автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.10, диссертация на тему:Методы экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на основе фрактального анализа структурного состава

На правах рукописи

У05001083

Рудакова Ольга Александровна

МЕТОДЫ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТАЛЕЙ ФЕРРИТО-ПЕРЛИТНОГО КЛАССА НА ОСНОВЕ ФРАКТАЛЬНОГО АНАЛИЗА СТРУКТУРНОГО СОСТАВА

05.02.10 - Сварка, родственные процессы и технологии

1 7 КОЯ 2011

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь-2011

005001083

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Научный руководитель: Кривоносова Екатерина Александровна

доктор технических наук

Официальные оппоненты: Штенников Василий Сергеевич

доктор технических наук, профессор

Битинская Людмила Николаевна кандидат технических наук, доцент

Ведущее предприятие: ОАО «Протон - ПМ»

Защита состоится « 9 » декабря 2011 г. в 10°° час. на заседании диссертационного совета Д 212.188.02 при Пермском национальном исследовательском политехническом университете по адресу: 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, д. 29, ауд. 423-6 главного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Автореферат разослан «_7 » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Е. А. Кривоносова

Актуальность работы

Стали феррито-перлитного класса нашли широкое применение при изготовлении ответственных сварных металлоконструкций и изделий, однако, вследствие теплового воздействия в металле сварного шва и зоне термического влияния (ЗТВ) формируется резко выраженная структурная и механическая неоднородность, что оказывает отрицательное влияние на свойства сварных соединений. Несмотря на большой объем исследований, посвященных изучению влияния структуры сварных соединений на их свойства и разработке методов регулирования структурной и механической неоднородности, взаимосвязь между количественными характеристиками структурного состава сварных соединений и их свойствами изучена в ограниченной степени.

Перспективным методом количественного описания сложных структур сварных соединений, формирующихся в неравновесных условиях под влиянием множества факторов, является метод фрактального анализа, позволяющий количественно описывать взаимосвязь между многообразными сложными структурами и свойствами металла сварного шва и ЗТВ. В связи с этим актуальной является разработка методов экспертной оценки свойств сварных соединений на основе взаимосвязи свойств с фрактальными характеристиками структурного состава.

Тематика диссертации соответствует прикладной НИР, выполненной в рамках тематического плана по заданиям Минобразования России и НТП, финансируемых из средств федерального бюджета Рособразованием (Минбразо-ванием России) 1.20.08 «Научные основы процессов модифицирования и формирования структуры металла сварных швов, покрытий, наноструктурных объектов»

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является разработка методов экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на основе фрактального анализа их структурного состава.

Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Разработать алгоритм экспериментальной оценки структурного состава сварных соединений на основе метода фрактального анализа

2. Разработать методику сравнительной оценки сопротивления усталости сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на базе малообразцовых испытаний.

3. Разработать методику исследования влияния параметров термического цикла сварки (ТЦС) на закономерности формирования структуры и свойств участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса.

3

4. Исследовать влияние фрактальных характеристик структурного состава сварного шва и участка перегрева ЗТВ сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на их свойства.

5. Разработать методы экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на основе взаимосвязи между свойствами сварных соединений и фрактальными характеристиками структурного состава.

Научная новизна

1. Установлены количественные критерии структурной неоднородности участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса на основе метода фрактальной параметризации.

2. Установлены экспериментальные зависимости, связывающие характеристики сопротивления малоцикловой усталости сварного шва сталей Ст.З и 10Г2ФБЮ с фрактальной размерностью структуры, обеспечивающие возможность экспертной оценки свойств сварного шва.

3. Разработаны диаграммы мультифрактальных характеристик «фрактальная размерность - однородность» и «упорядоченность-однородность» структурного состава участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса, позволяющие осуществлять экспертную оценку воздействия ТЦС на уровень свойств.

Практическая значимость

Установленные закономерности, связывающие свойства сварного шва и участка перегрева ЗТВ с фрактальными характеристиками структуры, обеспечивают возможность экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса, что в дополнение к традиционным методам диагностики дает более качественную оценку свойств сварных соединений.

Полученные в работе результаты внедрены и используются на предприятии ООО «Ростэк. Дирекция Общего Строительства» при проверке качества сварочных материалов, оптимизации параметров режимов сварки, выборе сварочных материалов и комплексной оценке соблюдения технологии. Разработанные методики внедрены в учебный процесс в качестве методического пособия по научно-исследовательской работе студентов.

Апробация работы

Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на: всероссийском Смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов и аспирантов «ЭВРИКА-2007», Новочеркасск, 2007; международной научно-технической конференции «Петраньевские чтения: Сварочные материалы (к 70-летию электродов УОНИ-13)», Санкт-Петербург, 2009; международной научно-технической конференции «Славяновские чтения», Липецк, 2009;

4

краевой дистанционной научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Молодежная наука Прикамья-2010», Пермь, 2010; региональной научно-практической конференции «Молодежь и наука», Нижний Тагил, 2010; первом конкурсе инновационных проектов ГТГТУ «Большая разведка», Пермь, 2010; региональной научно-технической конференции «Сварка - Реновация -Триботехника», Нижний Тагил, 2011.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

На защиту выносятся полученные результаты:

1. Разработанные методики исследования структурного состава металла сварного шва и участка перегрева ЗТВ сварных соединений сталей фер-рито-перлитного класса на основе фрактального анализа

2. Установленные закономерности влияния фрактальных характеристик структурного состава сварного шва и ЗТВ сталей феррито-перлитного класса на их свойства.

3. Разработанные методики экспертной оценки свойств сварных соединений на основе их взаимосвязи с фрактальными характеристиками структурного состава металла сварного шва и ЗТВ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 126 страниц, среди них 44 рисунка, 18 таблиц. Список литературы содержит 118 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе показаны особенности структурных и фазовых превращений в металле сварного шва и ЗТВ сварных соединений сталей феррито-перлитного класса, которые приводят к формированию резко выраженной структурной и механической неоднородности. Управление процессами формирования структуры и свойств сварных соединений может быть осуществлено на базе методов регулирования механической и структурной неоднородности, наиболее перспективными из которых представляются методы, позволяющие осуществлять оценку свойств сварных соединений на основании анализа их структурного состава. Комплексный анализ сложных структур сварных соединений может быть осуществлен на базе фрактального подхода, позволяющего оценивать степень неоднородности и скрытой упорядоченности структуры.

5

Вторая глава содержит характеристику исследуемых сталей, технологий сварки, состав сварочных материалов, примененных методик исследования.

Для детального исследования закономерностей формирования структуры и свойств участка перегрева ЗТВ применен метод имитации ТЦС, осуществляемый на контактной точечной машине МТ-1210 в специальном зажимном приспособлении. Испытание на усталостный изгиб производилось на базе модернизированной установки, оснащенной системой наблюдения места разрушения, счетчиком числа циклов нагружения и системой подачи коррозионной среды. Испытание на ударную вязкость производилось по ГОСТ 9545-78, металлографический анализ - на микроскопе МИМ-8, измерения микротвердости выполнялись с помощью микротвердомера ПМТ-3 по ГОСТ 9450-76, математическая обработка результатов эксперимента в пакете МаШсас! 13, критическую температуру хрупкости определяли по результатам сериальных испытаний на ударную вязкость при различных температурах, поверхности излома исследовали с помощью оптической и электронной металлографии.

