Обоснование технологии восстановления деталей насосно-компрессорного оборудования лазерной наплавкой порошковых материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Оплеснин Сергей Петрович

• Оплеснин Сергей Петрович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Оплеснин Сергей Петрович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НЕФТЕГАЗОВОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

1.1 Особенности эксплуатации ответственных деталей нефтегазодобывающей отрасли (насосно-компрессорного оборудования)

1.1.1 Дефекты при эксплуатации насосно-компрессорного оборудования

и способы их предупреждения

1.1.2 Коррозия и изнашивание в среде сероводорода

1.2 Применяемы марки и системы легирования материалов для изготовления ответственных деталей нефтегазового машиностроения

1.3 Восстановление изношенных поверхностей насосно-компрессорного оборудования наплавкой

1.4 Оценка износостойкости наплавленных слоев

1.5 Способы оценки и минимизации напряженно-деформированного

состояния объектов после лазерной наплавки

Выводы по главе

2 ОПЫТНЫЕ СОСТАВЫ ПОРОШКОВЫХ НАПЛАВОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ. РАЗРАБОТКА, ПОЛУЧЕНИЕ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Разработка и получение наплавочных композиций системы Бе-М-Сг-В-Б1 в процессе порошковой лазерной наплавки

2.2 Оборудование и схема непрерывной лазерной наплавки

2.3 определение оптимальных технологических режимов непрерывной порошковой лазерной наплавки

2.4 Методики и оборудование металлографического анализа наплавленных композиций

2.5 Определение механических характеристик наплавочных композиций

2.5.1 Оборудование и методика испытаний на абразивное изнашивание

2.5.2 Оценка уровня остаточных механических напряжений магнитоанизотопным методом

2.6 Методики определения коррозионной стойкости

Основные выводы по главе

3 СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НЕПРЕРЫВНОЙ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКОЙ

3.1 Влияние гранулометрического состава наплавляемых композиций на сплавляемость, структурообразование и микромеханические свойства поверхности

3.2 Результаты металлографических исследований

3.2.1 Исследование общей микроструктуры наплавленных композиционных покрытий

3.2.2 Характер распределения легирующего комплекса в наплавленной композиции

3.3 Тонкая структура исследуемых покрытий

3.4 Анализ фазового состава исследуемых покрытий

3.5 Склонность композиционных покрытий к термическому

упрочнению. Комбинированная лазерно-термическая обработка

Основные выводы и обобщения по главе

4 МЕХАНИЧЕСКИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПЛАВЛЕННЫХ

КОМПОЗИЦИЙ

4.1 Анализ характера распределения твердости и микротвердости по толщине покрытий

4.2 Трибологические свойства и механизмы изнашивания Бе-М-Сг-В-З! покрытий

4.3 Результаты механических испытаний на статическое растяжение

4.4 Стойкость полученных покрытий к агрессивным средам

4.5 Оценка и минимизация уровня остаточных напряжений в наплавленном металле

4.6 Апробация технологии непрерывной лазерной наплавки порошковыми материалами на деталях насосно-компрессорного

оборудования

Основные выводы и обобщения по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование технологии восстановления деталей насосно-компрессорного оборудования лазерной наплавкой порошковых материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Нефтегазовая отрасль в России является одной из ключевых отраслей экономики, от ее состояния зависит стратегическое преимущество страны на международном рынке. Для успешного развития данной сферы необходимо решить ряд вопросов, одним из которых является производство эффективного, ремонтопригодного оборудования, включая технологии его восстановительного ремонта и упрочнения, с учетом стоимости готового изделия ниже зарубежных аналогов.

Опыт работы предприятий сервисного машиностроения показывает, что чаще всего потребность в восстановлении, упрочнении испытывают детали динамического оборудования сложной геометрии, изготовленных из легированных сталей, чаще в импортном исполнении. Входной контроль и дефектация изделий, поступающих на ремонт, показывают следующие часто встречающиеся дефекты: эксплуатационный износ посадочных мест, коррозия, диаметральные трещины в местах концентрации напряжений, сколы от ранее произведенного восстановления. Известно множество методов восстановления изношенных поверхностей, одним из которых является лазерная наплавка, причем перспективным направлением такой наплавки считают применение композиционных порошковых материалов, содержащих до 35 % упрочняющих карбидных фаз, что согласно имеющимся исследованиям, является достаточным для работы детали в условиях агрессивных сред, комбинированного нагружения и изнашивания, в том числе, это справедливо для деталей насосно-компрессорного оборудования, таких как роторы, коленчатые валы, штоки и др. Однако типовые технологии их лазерного восстановления имеют ряд недостатков, связанных с образованием таких дефектов как трещины, поры, занижение по высоте, провалы по твердости, отслоение покрытия и трещины после механической обработки.

Кроме того, в процессе лазерной наплавки с металлургической точки зрения одновременно протекает ряд сложных процессов: образование и растворение

карбидов в ванне расплава, кристаллизация, мартенситное превращение при охлаждении, что усложняет прогнозирование свойств готового изделия и приводит к необходимости проведения структурных исследований наплавленной поверхности в зависимости от составов наплавляемых композиций и режимов воздействия на поверхность металла концентрированных потоков энергии. В связи с чем, вопрос о разработке технологии качественного восстановления и упрочнения рабочей поверхности деталей НКО лазерной наплавкой наиболее актуален, что позволило сформулировать цель и задачи исследования.

Степень разработанности темы исследования. Способ восстановления и упрочнения рабочих поверхностей ответственных деталей методом нанесения покрытий был по достоинству оценен в производственной сфере разных стран, что получило отражение в трудах Н. Лонгфилда, Т. Леишаута, С. Катаямы, Х. Мохбачера, А.Г. Григорьянца, Л.С. Лившица, И.С. Яресько, Б.А. Калина, О.И. Шевченко, Т.Н. Осколковой и др.

Значимые для теории и практики результаты исследований в области лазерного воздействия на поверхность металлов и сплавов приведены в работах отечественных (С.И. Богодухов, А.И. Горкунов, А.Н. Грезев, С.Ф. Гнюсов, А.Н. Иванов, А.В. Макаров, В.А. Тарбоков, и т.д.) и зарубежных ученых (K. Kamaraj, H.-F. Xuan, C. Navas, R. Colaco, Y. Lei, R. Sun, Y. Tang). Анализ научно-технической литературы показал, что проблема восстановления изношенной поверхности и повышения эксплуатационной стойкости деталей нефтегазового машиностроения может быть решена путём создания порошковых легированных композиций, обладающих стойкостью к коррозионному разрушению. В работах авторов (Н.А. Гринберг, Ю.П. Ощепков, Г.М. Григоренко, Л.М. Синай, М.А. Девойно, Ф.И. Пантелеенко и др.) отмечено, что не только композиционное легирование порошковых материалов, но и использование технологий комбинированного лазерно-термического воздействия позволит обеспечить требуемый комплекс свойств готовых изделий.

Получение новых представлений и установление закономерностей структурообразования и механизмов карбидного упрочнения в наплавленных

композициях, позволит прогнозировать механические и служебные характеристики рабочих поверхностей тяжелонагруженного оборудования нефтегазового машиностроения под требования заказчика, что делает тему данного исследования весьма актуальной.

Объектом исследования является процесс восстановления и упрочнения рабочей поверхности ответственных деталей НКО методом непрерывной лазерной наплавки.

Предмет исследования - механизм структурообразования, карбидного упрочнения и формирования эксплуатационных свойств в покрытии при лазерном и ультразвуковом ударном воздействии.

Цель работы - повышение эксплуатационной стойкости деталей насосного и компрессорного оборудования за счет разработки рациональной технологии восстановления и упрочнения рабочей поверхности методом непрерывной лазерной наплавки порошковых легированных композиций.

Задачи исследования:

1) научно-обоснованный выбор составов многокомпонентных порошковых материалов системы Fe-Ni-Cг-Si, микролегированных молибденом, медью, бором и марганцем, для обеспечения высоких показателей эксплуатационной стойкости создаваемых защитных покрытий;

2) оптимизация режимов непрерывной лазерной наплавки; получение математических зависимостей, позволяющих оценить влияние мощности лазерного излучения, скорости перемещения лазера и подачи порошкового материала на геометрические параметры и свойства наплавленного слоя.

