Формирование остаточных напряжений в цилиндрах глубинно-штанговых насосов после технологических операций изготовления
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-2-87-96Ключевые слова:
металлография, твердость, цилиндры глубинно-штанговых насосов, остаточные напряжения, скорость поперечных волн, акустоупругостьАннотация
Исследовано влияние технологических операций на формирование остаточных напряжений при изготовлении цилиндров глубинно-штанговых насосов, изготовленных из марки стали 38Х2МЮА. Рассмотрены следующие операции: состояние поставки, отпуск, механическая обработка, ионное азотирование. Измеряемыми параметрами явились поперечные скорости ультразвуковых волн, используемые для расчетов изменений остаточных напряжений, которые определялись с использованием явления акустоупругости. Величина усредненных значений остаточных напряжений оценивалась разрушающим методом по методике завода-изготовителя разрезкой кольцевых образцов, вырезанных из труб после соотвтствующих технологических операций. Отмечена неоднородность остаточных напряжений по периметру трубы относительно среднего значения после всех технологических операций обработки изделия. По результатам исследований максимальные отклонения остаточных напряжений получены после операции азотирования. Из цилиндров изготовлены образцы-свидетели, с помощью которых проведена проверка твердости азотированного слоя и металлографический анализ микроструктуры азотированного слоя. Исследованная микроструктура состоит из перлита и феррита на первых 3-стадиях операций. После ионного азотирования микроструктура состоит из сорбитообразного азотистого перлита с включениями нитридов алюминия на глубине до 0,3 мм от внутренней поверхности. Микроструктура сердцевины феррито-перлитная, нормализованная, высокоотпущенная. Проведенные исследования позволили выявить неоднородность остаточных напряжений по периметру трубы относительно среднего значения после всех технологических операций обработки изделия, достигающие 10 МПа; максимальные отклонения остаточных напряжений получены после операции азотирования и превышают 60 МПа; микроструктура в состоянии поставки после отпуска и механической обработки состоит из перлита и феррита; микроструктура после ионного азотирования состоит из сорбитообразного азотистого перлита с включениями нитридов алюминия. Твердость соответствует требованиям конструкторской документации.Библиографические ссылки
Сопоставление результатов экспериментальных и теоретических исследований механических напряжений при сжатии кольцеобразного образца / И. Е. Aлифанова, А. В. Федоров, И. Ю. Кинжагулов, В. А. Быченок, И. В. Беркутов // Приборы. 2022. № 12(270). С. 22-26.
Методика оценки неопределенности измерений механических напряжений ультразвуковым методом с помощью оптико-акустического раздельно-совмещенного преобразователя / А. В. Федоров, В. А. Быченок, И. В. Беркутов, И. Е. Алифанова // Контроль. Диагностика. 2021. Т. 24, №7. С. 56-61. DOI: 10.14489/td.2021.07.pp.056-061
Современное состояние методов и средств регистрации высоких температур и механических напряжений в конструкциях / М. И. Беловолов, С. О. Козельская, О. Н. Будадин, В. Ю. Кутюрин // Контроль. Диагностика. 2020. Т. 23, № 8(266). С. 30-43. DOI: 10.14489/td.2020.08.pp.030-043
Структура и свойства поверхностного слоя высокохромистой аустенитной стали, подвергнутой ионно-плазменному азотированию / Ю. Ф. Иванов, Е. А. Петрикова, С. В. Лыков, Ю. А. Денисова, А. Д. Тересов, О. С. Толкачев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2020. № 12. С. 805-815. DOI: 10.26456/ pcascnn/2020.12.805
Влияние условий азотирования конструкционных сталей на их эксплуатационные свойства и структурный метод оценки качества поверхностного слоя / Л. И. Куксенова, М. С. Алексеева, И. А. Хренникова, М. А. Гресс // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2019. № 4-1 (336). С. 163-171.
Ионное азотирование высоколегированных конструкционных сталей с ультрамелкозернистой структурой при различных температурах / Р. С. Есипов, Р. А. Абдуллин, Ю. Г. Хусаинов, А. А. Николаев // Поверхность, рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования. 2021. № 10. С. 102-107. DOI: 10.31857/S1028096021100058
Рамазанов К. Н. Исследование влияния азотирования и высокотемпературного азотирования в тлеющем разряде с эффектом полого катода на фазовые превращения в конструкционных и инструментальных сталях // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2008. Т. 10, № 1. С. 100-107.