Третья глава посвящена разработке методов исследования структурного состава металла сварного шва и ЗТВ сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на основе фрактального анализа.

Для вычисления величины фрактальной размерности металла сварного шва низкоуглеродистой стали Ст.З и низколегированной стали 10Г2ФБЮ был разработан метод фрактальной параметризации, основанный на преобразовании исходного изображения к бинарному путем отсеивания граничным пороговым значением цветности и реализуемый с помощью метода подсчета клеток. Результаты обработки изображений микроструктуры центра сварного шва при увеличении 250 показали, что величина фрактальной размерности чувствительна к изменениям структурного состава и отражает основные закономерности структурообразования сварных швов (рис.1).

Рис.1. Фрактальная размерность структур сварного шва сталей феррито-перлитного класса

Для грубой структуры, с выделениями обширных фрагментов Видман-штеттова феррита, характерно значение фрактальной размерности = 1,6 -1,78; для более дисперсной структуры с равномерным соотношением фаз феррита и перлита Бг= 1,79 - 1,89. Полученные значения фрактальной размерности структуры использованы для количественного описания взаимосвязи между свойствами металла сварного шва и структурным состоянием.

Для детального исследования закономерностей формирования структуры участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса 10Г2ФБЮ и 16Г2АФ применен метод имитации ТЦС, позволяющий увеличить длину отдельных участков ЗТВ до 10-15 мм. Наибольший интерес для исследования представляли термические циклы с температурой нагрева выше 1350 °С и скоростями охлаждения более 20 °С/с, что соответствует формированию в структуре участка перегрева ЗТВ преимущественно закалочных структур.

Для точного воспроизведения термических циклов с заданными параметрами, максимально соответствующих реальным режимам сварки, предварительно рассчитывали термические циклы по математическим моделям, описывающим тепловые процессы при нагреве стержня проходящим электрическим током и ручной дуговой сварке. Для проверки адекватности математических моделей была разработана специальная компьютерная программа, записывающая показания хромель-копелевой термопары в графическом и числовом виде. Сопоставление термических циклов, построенных по показаниям термопары и математическим моделям показывает их высокую сходимость (рис.2).

'р о

1350 1200 1050 900 750 600 450 300 150

(:, с

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Рис.2. Термические циклы, построенные по математическим моделям, описывающим тепловые процессы при нагреве стержня проходящим электрическим током (1), ручной дуговой сварке (2), и показаниям термопары (3)

Для количественного описания структурного состава участка перегрева ЗТВ сталей 10Г2ФБЮ и 16Г2АФ, формирующегося при различных скоростях охлаждения, была применена разработанная методика фрактальной параметризации. Однако применительно к металлу ЗТВ одна лишь величина фрактальной размерности недостаточно эффективна для количественного описания структуры ввиду высокой неоднородности структурного состава участков ЗТВ. Для эффективного решения поставленной задачи необходимо также знать характеристики однородности и упорядоченности расположения отдельных фаз в структуре. Такие характеристики могут быть определены при мультифракталь-ном анализе, когда структура металла рассматривается как мультифрактал, состоящий из вложенных друг в друга фракталов. При мультифрактальном анализе в качестве характеристической меры используют равноячеечное распределение единиц и определяют степень различия мер разных ячеек.

Для апробации данной методики обработаны изображения микроструктуры участка перегрева ЗТВ низколегированной стали 16Г2АФ, полученных при различных скоростях охлаждения. Из каждого фото было взято по 9 фрагментов 480x480 пикселей, каждый фрагмент был преобразован в бинарное путем отсеивания пороговым значением цветности (рис.3). Все фрагменты изображений обрабатывались программой мультифрактальной параметризации с генерацией меры по белым пикселям, результаты обработки каждого из 9 фрагментов одного фото усреднялись.

Рис.3. Изображение микроструктуры участка перегрева ЗТВ стали 10Г2ФБЮ, х250 (а) и его бинаризованные фрагменты (б) Результаты мультифрактальной параметризации показали, что для количественного описания структурного состава участка перегрева ЗТВ наиболее корректны характеристики псевдомультифрактальных спектров, поскольку они эффективно отражают характер изменения структурного состава участка перегрева ЗТВ при увеличении скорости охлаждения: размерности Дз, £)/, £Ь - про-

центное содержание закалочных структур; А400 и/4оо - однородность и упорядоченность их распределения. Появление корректных псевдоспектров в данном случае объясняется тем, что псевдоспектры рассчитываются при малых масштабах разбиения изображения, на которых и проявляется микронеоднородность структуры ЗТВ сварных соединений.

Четвертая глава посвящена разработке методов экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на основе взаимосвязи между свойствами металла сварного шва и участка перегрева ЗТВ и фрактальными характеристиками структурного состава.

Основная проблема структурообразования сварных швов сталей феррито-перлитного класса заключается в формировании грубой Видманштеттовой структуры, которая характеризуется низкими значениями хладостойкости и сопротивления усталости. Для установления взаимосвязи между величиной фрактальной размерности металла сварного шва и критической температурой хрупкости Ткр проводили сериальные испытания на ударную вязкость по стандартной методике (ГОСТ 9545-78). Критическую температуру хрупкости определяли с использованием энергетического критерия - ударной вязкости КСУ = = 40 Дж/см2. Полученные результаты подтверждаются исследованием электронных фрактограмм изломов сварных швов (рис.4). В результате статистической обработки полученных данных получена экспериментальная зависимость между критической температурой хрупкости сварного шва стали Ст.З и величиной фрактальной размерности структуры (рис. 5).

0 -10 -20 -30 -40 -50

б)

Рис.4. Электронные фрактограммы изломов сварного шва стали Ст.З, х750: а) излом при -80°С; б) излом при -40°С

-60

1,65 1,70 1,75 1,80 1,85 1,90

Рис.5. Экспериментальная зависимость критической температуры хрупкости и фрактальной размерности структуры сварного шва стали Ст.З

С

Для сравнительной оценки сопротивления усталости металла сварного шва различного структурного состава наибольший интерес представляют методы малообразцовых испытаний. Среди ускоренных методов испытания на усталость известны такие методы, как метод Прота, метод Локати, однако эти методы основаны на форсированных способах нагружения, что сокращает общее время пребывания образца в коррозионной среде при исследовании сопротивления коррозионной усталости.

Наиболее оптимальными представляются методы построения кривых усталости на основе единого степенного уравнения

a'" N= 10е = const

где а и N— максимальное напряжение и число циклов до разрушения; да и С— параметры.

Для разработки методики построения кривых усталости металла сварного шва проводились испытания на усталостный изгиб на базе модернизированной установки, в процессе испытания фиксировалась зависимость длины усталостной трещины от числа циклов нагружения. Для построения кривых усталости предложено использовать число циклов нагружения, соответствующее переходу от стабильного роста трещины к нестабильным. В работах Ивановой В. С. показано, что длина участка стабильного роста трещины для низколегированных и низкоуглеродистых сталей составляет 2, 5 мм и не зависит от амплитуды нагружения.