3) исследование закономерностей структурообразования и формирования свойств в поверхностном наплавляемом слое при лазерной наплавке и последующей термической обработке;

4) обоснование механизма карбидного упрочнения поверхности, сформированной многокомпонентными порошковыми композициями;

5) оценка коррозионной стойкости, механических и трибологических свойств наплавленных материалов в условиях, близких к режимам эксплуатации;

6) внедрение разработанных порошковых композиций и режимов их наплавки в практику ремонтного производства деталей нефтегазовой отрасли в условиях ООО «Технология» г. Оренбург.

Содержание диссертации соответствует областям исследований паспорта научной специальности 2.6.1 (05.16.01) - Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов: п. 2 «Теоретические и экспериментальные исследования фазовых и структурных превращений в металлах и сплавах, происходящих при различных внешних воздействиях; п. 3 «Теоретические и экспериментальные исследования влияния структуры (типа, количества и характера распределения дефектов кристаллического строения) на физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные свойства металлов и сплавов»; п. 6 «Разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов объемной и поверхностной термической, химико-термической, термомеханической и других видов обработок, связанных с термическим воздействием, а также специализированного оборудования»; п. 7 «Изучение взаимодействия металлов и сплавов с внешними средами в условиях работы различных технических устройств, оценка и прогнозирование на его основе работоспособности металлов и сплавов».

Положения, обладающие научной новизной и выносимые на защиту:

1) структурное обоснование новых составов наплавочных порошковых композиций, разработанных для упрочнения поверхностей насосно-компрессорного оборудования, работающего в условиях интенсивного изнашивания в присутствии агрессивных сред (п.2 паспорта научной специальности);

2) результаты статистической обработки экспериментальных данных, позволившие обосновать рациональные параметры процесса лазерной наплавки для восстановления и упрочнения рабочей поверхности крупногабаритного оборудования (п.6 паспорта научной специальности);

3) результаты исследования гранулометрического и фазового состава, структуры и свойств разработанных наплавок при термическом и ультразвуковом воздействии, демонстрирующие особенности протекания структурных превращений

на этапах лазерного воздействия, термического и УЗО упрочнения, а также эксплуатации в сероводородсодержащих средах (п.3 паспорта научной специальности);

4) распределение остаточных напряжений, формирующихся в поверхностном слое на этапе лазерной и последующей ультразвуковой обработки, определяющее градиент концентрационного фона на данных технологических этапах (п.3 паспорта научной специальности);

5) результаты внедрения разработанного технологического процесса нанесения покрытий на основе микролегированных порошковых композиций методом лазерной наплавки в практику ремонтного производства насосно-компрессорного оборудования (п.7 паспорта научной специальности).

Практическая значимость работы заключается в повышении эксплуатационной стойкости восстановленных роторов и валов НКО на 15-25 % благодаря разработке новых наплавочных композиций, а также оптимизации режимов лазерной наплавки с применением финишной ультразвуковой ударной обработки, обеспечивающих безаварийную работу оборудования нефтегазового машиностроения в условиях агрессивных сероводородсодержащих сред.

Разработанная технология введена в производственное исполнение на участке лазерной обработки металлов предприятия ООО «Технология», г. Оренбург, при восстановлении изношенного вала ротора № 46.7020.000 (заказ № 02.16.100) изготовленного из материала импортного исполнения, и бывшего в эксплуатации в условиях агрессивных сероводородсодержащих сред на объектах ООО «Газпром Добыча Оренбург». Экономическая эффективность от внедрения данной технологии по оценке экономистов ремонтно-сервисного предприятия составила 0,9 млн. руб. на один ротор. Основные технические характеристики разработки, её принципиальные отличия от имеющихся аналогов включены в разработку стандарта организации СТО СМК 7.5-04.2019 «Лазерная наплавка порошковыми материалами деталей насосного и компрессорного оборудования».

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. В качестве методологической основы работы приняты труды российских и

зарубежных авторов в области исследования структуры и свойств многокомпонентных покрытий металлических материалов, полученных поверхностной лазерной обработкой, государственные стандарты РФ, а также классические принципы материаловедения, металлографии и неразрушающего контроля. Использованы методы математического планирования эксперимента и инженерном анализе, теория трения и коррозионных повреждений, фазовых превращений в сплавах на основе железа и никеля.

Достоверность результатов работы обеспечена корректностью поставленных задач, значительным объемом экспериментальных данных, комплексом современных методик в области решения задач металловедения, сопоставлением научных результатов с работами отечественных и зарубежных ученых в области лазерных технологий, подтверждением результатов исследования на практике.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались, и получили одобрение на следующих конференциях: 11-ой международной конференции по системам машиностроения, автоматизации и управления, MEACS 2017 (11-th International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems, MEACS 2017) (Томск, 2017 г.); «XVIII Международной научно-технической Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых» (Екатеринбург, 2017, 2020 гг.); «XXIV Уральской школе металловедов-термистов - Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (Магнитогорск, 2018 г.); международной научно-технической конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении» (International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment, ICMTMTE-2018, ICMTMTE-2019, ICMTMTE-2021) (Севастополь, 2018 - 2021 гг.); всероссийской научно-методической конференции (с международным участием) «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры» (Оренбург, 2018 - 2021 гг.); научно-методических семинарах кафедры материаловедения и технологии материалов ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»

(Оренбург, 2017 - 2021 гг.), кафедры «Технология машиностроения» ФГБОУ ВО «Севастопольский государственный университет» (Севастополь, 2018 - 2021 гг.).

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы применяют на машиностроительном предприятии сервисного обслуживания и ремонта ООО «Технология», а также на предприятиях: ООО «Газпром Добыча Оренбург», ООО «Газпром Добыча Астрахань», ООО «Газпром Нефть Оренбург», в учебном процессе кафедры материаловедения и технологии материалов ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» при подготовке обучающихся по профилю «Повышение износостойкости и восстановление деталей».

Личный вклад автора заключается в постановке задач и проведении теоретических и экспериментальных исследований; обработке полученных результатов, анализе, обобщении, научном обосновании; формулировании положений, выносимых на защиту, выводов и заключения; подготовке статей по теме диссертационной работы; разработке и внедрении в производство результатов исследований.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 научных статей, в том числе 2 - в изданиях из «Перечня...» ВАК, 4 - в изданиях, индексируемых в международных базах SCOPUS и Web of Science, охранный документ на результаты интеллектуальной деятельности.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, четыре раздела с описанием результатов исследований, заключение, изложена на 208 страницах, содержит 94 рисунка, 39 таблиц и список использованных источников из 145 наименований, 2 приложения.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НЕФТЕГАЗОВОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

1.1 Особенности эксплуатации ответственных деталей нефтегазоперерабатывающей отрасли (насосно-компрессорного оборудования)

Насосно-компрессорное оборудование (НКО) - является стратегической частью нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Только по Оренбургской области в технологических процессах нефтепереработки задействовано около 6500 единиц данного оборудования, где доля компрессоров и насосов составляет порядка 40 %. Подобное распределение аналогично для всей нефтегазовой отрасли России и Зарубежья.

Типичная компрессорная установка представляет собой компрессор объемного действия, оснащенный поршневой системой сжатия. Данный тип компрессоров наиболее примененим в нефтяной и газовой отрасли, используется в технологических процессах, где актуальны высокая надежность и работоспособность при длительной непрерывной эксплуатации, обладает рядом существенных преимуществ:

- создание высокой степени сжатия;

- высокий КПД;

- относительно умеренная стоимость;

- простота технического обслуживания;

- возможность использования в качестве дожимного оборудования.

Основными конструктивными блоками насоса являются корпус и ротор.

Ротор в сборе - это системный узел, состоящий из рабочего колеса, вала,

втулок, подшипников, гайки, полумуфт, кольца уплотняющего и шпонки закрепленных на валу, (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Эскиз ротора компрессорной установки

Так как компрессорные установки в нефтяной и газовой отрасли применяют для транспортировки, закачки и перекачки газов и жидкостей, то практически все его узлы работают с агрессивными средами (газами), поэтому детали делают из коррозионностойких материалов с использованием большого количества легирующих элементов. Исходя из вышеперечисленных причин, стоимость таких деталей высока и их замена на новые экономически не целесообразна, поэтому актуальность ремонта и сервисного обслуживания возрастает, особенно в отношении крупногабаритных деталей.

В промышленности используется большое количество методов восстановления и ремонта валов и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с другими.

