Анотація до роботи:

Дмитрик В.В. Теоретичні i практiчнi основи збільшення ресурсу експлуатації зварних з'єднань iз теплотривких перлітних сталей.

Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за фахом. – 05.02.01 – Матеріалознавство. – Харкiвський національний автомобільнодорожний університет, Харків, 2007.

Дисертація присвячена питанням оптимізації формування структури і властивостей зварних з'єднань з Cr-Mo-V теплотривких перлітних сталей енергетичного обладнання теплових електростанцій. Визначено зв'язки між вихідною структурою даних зварних з'єднань і її фізико-хімічними властивостями в умовах повзучості, а також з пороутворенням. Удосконалено закономірності формування оптимізованої вихідної структури, що характеризуються поліпшеними фізико-хімічними властивостями в умовах повзучості, що дозволило знизити інтенсивність зародження і розвитку пор у структурі зварних з'єднань. Запропоновано концепцію утворення пор у зварних з'єднаннях і шлях удосконалення структури для зменшення інтенсивності їхнього утворення. Визначено фізичні умови формування оптимальної вихідної структури зварних з'єднань на основі результатів рішення запропонованої теплової задачі, реалізованої в умовах законів Навьє-Стокса і Фур'є.

На базі даних моделювання вихідної структури зварних з'єднань і вивчення їх фізико-хімічних і механічних властивостей, а також пошкоджуваності в умовах повзучості структури порами, встановлена залежність між структурою, властивостями й інтенсивністю її пошкоджуваності порами.

Обґрунтовано і запропоновано новий науковий напрямок, що забезпечує розробку нових функціональних і конструкційних матеріалів для зварювального обладнання, якi дозволяють шляхом їхнього використовування зменшити структурну неоднорідність і вихідну дефектність у металі шва.

Теоретично обґрунтована й отримана практично вихідна структура зварних з'єднань з Cr-Mo-V перлітних сталей, яка характеризується зменшеним ступенем вихідної структурної неоднорідності, що забезпечує поліпшення фізико-хімічних і механічних властивостей зварних з'єднань в умовах повзучості та дозволяє збільшити ресурс їхньої експлуатації до 300000–350000 годин.

1. У диссертаційній роботі наведено теоретичні узагальнення і нові уявлення про роль структури і властивостей зварних з'єднань паропроводiв з теплотривких перлітних сталей у механізмі їхньої пошкоджуваності в умовах повзучості, що дозволило створити наукові основи для практичного збільшення ресурсу їхньої експлуатації.

2. Уперше вивчені особливості процесу перетворення бейнітно-феритних структур зварних з'єднань в умовах їх тривалої експлуатації в феритно-карбідні суміші, що відрізняються, інтенсивність якого залежить від вихідної структури зварних з'єднань та сегрегації легуючих елементів.

3. Установлена закономірність підвищення інтенсивності пошкоджуваності порами зварних з'єднань в умовах експлуатаційної повзучості від наявності в металі шва подовжених зерен -фази, феритних прошарків на ділянці сплавлення і нових продуктів розпаду аустеніту у вигляді перліту чи мартенситу на ділянці неповної перекристалізації зони термічного впливу.

4. Запропоновано концепцію пошкоджуваності зварних з'єднань з теплотривких перлітних сталей в умовах експлуатаційної повзучості, що складається з двох стадій. На першій стадії пошкоджуваність забезпечується переважно дифузійними процесами. На другiй – переважно дислокаційними.

5. Уперше визначена залежність швідкості карбідних реакцій M₃C M₇C₃ M₂₃C₆ M₆C і інтенсивностi утворення фрагментованих субзерен -фази в умовах повзучостi від вихідної структури зварних з'єднань і сегрегації легуючих елементів.

6. Виявлено, що коагуляція карбідів M₂₃C₆ по межах зерен -фази забезпечується їх коалесценцією, а також дифузійними процесами легуючих елементів і залежить від їхньої вихідної сегрегації і від вихідної структури зварних з'єднань.

7. Для оптимізації структури і властивостей зварних з'єднань, а також зменшення сегрегації запропонована нова технологія, що передбачає їх зварювальне нагрівання, яке грунтується на результатах вирішення теплової задачі в умовах законів Нав'є-Стокса і Фур'є.