Анализ зависимости длины усталостной трещины от числа циклов нагружения металла сварного шва сталей Ст. 3 и 10Г2ФБЮ, выполненного по различным технологиям, показал, что на зависимостях выделяется начальный участок с прямолинейной зависимостью L-N, размеры которого не зависят от амплитуды нагружения и составляют 2,5 мм (рис. 6).

а) б) в)

Рис.6. Зависимость длины усталостной трещины от числа циклов нагружения металла сварного шва стали 10Г2ФБЮ, выполненного по различным технологиям: а), б) ручная дуговая сварка электродами ОК 74.70 и Сопагс 74 соответственно; в) механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой ЬтегеЫЫ N11-208 ошах = 250 МПа - ашах = 200 МПа

Пошаговая обработка результатов эксперимента показала, что кривые усталости, построенные на основании числа циклов нагружения, соответствующих переходу от стабильного роста трещины к нестабильным, имеют наибольшую степень корреляции с экспериментальными данными. Разработанный метод использован для построения кривых коррозионной усталости при испытании в агрессивной среде. Совмещение кривых усталости на воздухе и в агрессивной среде позволяет оценить степень снижения сопротивления усталости при воздействии агрессивной среды.

По разработанной методике исследовали сопротивление усталости металла сварного шва сталей феррито-перлитного класса Ст.З и 10Г2ФБЮ различного структурного состава. Результаты исследования показали, что сопротивление усталости определяется такими параметрами структуры, как степень гомогенности, доля перлитной составляющей, толщина цементитных прослоек, морфология феррита. Установлено, что наиболее высоким сопротивлением усталости обладают сварные швы, структура которого близка к классической ферри-то-перлитной структуре и характеризуется равномерным распределением участков феррита и перлита. Самым низким сопротивлением усталости обладают сварные швы, для которого характерна наиболее грубая структура с выделением обширных фрагментов Видманштеттова феррита. Установлена взаимосвязь между величиной фрактальной размерности структуры металла сварного шва сталей Ст.З и 10Г2ФБЮ, являющейся комплексным показателем дисперсности структуры и соотношения фаз феррита и перлита, и положением кривой усталости (рис. 7).

Рис.7. Взаимосвязь между величиной фрактальной размерности структуры сварного шва сталей Ст.З (а), 10Г2ФБЮ (б) и положением кривой усталости

Для исследования взаимосвязи между мультифрактальными характеристиками структуры и свойствами участка перегрева ЗТВ сталей 10Г2ФБЮ и 16Г2АФ на образцах с имитированной ЗТВ проводили испытание на ударный изгиб и измерения микротвердости. В результате исследования образцов с имитированной ЗТВ установлен характер изменения структуры и свойств участка перегрева ЗТВ сварных соединений сталей 10Г2ФБЮ и 16Г2АФ. С увеличением мгновенной скорости охлаждения \У550 в интервале 20 - 70 °С/с в структуре участка перегрева ЗТВ увеличивается доля мартенситной составляющей (рис. 8), что сопровождается снижением уровня ударной вязкости участка перегрева ЗТВ стали 10Г2ФБЮ от 165 Дж/см2 до ПО Дж/см2 и стали 16Г2АФ - от 145 Дж/ см2 до 84,5 Дж/см2.

{

10

8 6 4 2 0

3.0

НУ'ИГ МПа

3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 а)

10 8 6 4 2 0

3,0

Т|

в 1

ж ЩШл

тт

' ЯЯи __1 ,,) ни

.....I ! ' яяни

НУ* КГ МПа

3,3

3,6 3,9 б)

4,2 4,5

Рис. 8. Гистограммы распределения твердости на участке перегрева ЗТВ стали 10Г2ФБЮ при скоростях охлаждения \V550, °С/с: а) 20,0; б) 68,5

Для количественного описания взаимосвязи между структурой и ударной вязкостью участка перегрева ЗТВ в качестве количественных критериев структурной неоднородности использованы мультифрактальные характеристики. В результате мультифрактапьной обработки изображений микроструктуры участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса, полученных при различных скоростях охлаждения, установлена экспериментальная зависимость между ударной вязкостью и мультифрактальными характеристиками структурного состава участка перегрева ЗТВ сталей 10Г2ФБЮ и 16Г2АФ.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлены экспериментальные зависимости между фрактальными характеристиками структурного состава сварного шва и участка перегрева ЗТВ сталей феррито-перлитного класса и их свойствами, обладающие высокой степенью корреляции. Высокая степень корреляции полученных соотношений обеспечивает возможность оценки уровня свойств сварных соединений на основе фракталь-

ного анализа структурного состава. Экспертная оценка соответствия уровня свойств сварных соединений предъявляемым к ним требованиям реализуется путем расчета фрактальных характеристик структуры посредством программной обработки изображения и сопоставления полученного значения с количественными параметрами благоприятных структур, обеспечивающих заданный уровень свойств.

Интервалы значений фрактальной размерности структуры сварного шва стали Ст.З, соответствующие различным уровням хладостойкости, установлены на основе экспериментальной зависимости между критической температурой хрупкости и фрактальной размерностью структуры и представлены в табл.1.

Таблица 1

Интервалы значений фрактальной размерности структуры, соответствующие различным уровням хладостойкости

ИГ > 1.686 > 1.711 > 1.735 > 1.760 > 1.784 > 1.809 > 1.833

Ткр,°С <- 10 <- 15 <-20 <-25 <-30 <-35 <-40

Количественные характеристики структур участка перегрева ЗТВ сталей 16Г2АФ и 10Г2ФБЮ, благоприятных в соответствии с рекомендациями минимального уровня ударной вязкости не ниже 130 Дж/см2, необходимого для предупреждения протяженных вязких разрушений, установлены на основе взаимосвязей между мультифрактальными характеристиками структурного состава участка перегрева ЗТВ сталей 10ГФБЮ и 16Г2АФ. Полученные значения можно представить на диаграммах мультифрактальных характеристик «фрактальная размерность - упорядоченность» и «однородность - упорядоченность» как «область благоприятных структур» (рис. 9).

О0 1,85

1,80 1,75 1,70 1,65 1,60

*< ♦ ♦ 2

♦

1

# 4 Ф 4 *

4, ф ♦ *

Ладо 1,85

400

2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 а)

1,80 1,75 1,70 1,65 1,60

А А 1

Ф * 1 А

А

А 2

А Л ь 4 А Л

400

2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 б)

Рис.9. Диаграммы мультифрактальных характеристик «фрактальная размерность-упорядоченность» (а) и «однородность - упорядоченность» (б) структур участка перегрева ЗТВ стали 10Г2ФБЮ: 1 - область благоприятных структур, 2 - область неблагоприятных структур

Разработанные методы экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса, осуществляемые на основе фрактального анализа изображений микроструктуры, обеспечивают возможность комплексной проверки соблюдения технологии сварки и регулирования механической неоднородности за счет оптимального выбора сварочных материалов и параметров режима сварки.

Выводы по работе

1. Установлено, что величина фрактальной размерности чувствительна к изменениям структурного состава и отражает основные закономерности струк-турообразования сварных швов сталей феррито-перлитного класса: для грубой структуры, с выделениями обширных фрагментов Видманштеттова феррита характерно значение фрактальной размерности Бг = 1,6 - 1,78; для более дисперсной структуры с равномерным соотношением фаз феррита и перлита = 1,79- 1,89.