Булдакова И. В., Волкова Л. В., Муравьев В. В. Распределение напряжений в образцах труб магистральных газопроводов со сварным соединением // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18, № 1. С. 4-8. DOI: 10.22213/2410-9304-2020-1-4-8
Прибор и методики измерения акустической анизотропии и остаточных напряжений металла магистральных газопроводов / Л. В. Волкова, О. В. Муравьева, В. В. Муравьев, И. В. Булдакова // Приборы и методы измерений. 2019. Т. 10, № 1. С. 42-52. DOI: 10.21122/2220-9506-2019-10-1-42-52
Рыжова А. О., Бехер С. А., Попков А. А. Использование метода акустоупругости для контроля упругих механических напряжений в материале колец подшипников // Дефектоскопия. 2020. № 11. С. 28-37. DOI: 10.31857/S0130308220110032
Кондратенко Л. А., Миронова Л. И. Остаточные напряжения при радиальной деформации стальных труб // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2022. № 1. С. 70-76. DOI: 10.52261/ 02346206_2022_1_70
Влияние поверхностного механического упрочнения на релаксационную стойкость сталей / Г. В. Мураткин, Д. А. Болдырев, Л. И. Попова, С. Г. Прасолов // Сталь. 2021. № 5. С. 33-35.
Хлыбов А. А., Углов А. Л., Рябов Д. А. Об особенностях использования явления акустоупругости при контроле напряженного состояния анизотропного материала технических объектов при отрицательных температурах // Дефектоскопия. 2021. № 1. С. 23-32. DOI: 10.31857/S0130308221010036
Хусаинов Ю. Г. Исследование структуры, фазового состава и механических свойств упрочненного слоя стали аустенитного класса при локальном ионном азотировании с эффектом полого катода // Упрочняющие технологии и покрытия. 2022. Т. 18, № 8(212). С. 379-384. DOI: 10.36652/1813-1336-2022-18-8-379-384
Особенности разрушения азотированных образцов сталей 38Х2МЮА и 30Х3МА / А. В. Славин, А. А. Ляхов, А. А. Вишталюк, О. В. Кузьмина, И. В. Гулина, Н. О. Яковлев, А. В. Гриневич // Труды ВИАМ. 2021. № 9(103). С. 76-84. DOI: 10.18577/ 2307-6046-2021-0-9-76-84
Прохоров А. П., Баранова А. А. Перспективы развития процессов химико-термического упрочнения легированных сталей (обзорная информация) // Тенденции развития науки и образования. 2021. № 70-2. С. 78-85. DOI: 10.18411/lj-02-2021-59
Дементьев В. Б., Иванова Т. Н., Ломаева Т. В. Исследование процесса азотирования легированных сталей // Химическая физика и мезоскопия. 2020. Т. 22, № 3. С. 299-306. DOI: 10.15350/17270529.2020. 3.29
Загибалова Е. А., Москвина В. А., Майер Г. Г. Влияние метода и температуры ионно-плазменной обработки на физико-механические свойства поверхностных слоев в аустенитной нержавеющей стали // Frontier Materials & Technologies. 2021. № 4. С. 17-26. DOI: 10.18323/2782-4039-2021-4-17-26
Петрова Л. Г., Сергеева А. С. Поверхностное упрочнение коррозионностойких сталей ионным азотированием в аммиачно-аргонной смеси // Технология металлов. 2024. № 1. С. 10-15. DOI: 10.31044/ 1684-2499-2024-0-1-10-15
Особенности формирования остаточных напряжений в поверхностных слоях и покрытиях / С. Я. Бецофен, А. А. Лозован, В. С. Моисеев, С. С. Александрова, Н. А. Иванов, А. Н. Быкадоров // Деформация и разрушение материалов. 2023. № 10. С. 30-40. DOI: 10.31044/1814-4632-2023-10-30-40
Хомутов А. С., Муравьев В. В. Выявление дефектов цилиндра глубинно-штангового насоса после ионного азотирования // Интеллектуальные системы в производстве. 2023. Т. 21, № 2. С. 16-26. DOI: 10.22213/2410-9304-2023-2-16-26
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Виталий Васильевич Муравьев, Алексей Сергеевич Хомутов, Ольга Владимировна Муравьева, Елена Альбертовна Степанова, Вера Денисовна Попова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
