Статья: РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИНАРНЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК С ПАРОВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ ГАЗОВЫХ ТУРБИН (2024)

Экспериментально исследовано влияние микроструктуры на усталостные свойства и механизмы разрушения сварных соединений стали 10, применяемых в свайном фундаменте. Установлено, что причиной возникновения и развития повторных трещин в строительных конструкциях, где были выполнены ремонтные сварочные работы в холодное время года, является высокая скорость охлаждения сварного соединения, приводящая к возникновению в участке перегрева зоны термического влияния структуры Видманштеттена. Соответственно, подобные структуры являются не пригодными к восприятию знакопеременных нагрузок. Однако для обеспечения работоспособности ремонтных сварных соединений, выполненных в холодное время года, необходимо проведение дополнительных технологических операций, способствующих снижению скорости охлаждения.

Функционально-градиентные материалы (ФГМ) - это перспективные материалы, характеризующиеся постепенными переходами либо в составе, либо в микроструктуре, либо в плотности. Для расширения потенциала данных материалов можно использовать аддитивное производство при их изготовлении. Анализ существующих исследований ФГМ, полученных методом селективного лазерного плавления (СЛП), показывает, что слабо представлены исследования влияния изменения количества частиц на структуру и свойства. Исследования композитных ФГМ с большим количеством армирующих частиц, особенно с использованием оборудования с высоким подогревом, ограничены. Целью данной работы является проведение исследований композитных образцов ВЖ159 + WC, составы которых могут быть использованы для изготовления ФГМ методом СЛП. Для решения поставленной цели были проведены исследования дефектов, микроструктуры, химического и фазового составов, а также твердости в композитных образцах. Важным аспектом данной работы является исследование возможности получения ФГМ из металлов с большим содержанием армирующих частиц с использованием высокотемпературного подогрева методом СЛП. Было получено, что после изготовления композитных образцов методом СЛП в них видны нерастворенные частицы WC и поры в гранулах данного материала, отсутствуют другие дефекты. При увеличении содержания WC в композитных материалах происходит изменение микроструктуры - увеличение количества дендритов WC в матрице композита. В образцах ВЖ159 + 20% WC в матрице уже наблюдается некоторое количество W, который мог туда попасть из распавшихся гранул WC. Установлено, что при увеличении количества WC в композитных образцах микротвердость матрицы возрастает и достигает 1122,9 HV при 80% WC.

Методами физического моделирования на установке Gleeble 3800-GTC была воспроизведена термическая обработка прутковых клемм из стали 40С2. Моделирование проводилось на образцах диаметром 6 мм, что является приемлемым для моделирования термической обработки прутка диаметром 18 мм ввиду высокой прокаливаемости стали 40С2. Показано влияние режимов термической обработки на формирование структуры. Установлено, что наилучшие механические свойства достигаются после предварительного нагрева токами высокой частоты (ТВЧ) - 940±10℃, закалке - 860±10℃ и отпуске - 350±10℃. Также показано негативное влияние низкой температурой нагрева ТВЧ в сочетании с низкой температурой закалки.

В данной работе были изучены процессы формирования микроструктуры стали 40С2 в зависимости от различных скоростей охлаждения. Работа началась с построения политермического разреза равновесной диаграммы состояния для рассматриваемого химического состава стали с использованием программы Thermo-Calc. Это позволило определить температуры начала и конца фазовых превращений. Затем была исследована микроструктура стали при различных скоростях охлаждения: 1, 10, 20, 50 и 100 °С/с. Каждая из этих скоростей охлаждения привела к образованию в стали различных структурных элементов, таких как феррит, перлит и мартенсит. Эти структурные изменения непосредственно влияют на механические характеристики материала, такие как прочность и твердость. В итоге была построена термокинетическая диаграмма распада аустенита для стали 40С2. Эта диаграмма отражает зависимость между температурой и временем, необходимым для превращения аустенита в более стабильные фазы при различных скоростях охлаждения. Результаты исследования имеют большое значение для понимания и оптимизации технологий термообработки с учетом требований к заданным механическим свойствам конечной продукции.

Современные тенденции развития нефтегазового сектора РФ предопределяют освоение новых месторождений нефти и газа в наиболее удаленных и труднодоступных регионах страны. В основном это северные и северо-восточные территории, отличающиеся практически полным отсутствием транспортных путей, малой численностью населения и сложными геологическими особенностями - многолетнемерзлыми грунтами и высоким уровнем обводнения поверхностного - деятельного - слоя. В работе приведены результаты комплексного исследования влияния этих факторов на работоспособность буроопускных свай фундаментов обустройства месторождений, изготовленных из стеклопластиковых труб. Показана возможность контролировать фактическое состояние материала свай неразрушающим методом, путем установки и исследования деградации свойств образцов-свидетелей. Использование лабораторных исследований для оценки фактического состояния вряд ли следует признать оптимальным, так как оно требует длительных выдержек образцов материалов в специализированных контейнерах, что достаточно сложно осуществить в условиях производственных лабораторий.