8. Шляхом моделювання зварювального нагрівання забезпечено умови для формування дрібнозернистої рівноосьової структури металу шва, відсутність феритних прошарків на ділянці сплавлення й одержання нових продуктів розпаду аустеніту у вигляді бейнiту чи трооститу на ділянці неповної перекристалізації зони термічного впливу.

9. Обґрунтована закономірність зменшення пошкоджуваності зварних з'єднань в умовах повзучості шляхом одержання їх оптимізованої вихідної структури, рівномірного розподілу дрібнодисперсних карбідних виділень VC і Mo₂C по тілу зерен -фази і по їхніх межах.

10. Теоретично обґрунтувано і запропонувано новий науковий напрямок, присвячений розробці термостійких покрить сопел і композицій з порошкових матеріалів для струмопідвідних мундштуків зварювальних пальників, використання яких дозволяє зменшити вихідну дефектність зварних з'єднань.

11. Вперше було одержано зварні з'єднання iз теплостiйких перлітних сталей з оптимiзованою структурою, яка характеризується зменшеним ступенем структурної неоднорідності, забезпечує в робочих умовах більш високий рівень їхньої жароміцності.

12. Застосування зварних з'єднань паропроводів із теплостiйких перлітних сталей, виготовлених за запропонованою технологією, забезпечує відповідно збільшення паркового ресурсу їхньої експлуатації до 350000 годин.

13. Результати дисертаційної роботи впроваджені на відповідних за профілем і спорiднених підприємствах з очікуваним річним економічним ефектом близько 3 млн. у.о. і використовуються при проектуванні, виготовленні й експлуатації зварних з'єднань з теплотривких перлітних сталей, а також жароміцних сталей інших класів. Матеріали роботи є основою подальших розробок по збільшенню ресурсу експлуатації зварних з'єднань з теплотривких і жароміцних сталей, а також для створення нових теплотривких сталей.

Таким чином, вирішена комплексна науково-прикладна задача, що забезпечує збільшення ресурсу експлуатації зварних з'єднань з Cr-Mo-V теплотривких сталей теплоенергетичного устаткування, що має винятково важливе значення для економіки України.

Публікації автора:

1. Дмитрик В.В. Моделирование структуры сварных соединений теплоустойчивых перлитных сталей //Автоматическая сварка. –2000. –№4. –С.27–30.

2. Дмитрик В.В., Пащенко А.Н. Уменьшение структурной неоднородности участка неполной перекристаллизации ЗТВ сварных соединений перлитных сталей //Автоматическая сварка. –2003. –№7. –С.14–18.

3. Дмитрик В.В., Кравец Ю.А. Особенности исходного строения участков сварных соединений из стали 15Х1М1Ф //Автоматизация и современные технологии. –2001. –№7. –С.11–13.

4. Данильченко Б.В., Дмитрик В.В., Притула С.И. Способы уменьшения забрызгивания сопел и токоподводящих мундштуков сварочных горелок //Сварочное производство. –1995. –№9. –С.22–24.

5. Дмитрик В.В., Пащенко А.Н. Структура и свойства сварных соединений перлитных сталей, выполненных автоматической сваркой в среде углекислого газа //Новые решения в современных технологиях. Вестник Харьковского национального политехнического университета. Выпуск №77. –Харьков. –2000, –С.42–44.

6. Дмитрик В.В., Пащенко А.Н. Разработка термостойких покрытий для сопел сварочных горелок. Новые решения в современных технологиях. Вестник Харьковского национального политехнического университета. Выпуск №78. –Харьков. –2000, –С.56–58.

7. Дмитрик В.В., Конык А.И. К концепции зарождения пор в сварных соединениях при низкотемпературной ползучести //Автоматическая сварка. –2005. –№7. –С.28–31.

8. Дмитрик В.В. К ползучести сварных соединений из низколегированных Cr-Mo-V теплоустойчивых перлитных сталей //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. –2004. –№6. –С.88–92.

9. Дмитрик В.В., Шелепов И.Г. К оценке остаточного ресурса сварных соединений паропроводов ТЭС по структурному фактору //Энергетика и Электрификация. –2005. –№9. –С.41–43.

10. Дмитрик В.В., Пащенко А.Н. Получение оптимальной исходной структуры сварных соединений из перлитных сталей для увеличения ресурса их эксплуатации в условиях низкотемпературной ползучести. Сборник тезисов стендовых докладов Междунар. конф. “Современные проблемы сварки и ресурса конструкций”. –Киев.–2003. –С.101–102.