2. Установлено, что для количественного описания структурного состава ЗТВ сварных соединений наиболее эффективно применение мультифракталь-ного анализа: характеристики псевдомультифрактальных спектров отражают характер изменения структурного состава участка перегрева ЗТВ сталей 10Г2ФБЮ и 16Г2АФ при увеличении скорости охлаждения: размерности О о, £>/, В2 - процентное содержание закалочных структур; А400 и /400 - однородность и упорядоченность их распределения.

3. Установлена экспериментальная зависимость между критической температурой хрупкости сварного шва стали Ст.З и фрактальной размерностью структуры, обладающая высокой степенью корреляции. Высокая степень корреляции полученного соотношения обеспечивает возможность оценки уровня свойств сварного шва на основе фрактального анализа структурного состава.

4. Разработана методика исследования сопротивления усталости сварных соединений сталей феррито-перлитного класса, основанная на построении кривых усталости по единому степенному уравнению, позволяющая проводить сравнительную оценку сопротивления усталости отдельных зон сварных соединений различного структурного состава.

5. Установлена взаимосвязь между величиной фрактальной размерности структуры металла сварного шва сталей Ст.З и 10Г2ФБЮ, являющейся комплексным показателем дисперсности структуры и соотношения фаз феррита и перлита, и положением кривой усталости.

6. Установлен характер изменения структуры и свойств участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса при увеличением

14

скорости охлаждения от 20 до 70 °С/с на базе методики имитации термических циклов сварки, усовершенствованной путем предварительного расчета термических циклов по математическим моделям, описывающим тепловые процессы при нагреве стержня проходящим электрическим током и ручной дуговой сварке.

7. Установлены экспериментальные зависимости между уровнем ударной вязкости участка перегрева ЗТВ сталей 10Г2ФБЮ и 16Г2АФ и мультифрак-тальными характеристиками структурного состава. Разработаны диаграммы мильтифрактальных характеристик «фрактальная размерность - упорядоченность» и «однородность - упорядоченность», на которых отмечены области благоприятных структур, обеспечивающих высокую ударную вязкость. В соответствии с полученными соотношениями может осуществляться экспертная оценка воздействия ТЦС на уровень свойств.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Рудакова О. А., Шарапова Д. А. Влияние параметров режима сварки на механические свойства зоны термического влияния сталей типа 16Г2АФ и 10Г2ФБ // Сборник конкурсных работ Всероссийского Смотра-конкурса научно-технического творчества студентов ВУЗов «ЭВРИКА-2007», г. Новочеркасск, 19-25 ноября. - Новочеркасск, 2007. - С. 273-274.

2. Ольшанская Т. В., Рудакова О. А. Ударная вязкость зоны термического влияния сталей типа 16Г2АФ и 10Г2ФБ // Упрочнение рабочих поверхностей деталей машин: научно-техническая конференция, посвященная 85-летию проф. М. И. Разикова в рамках 7-й Международной специализированной выставки «Сварка, контроль и диагностика», г. Екатеринбург, 5 декабря 2007 г. -Екатеринбург: изд-во УГТУ-УПИ, 2007. - С. 37-38.

3. Ольшанская Т. В., Рудакова О. А., Лодягина Т. В. Разработка методики исследования влияния параметров режимов сварки на свойства зоны термического влияния микролегированных сталей типа 16Г2АФ и 10Г2ФБ // Перспективные технологии и материалы: материалы международной научно-технической конференции, г. Пермь, 24 ноября 2008 г. - Пермь: Изд-во ПГТУ. -С. 377-385.

4. Рудакова О. А., Саломатова Е. С. Определение оптимального интервала скоростей охлаждения при ручной дуговой сварке сталей с карбонитридным упрочнением // Петраньевские чтения: Сварочные материалы (к 70-летию электродов УОНИ-13): доклады международной научно-технической конференции, г. Санкт-Петербург, 18-22 мая 2009 г. - Санкт-Петербург, 2009. - С. 183-188.

5. Кривоносова Е. А., Рудакова О. А., Саломатова Е. С. Моделирование структурообразования металла сварного шва высоколегированных сталей при дуговой сварке электродами с различным типом покрытия // Петраньевские чтения: Сварочные материалы (к 70-летию электродов УОНИ-13): доклады международной научно-технической конференции, г. Санкт-Петербург, 18-22 мая 2009 г. - Санкт-Петербург, 2009. - С. 189-194.

6. Рудакова О. А., Кривоносова Е. А., Саломатова Е. С. Исследование взаимосвязи между структурным составом и характером разрушения зоны термического влияния сталей с карбонитридным упрочнением // Славяновские чтения: сборник научных трудов, г. Липецк, 4-5 июня 2009 г. - Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2009.-Кн. 1.-С. 85-93.

7. Кривоносова Е. А., Саломатова Е. С., Рудакова О. А. Структурные особенности деформирования и разрушения сварных швов // Славяновские чтения: сборник научных трудов, г. Липецк, 4-5 июня 2009 г. - Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2009.-Кн. 2.-С. 251-257.

8. Кривоносова Е. А., Язовских В. М., Рудакова О. А., Встовский Г. В. Влияние параметров режимов сварки на структуру и свойства зоны термического влияния сталей с карбонитридным упрочнением // Тяжелое машиностроение. - 2009. - № 7. - С. 23-26.

9. Кривоносова Е. А., Рудакова О. А., Горчаков А. И., Бородин Н. М. Фрактальный анализ структурообразования покрытий при микродуговом оксидировании // Сварка и диагностика. - 2010. - № 1. - С. 37-41.

Ю.Кривоносова Е. А., Саломатова Е. С., Рудакова О. А. Влияние состава электродного покрытия на процессы структурообразования в сварных швах высоколегированных сталей // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. - 2010. -Т.12, № 1.-С. 103-107.

11. Рудакова О. А., Кривоносова Е. А., Арипов М. X., Захарова Е. С. Разработка методики исследования коррозионной усталости сварных соединений магистральных газонефтепроводов // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. - 2010. - Т. 12, № 2. - С. 58-63.

12. Кривоносова Е. А., Рудакова О. А., Встовский Г. В. Моделирование структурообразования сварных соединений магистральных газонефтепроводов на базе мультифрактального анализа // Молодежь и наука: материалы региональной научно-практической конференции студентов и аспирантов НТИ (ф) УГТУ-УПИ, г. Нижний Тагил, 21 мая 2010 г. - Нижний Тагил: Изд-во НТИ (ф) УГТУ-УПИ, 2010. - С. 294-296.

13.Кривоносова Е. А., Рудакова О. А., Встовский Г. В. Мультифрактальный анализ структурного состава зоны термического влияния сталей с карбонит-

16

ридным упрочнением // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2010.-№6.-С. 26-30.

14.Кривоносова Е. А., Рудакова О. А., Захарова Е. С.. Построение индивидуальных кривых усталости металла сварного шва низколегированных сталей // Сварка: наука, практика, образование: сборник докладов научно-технической конференции в рамках 10 Международной специализированной выставки «Сварка. Контроль и диагностика», г. Екатеринбург, 30 ноября 2010 г. - Екатеринбург, 2010.-С. 46-50.

