницы машинописного текста, 42 рисунка, 4 таблицы, 81 наименование литературных источников и 2 приложения на 10 стр.

Во введении дана характеристика области исследования, проведено обоснование актуальности темы работы. Сформулированы цели и задачи диссертации.

В первой главе проведен обзор литературных данных о перераспределении остаточных напряжений при взрывной обработке, о влиянии ударно-волновой обработки на свойства сталей и сварных соединений при различных температурах. Рассмотрен вопрос о возможности применения метода муаровых полос для изучения полей упругопластических деформаций в плоских образцах после подрыва шнуровых зарядов взрывчатых веществ.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальной части работы. Приведен химический состав исследованных материалов, изложена методика изготовления образцов и проведения механических испытаний. Дано описание экспериментов по взрывной обработке и методов исследования структуры и поверхностей изломов. Рассмотрены методы нанесения растров на образцы. Разработана методика определения остаточных упруго-пластических деформаций в сталях при контактном взрыве детонирующего шнура, основанная на нанесении взрывостойких растров и использовании компьютерной расшифровки муаровых картин. Подробна изложена методика расшифровки муаровых картин.

В третьей главе определены остаточные упруго-пластические деформации в стали 3 после контактного взрыва детонирующего шнура. Исследовано перераспределение упруго-пластических деформаций около пластически деформированного следа взрывной обработки при различных температурах окружающей среды. Исследованы изменения структуры и механических свойств образцов после взрывной обработки при низких температурах.

В четвертой главе исследовано влияние взрывной обработки на сопротивление хрупкому разрушению сварных образцов с трещиноподобными дефектами. Показано увеличение характеристик трещиностойкости сварных соединений низколегированной стали и на основе изучения кинетики и микромеханизмов разрушения дан анализ факторов, определяющих полученный положительный результат.

В пятой главе представлены результаты практического использования работы: проведена взрывная обработка и исследовано перераспределение напряжений в кольцевых сварных соединениях (неповоротный стык и отвод компенсатора) трубопровода при температуре окружающей среды -8°...-10"С.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Известно, что охрупчиванию при низких температурах наиболее сильно подвержены сварные соединения. Существующие методы механической обработки сварных швов малопроизводительны и требуют применения громоздкого оборудования. В последние годы широкое распространение благодаря простоте и экономичности технологических процессов получил метод взрывной обработки сварных соединений. Теоретические основы распространения ударных волн в металлических материалах, а также механизмы происходящей при этом деформации рассмотрены в ряде работ отечественных и зарубежных исследователей (Дерибаса A.A., Крупина A.B., Эпштейна Г.Н., Дитера Г., Мейерса М, Райнхарта Д., Хорнбогена Е. и др.).

В части использования ударных волн для перераспределения остаточных напряжений в сварных соединениях Институтом элстросварки им.Е.О.Патона (г.Киев) разработаны различные виды схем взрывной обработки линейными зарядами взрывчаты* веществ. В трудах Михссва П.П., Петушкова В.Г., Тру-фякова В.И. по исследованию ряда аспектов высокоинтенсивного воздействия

6

взрывом на сварные соединения показано, что этот метод является одним из наиболее перспективных для повышения прочности сварных конструкций, в том числе низкотемпературной. Здесь следует отметить, что метод пока не находит широкого применения в области повышения хладостойкости. Это связано, в частности, с отсутствием экспериментальных данных, позволяющих судить о характере перераспределения остаточных деформаций вследствие взрывной обработки.

В связи с этим изучение вопроса эффективности применения обработки взрывом сварных соединений в условиях естественно низких температур требует как определения уровня и распределения остаточных деформаций после её воздействие так и комплексного исследования хладостойкости обработанных сварных соединений, включающего наряду с выявлением механических характеристик анализ определяющих их микропроцессов разр} шепия.

Материалы, сварные образцы, механические испытания и методы исследования

Разрушение сварных соединений инициируется, как правило, трещино-подобными дефектами, возникающими при ведении сварки." Исследования влияния обработки взрывом на сопротивление хрупкому разрушению и микромеханизмы разрушения сварных образцов с трещнноподобным дефектом проведены на сварных соединениях конструкционной стали 13ХГМР (табл.1), сваренных электродами УОНИ-13/55.

Таблица 1.

Химический состав основного металла и металла швов исследованных

сварных образцов

Материал Содержание легирующих элементов,%

С Мп Б! Сг № Мо V И

Сталь 13ХГМР, основной металл 0,17 0,33 0,98 0,70 0,14 0,35 <0,05

Сталь 13 ХГМР, сварной шов (У011И-13/55) 0,10 0,31 0,87 0,44 0,14 0,13 <0,05

Сварку образцов (толщина в = 12 мм) вели ручной дуговой сваркой следующим образом. Для создания трещиноподобных концентраторов все образцы были сварены без зазора. Стыкуемые поверхности подвергали предвари-

тельной шлифовке. Глубина непровара I примерно равна толщине шва. Перед сваркой с помощью шлифовального круга удаляли прокатную окалину на расстоянии не менее 10 мм от кромок разделки. Свариваемые поверхности обезжиривали спиртом, затем пластины прихватывали с помощью выводных планок с размерами 27x10x10. Для предотвращения угловой деформации образцы сваривали в кондукторе, а по окончании сварки выдерживали в нем не менее 25-30 мин. Перед сваркой последующих образцов кондуктор охлаждали до комнатных температур. Величина сварочного тока 160 -180 А, скорость сварки 120 мм/мин.

Взрывную обработку сварного стыкового соединения проводили по схеме "змейка". Детонирующий шнур ДШЭ-12Г располагали по периодической кривой, ось которой совпадает с осью шва, с шагом укладки S=70 мм и амплитудой 50 мм.

Образцы испытывали на разрывной машине "Инстрон-1195" по схеме чистого изгиба. Во избежание значительного градиента температур в области захватов испытательной машины использовали массивный мост, который охлаждали вместе с образцом.

Для уменьшения величины изменения температуры в процессе нагруже-ния использовали максимально возможную для данной испытательной машины скорость перемещения траверсы - 50 мм/мин.

Образцы вместе с мостом охлаждали в термокамере вне захватов испытательной машины путем подачи жидкого азота, омывающего торцы образцов и мост. В результате через 10... 15 минут все образцы охлаждались до - 80°С ... -90°С. Затем образцы извлекали из термокамеры, устанавливали на опоры испытательной машины и выдерживали до тех пор, пока температура повысится до требуемого уровня.

Температуру образцов измеряли микровольтмикроа.мперметром Ф116/2 с помощью хромель-копелевых термопар. Рабочий конец термопар устанавливали в предварительно просверленное в образце отверстие диаметром 2,8 мм и глубиной 15 мм и наглухо закрывали. Другой конец опускали в термос с тающим дистиллированным льдом. Температуру в термосе контролировали с помощью ртутного термометра КШ 14/23 с ценой деления 0,2°С.