11. Семенов А.В., Дмитрик В.В., Пузиков В.М. Разработка и использование покрытия с повышенной термостойкостью на основе карбида кремния для защиты от забрызгивания сварочных горелок. Сборник тезисов стендовых докладов Междунар. конф. “Современные проблемы сварки и ресурса конструкций”. –Киев.–2003. –С.72–73.

12. Дмитрик В.В., Ильенко Н.А., Кириченко Е.П. Повышение механических свойств металла участка неполной перекристаллизации //Сварочное производство. –1991. –№1. –С.11–12.

13. Термостойкое покрытие: А.с. 1737035, СССР, МКИ 5С30В29/04 /Б.Е. Патон, В.П. Семиноженко, В.М. Пузиков, А.С. Мизяк, В.В. Дмитрик, А.В. Семенов, Д.И. Момот, С.И. Притула (СССР). –№4760222/26; Заявлено 25.09.89; Опубл.30.05.92; Бюл. №20. –5с.

14. Дмитрик В.В., Акулов А.И. Снижение забрызгивания сопел горелок для сварки в углекислом газе //Сварочное производство. –1991.–№2. –С.27.

15. Сопло к горелкам для электродуговой сварки в защитных газах: А.с. 1444109, СССР, МКИ В23К 9/16 /В.В. Дмитрик, Д.И. Момот, А.Г. Хлывняк, Н.А. Ильенко (СССР). –№4103845/31–27; Заявлено 26.05.86; Опубл. 15.12.88; Бюл.№46. –3с.ил.

16. Сопло к горелкам для электродуговой сварки: А.с. 1261762, СССР, МКИ В23К 9/16 /А.И. Акулов, В.В. Дмитрик, Г.М. Чекалин, И.И. Сизов, В.Н. Катанчик, А.И. Ермаков (СССР). –№3786381/25–27; Заявлено 04.09.84; Опубл. 07.10.86; Бюл. №37. –4с.ил.

17. Дмитрик В.В., Пащенко А.Н. Закономерности зарождения пор в сварных соединениях из теплоустойчивых перлитных сталей в условиях эксплуатационной низкотемпературной ползучести. Материалы научно-практической конференции “Перспективные разработки науки и техники”. –Белгород-Днепропетровск. –2004. –С.22–23.

18. Конык А.И., Дмитрик В.В. Улучшение качественных характеристик структуры металла участка неполной перекристаллизации //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. –2005. –№2/1 (14). –С.36–38.

19. Дмитрик В.В., Конык А.И. Структура и пористость сварных соединений из теплоустойчивых сталей в условиях ползучести //Повышение надежности сварных соединений при монтаже и ремонте технологического оборудования в энергетике. Доклады 2-го научно практического семинара. –Киев. –2005. –С.29–30.

20. Дмитрик В.В., Барташ С.Н. К взаимосвязи структуры и повреждаемости сварных соединений паропроводов в условиях ползучести //Повышение надежности сварных соединений при монтаже и ремонте технологического оборудования в энергетике. Доклады 2-го научно практического семинара. –Киев. –2005. –С.28–29.

21. Сопло для сварочных горелок: А.с. 1704980, СССР, МКИ В23К 9/16 /В.В. Дмитрик, Л.В. Поляков, Д.И. Момот, Э.К. Цебренко, С.Н. Барташ, С.В. Запара, Н.П. Воличенко (СССР). –№4371903/27; Заявлено 01.02.88; Опубл.15.01.92; Бюл. №2. –4с.ил.

22. Материал для токоподводящих мундштуков к сварочным горелкам: А.с. 1816609. Российская федерация, МКИ В23К 35/30 /В.В. Дмитрик, Д.И. Момот, Н.В. Грицай, С.М. Вилков, Н.П. Воличенко (Украина). –№4902661/08; Заявлено 30.10.90; Опубл. 23.05.93; Бюл. №19. –4с.

23. Неплавящийся электрод: А.с. 1539029, СССР, МКИ В23К 35/02 /В.В. Дмитрик, Д.И. Момот, Ю.М. Писарев, Э.К. Цебренко, А.С. Мизяк, С.В. Калиниченко (СССР). –№4410029/31–27; Заявлено 14.04.88; Опубл. 30.01.90; Бюл. №4. –3с.ил.