15.Рудакова О. А., Кривоносова Е. А., Захарова Е. С. Исследование коррозионной усталости сварных соединений магистральных газонефтепроводов// Наука-образование-производство: Опыт и перспективы развития: материалы региональной научно-технической конференции, г. Нижний Тагил, И февраля 2011 г: в 3 т. Т.2. Сварка - Реновация - Триботехника. - Нижний Тагил: изд-во НТИ (ф) УрФУ, 2011. - С. 43-45.

16.Кривоносова Е. А., Рудакова О. А., Саломатова Е. С., Горчаков А. И. Структурные особенности деформирования сварных швов высоколегированных сталей // Сварка и диагностика. - № 3. - 2011. - С. 14-17.

Подписано в печать 28.10.2011. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1 Формат 60x84/16. Набор компьютерный. Заказ № 2311/2011

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии издательства Пермского национального исследовательского политехнического университета 614600, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел.:(342)219-80-33

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Особенности формирования структуры и свойств сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей феррито — перлитного класса.

1.1.1 Особенности формирования структуры металла ЗТВ сварных соединений низколегированных сталей феррито-перлитного класса.

1.1.2 Особенности формирования структуры металла сварного шва сварных соединений углеродистых и низколегированных сталей феррито - перлитного класса.

1.2 Регулирование структурной и механической неоднородности сварных соединений.

1.3 Фрактальный подход к анализу структурной неоднородности сварных соединений.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1 Материалы исследования.

2.2 Метод имитации термических циклов сварки.

2.3 Построение математических моделей, описывающих тепловые процессы при сварке, с использованием метода функций Грина.

2.4 Метод испытания на усталость.

2.5 Метод электронного фрактографического анализа.

2.6 Метод измерения микротвердости.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО СОСТАВА МЕТАЛЛА СВАРНОГО ШВА И ЗОНЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ НА ОСНОВЕ ФРАКТАЛЬНОГО АНАЛИЗА.

3.1 Фрактальный анализ структуры металла сварного шва сталей феррито-перлитного класса.

3.2 Разработка методики исследования закономерностей структурообразования участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса.

3.3 Мультифрактальный анализ структурного состава участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТАЛЕЙ ФЕРРИТО-ПЕРЛИТНОГО КЛАССА НА ОСНОВЕ ФРАКТАЛЬНОГО АНАЛИЗА

СТРУКТУРНОГО СОСТАВА.

4.1 Разработка методов экспертной оценки свойств сварного шва сталей феррито - перлитного класса на основе фрактального анализа структуры.

4.2 Разработка методов экспертной оценки свойств участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса на основе фрактального анализа структуры.

4.3 Рекомендации по применению экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на основе фрактального анализа структурного состава.

Актуальность работы

Стали феррито-перлитного класса нашли широкое применение при изготовлении ответственных сварных металлоконструкций и изделий, однако, вследствие теплового воздействия в металле сварного шва и зоне термического влияния (ЗТВ) формируется резко выраженная структурная и механическая неоднородность, что оказывает отрицательное влияние на свойства сварных соединений. Так, в участке перегрева ЗТВ низколегированных сталей, содержащих энергичные карбонитридообразующие элементы, при сварке на больших погонных энергиях карбонитридные фазы теряют когерентную связь с матрицей, в результате чего исчезает упрочняющий эффект и снижается ударная вязкость, а при сварке на малых погонных энергиях высока вероятность образования"закалочных структур. В металле сварного шва .сталей феррито-перлитного класса может образовываться грубая структура с выделениями Видманштеттова феррита, оказывающего неблагоприятное влияние на уровень свойств.

Несмотря на большой* объем исследований, посвященных изучению влияния структуры сварных соединений на их свойства и разработке методов регулирования структурной и механической неоднородности, взаимосвязь между количественными характеристиками структурного состава сварных соединений и их свойствами изучена в- ограниченной степени. Количественное описание структуры различных зон сварных соединений на базе методов количественной металлографии требует применения нескольких параметров: размер зерна, объемная доля фаз, плотность дефектов кристаллического строения, что усложняет экспериментальную оценку структурной неоднородности сварных соединений.

Перспективным методом количественного описания сложных структур сварных соединений, формирующихся в неравновесных условиях под влиянием множества факторов, является метод фрактального анализа, позволяющий количественно описывать взаимосвязь между многообразными сложными структурами и свойствами металла сварного шва и ЗТВ. В связи с этим актуальной является разработка методов экспертной оценки свойств сварных соединений па основе взаимосвязи свойств с фрактальными характеристиками структурного состава.

Тематика диссертации соответствует прикладной НИР, выполненной в рамках тематического плана по заданиям Минбразовапия России и НТП, финансируемых из средств федерального бюджета Рособразованием (Минбразовапием России) 1.20.08 «Научные основы процессов модифицирования и формирования структуры металла сварных швов, покрытий, на-иоструктурных объектов».

Цель и задачи исследования

Целыо данной работы является разработка методов экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса па основе фрактального анализа их структурного состояния.

Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Разработать алгоритм экспериментальной оценки структурной неоднородности сварных соединений на основе метода фрактального анализа

2. Разработать методику сравнительной оценки сопротивления усталости сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на базе малообразцовых испытаний.

3. Разработать методику исследования влияния параметров ТЦС на закономерности формирования структуры и свойств участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса.

4. Исследовать влияние фрактальных характеристик структурного состава сварного шва и участка перегрева ЗТВ сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на их свойства.

5. Разработать методы экспертной оценки свойств сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на основе взаимосвязи между свойствами сварных соединений и фрактальными характеристиками структурного состава.

Научная новизна

1. Установлены количественные критерии структурной неоднородности участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса на основе метода фрактальной параметризации.

2. Установлены экспериментальные зависимости, связывающие характеристики сопротивления малоцикловой усталости сварного шва сталей Ст.З и 10Г2ФБЮ с фрактальной размерностью структуры, обеспечивающие возможность экспертной оценки свойств сварного шва.

3. Разработаны диаграммы мультифрактальных характеристик «фрактальная размерность - однородность» и «упорядоченность-однородность» структурного состава участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса, позволяющие осуществлять экспертную оценку воздействия ТЦС на уровень свойств.

Практическая значимость

Установленные закономерности, связывающие свойства сварного шва и участка перегрева, ЗТВ с фрактальными характеристиками структуры, обеспечивают возможность экспертной оценки свойств сварных соединений сталей'феррито-перлитного»класса, что в дополнение к традиционным методам диагностики дает более качественную оценку свойств сварных соединений.

Полученные в,работе результаты внедрены и используются на предприятии ООО «Ростэк. Дирекция Общего Строительства» при проверке качества сварочных материалов, оптимизации параметров режимов сварки, выборе сварочных материалов и комплексной оценке соблюдения технологии. Разработанные методики внедрены в учебный процесс в качестве методического пособия по научно-исследовательской работе студентов.