1.1.1 Дефекты при эксплуатации насосно-компрессорного оборудования и способы их предупреждения

При добыче полезных ископаемых из недр земли двигатели компрессоров испытывают длительные и большие динамические нагрузки, что может привести к усталостному разрушению, трещинам, вырывам, пористости. Большая часть НКО работает в различных агрессивных и высококоррозионных средах, а также при высоких температурах. Кроме того, значительно влияет собственная вибрация насоса и вибрация трубопроводов обвязки, которая возникает при перекачке

различных нефтепродуктов, что также отрицательно сказывается на техническом состоянии НКО, увеличивая вероятность возникновения дефектов.

Возможные неисправности ротора компрессора, а также причины и методы их устранения приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Причины и методы устранения неисправностей ротора компрессора

Наименование неисправности Вероятная причина Метод устранения

Вертикальное перемещение и перегрев ротора выше 70°С Повышенный износ и разрушение основной опоры. Отсутствие или смазки (и) или загрязненность смазки Замена основной опоры

Зубчатая передача работает с ударами Повышенный износ, отсутствие регулировки Добавление смазки. Промывка ротора и замена масла. Проверка зацепления, замена шестерни

Заклинивание приводного вала Повышенный износ подшипников, разрушение Замена или ремонт приводного вала

Помимо указанных в таблице 1.1. неисправностей, известно, что в процессе абразивного изнашивания вала ротора, его поверхностные слои испытывают сложнонапряженное состояние. Воздействие абразивных частиц характеризуется неравномерным локальным распределением по рабочей поверхности. При таких условиях работы, строение и распределение структурных составляющих рабочей поверхности, ее напряженное состояние, превалирует над общими механическими характеристиками сплава, определяемыми стандартными методами. Авторами работ [1, 2, 3] неоднократно отмечалось, что «в механизме абразивного изнашивания велика роль не только твердости и прочности, но и устойчивости исходных структур».

1.1.2 Коррозия и изнашивание в среде сероводорода

В последнее время резко возросли объёмы переработки нефти с повышенным содержанием сероводорода и минеральных солей, а также газоконденсатов с повышенным содержанием коррозионно-активных

компонентов. Все это, а также неизбежное старение производственного оборудования и экономические факторы, препятствующие его замене, создают условия, при которых повышается вероятность аварий.

Сероводород - один из наиболее сильных коррозионных агентов, вызывающих разрушение оборудования в нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Низкотемпературное водородное разрушение металла при переработке нефти происходит в результате электрохимической коррозии в сероводородных средах. Коррозия при этом обусловлена в основном воздействием имеющейся в нефтепродуктах водной фазы, насыщенной сероводородом (при этом достаточно паров воды, конденсата, воды растворенной, коллоидной и т.д.). Наводороживание и сопутствующее ему растрескивание металла опаснейший вид коррозии нефтяного оборудования, тем более что разрушение металла происходит внезапно и носит ярко выраженный локальный характер. Предугадать возможность и место возникновения коррозии этого вида, а также принять меры для предотвращения разрушения и связанных с ним опасных последствий весьма затруднительно.

Известно, что при относительно малой влажности (4 - 26 %) сероводород оказывает незначительное влияние на углеродистые стали, вызывая за 30 суток только потускнение его поверхности. Наличие капельной влаги увеличивает скорость сероводородной коррозии сталей в 100 раз по сравнению со скоростью коррозии в среде сухого газа. Сероводород способен не только усиливать общую коррозию поверхности углеродистой стали, но и образовывать расслоения и даже трещины в сталях.

Так, в газовых и нефтяных месторождениях, содержащих сероводород, его негативное влияние проявляется в виде сульфидного коррозионного растрескивания [4-13]. Данные проявления вызывают хрупкое разрушение рабочего оборудования насосных и компрессорных станций уже в первые сутки его эксплуатации. Имеются данные относительно коррозионного растрескивания металла насосно-компрессорного и подземного оборудования, а также аппаратов комплексной переработки газа на месторождениях Франции, Канады и США,

содержащих: от 10 до 40 % H2S, от 5 до 9 % СО2 при давлении в пределах 21-54 МПа [14]. Данные проблемы актуальны и для отечественных газовых месторождений: Среднеазиатского, с содержанием до 4 % H2S / 6 % СО2; Оренбургского, с содержанием до 4,5% H2S / 2% СО2; еще более тяжелые условия работы оборудования фиксируются на Астраханском месторождении, содержащем до 26 % H2S / до 22% СО2 при пластовом давлении 40 МПа. Более того, в соответствии со стандартом Национальной ассоциации коррозионной техники (NACE, США), почти все отечественные газовые месторождения попадают в категории газа, вызывающего сульфидное коррозионное растрескивание стали, причем на Астраханском месторождении фиксируется наиболее высокая скорость коррозии стали (более 0,46 мм/год) [15, 16].

Усугубляющим коррозию фактором, является тот факт, что с увеличением времени выдержки в сероводородсодержащей среде и величины приложенных растягивающих напряжений при работе оборудования, непрерывно увеличивается количество накопленного сталью диффузионно-подвижного водорода. По данным термодинамических расчетов, количество водорода в кристаллической решетке матричного твердого раствора, являющегося основой большинства промышленных сплавов, увеличивается до 10% в пределах растягивающих нагрузок 300- 350 МПа [17].

В работах, посвященных тематике коррозионной стойкости материалов, неоднократно отмечалось, что такие внутренние факторы, как химический состав сплава, его структура, способы и режимы объемной и поверхностной обработки, оказывают определяющее влияние на сопротивление стали коррозионному разрушению.

Авторами работ [18, 19] было показано, что хрупкий механизм разрушения наводороженных образцов высокопрочных сталей аналогичен их поведению при снижении температуры испытания. Фрактографические исследования подтверждают, что механизм растрескивания таких материалов в водороде имеет хрупкий интерметаллидный вид скола в направлении, противоположном слиянию микропор, характерному для таких же сталей на воздухе. В работах обоснованно

выдвинуто предположение, что сопротивление высокопрочных материалов хрупкому разрушению, оцениваемое по критической температуре вязко-хрупкого перехода, является главным фактором, определяющим сопротивление стали водородному охрупчиванию [18, 19].

В работах [20, 21] представлен ряд металлургических мероприятий, направленный на предотвращение коррозионного разрушения стали под напряжением:

- легирование медью и др. элементами, с целью уменьшения количества проникающего водорода, что замедляет скорость коррозионных процессов в целом;

- повышение степени чистоты основного металла по вредным примесям, которые ослабляют силу межзеренного взаимодействия, что в свою очередь, способствует зарождению и распространению водородных трещин по границам зерен;

- сфероидизация и диспергирование обособленных карбидных, карбонитридных и др. включений, для исключения вакантных мест накапливания водорода;

- применение термической обработки (улучшение) с целью формирования мелкодисперсной феррито-цементитной структуры, обеспечивающей твердость в диапазоне 26-32 ИКС [22];

- легирование, при минимальном содержании в стали углерода, повышающее прокаливаемость, формирование в поверхностном слое структуры мартенсита и бейнита, что также повышает сопротивление металлической основы хрупкому разрушению.

1.2 Применяемые марки и системы легирования материалов для изготовления ответственных деталей нефтегазового машиностроения

При обосновании материала для ответственных узлов и деталей насосного и компрессорного оборудования необходимо принимать во внимание два определяющих фактора: интенсивность абразивного изнашивания деталей и химическая агрессивность рабочей перекачиваемой среды, как агрессивного фактора, ускоряющего процесс коррозии. С этой точки зрения, валы роторов компрессоров изготовляют из углеродистых, легированных и высокопрочных сталей.

Высокопрочные стали марок 20Х2Н4МВФА, 20Х3НМФА, 24Х3МФА предназначены для изготовления роторов и валов паровых турбин с рабочей температурой 300-500 °С стационарных и транспортных энергоустановок малой и средней мощности.

Сталь 20Х2Н4МВФА глубокой прокаливаемости - для роторов с рабочей температурой до 300 °С.

Сталь 20ХЗНМФА - для сварных и цельнокованых роторов с рабочей температурой до 400 °С.

Сталь 24Х3МФА - для роторов с рабочей температурой до 500 °С.

Данные стали имеют широкий диапазон прочности при высоких значениях пластичности, ударной вязкости и критической температуры хрупкости [23, 24].