Предварительно было определено, что скорость повышения температуры охлажденного до -80°С образца при комнатной температуре +25°С составляет 1,4±0,4°С/мин, а время достижения максимальной нагрузки Рс меньше 4,8 сек. Следовательно, изменение температуры до достижения Рс не превышает 0,15°С. Тангенс угла тарировочной кривой 0,05833 mV/°C.

Металлографический анализ образцов до и после взрывной обработки при различных температурах проводили на оптическом микроскопе "Неофот-21" при различных увеличениях. Характеристики прочности изучали с помощью разрывной машины "Инстрон" при скорости деформирования 1 мм/мин и величине предельной нагрузки 5 т. Фрактографический анализ микростроения

изломов проводили с помощью просвечивающего электронного микроскопа ПРЭМ-200 методом угольных отпечатков с поверхности разрушения.

Определение остаточных деформаций в сталях при контактном взрыве детонирующего шнура

Образцы для исследований - плоско-параллельные пластины из стали 3 с размерами 100x20x1,6 мм и 100x20x8 мм. На полированные поверхности 100x20 наносили термостойкие растры с линеатурой 50 мм"' и 66,6 мм'1 (методика их нанесения разработана в ИФТПС). Для определения всех компонент остаточных деформаций образцы разделили на две группы: в первой из них линии растров наносили параллельно оси абсцисс, во второй - параллельно оси ординат. Высокие давления, реализуемые при взрыве детонирующего шнура, обусловливают возникновение ряда технических проблем: прорыв остатков разрушенной оболочки детонирующего шнура в промежуток между образцами; перемещение образцов относительно друг друга; перепечатка и уничтожение растра. Доводка образцов и взрывная обработка производились в специально разработанном кондукторе. Образцы собирали в пакет и закрепляли в кондукторе растрами в одну сторону. Тыльный торец подравнивали на строгальном станке и шлифовали. Получение муаровых полос у края дает возможность выявления остаточных деформаций на расстояниях, составляющих лишь сотые доли миллиметра. Взрывную обработку проводили по поверхности 100x1,6, располагая ось шнура ДШЭ-12Г перпендикулярно плоскости растров. Температура образцов перед взрывной обработкой составляла 0°, +9°, -7°, -43° и -49°С. Муаровые картины фотографировали на оптическом микроскопе " Неофот-21" при 10-кратном увеличении и косом освещении. Для иллюстрации на рис.1, приведены муаровые картины остаточных деформаций, полученных при контактном взоыве детонирующего шнура при температуре окружающей среды -7°С.

Рис. 1. Остаточные деформации сг (а) и е, (б) в стали СтЗ после взрывной обработки; температура окружающей среды -7°С (муаровые картины).

При проведении сериальных исследований требуется расшифровка большого количества муаровых картин, что предполагает большой объем трудоемких работ по определению параметров полос и вычислению остаточных деформаций. В связи с этим нами разработана методика расшифровки муаровых картин с применением персонального компьютера. Методика расшифровки муаровых картин состоит из пяти взаимосвязанных программ. Можно на планшете компьютера непосредственно с фотографий определить координаты муаровых полос. Для этого фотографию помещают в активной зоне планшета и последовательно, начиная с самой внутренней полосы, обводят ручкой планшета все муаровые полосы по ходу часовой стрелки. Следующий этап - нанесение линий и определение перемещений. Для более точного определения координат муаровых полос их можно определять на компараторе Аббе, предназначенном для замера расстояний и длин на фотоснимках, и занести их вручную через клавиатуру. Вычисление деформаций производится по программе, составленной на основе стандартной методики. Распределение деформаций по осям X и У интерполировали соответственно полиномами и экспоненциальными функциями. Разброс экспериментальных данных незначительный, коэффициент корреляции колеблется от 0,97 до 0,99.

Эффективность обработки взрывом при низких температурах окружающей среды

На рис.2,3 приведены распределения вдоль осей координат остаточных деформаций, возникающих после взрывной обработки при положительной и

Рис.2. Распределение остаточных деформаций после взрывной обработки по оси У при температуре окружающей среды +9°С (а) и ~43"С (б).

отрицательной температурах. Максимальный уровень деформаций при взрывной обработке более чем на порядок меньше максимальных деформаций, характерных для механического наклёпа. Как следствие, обработка шнуровыми

ю

зарядами взрывчатых веществ не должна приводить к существенному охрупчи-ванию металла в зоне напряженно-деформированного следа.

Рис.3. Распределение остаточных деформаций после взрывной обработки по оси X при температуре окружающей среды +9" С (а) и -49°С. (б).

Идентичность картин полей деформаций, возникающих при положительной и отрицательной температурах окружающей среды вследствие ударного нагружсния, свидетельствует о его эффективности во всем диапазоне рассмотренных температур. Это подтверждается результатами оценки изменения характеристик прочности и микротвердости в зависимости от температуры ведения взрывной обработки, а также исследованиями микроструктуры.

Из табл. 2 видно, что при некоторых различиях в характере изменения предела текучести, значения предела прочности материала, обработанного при

Таблица 2.

Микротвердость и механические характеристики материала до и после взрывной обработки при различных температурах воздуха

Состояние материала (сталь 3) Свойства

Н, МПа от, МПа о„, МПа

Исходное (состояние поставка) 2370 261 401 25

Взрывная обработка при -\9°С 2450 292 420 22

Взрывная обработка при - 43 °С 2520 265 423 21

Взрывная обработка при - 49°С 2600 283 425 20

и

положительной и отрицательных температурах, разнятся незначительно и испытывают небольшой рост с понижением температуры. Отмеченная "стабилизация" характера изменения сопротивления пластической деформации при приближении к пределу прочности связана с процессами, происходящими в тонкой структуре металла. В частности при растяжении обработанных взрывом низкоуглеродистых сталей происходит интенсивное формирование прочностного каркаса в виде стенок ячеистой структуры.

Согласно проведённому металлографическому анализу в ферритно-перлитной структуре материала образцов при обработке взрывом на холоде наблюдается появление двойниковых прослоек преимущественно параллельной ориентировки (рнс.4), причем плотность дислокаций и двойников при понижении температуры воздействия возрастает, что отражается на значениях параметра микротвердости. Отмеченные особенности тонкого строения металла оказывают большое влияние на его прочность. Обычно двойнико-вание приводит к повышению сопротивления пластической деформации, т.к. создаются дополнительные барьеры для движения дислокаций.

Таким образом, согласно результатам исследований, взрывная обработка линейными зарядами взрывчатых веществ, проведенная при -43°С и -49°С, по своему воздействию аналогична проведенной при +9°С. Этот факт имеет важное практическое значение, особенно в связи с тем, что расширяется возможность применения взрывной обработки при монтаже и ремонте сварных конструкций в условиях Севера.