В статье представлены результаты исследования микроструктуры и химического состава отечественного аналога жаропрочного никелевого сплава GTD111, полученного методом селективного лазерного плавления (СЛП). Проведено детальное изучение морфологии порошка, использованного в процессе, а также анализ структуры и фазового состава полученных образцов. Особое внимание уделено влиянию легирующих элементов, таких как тантал, на формирование топологически плотно упакованных фаз и их распределение в сплаве. Результаты работы демонстрируют соответствие химического состава конечного материала исходным спецификациям, а также подчеркивают значимость корректировки химического состава для оптимизации свойств сплава. Полученные данные позволяют сделать выводы о перспективах применения безрениевых никелевых сплавов в высокотемпературных условиях, а также о потенциале использования технологии СЛП для создания топологически сложных и термоустойчивых конструкционных материалов.

Проблема повышения износостойкости деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания, является очень важной на сегодняшний день. Существует большое количество технологий и систем легирования, применяемых для создания износостойких слоев. Перспективной технологией с точки зрения производительности и получения слоев наплавки большой толщины является наплавка с использованием порошковых проволок. В статье рассмотрено формирование слоев с использованием порошковых проволок, с последующим исследованием микроструктуры, микротвердости и проведением рентгеноструктурного анализа. Результаты показывают, что применение наплавки в среде защитных газов и порошковых проволок позволяет получать качественные покрытия без поверхностных дефектов в виде трещин и пор. Также данные микроструктуры показывают, что при наплавке проволокой ПП-НП80Х20Р3Т происходит формирование дендритной структуры с карбидами хрома по границам зерен, а также для слоев выполненных с проволокой ППНП80Х20Р3Т характерно наибольшее значение твердости по сравнению с другими проволоками рассматриваемыми в данной работе.

Целью данной работы была разработка технологии изготовления мультиматериальных образцов системы ВЖ159/БрХЦрТ В методом селективного лазерного плавления с изменением химического состава в трех направлениях. Проводились исследования микроструктуры с помощью оптического микроскопа, для анализа химического состава использовали сканирующий электронный микроскоп, фазовый состав оценивался на рентгеновском дифрактометре. Также проводились механические испытания на универсальных испытательных машинах. Было получено, что микроструктура зоны сплава БрХЦрТ В представляет собой столбчатые зерна с эпитаксиальным ростом по направлению изготовления образца. Между двумя сплавами имеется переходная зона, в которой происходит смешение сплавов. Она имеет усредненный химический состав, в ней не образуется новых фаз и наблюдаются пики, соответствующие фазам для обоих сплавов. Существование переходной зоны продолжается вплоть до нанесения и сплавления шестого слоя сплава БрХЦрТ В на сплаве ВЖ159 (примерно 300 мкм). Мультиматериальный образец в испытаниях на растяжение показал большие чем в два раза значения (430 МПа против 203 МПа), но не превзошел показатели для ВЖ159 (1202 МПа). Относительное удлинение при растяжении и сжатии мультиматериального образца было меньше, чем у ВЖ159, БрХЦрТ В и Inconel 718. Анализ мультиматериальных образцов с изменением химического состава в трех направлениях показал, что наличие зоны смешения сплавов в одном слое печати величиной 350-400 мкм будет достаточно для устранения дефектов. Материалы статьи были представлены на Международной научно-практической конференции «Перспективные машиностроительные технологии (Advanced Engineering Technologies) AET 2024», проходившей в Санкт-Петербурге 13-17 мая 2024 года.

В статье предложена аэроконденсатная технология совместного регулирования пресноводных ресурсов и климата с целью масштабного водообеспечения населения, увлажнения пустынь и аридных земель в Саудовской Аравии, Африке и других климатически проблемных регионах. Сформулированы технико-экономические характеристики мегасистемы «COOLERs» с производительностью безотходного промышленного сбора пресноводного конденсата до 30 тыс. т/сут. и с генерацией высотной зонтичной облачности перистого типа (Cirrus) толщиной 0,5–2,0 км и массой от десяти до нескольких тысяч тонн для снижения солнечной радиации до 40% над площадью до 100 тыс. км2 для обеспечения доступа влажных морских атмосферных масс на территорию пустынь. Пресноводный конденсат производится благодаря наличию практически безграничной и экологически чистой атмосферной влаги морей и океанов путем применения турбокомпрессорной системы для охлаждения воздуха при его адиабатическом расширении. Основой для реализации аэроконденсатной технологии регулирования водных ресурсов и климата служит электрическая энергия АЭС и ТЭС проблемных регионов.