Среди зарубежных аналогов, близких по составу и характеристикам отечественным высокопрочным сталям, соответствуют материалы S32100, 321, 321Н -США; материал SUS321 - Япония; Китайские аналоги типа: 0Сг18№Тй811, 0Сг18№1Ш, 1Сг18№11Тц марка STS321 производства Южной Кореи; а также сплавы 2337, 1.4541, 1.4878, Х10Сг№Тй810, распространенные в Швеции и Евросоюзе [25, 26].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Оплеснин Сергей Петрович, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 27674-88. Трение, изнашивание и смазка. Введ. 1989-01-01. М.: Издательство стандартов, 1992. - С. 19.

2. Попов, С.Н. Физические и материаловедческие основы изнашивания деталей машин. ttp://www.zntu.edu.ua/base/i2/iff/k3/ukr/tribos/books/books.htm.

3. Виноградов, В.Н. Механическое изнашивание сталей и сплавов: учебник для вузов / В.Н. Виноградов, Г.М. Сорокин. - М.: Недра, 1996. -364 с.

4. Мамулова, Н.С. Все о коррозии: справочник / Н.С. Мамулова, А.М. Сухотин, Л.П. Сухотина, Г.М. Флорианович, А.Д. Яковлев. - Санкт-Петербург: Химиздат, 2000. - 517 с.

5. Семенова, И.В. Коррозия и защита от коррозии / И.В. Семенова, Г.М. Флорианович, А.В. Хорошилов. - Москва: Физматлит, 2002. - 336 с.

6. Бурлов, В.В. Защита от коррозии оборудования НПЗ / В.В. Бурлов,

A.И. Алцыбеева, И.В. Парпуц. - Санкт-Петербург: Хим-издат, 2005. - 248 с.

7. Бурлов, В.В. Коррозионное растрескивание аустенитных сварных швов нефтеперерабатывающего оборудования, выполненного с плакирующим слоем из стали 08Х13 / В.В. Бурлов, Т.П. Парпуц, И.В. Парпуц // Коррозия: материалы, защита. - 2004. - № 7. - С. 22-25.

8. Бурлов, В.В. Особенности и виды коррозионных разрушений металла оборудования установок первичной переработки нефти / В.В. Бурлов, И.В. Парпуц // Защита металлов. - 2005. - Т. 41. - № 1. - С. 1-6.

9. Котляревский, В.А. Безопасность резервуаров и трубопроводов /

B.А. Котляревский, А.А. Шаталов, Х.М. Ханухов. - Москва: Изд-во «Экономика и информатика», 2000. - 555 с.

10. Никитин, А.Ю. Проблемы повышения надежности качества и безопасности оборудования Ярославского НПЗ: материалы отраслевого совещания главных механиков нефтеперерабатывающих и нефтехимических

предприятий России и СНГ, 26-30 ноября 2001 г. - Кириши: ЦНИИТЭНефтехим, 2002. - С. 38-42.

11. Земляной, А.В. Обеспечение надежности конструкций нефтеперерабатывающей промышленности: материалы отраслевого совещания главных механиков нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий России и СНГ, 7-10 декабря 2003 г. - Москва: Компрессорная и химическая техника, 2004. - С. 15-17.

12. Prange, P. Field Experience with Cracking of High Strength Steels in Soar Gas and Oil Wells: Hydrogen Embrittlment Test on Various Steels. - Corrosion, 1952. - V.8. - № 10. - рр. 333-357.

13. Шрейдер, A.B. Коррозионное расслоение металла низкотемпературного оборудования на нефтеперерабатывающих заводах / А.В., Шрейдер, Н.П. Жук - М.: Хим. и нефт. машиностроение, 1965. - № 9. -С. 28-32.

14. Smialowski, М. Hydrogen in Steel. // Pergamon Press, London, 1962. -

452 p.

15. Пастернак, В.И. Борьба с сероводородной коррозией в трубопроводах и скважинах за рубежом. - М.: ВНИИОЭНГ, 1973. - 65 с.

16. Дорофеев, А.Г. Повышение коррозионной стойкости газопромыслового оборудования сероводородсодержащих газоконденсатных месторождений / А.Г. Дорофеев, Л.С. Лившиц, Г.М. Васяев. - М.: ВНИИЭГазпром, 1980. - 48 с.

17. Зикеев, В.Н. Конструкционные стали, стойкие против сероводородного растрескивания и хрупкого разрушения диссертация доктора технических наук 05.16.01. / В.Н. Зикеев. - Москва. - 1984. - 407 с.

18. Ямамото, К., Мурата Т. Разработка нефтескважинных труб, предназначенных для эксплуатации в среде влажного высокосернистого нефтяного газа / К. Ямамота, Т. Мурата. - Технический доклад фирмы «Nippon Steel Corporation», 1979. - А2(20). - 63 с.

19. Логан, Х.Л. Коррозия металлов под напряжением / Перевод с англ. яз. В. А. Алексеева. - М.: Металлургия, 1970. - 340 с.

20. Leeuwen, Н. Analyse quantitative de la fragilisation parl'hydrogene. -Memoires Scientifiques de la revue metallurgue, 1974. - V.71. - № 9. - рр. 509-525.

21. Treseder, R. Factors in Sulfide Corrosion Cracking of Hige Strength Steels / R. Treseder, T. Swaneon. - Corrosion, 1968. - V.24. - № 2. - рр. 31-37.

22. Li, J. The Thermodynamic of Stressed Solids / J. Li, R. Oriani, L. Darken. - Zeitschrift fur Physik Chem. N.F., 1966. - Bd. 49. - № 3-5. - ss. 271-290.

23. Тетелмен, А. Водородная хрупкость сплавов железа. - В сб.: Разрушение твердых тел. - М.: Металлургия, 1967. - C. 463-499.

24. Мак-Магон, К. Влияние водорода и примесей на хрупкое разрушение стали / К. Мак-Магон, К. Брайнт, С. Бенерджи // В сб.: Механика разрушения. М.: Мир, 1979. - № 17. - С.109-133.

25. Hirth, J. Hydrogen Problems in Energy Related Technology / J. Hirth, Н. Johnson // Corrosion, 1976. - V. 32. - № 1. - pp. 3-25.

26. Кондо, X. Исследование «Nippon Steel Corporation» о материалах стальных труб для работы в среде влажного высокосернистого нефтяного газа / Х. Кондо, М. Вино. - Технич. доклад. 1979. - В2(11). - 71 с.

27. Коттерилл, П. Водородная хрупкость металлов. - Перевод с англ. яз. З.Г. Фридмана, Т.С. Марьяновской. - М.: Металлургиздат, 1963. - 117 с.

28. Petsch, N. The lowering of Fracture-Stress due to Surface Adsorption. -Phil. Mag., 1956. - V.1. - № 4. - рp. 331-337.

29. Накаи, И. Разработка сталей, стойких к водородному растрескиванию, для магистральных трубопроводов, работающих во влажной сероводородеодержащей среде / И. Накаи, О. Хайда, Т. Эми. - Технический доклад фирмы «Kawasaki Steel Corporation», 1981. - № 3. - с.3-10.

30. Nakasugi, Н., Matsuda Н. Development of New Line-Pipe Steels for Sour-Gas Service / H. Nakasugi, H. Matsuda. - Nippon Steel Technical Report, 1979. - № 14. - рp. 66-78.

31. Шенк, Г. Стойкость разрывных образцов трубной стали в растворах и газах, содержащих сероводород / Г. Шенк, Е. Шмидтман, Г. Клернер. -Черные металлы, 1967. - № 3. - с. 16-27.

32. Yoshino, К. The Cooperative Relation between Temper Embrittlement and Hydrogen Embrittlement in a High Strength Steel / K. Yoshino, C. Me Mahon.

- Metall. Trans., 1974. - V. 5. - H. 2. - pp. 363-370.

33. Саррак, В.И. Замедленное разрушение, водород и примеси в стали. -МиТОМ. - 1977. - № 8. - С. 17-21.

34. Greer, J. Factors Affecting the Sulfide Stress Cracking Performance of High Strength Steels. - Materials Performance, 1975. - U. 3. - pp. 16-21.

35. Жук, Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов: учеб. пособие

- 2-е изд., стереотипное. Перепечатка издания 1976. - Москва: ООО ТИД «Альянс», 2006. - 472 с.

36. Красноярский, В.В. Электрохимический метод защиты металлов от коррозии. - Москва: Машгиз, 1961. - 125 с.