Рис.4. Микроструктура стали после обработки взрывом. Температура окружающей среды (ГС (а) и -43°С (б), х250.

Влияние обработки взрывом на сопротивление хрупкому разрушеншо сварных образцов с трешнноподобпыми дефектами

В связи с тем, что сварные соединения в металлоконструкциях практически всегда содержат различные дефекты, необходимо комплексное исследование трещиностойкости сварных соединений до и после взрывной обработки с анализом микропроцессов разрушения. Как уже отмечалась, повышение сопротивления хрупкому разрушению сварных соединений с надрезами после проведения взрывной обработки объясняют в основном снижением остаточных напряжений растяжения и коэффициента перенапряжения, а также созданием сжимающих напряжений. В работах последних лет показано, что положительный эффект при обработке взрывом сварных соединений обусловлен не только перераспределением и снижением остаточных напряжений, но и благоприятным воздействием на субструктуру (повышением её однородности). Результаты механических испытаний приведены на рис.5. Как видно, обработка взрывом приводит к повышению трещиностойкости сварных образцов: до двух раз в области хрупкого разрушения и приблизительно на 20% в области квазихрупкого. В работе исследованы не только количественные характеристики трещиностойкости сварных соединений до и после взрывной обработки, но и то, каким образом вышеперечисленные факторы влияют на уровень трещиностойкости. Для ответа на вопрос, за счет чего происходит повышение трещиностойкости обработанных взрывом сварных образцов с трещиноподобными дефектами, проведен подробный электронно-фрактографический анализ поверхностей излома этих образцов, позволяющий ретроспективно восстановить картину развития разрушения и сделать выводы о том, как достигается в материале тот или иной уровень прочности. Это обусловлено тем, что сопротивление разрушению, по крайней мере, на стадии распространения магистральной трещины, определяется не свойствами всего материала, а свойствами небольших объемов. Поэтому информация о микромеханизмах разрушения, предоставляемая электронно-микроскопической фрактографией, дает возможность составить представление о процессах зарождения трещины и развитии разрушения. Прежде всего это относится выявлению микротопографических особенностей

13

ГС -10 .76 .40 ._Ч) .Л .20 -10 II

Рис. 5. Влияние взрывной обработки на трещиностойкость сварных образцов: I - исходное состояние; 2 -после обработки взрывом.

изломов, которые позволили бы сделать вывод о степени развитости пластической деформации, сопровождающей разрушение, а значит, его энергоемкости.

Электронно-микроскопическое исследование поверхности изломов выявило смешанное их строение, то есть развитие трещин идет по микромеханизмам хрупкого (рис.6.а,б) и вязкого разрушения (рис.7.а,б), также наблюдаются площадки межзеренного разрушения (рис.8.а,б).

Для микростроения исходных образцов характерны фасетки скола с речным узором (рис.6,а) и вкрапления участков практически неразвитых плоских ямок (рис.7,а). Межзеренное разрушение (рис.8,а), по-видимому, обусловлено выделениями по границам зерен, ослабляющими их прочность и снижающими вязкость разрушения, как и рост трещины по механизму скола. Низкий уровень трещиностойкости подтверждается наличием на поверхности скола язычков -следов вырыва по двойникам, обычно свидетельствующим о высокой скорости трещины.

Микротопографической особенностью поверхности излома сварных соединений, подвергнутых взрывной обработке, является преобладание дисперсного квазискола (рис.6,б). Реализация этого механизма требует больших затрат энергии на разрушение, расходуемой на формирование более рельефного излома по сравнению со сколом. О повышении уровня локальнйй деформации можно судить по рис.8,б, на котором изображен фрагмент межзеренного разрушения, причем заметна объемная деформация зерна. Рост извилистости трещин и доли участия пластической деформации определили увеличение энергоемкости разрушения обработанных взрывом сварных соединений.

Участки вязкого ямочного излома, встречающиеся в области квазихрупкого разрушения, также различаются по форме и степени развитости в зависимости от состояния сварного соединения. Относительно слаборазвитые удлиненные ямки на изломах образцов без обработки (рис.7,а) переходят в более равноосные по форме после воздействия взрыва (рис.7,б). Из литературных данных известно, что это является признаком снижения скорости распространения трещины.

Таким образом, общую картину разрушения сварных образцов с трещи-ноподобными дефектами можно представить следующим образом. После приложения нагрузки у вершины трещиноподобного дефекта начинается пластическая деформация, интенсивность которой определяется уровнем статических напряжений и структурой. Происходит формирование поврежденной зоны, подготавливающей потенциально возможный путь распространения трещины. Микротрещины, зародившиеся в различных объемах этой зоны, в определенный момент переходят в неравновесное состояние, и начинается их интенсив-' ный рост с образованием магистральной трещины. Объединение микротрещин, зародившихся на разных уровнях, идет с образованием перемычек, степень развитости которых определяет рельефность излома и энергоемкость разрушения. После достижения лидирующей трещиной определенной величины происходит ее ускоренное распространение и окончательное разделение образца.

а б

Рис.7. Микростроение участков вязкого разрушения сварных образцов в исходном состоянии (а) и после взрывной обработки (б), х7000.

Рис.8. Микростроение участков межзеренного разрушения сварных образцов в исходном состоянии (а) и после взрывной обработки (б), х7000.

Данные микрофрактографического анализа указывают на смену доминирующего микромеханизма разрушения сварных образцов в результате взрывной обработки от сколообразования к квазисколу, а также на повышение уровня пластической деформации при разрушении. Стадия образования зародышевых трещин контролирует весь процесс разрушения, изменяя кинетику его развития и приводя к возникновению множественных сепаратных трещин. Это способствует локальной деконцентрации и, следовательно, уменьшению напряжений перед трещиной, что находит свое отражение в росте характеристик сопротивления хрупкому разрушению сварных соединений с трещиноподоб-ным дефектом, подвергнутых взрывному нагружению.

Обработка взрывом кольцевых сварных швов трубопроводов

Результаты проведенных исследований показывают, что специфика такого экстремально интенсивного энергетического воздействия, как взрыв, обеспечивает увеличение хладостойкости сварных соединений с трещиноподобны-ми дефектами, причем эффективность воздействия существенно не меняется в диапазоне рассмотренных температур (от +9°С до -49°С). Это является обоснованием для использования технологий взрывного нагружения в целях повышения несущей способности реальных сварных конструкций.

В связи с тем, что, как уже отмечалось выше, строительство трубопроводов в условиях Якутии часто ведется в зимнее время, в качестве объекта для практической апробации результатов были выбраны кольцевые сварные соединения трубопровода.

