ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ФРИКЦИОННЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Цель исследования: установление особенностей формирования структуры в процессе РСТ среднеуглеродистых легированных сталей 32Г2 (группы прочности Л) и 40ХН, оказывающих влияние на механические свойства и механизм разрушения сварного соединения геологоразведочных бурильных труб в условиях статического и циклического нагружения. Объект исследования – сварное соединение из среднеуглеродистых легированных сталей 32Г2 группы прочности Л согласно ГОСТ Р 50278-92 (тело трубы) и 40ХН (замковая часть), выполненное посредством РСТ. Предмет исследования – явились особенности формирования структуры металла в зоне термомеханического влияния на различных масштабных уровнях, структурные изменения, оказывающие влияние на развитие трещин в условиях статического и циклического нагружения сварного соединения. Основные задачи исследования: - исследовать структуру зоны термомеханического влияния (ЗТМВ) сварного соединения среднеуглеродистых легированных сталей методами оптической и электронной микроскопии, EBSD анализа, установить закономерности изменения структуры и фазовых превращений в результате воздействия термодеформационного цикла сварки; - оценить механические свойства и деформационное поведение сварного соединения при статическом растяжении, проанализировать развитие деформации и места зарождения трещины в образце со сварным соединением; - провести испытания на многоцикловую усталость, построить кривые усталости сварного соединения в сравнении с материалом тела трубы, определить пределы их выносливости; - оценить механизм разрушения сварного соединения в условиях циклического воздействия, выявить уязвимые места зоны сварного соединения, в которых произошло зарождение и развитие трещин усталости; - проанализировать влияние послесварочного отпуска на механические свойства и механизм разрушения сварного соединения в условиях статического и циклического нагружения во взаимосвязи с изменениями структуры, оценить целесообразность его проведения. Практическая значимость работы состоит в научно-обоснованной рекомендации к применению заготовки группы прочности Л (по ГОСТ Р 50278–92) из стали 32Г2 для изготовления бурильных труб с приварными замковыми деталями из стали 40ХН без высаженной части в зоне сварного шва. В ходе выполнения НИР использовалась материальная база АО «Завод бурового оборудования» (машина для сварки трением «Thompson-60», испытательный стенд для испытаний на циклическую долговечность типа НУ) и современное исследовательское оборудование Оренбургского государственного университета, Уральского федерального университета им. Первого Президента Б.Н. Ельцина, Института машиноведения УрО РАН. Были применены апробированные методики структурных исследований, механические испытания проведены в соответствии с требованиями ГОСТ1497-84, ГОСТ 25502.