37. ГОСТ 5632-72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. Введ. 1975-01-01. М.: Издательство стандартов, 1993. - С. 75.

38. Скорчеллетти, В.В. Теоретические основы коррозии металлов. -Москва: Химия, 1973. - 263 с.

39. Бахвалов, Г.Т. Коррозия и защита металлов / Г.Т. Бахвалов, А.В. Турковская. - Москва: Металлургиздат, 1999. - 311 с.

40. Клинов, И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы: учеб. пособие для ВУЗов - Москва: Машиностроение, 1967. - 462 с.

41.Никольский, Б.П. Новый справочник химика и технолога: справочник в 7 томах. - С. Петербург: Профессионал, 2009. - 952 с.

42. Marants, А. Laser post-treatment effect on intermetallic compound formation in cold spray multicomponent coatings / A. Marants, I. Kovaleva A. Sova,

I. Smurov // Proceedings of 26th conference on surface modification technology, June 20th-22th, Lyon, France, 2012. - рр. 26-27.

43. Полетика, И.М. Электронно-лучевая наплавка износостойких покрытий на низкоуглеродистую сталь / И.М. Полетика, С.А. Макаров, М.В. Тетюцкая, Т.А. Крылова // Известия ТПУ, 2012. - Т. 321. - № 2.: Математика и механика. Физика. - С. 86-89.

44. Сидоров, А. И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой - М.: Машиностроение, 1987. - 192 с.

45. Doubenskaia, M. Comprehensive optical monitoring of selective laser melting / M. Doubenskaia, M. Pavlov, S. Grigoriev, E. Tikhonova, I. Smurov // Journal of Laser Micro/Nanoengineering 7 (3), 2012. - pp. 236-243.

46. Морозов, Е.А. Исследование микроструктуры покрытия из легированной стали полученного лазерной наплавкой - Технология производства и прочность элементов конструкции автомобилей/ Известия ТулГУ. Технические науки, 2015. -Вып. 5. - Ч. 1. - С. 215-218.

47. Шиганов, И.Н. Технологические процессы лазерной обработки / И.Н. Шиганов, А.Г. Григорьянц, А.И. Мисюров //Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 664 с.

48. Шевченко, О.И. Управление структурой, составом и свойствами покрытий при плазменной наплавке / Нижний Тагил: НТИ (ф) УГТУ-УПИ, 2006. -290 с.

49. Тарасова, Т.В. Формирование покрытий методом лазерной наплавки порошков титана и карбида кремния на поверхность малоуглеродистой стали / Тарасова Т.В., Попова Е.В. // Металлофизика и новейшие технологии, 2013. -Т. 35. - № 11. - С. 1487-1500.

50. Морунов, И.В. Применение лазерной наплавки для упрочнения и восстановления деталей машиностроения / Морунов И.В., Крылова С.Е. // Сборник: Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры, материалы Всероссийской научно-методической конференции. Оренбургский государственный университет, 2017. - С. 159-162.

51. Морунов, И.В. Оценка дефектов реализации процесса лазерной наплавки в промышленных условиях / Морунов И.В., Крылова С.Е., Оплеснин С.П. // Сборник: Уральская школа молодых металловедов материалы XVIII Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов - молодых ученых. 2017. - С. 21-26.

52. Лившиц, А.С. Основы легирования наплавленного металла / А.С. Лившиц, Н.А. Гринберг, Э.Г. Куркумелли Э.Г. // М.: Машиностроение, 1969. - 188 с.

53. Девойно, О.Г. Исследование износостойких покрытий из дифузионно-легированной аустенитной стали, полученных плазменным напылением и последующей лазерной обработкой / О.Г. Девойно, А.Ф. Пантелеенко // Наука и техника, 2017. - Т. 16. - №3. - С. 249-255.

54. Полетика, И.М. Формирование упрочняющих покрытий методом наплавки в пучке релятивистских электронов / И.М. Полетика, М.Г. Голковский, М.Д. Борисов, Р.А. Салимов, М.В. Перовская // Физика и химия обработки материалов, 2005. - № 5. - С. 29-41.

55. Полетика, И.М. Формирование коррозионностойких покрытий методом наплавки в пучке релятивистских электронов / И.М. Полетика, М.Г. Голковский, Е.Н. Беляков, М.В. Перовская,Р.А. Салимов, В.А. Батаев, Ю.А. Сазанов // Перспективные материалы, 2006. - № 2. - C. 80-86.

56. Полетика, И.М. Создание бифункциональных покрытий методом электронно-лучевой наплавки / И.М. Полетика, М.Г. Голковский, М.В. Перовская, Т.А. Крылова, Р.А. Салимов, С.Ф. Гнюсов, Н.К. Гальченко // Перспективные материалы, 2007. - № 1. - С. 78-85.

57. Полетика, И.М. Структура и свойства покрытий, полученных электронно-лучевой наплавкой вне вакуума / И.М. Полетика, Ю.Ф. Иванов, М.Г. Голковский, М.В. Перовская // Физика химия обработки материалов, 2007. - № 6. - С. 48-56.

58. Полетика, И.М. Структура и механические свойства металла вневакуумной электронно-лучевой наплавки до и после термической

обработки / И.М. Полетика, Т.А. Крылова, М.В. Перовская, Ю.Ф. Иванов, С.Ф. Гнюсов, М.Г. Голковский // Упрочняющие технологии и покрытия, 2008. -№ 4. С. 44-53.

59. Ощепков, Ю.П. Особенности структурообразования сплавов системы Ni-Cr-B-C-Si при индукционной наплавке / Ю.П. Ощепков, Н.В. Ощепкова // Металловедение и термическая обработка, 1979. - №10. -С. 14-17.

60. Константинов, В.М. Борсодержащий сплав для упрочнения наплавкой инструмента горячештамповой оснастки / Вестник БГТУ, 2013. -№4. - С. 71-74.

61. Трошков, А.С. Модифицирование структуры наплавленного металла нанодисперсными карбидами вольфрама / Ползуновский Альманах, 2009. -№2. - С. 72-75.

62. Зорин, И.В. Исследование структуры и свойств наплавленного алюминида никеля Ni3Al, легированного нанодисперсными карбидами вольфрама / И.В. Зорин, Г.Н. Соколов, В.И. Лысак // Перспективные материалы, 2012. - №2. - С. 21-27.

63. Соколов, Г.Н. Модифицирование структуры наплавленного металла нанодисперсными карбидами вольфрама / Г. Н. Соколов, В.И. Лысак, А.С. Трошков, И.В. Зорин, С.С. Горемыкина, А.В. Самохин, Н.В. Алексеев, Ю.В. Цветков // Физика и химия обработки материалов, 2009. - №6. - С. 18-25.

64. Артемьев, А.А. Исследование структуры и износостойкости наплавленного металла, упрочненного гранулами диборида титана / А.А. Артемьев, Ю.Н. Дубцов, Г.Н. Соколов // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвуз. сб. научн. ст. -Волгоград: ИУИЛ ВолгГТУ, 2010 - Сер. Проблемы материаловедения, сварки прочности в машиностроении. - Вып. 4. - № 4(4). - С. 34-36.

65. Кривоносова, Е.А. Модифицирование и формирование структуры металла сварных швов низкоуглеродистых сталей дисс ... доктора. техн. наук: 05.03.06 / Е.А. Кривоносова. - Пермь. - 2005. - 266 с.

66. Авраамов, Ю.С. Сварка и модификация поверхности металлических композиционных материалов / Ю.С. Авраамов, И.Н. Шиганов, А.Д. Шляпин // М.: ГИНФО, 2002. - 120 с.

67. Трошков, А.С. Структура и свойства низкоуглеродистого металла, наплавленного под керамическим флюсом, содержащим композиционные микрогранулы Ni-нанодисперсный WC / Г.Н. Соколов, С.С. Сычева, В.И. Лысак // Известия Волгоградского государственного технического университета, 2012. - Т. 9. - № 6. - С. 187-190.

68. Задиранов, А.Н. Теоретические основы кристаллизации металлов и сплавов / А.Н. Задиранов, А.М. Кац. // М.: Издательство Российский университет дружбы народов, 2007. - 228 с.

69. Majumdar, J.D. Лазерная композитная наплавка материалов для повышения износостойкости. / Phys Methoia, 2010 (5). - С. 425-430.

70. Тавари, Г. Лазерное легирование поверхности среднеуглеродистой стали SiC (P) / Г. Тавари, Г. Сундарараджан, С.В. Джоши // Тонкие твердые пленки, 2003 (42) - С. 41-53.