Магистральные трубопроводы, строящиеся и эксплуатирующиеся в Якутии, работают в сложных условиях, обусловленных особенностями природно-климатической зоны, масштабностью объема сварки, большой протяженностью линейной части. Наиболее слабым местом трубопроводов с точки зрения его сопротивляемости хрупкому разрушению являются сварные швы и их околошовная зона, резко отличающиеся от основного металла своим физико-механическим состоянием - наличием различных дефектов сварки, неравновесных структур и высокою уровня остаточных растягивающих напряжений.

Зарождение трещин в трубопроводах преимущественно на внутренней поверхности обусловлено как наличием дефектов сварки, так и сложным характером распределения послесварочных напряжений в стенке тр^б. Согласно литературным данным, при ведении сварки с наружной поверхности трубы в ней формируются напряжения сжатия, а на внутренней поверхности - напряжения растяжения примерно такой же величины. Неблагоприятное сочетание таких факторов, как технологические дефекты сварки и растягивающие напряжения, облегчает появление и развитие трещин во внутренних областях трубы. Поскольку сжимающие напряжения являются сдерживающим фактором для развития разрушения, создание их поля на внутренней поверхности стенки трубы в зоне сварного соединения взрывной обработкой является одним из способов повышения его прочности.

Особенности геометрии кольцевых сварных соединений трубопровода, являющихся вместе с околошовной зоной наиболее слабым его местом, позволяют эффективно воздействовать на остаточные напряжения при использовании зарядов взрывчатых веществ минимальной мощности. Наибольшее распространение получила схема, разработанная Институтом электросварки им.Е.О.Патона (г.Киев). Суть ее заключается в том, что взрывное нагружение стенки трубы в районе кольцевого шва подрывом нескольких витков детонирующего шнура обуславливает интенсивную релаксацию остаточных сварочных напряжений.

Результаты диссертационной работы явились обоснованием к использованию указанной схемы взрывной обработки для перераспределения остаточных напряжений в кольцевых сварных соединениях водовода Тумул-Сырдах, часть которых была обработана при температуре воздуха -8"...-10пС. Материал труб - ВСт.З сп. Водовод изготовлен из труб диаметром 630 мм с толщиной стенки 7 мм. Сварной шов получен ручной дуговой сваркой переменным током со следующими характеристиками: величина сварочного тока 160-180 А, сварочное напряжение 24-26 В, скорость сварки 1,5 - 2,5 мм/сек. Разделка кромок односторонняя, коническая, с углом 25°, выполненная по ГОСТ 5264-69. Марка электродов АНО-4. В экспериментах по взрывному нагружению" использовали детонирующий шнур ДШЭ-12Г, общее количество витков на одно сварное соединение - 8. Обработке взрывом подвергали два участка водовода - прямой (неповоротный стык) и отвод компенсатора.

Замеры остаточных напряжений до и после взрывного нагружения производили в наружном поверхностном слое околошовной зоны в продольном (а,) и поперечном (а,) относительно оси трубы направлениях, для чего применяли портативный рентгеновский определитель макронапряжений (работа проведена совместно с сотрудниками лаборатории прочности сварных соединений ИФТПС). В таблице 3 приведены диапазоны изменения значений напряжений на внутренней поверхности трубы в околошовной зоне до и после взрывной обработки (результаты представлены с учетом факта трансформации знака напряжений при переходе от наружной поверхности трубы к внутренней).

Значения измеренных на околошовной поверхности трубопровода напряжений растяжения изменяются от 25 до 260 МПа для прямого участка и от 20 до 225 МПа для отвода компенсатора. Одновременное формирование полей напряжений такой же величины, но с противоположным знаком, на внутренней поверхности околошовной зоны сдерживает процессы развития разрушения, провоцируемые имеющимися дефектами сварки, что позволяет говорить об улучшении картины распределения остаточных напряжений в результате взрывной обработки и благоприятном ее влиянии на несущую способность сварных соединений водовода.

Таким образом, взрывная обработка на холоде шнуровыми зарядами взрывчатых веществ является достаточно эффективным способом воздействия на напряженно-деформированное состояние кольцевых сварных соединений

Таблица 3.

Диапазон изменения нанряжений на внутренней поверхности трубы в околошовной зоне до и после взрывной обработки

\ участок водовода Прямой отвод компенсатора

сос- а»

тояние МПа Мпа МПа МПа

свар. соед.

исходное + 180...+250 +190...+240 +900...+210 +80...+ 110

после взрывной об- +20...-260 -25...-200 -20...-225 +80...-110

работки

трубопроводов с целью улучшения картины распределения остаточных сварочных напряжений. Проведенное взрывное нагружение позволило обеспечить искусственное наведение сжимающих остаточных напряжений на внутренней поверхности в околошовной зоны кольцевых сварных соединений водовода, снижающих отрицательное влияние технологических дефектов сварки как концентраторов напряжений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе использования метода муара разработана методика определения остаточных деформаций в металлах при контактном взрыве линейных зарядов взрывчатых веществ, позволяющая провести количественную оценку уровня воздействия взрыва и исследовать характер распределения остаточных деформаций- после взрывной обработки; методика служит основой как для изучения процессов при взрывном нагружении металлов, так и для разработки режимов послесварочной взрывной обработки.

2. Исследовано распределение остаточных деформаций и выявлена идентичность картин нолей деформаций в образцах низкоуглеродистой конструкционной стали, подвергнутой взрывной обработке детонирующими шнурами при температурах окружающей среды, равных +9°С, 0°С, -43°С и -49"С. Уровень деформации при рассмотренных условиях экспериментов ниже 6%.

3. Показано, что независимо от знака температуры воздуха при взрывной обработке, наблюдается повышение прочности материала при незначительном снижении характеристик пластичности.

4.Совокупное положительное действие на свойства сварных соединений комплекса факторов, обусловленных взрывной обработкой (снижение растягивающих напряжений и коэффициента перенапряжения, создание сжимающих напряжений, улучшение однородности тонкой структуры) реализуется в

смене базового микромеханизма разрушения и изменении кинетики его развития.

Переход от сколообразования к квазисколу с возникновением множества сепаратных микротрещин обеспечивает рост уровня пластической деформации при разрушении и рельефности излома, что способствует торможению трещин и повышению энергоемкости разрушения. Это определяет увеличение характеристик сопротивления хрупкому разрушению.

5. Взрывная о'бработка детонирующими шнурами околошовной зоны кольцевых сварных соединений магистрального трубопровода (водовода) при -8°...-10°С обеспечила перераспределение остаточных напряжений и формирование напряжений сжатия на внутренней поверхности шва (то есть в зоне преимущественной локализации дефектов сварки), что способствует повышению надежности и работоспособности трубопровода.

