Основные научные результаты кафедры за последние несколько полученные под руководством Иванова М.А. при реализации хоздоговорной тематики с промышленными предприятиями по использованию высокопрочных сталей для трубной отрасли, в частности:

1. В рамках работы «Исследование и имитационное моделирование дефектов в продольных лазерно-гибридных сварных швов труб, разработка классификатора дефектов на основании полученных данных» для Челябинского трубопрокатного завода выполнены металлографические исследования сварных соединений (определение дефектов, микротвердость, микроструктура, химического и фазового составов) и проведен анализ условий возникновения дефектов сварных соединений полученных лазерно-гибридной сваркой.

Данный дефект был смоделирован при последующей оценке технологической и конструкционной прочности. Применение аппарата механики разрушения, теории упругости и пластичности, метода конечных элементов позволило учесть влияние на работоспособность (безопасность эксплуатации) сварного соединения лазерно-гибридных сварных швов труб многочисленных дефектов и отклонений технологии.

В результате работы был определен размер дефекта и впервые в мире разработаны ТУ на изготовление высокопрочных лазерно-гибридных сварных труб большого диаметра. Необходимо отметить, что лазерный шов является механически неоднородной твердой прослойкой.

2. После назначения размера дефекта и разработки классификатора дефектов проведены дальнейшие исследования для Челябинского трубопрокатного завода по разработке методики неразрушающего ультразвукового контроля сварных соединений, полученных с применением технологии лазерно-гибридной сварки. Проанализирован весь спектр неразрушающих методов контроля и выявлен ультразвуковой метод контроля, который позволяет высокоточно и надежно фиксировать дефекты лазерно-гибридной сварки. Для проверки разработанного метода спроектированы стандартные образцы предприятия (СОП), предназначенные для настройки параметров ультразвукового контроля стыкового сварного соединения полученного с применением технологии лазерно-гибридной сварки.

Результаты исследований также вошли в основу проекта ТУ по изготовлению новых лазерно-гибридных сварных труб большого диаметра.

3. В работе с Уральским механическим заводом по свариваемости высокопрочной стали 18ХГНМФР был в полной мере использован аппарат моделирования мягких швов в ESI SYSWELD, который подтвердил снижение остаточных напряжений при использовании более мягкой проволоки. Необходимо отметить, что продукция прошла все приемочные испытания и внедрена в серийное производство.
4. Научное направление по применению мягких прослоек нашло свое отражение в работе «Разработка предложений по корректировке требований нормативных документов РС к выбору сварочных материалов и технологическим процессам сварки корпусных конструкций, изготовленных из высокопрочной стали, включая конструкции, работающие в условиях низких температур». Заказчиком НИР было федеральное автономное учреждение «Российский морской регистр судоходства», которое осуществляет контроль и правовое регулирование обеспечения безопасности мореплавания судов и объектов морского транспорта в Российской Федерации.

По результатам НИР были разработаны рекомендации по совершенствованию нормативных требований РС в части обеспечения сопротивления образованию холодных трещин сварных соединений судокорпусных конструкций из высокопрочных сталей:

1) предложено ввести в Правила РС дополнительные испытания (Tekken-Test) для оценки сопротивления образованию холодных трещин металла сварного соединения при одобрении РС технологий сварки судокорпусных конструкций;

2) рекомендовано проводить дублирующий неразрушающий контроль сварных соединений, признанных годными по результатам первичного контроля по прошествии не менее 10 дней. Контроль проводится в отношении сварных соединений жесткого контура корпуса судна, при выполнении их при отрицательной температуре окружающего воздуха.

В ходе выполнения НИР были проведены численные исследования работы сварных соединений, которые показали, что использование мягких швов для тавровых сварных соединений позволяет:

– гарантировано обеспечить сопротивляемость образованию холодных трещин сварных соединений высокопрочных сталей;

– повысить до 40% долговечность сварного соединения при циклическом нагружении и до 20% запас прочности хрупкому разрушению.

Данная работа вскрыла большой пласт проблем в области строительства судов Арктического класса, в которых практически запрещены к использованию мягкие швы.

Результаты работы внедрены ФАУ «Российский морской регистр судоходства» в:

• пункты 6.2.1, 6.3.1.1.2, 6.3.1.1.4, 6.3.1.7, 6.3.2.1.4, 6.3.2.2.3, 6.3.2.2.6, 6.4.2, 6.4.4.8, 6.6.2.2.2, 6.6.3.6.3 и 6.6.3.7, а также таблицу 6.4.1.1 части III «Техническое наблюдение за изготовлением материалов» Правил технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов, НД № 2-020101-118 (см. циркулярное письмо № 314-01-1288ц от 18.11.2019);
• пункты 1.2.1 и 3.2.1 части XIV «Сварка» Правил классификации и постройки морских судов, НД № 2-020101-114 (см. циркулярное письмо № 314-01-1289ц от 18.11.2019).
• Таким образом, на кафедре ОиТСП студенты будут вовлечены в самые передовые и интересные исследования, которые позволят получить компетенции мирового уровня с соответствующими карьерными перспективами. Ждем Вас в числе студентов кафедры «Оборудование и технология сварочного производства».