71. Fand, Z.Z. Fracture resistant super hard materials and hardmetals composite with functionally designed microstructure / Int. J. Refract. Met. Hard Mater, 2001. - № 19. - рр. 453-459.

72. Линник, В.А. Современная техника газотермического нанесения покрытий / В.А. Линник, П.Ю. Пекшев. // М.: Машиностроение, 1985. - 128 с.

73. Величко, О.А. Лазерная наплавка цилиндрических деталей порошковыми материалами / О.А. Величко, П.Ф. Аврамченко, И.В. Молчан, В.Д. Паламарчук // Автоматическая сварка, 1990. - №1. - С. 59-61.

74. Pat. 6248149 USA, B1. Hardfacing composition for earth-boring bits using macrocrystalline tungsten carbide and spherical cast carbide / A.J. Massey, J.L. Overstreet. // Publ. Jun.19, 2001.

75. Пантелеенко, Ф.И. Влияние структуры защитных покрытий на их износостойкость / Ф.И. Пантелеенко, Л.Г. Ворошин, С.Н. Любецкий // Трение и износ, 1991. - Т.12. - № 2. - С. 310-314.

76. Сбриджер, А.Г. Структура и свойства покрытий из самофлюсующихся сплавов / Материаловедение и термическая обработка металлов, 1987. - №4. - С.42-44.

77. Виноградов, В.И. Абразивное изнашивание / В.И. Виноградов, Г.М. Сорокин, М.Г. Колокольников // М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

78. Пантелеенко, Ф.И. Исследование износостойкости борсодержащих эвтектических покрытий из ДЛС порошков / Ф.И. Пантелеенко, В.М. Константинов // Трение и износ, 1994. - №2. - С. 244 - 247.

79. Константинов, В.М. Теоретические и технологические аспекты создания экономно-легированных защитных слоев из диффузионно-легированных сплавов / Вестник Белорусского национального технического университета, 2007. - №2. -С. 29 - 37.

80. Ворошнин, Л.Г. Теория и практика получения защитных покрытий с помощью ХТО. / Л.Г. Ворошнин, Ф.И. Пантелеенко, В.М. Константинов // Мн.: УП «Технопринт» - 2-е изд., перераб. и доп., 2002. - 175 с.

81. Константинов, В.М. Разработка диффузионно-легированного сплава для восстановления наплавкой инструмента горячештамповочной оснастки / В.М. Константинов, Ф.И. Пантелеенко, В.А. Войтехович // Ремонт, восстановление, модернизация, 2002. - №8. - С. 29-33.

82. Пантелеенко, Ф.И. Самофлюсующиеся диффузионно-легированные порошки на железной основе и защитные покрытия из них / Мн.: УП «Технопринт», 2001. - 300 с.

83. Drzeniek, Н. Iron-chominm-silicon-cabon alloys for metal-are surface welding as a protection against abrasive wear / H. Drzeniek, K. Granat, E. Lugscheider // Schweissen und Schneiden, 1990. - № 11. - рр. 178-181.

84. Константинов, В.М. Проблемы термической обработки наплавленных деталей горношахтного оборудования / В.М. Константинов, В.Г. Дашкевич // Горная механика, 2005. - № 2. - С. 92-96.

85. Будадин, О.Н. Тепловой неразрушающий контроль изделий / О.Н. Будадин, А.И. Потапов // М.: Наука, 2002. - 472 с.

86. Николаев, А.А. Вычислительная диагностика дефектов типа трещины магнитным методом и прогнозирование их дальнейшего развития /А.А. Николаев, И.К. Краснов // Научные материалы Первой международной научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии». М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - С. 144 - 146.

87. Фурман, Я.А. Введение в контурный анализ; приложения к обработке изображений и сигналов / Я.А. Фурман, А.В. Кревецкий, А.К. Передреев, А.А. Роженцов, Р.Г. Хафизов, И.Л. Егошина, А.Н. // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 592 с.

88. Кузеев, И.Р. Электромагнитная диагностика оборудования нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств / И.Р. Кузеев, М.Г. Баширов // Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. - 294 с.

89. Жуков, С.В. Исследование полей механических напряжений в металлических конструкциях приборами «Комплекс-2» / С.В. Жуков, Н.Н. Копица// Сб. научн. Трудов отд-я «Специальные проблемы транспорта» Росс. Академии транспорта, 1998. - №3. - С. 214 - 222.

90. Гурин, С.А. Сканеры-дефектоскопы серии «Комплекс-2»: новые модели / С.А. Гусев, В.С. Жуков, С.В. Жуков, Н.Н. Копца // Журнал «В мире НК», 2004. - №2(24). - С. 31 - 33.

91. МДС 53-2.2004. Методическая документация в строительстве. Диагностирование стальных конструкций. ООО "Институт проблем технической диагностики и неразрушающих методов испытаний "ДИМЕНСтест", 2005. - 17 с.

92. Жуков, С.В. К вопросу о необходимости измерения напряжений. Электронное периодическое издание «Техническая диагностика и неразрушающий контроль» http://www.td.ru/content/view/68/20/., 2007.

93. Репин, Д.Г. Анализ остаточных напряжений в трубах большого диаметра на стадии проектирования магистральных газопроводов автореферат дисс. канд. техн. наук: 25.00.19 / Д.Г. Репин. - Москва. - 2009. - 22 с.

94. Цветков, А.С. Применение низкочастотной виброобработки для уменьшения уровня остаточных напряжений в сварных крупногабаритных конструкциях / А.С. Цветков, Ю.П. Солнцев // «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», 2008. - Том 74. - №5. - С. 52-53.

95. Василенко, И.И. О сталях, стойких к сероводородному растрескиванию / И.И. Василенко, В.П. Коваль, Ю.Н. Хомицкий // ФХММ, 1981. -Т. 17. - С. 14 - 20.

96. Серебряная, Е.Б. Особенности легирования конструкционной улучшаемой стали 2GXM / Е.Б. Серебряная, С.А. Голованенко, В.Н. Зикеев, Т.К. Сергеева // В сб.: Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений. М.: Информнефтегазстрой, 1978. - №4. -С. 37-43.

97. Коваль, В.П. Влияние легирующих элементов на трещиностойкость и длительную прочность сталей в сероводородсодержащей среде /В.П. Коваль, С.Е. Ковчик, В.Л. Метельков, В.А. Зазуляк // ФЖМ, 1981. - Т.17. - №3. -C. 110-113.

98. Sarracino, M. Criteri per lo sviluppo di nuovi aceiai resistenti alla tensio-corrosione solfidrica / Met. Ital. 1977. - V. 69. - № 1. - рр. 7-16.

99. Oplesnin, S.P. Influence of gas-powder laser cladding's technological parameters on structural characteristics of corrosion-resistant steels' restored surface layer / S.P. Oplesnin, S.E. Krylova, M.I. Goltyapin // В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Processing Equipment, Mechanical Engineering Processes and Metals Treatment. 2018. С. 042058.

100. Гершезон, С.М. Определение критерия оптимизации процесса напыления никелевых самофлюсующихся сплавов / С.М. Гершезон, А.З. Батуев, О.И. Шевченко, С.Н. Дуров // Теория и практика сварочного производства: Межвузовский сборник. - Свердловск: УПИ им. С.М. Кирова, 1986. - С. 87-90.

101. Макаров, А.В. Формирование износостойких NiCrBSi покрытий лазерной наплавкой и комбинированными обработками / А.В. Макаров,

Н.Н. Соболева // Перспективные материалы: учебное пособие под ред. Д.Л. Мерсона. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2017. - Т. VII. - C. 167-238.

102. Григорьянц, А.Г. Лазерная техника и технология / А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов // Методы поверхностной лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов. В 7 кн. Кн.3. М.: Высш. шк., 1987. - 191 с.

103. Zhang, D.-w. The effects of heat treatment on microstructure and erosion properties of laser surface-clad Ni-base alloy / D.-w Zhang, T.C. Lei, J.-g Zhang, J.-h Ouyang // Surf. Coat. Technol., 1999. - Vol. 115. - P. 176-183.

104. СТО Газпром 2-4.1-1019-2015. Инструкция по применению стальных труб и соединительных деталей на объектах ОАО «ГАЗПРОМ» // Санкт-Петербург, 2017 г. - 30 с.