6. Полученные результаты являются обоснованием эффективности ведения взрывной обработки на холоде и расширяют температурный диапазон возможности ее применения в полевых условиях, а также представляют собой научную основу использования имеющихся технологий взрывного нагруже-ния и разработки новых для конкретных практических случаев.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Адамов Р.Г., Махарова С.П., Яковлев Г.П. Остаточные деформации стали при контактном взрыве детонирующего шнура // Применение энергии взрыва в сварочной технике. - Киев: Изд-no ИЭС им.Е.О.Патона, 1989.- С.5-8.

2. Махарова С.Н., Стручкова Г.П., Яковлев Г.П. Остаточные деформации малоуглеродистой стали после контактного взрыва детонирующего шнура при отрицательных температурах // Сварка, резка и обработка взрывом металлоконструкций // Тезисы докл. VIII Всесоюзной конференции, Киев. - 1990. -С.112.

3. Махарова С.Н., Стручкова Г.П., Яковлев Г.Г1. Напряженно-деформированный след взрывной обработки // Технология и свойства материалов техники Севера: Сборник научных трудов. - Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1990.-С.33-36.

4. Махарова С.П., Стручкова Г.П. Методика расшифровки муаровых картин с помощью персонального компьютера // Математическое и экспериментальное моделирование поведения материалов в условиях низких температур: Сборник научных трудов. - Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1990. - С.28-31.

5. Ларионов В.П., Яковлева С.П., Махарова С.Н. Влияние взрывной обработки на хладостойкость и микромеханизмы разрушения сварных образцов с трещиноподобным дефектом // Технология и качество сварки в условиях низких температур. - Тезисы докл. per. семинара. - Якутск, 1997. - С. 19-20.

6. Махарова С.Н., Слепцов О.И. Остаточные пластические деформации после взрывной обработки при низких температурах. - Тезисы докл. XIV Уральской школы металловедов-термистов, Ижевск, 1998.

7. Махарова С.H., Слепцов О.И., Яковлева С.П. Эффективность взрывной обработки, проведенной в условиях низких климатических температур // Автоматическая сварка. - 1999. - № 8. - С.51-53.

8. Слепцов О.И., Яковлева С.П., Махарова С.Н. Применение высокоскоростной деформации взрывом для повышения прочности сварных соединений конструкционных сталей в условиях Севера // Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов. - Тезисы докл. семинара, посвященного 80-летию со дня рождения М.Л.Бернштейна. - Москва, 1999.-С.115.

9. Sleptsov O.I., Yakovlev G.P., Cheremkin М.К., Yakovleva S.P., Makharova S.N. Explosion treatment of circular weld joints for improving the North pipeline reliability / Proc. of the 5,h International Conference on Northeast Asian Natural Gas Pipeline. Yakutsk. - 1999. - P.465-470.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ВЛИЯНИЕ ВЗРЫВНОГО НАГРУЖЕНИЯ НА СВОЙСТВА

СТАЛЕЙ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

1.1. Перераспределение остаточных напряжений при обработке взрывом.

1.2. Влияние ударно-волновой обработки на свойства сталей и сварных соединений при различных температурах.

1.3. Метод муара и измерение деформаций.

Цель и задачи диссертационной работы.

Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В СТАЛЯХ ПРИ КОНТАКТНОМ ВЗРЫВЕ ДЕТОНИРУЮЩЕГО ШНУРА.

2.1. Выбор материалов и изготовление образцов, обработка взрывом, механические испытания и методы исследования.

2.2. Методы нанесения растров на образцы.

2.3. Методика экспериментов по определению остаточных деформаций при контактном взрыве детонирующего шнура.

2.4. Методика расшифровки муаровых картин.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЗРЫВНОЙ

ОБРАБОТКИ ШНУРОВЫМИ ЗАРЯДАМИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

3.1. Исследование полей остаточных деформаций в сталях после обработки взрывом при различных температурах окружающей среды.

3.2. Структура и прочность образцов после взрывной обработки при различных температурах окружающей среды.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТКИ ВЗРЫВОМ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ СВАРНЫХ ОБРАЗЦОВ С ТРЕЩИНОПОДОБНЫМИ ДЕФЕКТАМИ.

4.1. Влияние обработки взрывом на хладостойкость сварных образцов с трещиноподобными дефектами.

4.2. Влияние обработки взрывом на микромеханизмы разрушения сварных образцов с трещиноподобными дефектами.

Глава 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЗРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ КОЛЬЦЕВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДА, ПРОВЕДЕННОЙ

ПРИ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ВОЗДУХА.

ВЫВОДЫ.

Одним из наиболее существенных недостатков технологии сварки плавлением является возникновение в зоне сварного соединения сварочных остаточных напряжений. Местные деформации металла, возникающие вследствие неравномерного нагрева при сварке, приводят к процессам сначала упругого деформирования, а затем локального пластического течения металла в зонах нагрева. Образование пластических деформаций при сварке в некоторой области, включающей сварной шов и околошовную зону, является причиной изменения первоначальных размеров и формы сварных конструкций. Наличие местных пластических деформаций приводит к возникновению остаточных напряжений. Последние вместе с напряжениями от внешних нагрузок, испытываемых сварным соединением при его эксплуатации, обусловливают опасность усталостного или хрупкого разрушения, т. е. уменьшают несущую способность, надежность и долговечность конструкции. В связи с этим для повышения прочности сварных металлоконструкций необходимо проведение послесва-рочной обработки, направленной на снижение и перераспределение остаточных напряжений.

В настоящее время одним из наиболее эффективных и универсальных способов перераспределения остаточных напряжений является взрывная обработка сварных соединений с помощью шнуровых зарядов взрывчатого вещества [1-5]. Сущность её заключается в том, что ударная волна сжатия, которая возникает вследствие детонации удлиненных зарядов взрывчатого вещества, располагаемых в зоне сварного шва, вызывает локальные пластические деформации металла. После прохождения волны нагружения напряженное состояние сварного образца, как целого, нарушается, и вслед за кратковременным процессом воздействия взрыва следует относительно медленный процесс установления в образце нового состояния равновесия [6]. В результате применения взрывной обработки улучшаются служебные свойства сварных соединений. В работах [3-5] этот положительный эффект объясняют в основном снижением остаточных напряжений и коэффициента перенапряжения, а также созданием сжимающих напряжений. Вместе с тем представляет интерес, каким образом эти факторы отражаются на развитии процесса разрушения, т.е. за счет чего достигается тот или иной уровень сопротивления хрупкому разрушению.