24. Горелка для электродуговой сварки: А.с. 1444110, СССР, МКИ В23К 9/16 /В.Ф. Романенко, В.В. Дмитрик, Д.И. Момот, Л.В. Поляков, В.В. Шевченко (СССР). –№4182336/31–27; Заявлено 19.01.87; Опубл. 15.12.88; Бюл. №46. –3с.ил.

25. Ильенко Н.А., Ситников Б.В., Дмитрик В.В. Горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах //Автоматическая сварка. –1988. –№4. –С.70.

26. Дмитрик В.В., Пузиков В.М., Семенов А.В. К разработке термостойких покрытий сопел и мундштуков сварочных горелок //Сварочное производство. –1993. –№7. –С.25–27.

27. Горелка для дуговой сварки в защитных газах: А.с. 1318360, СССР, МКИ В23К 9/16 /В.В. Дмитрик, В.Ф. Романенко, А.Г. Хлывняк (СССР). –№4004580/31–27; Заявлено 07.01.86; Опубл. 23.06.87; Бюл. №23. –3с.ил.

28. Дмитрик В.В., Пузиков В.М., Семенов А.В. Предотвращение забрызгивания сопел сварочных роботов и автоматов с помощью алмазоподобного покрытия //Сборник научных докладов конференции стран СНГ. “Алмазоподобные пленки углерода”. –Харьков. –1994. –С.51–52.

29. Дмитрик В.В., Барташ С.Н. Структурный фактор при повреждаемости сварных соединений из теплоустойчивых Cr-Mo-V перлитных сталей в условиях ползучести. //Часть I. Сборник докладов 6-ой Международной конференции “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов”. Под общей редакцией И.М. Неклюдова, В.М. Шулаева. –Харьков: ННЦ ХФТИ, ИПЦ “Контраст”, 2005. –С.150–151.

30. Дмитрик В.В., Ильенко Н.А. Расчет температурного режима при электродуговой сварке с дополнительной присадочной проволокой //Известия вузов. Машиностроение. –1987. –№3. –С.126–129.

31. Дмитрик В.В., Ильенко Н.А. Анализ расчетных методик определения температурного режима в области кристаллизующегося металла шва и ЗТВ с учетом движения жидкого металла в ванне //Труды всесоюзной конф. “100-летие сварки по методу Н.Г. Славянова и современные проблемы развития сварочного производства”. –Пермь.: –1988. –С.19–20.

32. Способ определения направления движения потока жидкого металла из головной в хвостовую часть сварочной ванны: А.с. 1776524 СССР, МКИ В23К 31/12 /А.И. Акулов, В.В. Дмитрик, В.А. Бабушкина (СССР). –№4826879/08; Заявлено 05.03.90; Опубл. 23.11.92; Бюл. №43. –5с. ил.

33. Дмитрик В.В, Калиниченко В.И. Численные решения краевых задач теории электродуговой сварки на основе схемы Галеркина //Доповiдi нацiональної академiї наук України. –2002. –№5. –С.101–108.

34. Способ экспериментального определения закона распределения плотности тока по радиусу активного пятна дуги: А.с. 1278140, СССР, МКИ В23К 9/00, 9/16.. /Б.В. Ситников, В.В. Дмитрик, Н.А. Ильенко (СССР). –№3792022/25-27; Заявлено 20.09.84; Опубл. 23.12.86; Бюл.№47. –4с. ил.

35. Дмитрик В.В. К оценке тепла дуги, введенного в основной металл //Известия вузов. Машиностроение. –1990. –№4. –С.119–122.

36. Дмитрик В.В., Калиниченко В.И. Моделирование процесса электродуговой сварки //Известия вузов. Машиностроение. Москва. –2003. –№4. –С.59–64.

37. Дмитрик В.В., Калиниченко В.И. Моделирование процесса электродуговой сварки. Сборник тезисов стендовых докладов Междунар. конф. “Современные проблемы сварки и ресурса конструкций”. –Киев.–2003. –С.24.

38. Дмитрик В.В. Повышение эксплуатационных характеристик горелок для сварки в углекислом газе и его смесях //Автоматическая сварка. –1998. –№2. –С.42–45.

39. Дмитрик В.В. Разработка технологии автоматической сварки перлитных сталей в среде углекислого газа //Труды Междунар. конф. “Сварка и родственные технологии – в XX1 век”. Тезисы докладов. –Киев: ИЭС им. Патона, 1998. –С.36–37.