105. Ягубов, Э.3. Композиционно-волокнистые трубы в нефтегазовом комплексе: монография / Э.3. Ягубов, под редакцией д.т.н., профессора И.Ю. Быкова // М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. - 271 с.

106. Яковлев, В.И. Начала механики: монография / В.И. Яковлев // М. -Ижевск: НИЦ РХД, 2005. - 352 с.

107 Анучкин, М.П. Трубы для магистральных трубопроводов: монография / М.П. Анучкин, В.Н. Горицкий, Б.И. Мирошниченко // М. : Недра, 1986.- 228 с.

108. Ягубов, Э.3. Трубопроводные транспортные системы из композиционных материалов. Конструктивные и технологические принципы создания: монография / Э.3. Ягубов // Находка: ИТИБ, 2002. - 85 с.

109. Семенов, В.М. Снижение остаточных напряжений в элементах конструкций методом вибрационной обработки: монография / В.М. Семенов,

A.Ю. Деньщиков, С.В. Подлесный. - Краматорск: ДГМА, 2012. - 136 с.

110. Штефан, В.В. Управление уровнем концентраторов механических напряжений деформированного состояния в стальных конструкциях /

B.В. Штефан, А.В. Тентлер, В.Е. Подольский // Журнал Контроль. Диагностика, 2003. - №7. - С. 61-64.

111. Антонов, А.А. Снижение остаточных сварочных напряжений методом ультразвуковой ударной обработки /А.А. Антонов, А.П. Летуновский // Трубопроводный транспорт, 2012. - №2. - С.21-26.

112. Горенко, В.Г. Статические и динамические способы снижения уровня остаточных напряжений и стабилизации размеров отливок /

B.Г. Горенко, П.В. Русаков // Повышение надежности и долговечности литых деталей: сб. науч. трудов.: Институт проблем литья АН УССР, 1987. -

C. 23-39.

113. Дрыга, А.И. Исследование изменений технологических остаточных напряжений в заготовке кованого вала ротора после вибростабилизирующей обработки / Вибрации в технике и технологиях. - 2002. - № 3 (24). - С. 37-39.

114. Счастливцев, В.М. Электронно-микроскопическое исследование структуры мартенсита в малоуглеродистых сплавах железа /

B.М. Счастливцев, Н.В. Копцева, Т.В. Артемова // Физика металлов и металловедение. - 1976. - Т. 41, № 6. - С. 1251-1260.

115. Крылова, С.Е. Методология формирования структурно-фазового состояния сталей для металлургических инструментов оптимизацией микролегирующего комплекса: дис. д-ра. техн. наук: 05.16.01 / Крылова Светлана Евгеньевна. Оренбург, 2018. - 311 с.

116. Герасимова, Л.П. Контроль качества конструкционных материалов / Л.П. Герасимова, Ю.П. Гук. // Москва: Интермет Инжиниринг, 2010. - 848 с.

117. Оплеснин, С. П. Влияние технологических параметров газопорошковой лазерной наплавки на структурные характеристики восстановленного поверхностного слоя коррозионностойких сталей /

C.Е. Крылова, А.С. Ясаков, С.П. Оплеснин, А.О. Стрижов // Материаловедение и термическая обработка металлов. - 2017. - № 10 (748). С. 35-40.

118. Оплеснин, С.П. Разработка технологии роботизированной лазерной сварки тонкостенных изделий из жаропрочных сплавов / С.Е. Крылова, С.П. Оплеснин, А.П. Фот, А.У. Ибрагимов, В.А. Завьялов // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. - 2020. - Т. 23. № 2. С. 46-53.

119. Oplesnin, S.P. Effekt of the parameters of gas-powder laser surfacing on the structural characteristics of reconditioned surface layer of corrosion-resistant steels / S.E. Krylova, N.A. Manakov, A.S. Yasakov, A.O. Strizhov // Metal Science and Heat Treatment. - 2018. - Т. 59. № 9-10. Pp. 641-645.

120. Oplesnin, S.P. Influence of gas-powder laser claddings technological parameters on structural characteristics of corrosion-resistant steels restored surface layer / S.E. Krylova, M.I. Goltyapin // Materials Science and Engineering. - 2018. P. 042058.

121. Oplesnin, S.P. Development of technology for robotic laser welding of thin-walled products from heat resistant alloys / S.E. Krylova, M.I. Goltyapin, V.A. Zavyalov // MATEC Web of Conferences, 2019. - Vol. 298: International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment: Mechanical Engineering and Materials Science. - 2019. Pp. 1-8.

122. Oplesnin, S.P. Import-substituting technology for manufacturing parts of the oil and gas industry with the application of tungsten based wear-resistant coatings / A.Y. Plesovskikh, S.E. Krylova, I.A. Kurnoskin // Materials Today: Proceedings, 2021. - Pp. 1595-1598.

123. Пат.2752403 РФ. Способ получения стойкого композиционного покрытия на металлических деталях / С.П. Оплеснин, С.Е. Крылова, В.А. Завьялов и др.; заявитель и патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «Технология». - № 2020130409; заявл.16.09.2020; опубл. 27.07. 2021.

124. Оплеснин, С.П. Технология лазерной наплавки порошковыми материалами в среде защитных газов деталей насосного и компрессорного оборудования / С.Е. Крылова, С.П. Оплеснин, А.С. Ясаков, А.О. Стрижов // Лазерные технологические комплексы и технологии для обработки промышленных материалов. Информационный бюллетень ЛАС «Лазер-Информ» №8 (599), апрель 2017 г. С. 1-6.

125. Оплеснин, С.П. Применение лазерной наплавки для упрочнения и восстановления деталей машиностроения / И.В. Морунов, С.Е. Крылова,

С.П. Оплеснин // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции. Оренбургский государственный университет. 2017. С. 159-162.

126. Оплеснин, С.П. Принцип лазерной наплавки порошковыми материалами в среде защитных газов коррозионностойких сталей / С.П. Оплеснин, И.В. Морунов, С.Е. Крылова // сб. материалов и докл. XVIII Межд-ой научно-технической Уральской школы-семинара металловедов -молодых ученых. - Екатеринбург, 2017. - С. 27-31.

127. Оплеснин, С.П. Структурные особенности формирования покрытий на основе хрома / В.А. Завьялов, И.А. Курноскин, А.Ю. Плесовских, С.Е. Крылова, С.П. Оплеснин, А.Ю. Шурупов // сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции. ОГУ. - 2018. С. 679-683.

128. Оплеснин, С.П. Структурообразование износостойкого покрытия инструмента / С.П. Оплеснин, С.Е. Крылова, Р.Р. Мингазов, Д.М. Валитов, М.А. Жамансарин // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции. ОГУ. - 2018. С. 788-790.

129. Оплеснин, С.П. Влияние параметров и химического состава порошковых композиций лазерной наплавки на распределение химических элементов по толщине покрытия / С.П. Оплеснин, И.В. Морунов, С.Е. Крылова // сборник материалов и докладов XXIV «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов». - Магнитогорск, 2018. - С. 79-82.

130. Оплеснин, С.П. Разработка и реализация технологии восстановления ответственных деталей энергетической и нефтегазовой отрасли методом непрерывной газопорошковой лазерной наплавки / С.П. Оплеснин, И.А. Курноскин, С.Е. Крылова, В.А. Завьялов // сборник материалов и докладов XXIV «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов». - Магнитогорск, 2018. - С. 55-57.

131. Оплеснин, С.П. Обоснование экономической эффективности упрочняющих технологий в ремонтном производстве / С.Е. Крылова, О.В. Крылова, С.П. Оплеснин, В.М. Губенко // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: сб. материалов Всерос. научно-методич. конференции. ОГУ, 2019. - С. 802-809.

132. Оплеснин, С.П. Обеспечение эксплуатационных характеристик оборудования нефтегазодобывающей отрасли на основе совершенствования технологии газопорошковой лазерной наплавки / С.Е. Крылова, С.П. Оплеснин, В.А. Завьялов // Вестник современных технологий. - 2019. -№ 1 (13). - С. 19-25.

133. Оплеснин, С.П. Влияние гранулометрического состава порошковой композиции на геометрию наплавляемых валиков // В.А. Завьялов, С.П. Оплеснин, С.Е. Крылова // сборник материалов и докладов XX Международной научно-технической Уральской шк .-семинара металловедов -молодых ученых. - Екатеринбург, 2020. - С. 395-398.