Метод взрывной обработки отличается универсальностью, эффективностью и экономичностью, позволяет обрабатывать самые разнообразные типы сварных соединений, обходиться без дорогостоящего оборудования и затрат электроэнергии. Особенно перспективно применение взрывной обработки в полевых условиях, когда затруднено использование других методов воздействия на напряженное состояние сварных соединений. Так, взрывное нагружение может быть использовано для послесва-рочной обработки монтажных стыков при строительстве магистральных трубопроводов в труднопроходимой местности. Вместе с тем, в условиях Якутии, для территории которой характерна заболоченность, строительство трубопроводов осуществляется в холодное время года после замерзания грунта. Сварочные работы (как монтажные, так и ремонтные) ведутся в основном в зимнее время и на других объектах, что ставит вопрос о возможности и целесообразности осуществления послесварочной обработки взрывом на холоде.

В связи с этим встает проблема исследования эффективности применения метода взрывной обработки для перераспределения послесвароч-ных остаточных напряжений при низких температурах окружающей среды. действия взрыва при отрицательных температурах, а также механических свойств обработанного материала (в частности, его сопротивления развитию хрупких трещин) с выявлением структурных изменений и особенностей разрушения.

Исходя из вышеизложенного, целью данной работы является обоснование возможности применения технологий взрывной обработки сварных соединений при низких температурах окружающей среды для повышения несущей способности металлоконструкций в условиях северных регионов.

Для достижения данной цели нами поставлены и решены следующие задачи:

- разработать методику и исследовать поля упруго-пластических деформаций в образцах конструкционной стали после взрывной обработки линейными зарядами взрывчатых веществ при различных температурах окружающей среды;

- исследовать влияние температуры окружающей среды при взрывной обработке на структуру и механические свойства конструкционной стали;

- исследовать влияние взрывной обработки сварных образцов с тре-щиноподобным дефектом на их уровень сопротивления хрупкому разрушению во взаимосвязи с микропроцессами разрушения;

- провести взрывную обработку на холоде и исследовать напряженное состояние сварных соединений реальной конструкции (кольцевые сварные соединения трубопровода).

В первой главе проведен обзор литературных данных о перераспределении остаточных напряжений при взрывной обработке, о влиянии ударно-волновой обработки на свойства сталей и сварных соединений при различных температурах. Рассмотрен вопрос о возможности применения метода муаровых полос для изучения полей упруго-пластических деформаций в плоских образцах после подрыва шнуровых зарядов взрывчатых веществ.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальной части работы. Приведен химический состав исследованных материалов, изложена методика изготовления образцов и проведения механических испытаний. Дано описание экспериментов по взрывной обработке и методов исследования структуры и поверхностей изломов. Рассмотрены методы нанесения растров на образцы. Разработана методика определения остаточных упруго-пластических деформаций в сталях при контактном взрыве детонирующего шнура, основанная на нанесении термо-взрывостойких растров и использовании компьютерной расшифровки муаровых картин. Подробно изложена методика расшифровки муаровых картин.

В третьей главе определены остаточные упруго-пластические деформации в стали 3 после контактного взрыва детонирующего шнура. Исследовано перераспределение упруго-пластических деформаций около пластически деформированного следа взрывной обработки при различных температурах окружающей среды. Исследованы изменения механических свойств и структуры образцов после взрывной обработки при низких климатических температурах.

В четвертой главе исследовано влияние взрывной обработки на сопротивление хрупкому разрушению сварных образцов с трещиноподоб-ными дефектами. Показано увеличение характеристик трещиностойкости сварных соединений низколегированной стали и на основе изучения кинетики и микромеханизмов разрушения дан анализ факторов, определяющих полученный положительный результат.

В пятой главе представлены результаты практического использования работы: проведена взрывная обработка и исследовано перераспределение напряжений в кольцевых сварных соединениях (неповоротный стык и отвод компенсатора) трубопровода при температуре окружающей среды -8.-10°С.

Диссертация выполнена в соответствии планом НИР ИФТПС по теме 1.11.5.2., раздел 5 программы фундаментальных исследований СО РАН "Научные основы машиностроения и надежности машин" (№ гос. per. 01900035500); а также с Программой РФФИ "р98 арктика" "Пластически-деструкционные аспекты и формирование прочностных свойств при на-гружении конструкционных сталей после высокоскоростной деформации ударными волнами" (№ проекта 98-01-03700).

Апробация работы

Основные положения работы и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов ЯНЦ (г.Якутск, 1989г.); на региональном семинаре "Технология и качество сварки в условиях низких температур" (г.Якутск, 1997г.); на международной конференции "Сварка, резка и обработка взрывом металлоконструкций" (г.Киев, 1990г.); на Российской конференции "Фундаментальные проблемы физического металловедения перспективных материалов" (г.Ижевск, 1998г.); на семинаре, посвященном 80-летию со дня рождения М.Л.Бернштейна (г.Москва, 1999г.); на международном симпозиуме "Новые материалы и технологии" (г.Байкальск, 1999г.); на 5-ой международной конференции "Трубопроводы природного газа Северо-Восточной Азии: многостороннее сотрудничество" (г.Якутск, 1999г.).

ВЫВОДЫ

1. На основе использования метода муара разработана методика определения остаточных деформаций в металлах при контактном взрыве линейных зарядов взрывчатых веществ, позволяющая провести количественную оценку уровня воздействия взрыва и исследовать характер распределения остаточных деформаций после взрывной обработки; методика служит основой как для изучения процессов при взрывном нагружении металлов, так и для разработки режимов послесварочной взрывной обработки.

2. Исследовано распределение остаточных деформаций и выявлена идентичность картин полей деформаций в образцах низкоуглеродистой конструкционной стали, подвергнутой взрывной обработке детонирующими шнурами при температурах окружающей среды, равных +9°С, 0°С, -43°С и -49°С. Уровень деформаций при рассмотренных условиях экспериментов ниже 6%.

3. Показано, что независимо от знака температуры воздуха при взрывной обработке, наблюдается повышение прочности материала при незначительном снижении характеристик пластичности.

4. Совокупное положительное действие на свойства сварных соединений комплекса факторов, обусловленных взрывной обработкой (снижение растягивающих напряжений и коэффициента перенапряжения, создание сжимающих напряжений, улучшение однородности тонкой структуры) реализуется в смене базового микромеханизма разрушения и изменении кинетики его развития.

92 деформации при разрушении и рельефности излома, что способствует торможению трещин и повышению энергоемкости разрушения. Это определяет увеличение характеристик сопротивления хрупкому разрушению.

5. Взрывная обработка детонирующими шнурами околошовной зоны кольцевых сварных соединений магистрального трубопровода (водовода) при -8°.-10°С обеспечила перераспределение остаточных напряжений и формирование напряжений сжатия на внутренней поверхности шва (то есть в зоне преимущественной локализации дефектов сварки), что способствует повышению надежности и работоспособности трубопровода.

6. Полученные результаты являются обоснованием эффективности ведения взрывной обработки на холоде и расширяют температурный диапазон возможности ее применения в полевых условиях, а также представляют собой научную основу использования имеющихся технологий взрывного нагружения и разработки новых для конкретных практических случаев.

