Разработка критериев трещиностойкости и хладостойкости материалов сварных конструкций морского шельфа на основе механики разрушения

Объект исследования: прокат судостроительных сталей толщиной от 10 до 150 мм с гарантированным пределом текучести от 235 до 690 МПа, сталь для труб марок от Х52 до Х100 толщиной до 40 мм (штрипс, труба) и их сварные соединения, выполненные электродуговой сваркой. Цель: разработка и научное обоснование требований к трещиностойкости и хладостойкости низкоуглеродистых низко- и среднелегированных сталей и металла их сварных соединений, совершенствование системы аттестации материалов для предотвращения возникновения и развития хрупких разрушений в крупногабаритных сварных конструкциях Арктики и морского шельфа. Разработаны: расчётная процедура оценки прочности по отношению к хрупкому разрушению на основе связи упругой части J-интеграла с его полной величиной, учитывающая возникновение больших пластических деформаций и остаточные сварочные напряжения; процедура аттестации стали по трещиностойкости металла выбранных участков сварных соединений, позволяющая аттестовать материалы, показывающие большой разброс экспериментальных значений; программный блок обработки результатов испытаний на трещиностойкость, с помощью которого оценено влияние масштабного фактора и способа нагружения образцов. Подтверждено, что в области вязко-хрупкого перехода характеристики трещиностойкости, получаемые при испытании изгибом, не имеют излишнего консерватизма для оценки трещиностойкости металла сварных конструкций с высоким уровнем ОСН. Разработана методика испытаний на трещиностойкость металла зоны термического влияния сварных соединений, включающая критерии корректности результатов в зависимости от уровней трещиностойкости металла шва и основного металла, участки которых присутствуют на фронте трещины сварных образцов. Решена задача совершенствования системы контроля качества материалов в части определения необходимого и достаточного уровня трещиностойкости металла сварных соединений для предотвращения старта трещины из зоны сварки. Предложена процедура имитации термического цикла многопроходной сварки с испытанием на трещиностойкость имитированной ЗТВ, которая может быть использована для сравнения свариваемости сталей. Разработана аналитическая модель остановки хрупкого разрушения, основанная на условии энергетического баланса. Рассчитаны требования к температурам вязко-хрупкого перехода NDT и ТКБ проката судостроительных и трубных сталей. Решена задача совершенствования системы контроля качества материалов в части необходимого и достаточного уровня хладостойкости основного металла, определяемого наиболее показательными и недорогими косвенными методами.