Личный вклад автора

Личное участие диссертанта в получении результатов, изложенных в диссертации, заключается в постановке цели и задачи исследований, разработке методик исследований, подготовке и проведению экспериментов по имитации термических циклов сварки, соответствующих участку перегрева зоны термического влияния реальных сварных соединений, проведению экспериментов по изучению влияния скорости охлаждения на процессы формирования структуры и свойств участка перегрева зоны термического влияния сталей феррито-перлитного класса, подготовке и проведению мультифрактальной обработки изображений микроструктуры участка перегрева зоны термического влияния сталей феррито-перлитного класса, подготовке и проведению экспериментов!по сравнительной оценке сопротивления усталости сварного шва сталей феррито-перлитного класса различного структурного состава, проведении анализа и обобщении результатов, подготовке публикаций.

Апробация работы

Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на: всероссийском Смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов и аспирантов «ЭВРИКА-2007», Новочеркасск, 2007; международной научно-технической конференции «Петраньевские чтения: Сварочные материалы (к 70-летию электродов- УОНИ-13)», Санкт-Петербург, 2009; международной научно-технической конференции, «Сла-вяновские чтения», Липецк, 2009; краевой дистанционной научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Молодежная наука Прикамья-2010», Пермь, 2010; региональной научно-практической конференции «Молодежь и наука», Нижний Тагил, 2010; первом конкурсе инновационных проектов ПГТУ «Большая разведка», Пермь, 2010; региональной научно-технической конференции «Сварка-Реновация-Триботехника», Нижний Тагил, 2011.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработанные методики исследования структурного состава металла сварного шва и участка перегрева ЗТВ сварных соединений сталей феррито-перлитного класса на основе фрактального анализа.

2. Установленные закономерности влияния фрактальных характеристик структурного состава сварного шва и ЗТВ сталей феррито-перлитного класса на их свойства.

3. Разработанные методики экспертной оценки свойств сварных соединений на основе их взаимосвязи с фрактальными характеристиками структурного состава металла сварного шва и ЗТВ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 126 страниц, среди них 44 рисунка, 18 таблиц. Список литературы содержит 118 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Установлено, что величина фрактальной размерности чувствительна к изменениям структурного состава и отражает основные закономерности структурообразования сварных швов сталей феррито-перлитного класса: для грубой структуры, с выделениями обширных фрагментов^ Видманштеттова феррита характерно значение фрактальнойфазмерности О^= 1,6 - 1,78; для более дисперсной структуры с равномерным соотношением фаз феррита и перлита-Вг= 1,79- 1,89.

2. Установлено, что для количественного описания структурного' состава ЗТВ^ сварных соединений; наиболее эффективно применение мультиф-рактального анализа: характеристики псевдомультифрактальных спектров отражают характер? изменения структурного состава участка перегрева ЗТВ сталей- 10Г2ФБЮ и 16112АФ:при»увеличении скорости« охлаждения: размер-ности:£>о, £)/, 1Э2 - процентное содержание закалочных структур; А40о к/-ню-однородность и упорядоченность их распределения. <

3. Установлена экспериментальная зависимость между критической температурой хрупкости сварного? шва- стали Ст.З и- фрактальной размерностью структуры, обладающая: высокой степенью корреляции. Высокая степень корреляции полученного; соотношения; обеспечивает возможность оценки уровня, свойств сварного шва на основе фрактального анализа структурного состава.

4. Разработана методика исследования сопротивления усталости сварных соединений сталей феррито-перлитного класса, основанная на построении кривых усталости по единому степенному уравнению, позволяющая проводить сравнительную оценку сопротивления усталости отдельных зон сварных соединений различного структурного состава.

5. Установлена взаимосвязь между величиной фрактальной размерности структуры металла сварного шва сталей Ст.З и 10Г2ФБЮ, являющейся комплексным показателем дисперсности структуры и соотношения фаз феррита и перлита, и положением кривой усталости.

6. Установлен характер изменения структуры и свойств участка перегрева ЗТВ низколегированных сталей феррито-перлитного класса при увеличением скорости охлаждения от 20 до 70 °С/с на базе методики имитации термических циклов сварки, усовершенствованной путем предварительного расчета термических циклов по математическим моделям, описывающим тепловые процессы при нагреве стержня проходящим электрическим током и ручной дуговой сварке.

7. Установлены экспериментальные зависимости между уровнем ударной вязкости участка перегрева ЗТВ сталей 10Г2ФБЮ и 16Г2АФ и муль-тифрактальными характеристиками структурного состава. Разработаны диаграммы мильтифрактальных характеристик «фрактальная размерность — упорядоченность» и «однородность - упорядоченность», на которых отмечены области благоприятных структур, обеспечивающих высокую ударную вязкость. В соответствии с полученными соотношениями может осуществляться экспертная оценка воздействия ТЦС на уровень свойств.

1. Гривняк И. Свариваемость сталей: Пер. со словац. Л. С. Гончаренко; Под ред. Э. Л. Макарова. М.: Машиностроение, 1984. - 216 с:

2. Гольдштейн М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали. М.: Металлургия, 1985.-408 с.

3. Журавлев В;,НГ, Николаева ©. И: Машиностроительные стали: Справочник. М.: Машиностроение, 1981. - 391 с.

4. Касаткин B.C., Мусияченко В Ф. Низколегированные стали' высокой прочности сварных.коиструкций. Киев: Техника, 1970. — 188 с.

5. Рахманов А: С.,. Сбарская II. П., Флакс Я: М. Сварка плавлением терми-чески:упрочненнь1х-сталей. -Mi: Машиностроение, 1982. -64 с.

6. Грабин В. Ф. Металловедение; сварки плавлением.— Киев: Наук: Думка, 1982.-416 с. ;

7. Вьтбойщик Л: М;, Платонов С. Ю. Структурный фактор коррозионно-механической: прочности сварных соединений г нефтепромысловых труб// Сварочное производство; 2008: - № 6: —С. 12-Г6.

8. Корозионное растрескивание под, напряжением сталей магистральных газонефтепроводов. III; Особенности повреждения труб в околошовной зоне / Матвиенко А. Ф. и др. // Физика металлов и металловедение. 2000. Т. 90; №3. С. 104-112.

9. Вороненко Б. И. Корозионное растрескивание под напряжением низколегированных сталей. Ч. III. Влияние структуры термической обработки // Защита металлов и термической обработки. 1997. - № 6. - С. 573-589.

10. И.Челышев В. В., Бурняшев И. И., Кириченко В. В. Оценка коррозионной стойкости сварного соединения газонефтепроводных труб // Сварочное производство. 1984. - №4. - С. 23 - 25.

11. Хромов Д. П., Иванова Н. В. Сопротивление разрушению сварных соединений стали 16Г2АФ //Автоматическая сварка: — 1988. №1. - С. 23-25.

12. Аммосов А. П., Попов В.В., Ларионов В. П. О разрушении сварного соединения // Физико-химическая механика материалов. — 1982. № 4. — С. 116118.

13. Ефименко Л. А. Коновалова О. В. Влияние исходного структурного состояния метала на сопротивление сварных соединений хрупкому разрушению // Сварочное производство. 1992. - № 8. - С.9-12.

14. Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков (сварка сталей). М., «Машиностроение», 1979. 420 с.

15. Грецкий Ю". Я., Демченко Ю.В., Васильев В.Г. Формирование структуры металла ЗТВ низкокремнистой стали с карбонитридным упрочнением// Автоматическая сварка 1993. - №9. - С. 3-5.