1. Курмаев Н.Ф., Первухин Л.В., Кудинов В.М. и др. О влиянии прослоек на снижение остаточных напряжений при взрывной обработке сварных соединений // Сварка и резка взрывом. Киев: Изд-во ИЭС им.Е.О.Патона, 1981. - С. 55-57.

2. Петушков В.Г. Влияние некоторых факторов на эффективность снижения сварочных напряжений обработкой взрывом // Сварка и резка взрывом. Киев: Изд-во ИЭС им.Е.О.Патона, 1979. - С. 37-47.

3. Петушков В.Г. О механизме снятия остаточных напряжений обработкой взрывом // Автоматическая сварка. 1982. - № 4. - С. 1-4.

4. Петушков В.Г. Формирование остаточных напряжений в сварных соединениях при обработке взрывом // Проблемы прочности. 1986. - № 12. - С. 37-40.

5. Петушков В.Г., Кудинов В.М.,'Фадеенко Ю.И. Обработка взрывом сварных соединений металлоконструкций. М.: Металлургия, 1993. -161с.

6. Кутсар А.Р., Утевский Л.М., Пернин C.B. Структура и свойства трип-стали после обработки ударными волнами // Физика металлов и металловедение. -1975. Т.40. - 153 с.

7. Петушков В.Г., Березина Н.В., Кудинов В.М. и др. Влияние взрывной обработки на структуру и механические свойства сварных соединений // Автоматическая сварка. 1977. - № 7. - С. 38-40.

8. Петушков В.Г., Кудинов В.М., Березина Н.В. Механизм перераспределения остаточных напряжений при взрывном нагружении // Автоматическая сварка. 1974. - № 3. - С. 37-39.

9. Кудинов В.М., Труфяков В.И., Петушков В.Г. и др. Параметры зарядов взрывчатого вещества для снятия остаточных напряжений в сварных стыковых соединениях // Автоматическая сварка. 1976. - № 1. -С. 46-49,61.

10. Макаров И.И., Луцук O.A., Гребенчук В.Г. Влияние параметров углового шва на усталостную прочность сварных тавровых соединений // Сварочное производство. 1977. - № 6. - С. 18-21.

11. Михеев .П. Импульсная обработка в сопоставлении с известными способами повышения выносливости сварных соединений: Автореф. дисс. канд.техн.наук. Киев, 1970. - 24 с.

12. Дерибас A.A. Физика упрочнения и сварки взрывом. Новосибирск.: Наука, 1980. - 222с.

13. Слепцов О.И., Михайлов В.Е., Петушков В.Г. и др. Повышение прочности сварных конструкций для Севера. Новосибирск: Наука, 1989. - 223с.

14. Гаврильев И.Н., Соболенко Т.М., Яковлева С.П. Влияния взрывного нагружения на микропроцессы разрушения конструкционных сталей // Металловедение и терм. обр. металлов. 1986. - № 12. - С. 20-22.

15. Watter J.L., Wilchaw T.R., Tetelman A.S. The effect of shock hardening on the Implant resistance of low-carbon steel // Met. Trans. 1970. - V.l, № 10.-P. 2849-2855.

16. Ларионов В.П., Григорьев P.C., Яковлева С.П. и др. Влияние обработки взрывом на микропроцессы деформации и разрушения низкоуглеродистой стали после ударно-волновой обработки // Металловедение и терм, обраб. металлов. 1987. № 12. - С. 22-24.

17. Дитер Г.Е. Эффект упрочнения, вызванный ударными волнами // Механизмы упрочнения твердых тел: Перевод с англ. М.; Металлургия, 1965. - С.245-303.

18. Leclie W.C. Microstructural effects of high strain rate deformation / Metallur gical effects at high strain rates. N.Y.; L.: Plenumpress, 1977. P. 571-586.

19. Гордиенко Л.К. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов. -М.; Наука, 1973.-224с.

20. Трефилов В.И., Мильман Ю.В. Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: Наука, 1975. - 315с.

21. Ларионов В.П., Слепцов О.И., Яковлева С.П. и др. Влияние взрывной обработки на механизм упрочнения сварных соединений и разработка методов повышения их несущей способности. Препринт. -Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1986. 28с.

22. Кудинов В.М., Петушков В.Г., Касаткин С.Б. Особенности разрушения обработанных взрывом сварных соединений стали СтЗкп // Автоматическая сварка. 1978. № 12. - С. 44-47.

23. Петушков В.Г., Жданов И.М., Касаткин Б.С. Повышение сопротивляемости хрупкому разрушению сварных соединений, обработанных взрывом // Автоматическая сварка .-1981.- N6.- С. 70-71.

24. Фридман Я.Б., Зилова Т.К., Демина Л.И. Изучение пластических деформаций и разрушений методом накатанных сеток. М.: Оборонгиз, 1962. - 188с.

25. Бородин H.A. Метод нанесения прецизионных делительных сеток // Заводская лаборатория. 1963. - № 1. - С.96-99.

26. Метод упругости / Под ред. Хесина Г.Л. М.: Стройиздат, 1975. -Т. 1,- 400с.; Т 2 -376с.; ТЗ. - 310с.

27. Пригоровский Н.И., Богдыль П.Г., Ларионов В.В. Метод исследования упруго-пластических деформаций при повторно-переменных нагрузках // Заводская лаборатория. 1965. - №9. - С. 116-118.

28. Вест Ч. Голографическая интерферометрия: Пер. с англ. М.: Мир. 1982.-504с.

29. Методика применения спекл-интерферометрии для контроля качества промышленных изделий. 1-ая редакция. Горький: ВНИИНМАШ, 1979,- 161с.

30. Прочность при малом' числе циклов нагружения / Под ред. С.В.Серенсена. М.: Наука, 1969. - 258с.

31. Теокарис П. Муаровые полосы при исследовании деформаций. -М.: Мир, 1972. 329с.

32. Левин O.A., Махутов H.A. Метод муара для исследования полей деформации при циклическом разупрочнении // Машиноведение, 1967. -№ 5. С.74-80.

33. Новицкий В.В., Андреева Е.М. Исследование изгиба пластинок методом муара // Расчёт пространственных конструкций. Стройиздат. -Вып. 10.- 1965.-С. 34-41.

34. Шнейдерович P.M., Левин O.A. Измерение полей пластических деформаций методом муара.- М.: Машиностроение. 1972. - 152 с.

35. Дюрелли А., Скиамарелла С.А. Распределение упруго-пластических напряжений и деформаций в пластине с отверстием, подверженной одноосной нагрузке // Прикладная механика. 1963. - № 1. - С. 9-11.

36. Kobayashi A.S., Harris D.O., Engstrom W.L. Transient analysis in a fracturing magnesium plate // Exp.Mech. 1967. - Vol.7, № 10. - P. 434-440.