134. Оплеснин, С.П. Оценка остаточных напряжений в порошковых покрытиях, полученных различными методами / А.Ю. Плесовских, С.Е. Крылова, С.П. Оплеснин, И.А. Курноскин // Школа-семинар молодых ученых и специалистов в области компьютерной интеграции производства. -Оренбург, 2020. - С. 152-156.

135. Оплеснин, С.П. Разработка режимов объемной термической обработки коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т перед лазерной наплавкой / С.Е. Крылова, А.С. Кельдибаева, С.П. Оплеснин // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: сб. материалов Всерос. научно-методич. конференции. ОГУ. - 2021. - С. 641-644.

136. Лякишев, Н.П. Диаграммы состояния двойных систем: справ. в 3 т.: Т.1 / под общ. ред. Н.П. Лякишева // М.: Машиностроение, 1996. - 992 с.

137. Филиппов, М.А. Стали с метастабильным аустенитом / М.А. Филиппов, В.С. Литвинов, Ю.Р. Немировский. - М.: Металлургия, 1988. - 255 с.

138. Филиппов, М.А. Литейные износостойкие марганцевые стали со структурой метастабильного аустенита: труды VI съезда литейщиков России / М.А. Филиппов, Т.А. Белозерова, Г.Н. Плотников. - Екатеринбург, 2003. - Т.1.

- С. 173 - 177.

139. Носков, А.И. Влияние фракционного состава присадочного порошка и параметров лазерной коаксиальной наплавки на формирование валиков / А.И. Носков, Р.М Янбаев, Т.М. Шамсрахманов, И.А. Маннанов, И.Р. Кадыров // М.: МиТОМ. - 2017. - № 7 (745). С. 70 - 73.

140. Белослудцева, Е.С. Микроструктура, термоупругие мартенситные превращения и свойства В2 сплавов на основе М-Мд: дис. канд. техн. наук: 01.04.07 / Белослудцева Елена Сергеевна. Екатеринбург, 2017. - 167 с.

141. Счастливцев, В.М. Электронномикроскопическое исследование роста мартенситной пластины / В.М. Счастливцев, И.Л. Яковлева, Л.Н. Ромашев // ФММ. - 1983. - Т. 56, вып. 2. С. 271 - 279.

142. Чащина, В.Г. Экспериментальные основания динамической теории мартенситных превращений: учебное пособие / В.Г. Чащина, М.П. Кащенко // Изд-во Урал ун-та, 2020 - 46 с.

143. Каурова, И.А. Модулированные кристаллы: от теории к практике: учебное пособие / И.А. Каурова, Т.И. Мельникова // Москва, МИТХТ им. М. Ломоносова, 2011. - 76 с

144. Левин, И.С. Исследование структурно-фазовых состояний и физических свойств алмазоподобных покрытий, легированных металлами VI группы: дис. канд. физ.-мат.. наук: 01.04.07 / Левин Иван Сергеевич. Москва, 2016. - 148 с.

145. Косицина, И.И. Влияние структуры на свойства белых хромистых чугунов / И.И. Косицина, В.В. Сагарадзе, А.В. Макаров // М.: МиТОМ. - 1996.

- № 4 . С. 7 - 10.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ё

ГАЗПРОМ

ПЕРЕРАБОТКА

Общество с ограниченной ответственностью «Газпром переработка»

(ООО «Газпром переработка»)

Филиал Оренбургский газоперерабатывающий завод

(Оренбургский ГПЗ)

nto п. Кэргэлэ, 30-й км, №1, г. Оренбург Оренбургская область, Российская Федерация, 460512 Теп.:(В3532) 73 65 6Э газ связь: (725) 3 52-63; факс: [phone] E-mail: [e-mail]; www.pererabotka.gazprom.n. ОКПО 97152834, ОГРН 1071102001651, ИНН 1102054991, КПП 563843001

СЧ. dCcXl № ¡11- 94 - М-ЫУ

на Ns_от_

АКТ

о реализации результатов научно-исследовательской работы

«Технология повышения износостойкости деталей оборудования нефтегазодобывающей отрасли с использованием газопорошковой лазерной наплавки»

Настоящим подтверждаю, что на предприятии Оренбургского ГПЗ ООО «Газпром переработка» в 2018 году проведена промышленная апробация ротора, восстановленного разработанным наплавочным составом ПР-20Х13Н2: ПР-НХ16СР4МДЗ (3:1), фракция порошковой композиции 40-100 мкм, в условиях эксплуатации компрессора 331АК0Ы. Твердость на поверхности восстановленных участков изделия соответствует интервалу 27 -32 HRC.

Разработка состава металлургической порошковой наплавочной композиции и технологии восстановления изношенных поверхностей изделия, произведены в условиях ООО «Технология» на участке лазерной обработки металлов методом непрерывной газопорошковой лазерной наплавки ответственным исполнителем Оплесниным Сергеем Петровичем. Техническое задание на опытную эксплуатацию изделия после восстановления включало: требования к чистоте, износостойкости, коррозионной стойкости, твердости, точности соблюдения геометрических размеров, что и было учтено при разработке и реализации технологии лазерного восстановления,

Эксплуатация восстановленного изделия «ротор компрессора» 331АК01-1 (материал вала сталь 20X13), бывшего в эксплуатации в условиях агрессивных сероводородсодержащих сред на объектах ООО «Газпром переработка» показала, что стойкость изделия после восстановления возросла на 20-30%, по сравнению с традиционными технологиями восстановления сваркой, наплавкой напылением.

Долевое участие Оплеснина С.П, в данной работе составило 60%,

Главный механик ОГПЗ / / В.Г. Рыжков

б

^ГАЗПРОМ

ПЕРЕРАБОТКА

Общество с ограниченной отиошпснностью «Газпром переработка»

(ООО «Газпром переработка»)

Филиал Оренбургский гелиевый завод

и Кзртлпя, ДщикнномП район. г Оренбург Орехау^гскэо обиден. Рэсамеоп Федерация, -160512 тап : [phone]? 01. ги. ш (7251372 01,3-71-10

Пике:+7(3«!) 72-60-49 ■■ Т1Л|| дрр ^¿¿ргощ г' \-i\-J\JрекиаЪаГка.^.'ргот.ги

ПКП0 9?15?»М,0ГРН 1ОП 102001651, ИНИ 1102054991. КПП7в020ИВ1

2). С6~. 202/ * Г/У/-93//6'' ?32

на№__01

АКТ

реализации результатов научно-исследовательской работы

«Технология повышения износостойкости деталей оборудования нефтегазодобывающей отрасли с использованием газопорошковой лазерной

наплавки»

Настоящим актом подтверждается, что на базе предприятия ООО «Технология» в 2017-2019 ответственным исполнителем Оплесниным Сергеем Петровичем на основе экспериментальных исследований были разработаны наплавочные композиции на основе порошковых металлургических материалов, апробированные при восстановлении ротора пропанового компрессора АТП 5-5/3 № 3 установки У-33 в условиях предприятия Оренбургский гелиевый завод ООО «Газпром переработка».

Промышленная эксплуатация ротора АТП 5-5/3 после ремонта показала, что восстановленные поверхности вала ротора, выполненного из стали 40ХН, наплавочными композициями на основе Ре-Тм-Сг порошковых материалов с легирующими добавками Б!-В-Мо, обеспечивают эксплуатационную стойкость восстановленного оборудования в пределах 16000 м/час при нагружении Рн =16,5 кгс/см2.

Технический осмотр изделия в установленный период эксплуатации не зафиксировал на восстановленных поверхностях следы износа и коррозионных повреждений, препятствующих дальнейшей эксплуатации оборудования.

В целом, предприятие выражает значительную заинтересованность в результатах данной работы, так как является промышленным партнером ООО «Технология» в области потребления услут по восстановлению и ремонту часто изнашивающихся деталей роторов турбин, насосов и компрессоров, коленчатых валов и штоков

Учитывая, имеющуюся на предприятии современную материальную базу в виде роботизированного мощного лазерного комплекса, а также научные достижения и разработки соискателя ученой степени, считаем, что результаты работы актуальны, представляют ценность для ремонтного производства в целом, применимы для решения проблем повышения работоспособности и увеличения сроков эксплуатации сложного технологического оборудования нефтегазовой отрасли.

Главный механик -

начальник отдела ^—"А.С. Шабалин

ПРИЛОЖЕНИЕ 2