40. Дмитрик В.В., Притула С.И. Применение термостойких покрытий в сварочном оборудовании //Труды Междунар. конф. “Сварка и родственные технологии – в XX1 век”. Тезисы докладов. –Киев: ИЭС им. Патона, 1998. –С.37–38.

41. Дмитрик В.В. Расчетное определение температурных полей в сварных конструкциях //Автоматическая сварка. –1998. –№10. –С.29–31.

42. Дмитрик В.В. Разработка аппроксимаций решений сопряженных тепловых задач дуговой сварки с точным удовлетворением всем граничным условиям //Новые решения в современных технологиях. Вестник Харьковского национального политехнического университета. Выпуск №47. –Харьков. –1999. –С.60–63.

43. Дмитрик В.В. Разработка метода определения температурного режима расплава ванны //Известия высших учебных заведений. Машиностроение. Москва. –1999. –№1. –С.76–80.

44. Dmitrik V.V. A method of determining the temperature conditions in the molten pool //Welding International. –1999. –Vol.13. –№2. –P.159–161.

45. Dmitrik V.V. Stabilising the conditions of automatic welding pearlitic steels //Welding International. –1999. –Vol.11. –№13. –P.900–902.

46. Дмитрик В.В. К решению проблемы увеличения ресурса эксплуатации сварных соединений энергетического оборудования свыше 200000 ч. Труды Междунар. конф. "Сварные конструкции". –Киев. 2000. –С.10–11.

47. Дмитрик В. В., Пащенко А. Н. Разработка термостойких покрытий для предотвращения забрызгивания сопел при сварке в углекислом газе. Труды Междунар. конф. "Сварные конструкции".–Киев. 2000. –С.89 –90.

48. Дмитрик В. В., Шевченко В.В. К эффективности использования тепла расплава ванны //Автоматическая сварка. –2001. –№4. –С.25–27.

49. Дмитрик В.В., Сыренко Т.А. К развитию способов изготовления сварных соединений из теплоустойчивых перлитных сталей //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. –2004. –№2(8). –С.7–9.

50. Способ импульсной электродуговой сварки и устройство для его осуществления: А.с. 1370883, СССР, МКИ В23К9/16 /Б.В. Ситников, Н.А. Ильенко, В.В. Дмитрик. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 01.10.1987 г. –4с.ил.

51. Дмитрик В.В., Царюк А.К., Бугаец А.А. Оценка остаточного ресурса сварных соединений трубопроводов //Автоматическая сварка. –2006. –№2. –С.7–11.

52. Дмитрик В.В., Ляпунов А.М. К уменьшению исходной структурной неоднородности сварных соединений из низколегированных Cr-Mo-V теплоустойчивых перлитных сталей //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. –2006. –№1/1(19). –С.65–68.

53. Дмитрик В.В., Барташ С.Н. К диагностированию и прогнозированию остаточного ресурса сварных соединений паропроводов. //Часть I. Сборник докладов 7-ой Международной конференции “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов”. Под общей редакцией И.М. Неклюдова и В.М. Шулаева. –Харьков: ННЦ ХФТИ, 2006. –С.151–153.

54. Дмитрик В.В., Конык А.И., Шелепов И.Г. Связь структуры сварных соединений паропроводов с их повреждаемостью //Енергетика та електрифiкацiя. –2006. –№3. –С.41–45.

55. Дмитрик В.В., Притула С.И. Токоподводящие мундштуки из порошковых материалов для сварочных горелок //Автоматическая сварка. –2005. –№3. –С.45–47.

56. Термостійке покриття i спосiб його одержання: Патент №65027, Украина, МКИ В23К 35/36. /Семенов О.В., Пузiков В.М., Дмитрик В.В., (Україна). – 2003044010; Заявлено 30.04.2003; Опубл. 15.03.2004, Бюл. №3. –3с.

57. Дмитрик В.В., Ляпунов А.М. К закономерностям скольжения в условиях ползучести сварных соединений из теплоустойчивых перлитных сталей //Сварочное производство. –2007. –№1. –С.17–20.

58. Дмитрик В.В., Барташ С.Н., Шелепов И.Г. К особенностям повреждаемости сварных соединений паропроводов в условиях ползучести //Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. –2007. –№3. –С.78–84.