37. Левин O.A., Шнейдерович P.M. Погрешности метода измерения деформаций с помощью картин муаровых полос // Машиноведение. -1969.-№5.- С. 76-85.

38. Левин O.A., Шнейдерович P.M. Измерение полей деформаций методом муаровых полос // Машиноведение. 1969. - № 1. - С. 95-100.

39. Новопашин М.Д. О погрешности метода измерения деформаций с помощью картин муаровых полос // Всесоюз. семинар "Геометрические методы исследования деформаций и напряжений": Тез. докл.- Челябинск. 1975.-С. 29-31.

40. Новопашин М.Д., Сукнев C.B., Иванов A.M. Упруго-пластическое деформирование и предельное состояние элементов конструкций с концентраторами напряжений .- Новосибирск: Наука. 1995. - 112с.

41. Когаев В.П., Махутов H.A., Гусенков П.А. Расчёты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность М.: Машиностроение, 1985.-224 с.

42. Яковлева G.n. Механизм формирования прочностных свойств сталей и сварных соединений после взрывной обработки и ее применение для повышение несущей способности металлоконструкций: Автореферат дисс.канд.техн.наук. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1987. - 22с.

43. Адамов Р.Г., Махарова С.Н., Яковлев Г,П, Остаточные деформации стали при контактном взрыве детонирующего шнура // Применение энергии взрыва в сварочной технике. Киев: Изд-во ИЭС им. Е.О.Патона, 1989.-С. 5-8.

44. Левин O.A. Метод муара применительно к исследованию циклических, пластических деформаций: Автореферат дисс.канд.техн.наук. -М., 1968.-27 с.

45. Костов Г.Д. Метод оптических сеток и его использование для исследования напряжений и деформаций // Методы исследования напряжений и деформаций: Сборник. М.: Наука, 1965. - С.20-26.

46. Dantu P. Extension of moire method to the thermal problems // Exp. Mech., 1964. -Vol.4, № 11. P. 64-70.

47. Левин O.A. Методика нанесения растров для измерения деформаций методом муара// Заводская лаборатория. 1970. -№ 5. С. 600-606.

48. Зинова Т.К., Фридман Я.Б. О методике изучения неоднородной пластической деформации с помощью длительной сетки // Заводская лаборатория. 1951. - № 3. - С. 132-134.

49. Костылев P.A., Батранина Г.П. Нанесение растра фотоспособом //Заводская лаборатория. 1958. - № 1. - С. 114-116.

50. Новопашин М.Д., Адамов Р.Г. Методика получения термостойкого растра // Оптико-механические методы исследования деформаций инапряжений // Труды Всесоюзного семинара Днепропетровск, 15-17 июля 1978г. Днепропетровск: Б.И., 1978- С.21-22.

51. Дюрелли А., Парке Б. Анализ деформаций с использованием муара. М.: Машиностроение, 1974. - 359с.

52. F.A.Graybill.Theory and Applikation of the Linear Modell. Duxbury Press, 1976.

53. Петушков В.Г., Фадеенко Ю.И. О взрывной обработке сварных соединений // Физика горения и взрыва. 1980.- № 5. - С.64-68.

54. Петушков В.Г. Эффективность снятия обработкой взрывом остаточных напряжений в стыковых соединениях низкоуглеродистых сталей толщиной до 30 мм // Применение энергии взрыва в сварочной технике. Киев: ИЭС им. Е.О.Патона. 1985. С.47-54.

55. Яковлев Г.П. Влияние обработки взрывом на остаточные напряжения и температуру вязко-хрупкого перехода сварных соединений: Автореферат дисс. канд.техн.наук.- Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1989. 22с.

56. Махарова С.Н., Стручкова Г.П., Яковлев Т.П. Напряженно-деформированный след взрывной обработки // Технология и свойства материалов техники Севера: Сборник научных трудов. Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1990.-С.33-36.

57. Махарова С.Н., Слепцов О.П., Яковлева С.П. Эффективность взрывной обработки, проведенной в условиях низких климатических температур // Автоматическая сварка, 1999. № 8. - С.51-53.

58. Петушков В.Г. Некоторые применения взрывной обработки для улучшения служебных свойств металлоконструкций // Прогрессивные способы сварки при ремонте и изготовлении нефтехимического и нефтеперерабатывающего оборудования,- Ангарск: Б.И., 1983. С.39-58.

59. Ларионов В.П., Петушков В.Г., Яковлев Г.П. О влиянии остаточных напряжений на хладостойкость и выносливость сварных соединений // Проблемы прочности. 1989. - № 7. - С.53-57.

60. Гордеева Т.А., Жегина И.П. Анализ изломов при оценке надежности материалов.- М.: Машиностроение, 1978.- 200с.

61. Пью С. Фрактография в связи с вязкостью разрушения // Вязкость разрушения высокопрочных материалов. М.: Металлургия, 1973. - С. 129136.

62. Браун М.П., Веселянский. Ю.С. и др. Фрактография, прокаливае-мость и свойства сплавов. Киев: Наукова Думка, 1966. - 312с.

63. Goods S.H., Brown L.M. The nucleation of Cavities by plastic deformation // Acta met. 1979. - 27. - N, 1.7. - P. 1-15.

64. Ромашв O.M., Зима Ю.В., Карпенко Г.В. Електронна фрактография змщнених сталей. Киев; Наукова Думка, 1974. - 207 с.

65. Махненко В.И., Великоиваненко Е.А., Мусияченко A.B. Влияние неодновременности выполнения сварки кольцевого шва на остаточные напряжения и деформации в цилиндрической оболочке // Автоматическая сварка. 1994.-№ 11.-С.7-10.

66. Аммосов А.П., Яковлева С.П., Голиков H.H., Платонов A.A., Петров П.П. Перераспределение остаточных напряжений при взрывной обработке кольцевых сварных соединений магистрального трубопровода // Сварочное производство.- 1997. № 1. - С. 13-15.

67. Кудинов B.M., Петушков В.Г., Жданов И.М., Касаткин С.Б. Влияние термической и взрывной обработки на сопротивление сварных соеди102нений стали СтЗ растрескиванию при наводораживании // Автоматическая сварка, 1982. № 6. - С. 12-16.

68. Петушков В;Г., Фадеенко Ю.И., Гришаенко А.И., Касаткин С.Б. и др. Влияние обработки взрывом на охрупчивание сварных соединений // Автоматическая сварка. 1996. - № 11.- С. 15-20.

69. Кариенко Г.В., Пистун И.П., Куслицкий А.Б., Тесленко А.Г. Применение ударных высоких давлений (взрыва) для повышения выносливости стали // Влияние высоких давлений на вещество. Киев. - 1976. -С.133-136.