16. Башмаков В. Е. Свойства сварных соединений высокопрочных низколегированных сталей 16Г2АФ // Сварочное производство. 1983. - №4. - С. 21-23.

17. Захарова И. В., Чичкарев Е. А., Васильев В. Г. И др. Структура и свойства металла ЗТВ соединений низколегированных трубных сталей, модифицированных кальцием //Автоматическая сварка. 2001. - №8. - С. 18-21.

18. Шоршоров М: X., Белов В; В. Фазовые превращения и изменения свойств стали при сварке. Атлас. -М.: Изд-во «Наука», 1972. 220 с.

19. Влияние ТЦС на превращение аустенита в околошовной зоне соединений стали 16172 А:Ф/ Малевский Ю. Б. и др. // Автоматическая сварка. -1977. -Ш.- С. 6-9.

20. Сварка и свариваемые материалы: В: 3-х т. Т. 1. Свариваемость материалов/Подред. Э. Л .Макарова М.: Металлургия, 1991,- 528 с. .

21. Леонтьев Б. А., Телегина Т. М. О кристаллографическом? механизме у—>а- превращения при образовании Видманштеттовой структуры// Физика металлов^ металловедение: 1970. — Т. 30,-вып.6;—С. 1250-1253.

22. Корозионное растрескивание под напряжением сталей магистральных газонефтепроводов. I. Аварийные разрушения /Матвиенко А. Ф. и др. // Физика металлов и металловедение. 1998. - Т. 86. - С. 139-146.

23. Корозионное растрескивание под напряжением сталей магистральных газонефтепроводов. И. О взаимосвязи механических свойств и сопротивления

24. КРН/Матвиенко А. Ф. и др. // Физика металлов и металловедение. — 1998. -Т. 86.-С. 147-155. .

25. Язовских В.М., Смирнов В.Ф., Ольшанская Т.В. Расчет режима сварки микролегированной стали 16Г2АФ // Сварка, в- Сибири. 2004. - №2. - С. 3840.

26. Довженко В. А., Васильев В. Г., Малевский ТО. Б. Тонкая структура участка перегрева зоны' термического влияния, сварных соединений стали 16Г2АФ //Автоматическая сварка.- 1983.-№11.-С. 70-71.

27. Лебедев Б. Ф., Пащин А. Н., Иващенко Г. А. Зависимость ударной вязкости металла ЗТВ сварных соединений низколегированных сталей от удельной энергии.при сварке;//Автоматическая' сварка: 1987.- №7.- С. 7-10.

28. Касаткин О. Г., ЗайффартТТ. Интерполяционные модели для оценки фазового состава ЗТВ при дуговой сварке низколегированных сталей // Автоматическая сварка. 1984. - №1. - С. 7-11

29. Касаткин О. Г., Зайффарт 11. Влияние химического и; фазового состава ЗТВ: на ее механические свойства при дуговой сварке низколегированных сталей //Автоматическая сварка. 1984. - №2. - С. 5-10

30. Мусияченко В. Ф., КасаткинО. Г. Расчет оптимального легирования металла шваг при сварке, высокопрочных низколегированных сталей// Автоматическая сварка. 1977. - №1. - С. 17-221

31. Касаткин О-Г. Зависимость временного сопротивления и истинного сопротивления разрыву металла шва от легирования, и термического цикла сварки//Автоматическая сварка: 1984.-№9.- С. 1-5.

32. Вентцель Е. С. Теория>вероятностей: — М.: Наука. 1969. - 576 с.

33. Бакши О. А.,.Шрон Р.З. К вопросу об оценке прочности сварных соединений с мягкой прослойкой // Сварочное производство. — 1962. № 8.

34. Довженко В. А., Васильев В. Г., Малевский ТО: Б. Тонкая структура участка перегрева зоны термического влияния сварных соединений стали . 16Г2АФ // Автоматическая' сварка. 1983. - №11. - С. 70-71.

35. Упрочнение конструкционных сталей нитридами / Голдынтейн М. И. и др. М.: Металлургия. - 1970. - 224 с.

36. Кривоносова Е. А., Язовских В. М., Вылежнева Н. В. Влияние неметаллических включений на развитие деформации сварных швов // Тяжелое машиностроение. № 12. - 2003. — С. 36-39.

37. Структурные факторы хладостойкости сварных швов / Язовских В. М. и др. // Сварочное производство. — 2002. № 1. — С. 5-7.

38. Неметаллические включения в низколегированной трубной стали / Дуб А. В. и др. //Металлург. 2005. - №4. - С. 67-73.

39. Штремель М. А. Проблемы металлургического качества стали// Металловедение и термическая обработка металлов. — 1980. №8. — С. 2-6.

40. Баланкин А. С. Синергетика деформируемого тела. М.: МО СССР. -1991.-404 с.

41. Федер Е. Фракталы. М: Мир. - 1991. - 254 с.

42. Синергетика и фракталы в материаловедении: монография / Иванова В. С. и др. М.: Наука, 1994. - 383 с.

43. Кроновер Р. М. Фракталы и хаос в динамической системе. — М.: По-стмаркет, 2000 — 352 с.

44. Черемской П.Г., Слезов В.В., Бетехтин В.И. Поры в твердом теле. М.: Энергоатомиздат, 1990. -216 с.

45. Встовский Г. В, Колмаков А. Г., Бунин И. Ж. Введение в мультифрак-тальную параметризацию структур металлов. Монография. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2001. - 105 с.

46. Колмаков А. Г., Редчиц А. В., Конкевич В. Ю. Структурная самоорганизация сварных соединений'быстрозакристаллизованных алюминиевых сплавов // Перспективные материалы. 2002. - № 4. — С. 32-48.

47. Пояркова Е. В. Долговечность разнородных сварных соединений трубопроводных систем: дис. . .канд. техн. наук. Уфа, 2008. - 172 с.

48. ГОСТ 19282-73. Сталь низколегированная толостолистовая и широкополосная универсальная. Технические условия. М.: Издательство стандартов.

49. Марочник сталей и сплавов/ Под ред. Зубченко А. С. М.: Машиностроение. - 2003. - 782 с.

50. Карбонитридное упрочнение низколегированных сталей/ Гольдщтейн М. И. и др.// Сталь. 1977. - № 10. - С.948-952.

51. Карташев Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. —М.: Высшая школа, 1967. 599 с.

52. Полянин А. Д. Справочник по линейным уравнениям математической физики. -М.: Физматлит, 2001. 576с.

53. Русак В. Н. Математическая физика. Минск.: Дизайн ПРО, 1998. - 207с.

54. Шоршоров М. X. Металловедение сварки стали и сплавов титана. М.: Наука, 1965.- 157 с.64.0лейник Н.В., Скляр С.П. Ускоренные испытания на усталость. К.: Наук. думка, 1985.-304 с.

55. Гол овин С. А., Пушкар А. Микропластичность и усталость металлов. Под ред. Головин С. А. М.: Металлургия, 1980. — 240 с.бб.Олейник Н.В., Скляр С.П. Ускоренные испытания на усталость. К.: Наук, думка, 1985.-304 с.

56. Школьник Л. М. Методика ускоренных испытаний. М.: Металлургия. -1978.-213 с.

57. Похмурский В. И. Коррозионная усталость металлов. — К.: Техника, 1982.-216 с.

58. Мудрук А. С., Гончаренко П. В. Коррозия и вопросы конструирования. -К.: Техника, 1984.- 136 с.

59. Якубовский В. В. Экспериментальная и расчетная оценка несущей способности сварных соединений стали 13ХГМФ в области малых долговечно-стей// Проблемы прочности. 1986. - №74. — С. 50-55.

60. Труфяков В. И. Усталость сварных соединений. Киев.: Наукова думка, 1973.-215 с.

61. Труфяков В. И., Якубовский В. И. Прочность сварных соединений в области малоциклового нагружения при отнулевом растяжении // Автоматическая сварка. -1979. № 10. - С. 1-4.

62. Ларионов В. В., Ханухов X. М. Влияние способа сварки на малоцикловую усталость сварных соединений низколегированных сталей // Автоматическая сварка. 1979. - № 3. - С. 27-30.

63. Расчет деталей машин на коррозионную усталость. / Олейник Н. В. и др.|. Киев: Техника, 1990. — 150 с.

64. Металлы и сплавы. Анализ и исследование. Справ. / Под ред. Барахтина Б.К. СПб: НПО «Профессионал», 2006.,-524 с.

65. Металловедение и термическая обработка стали. В 3-х т. Т.1. Методы испытаний и исследования. / Под ред. Бернштейна М. Л., Рахштадта А. Г.: Металлургия, 1983.- 198 с.

66. Ярославский Л. П. Введение в цифровую обработку изображений. М.: Мир, 1992.-344 с.

67. Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений. М.: Мир, 1987.-274 с.

68. Фрактальный аиализ структурообразования покрытий при микродуговом оксидировании/ Кривоносова Е. А. и др. // Сварка и диагностика. -2010. -№ 1.-С. 37-41.

69. Шлепаков В. А., Котельчук А. С., Науменко С. М. Влияние нитридооб-разующих элементов на состав и структуру низколегированного металла шва// Автоматическая сварка. — 2000. № 6. — С. 7 — 10.

70. Кривоносова Е. А., Саломатова Е. С., Рудакова О. А. Структурные особенности деформирования и разрушения сварных швов // Славяновские чтения: сборник научных трудов, г. Липецк, 4-5 июня 2009 г. Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2009. - Кн. 2. - С. 251-257.

71. Язовских В. М. Математическое моделирование и инженерные методы расчета в сварке: в 2 ч. Ч. 2. Тепловые процессы при сварке и моделирование в пакете МаЛСаё. Пермь: Изд-во перм. гос. техн. ун-та, 2008. — 118 с.

72. Теория сварочных процессов под ред. В. М. Неровного. — М.: изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. 752 с.

73. Теория сварочных процессов/ Под ред. Фролова В. В. — М.: Высшая школа, 1988.-559 с.

74. Встовский Г. В., Колмаков Г. В. Анализ влияния поверхностной обработки на структуру статических изломов малолегированного молибдена с помощью мультифрактального формализма//Физика и химия обработки металлов.-1995. №6. - С.66-81.

75. Методология мультифрактальной параметризации структур материалов/ Бунин И. Ж. и др.//Вестник ТГУ. 1998. - Т.З, вып. 3. - С. 293 - 294.

76. Кривоносова Е. А., Рудакова О. А., Встовский Г. В. Мультифрактальный анализ структурного состава зоны термического влияния сталей с карбонит-ридным упрочнением // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2010.-№6.-С. 26-30.

77. Встовский Г. В., Колмаков Г. В., Тереньтев В. Ф. Мультифрактальный анализ особенностей разрушения приповерхностных слоев молибдена// Изв. РАН, сер. Металлы. 1993. - №4. - С. 164-178.

78. Кудрин А. Г. Улучшение прочностных свойств порошковых сталей на> основе прогнозирования из структурного состояния методом мультифрак-тальной параметризации: автореф. дис. .канд. техн. наук. — Набережные Челны, 2010- 18 с.

79. Кудрин А. Г. Использование метода мультифрактальной параметризации в задачах металлургии порошковых сталей.// Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2009: - №4-2(89). - С. 26-30.

80. Встовский Г.В., Колмаков А.Г., Бунин И.Ж. Псевдомультифрактальный анализ геометрической асимметрии. // Математическое моделирование процессов в синергетических системах. Сборник статей. Улан-Удэ — Томск: Изд-во Том. ун-та, 1999. С. 277-281.

81. Махутов Н. А. Методы определения критических температур хрупкости для материалов и элементов конструкций// Заводская лаборатория. — 1981. — Т. 47, №9.-С. 78-81.

82. ГОСТ 9454-78. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенных температурах. М.: Издательство стандартов.

83. Георгиев М. Н. Сравнение различных критических температур хрупкости малоуглеродистых низколегированных сталей. Заводская лаборатория. - 1981.-Т. 47, № И.-С. 78-80.

84. Язовских В. М. Математическое моделирование и инженерные методы расчета в сварке: в 2 ч. Ч. 1. Планирование эксперимента и статистическая обработка результатов эксперимента. Пермь: Изд-во перм. гос. техн. ун-та, 2007.- 126 с.

85. Иванова В. С., Ботвина Л. Р., Маслов Л. И. Фрактографические особенности усталостных изломов и вязкость разрушения // Усталость и вязкость разрушения: сб. науч. тр. -М.: Изд-во «Наука», 1974. — С. 79-108.

86. Иванова В. С., Ботвина Л. Р., Маслов Л. И. О дискретности процесса разрушения /Физика металлов и металловедение. — 1974. — Т.37, вып.2. — С. 407-413.

87. Иванова В. С. Усталостное разрушение металлов. — М.: Металлургиз-дат.- 1963.-258 с.

88. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. - 456с.

89. Фрактография, прокаливаемость и свойства сплавов / Брауи М. П. и др. j. Киев: Наукова Думка, 1972. - 311 с.

90. Фрактография и атлас фрактограмм. / Под ред. Дж. Феллоуза. М.: Металлургия, 1982. - 534 с.

91. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / 2-е изд., переработано и добавлено М.: Металлургия, 1993. -364с.

92. Разработка методики исследования коррозионной усталости сварных соединений магистральных газонефтепроводов/ Рудакова О. А. и др. // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. — 2010. — Т. 12, № 2. -С. 58-63.

93. Влияние состава неметаллических включений на зарождение микротрещин в металле шва/ Семенов С. С. и др.// Автоматическая сварка. 1988. -№ 12. - С.63-65.

94. Влияние параметров режимов сварки на структуру и свойства зоны термического влияния сталей с карбонитридным упрочнением/ Кривоносова Е. А. и др. // Тяжелое машиностроение. — 2009. № 7. — С. 23-26.

95. Матросов Ю. И., Литвиненко Д.А., Голованенко С. А. Сталь для магистральных трубопроводов. М., Металлургия, 1989.

96. ООО «Ростэк. Дирекция Общего Строительства»ул. Советская, 68, г. Пермь, Россия, 614045 тел/факс: (342)218-21-50, 218-21-52