Обеспечение служебных свойств и надежности сварных конструкций и узлов техники, при эксплуатации в условиях Севера и Арктической зоны, разработка научных основ создания хладостойких сплавов и сварочно-наплавочных материалов

Ускоренное освоение Северных и Арктических регионов России, включая побережье и шельф арктических морей, также Северный морской путь направлено на усиление экономического потенциала России, что означает развитие базовых отраслей промышленности (горнодобывающей, нефтяной и газовой, судостроительной) с созданием соответствующей инфраструктуры, транспорта, связи. Однако, как известно, экстремальные природно-климатические условия Севера и Арктики значительно снижают работоспособность и долговечность техники и конструкций. Анализ отказов техники и конструкций на территории Якутии в зимнее время по сравнению с летним периодом показывает, что поток отказов ряда деталей и узлов техники и аварий конструкций увеличивается в 2-3 раза, по некоторым данным до 6 раз, что наносит экономике России колоссальные убытки. Это связано с накоплением технологических эксплуатационных повреждений и возникновением хрупких трещин в зонах сварных соединений. Многие хрупкие разрушения при положительных температурах, являются лишь следствием накопления повреждений в полученных при низких температурах. Основными факторами, ускоряющими процесс разрушения сварных соединений, являются нарушение технологии сварки, водородная хрупкость, дефекты сварки, остаточные сварочные напряжения, низкая сопротивляемость зарождению и распространению трещин в зоне термического влияния и металле шва. Также необходимо отметить, что эксплуатация техники Севера связана со знакопеременными и ударными нагрузками, которая дополняется вибрациями и нагрузками на рабочие органы, элементы кузова и корпуса, оборудования из-за высокой абразивности и смерзаемости, налипания грунта или льда. В условиях северо-арктической зоны существенный объем сварочных работ производится при отрицательных температурах окружающего воздуха. В большинстве случаев при выполнении ремонтно-восстановительных и монтажных сварочных работ невозможно или трудно обеспечить создание специальных условий для введения сварки на естественном холоде. Применяемое при этом сварочное оборудование, материалы и технологии должны быть адаптированы к условиям работы при низких климатических температурах. В связи с этим проведение фундаментальных и поисковых исследований, ориентированных на обеспечение служебных свойств и надежности сварных конструкций и узлов техники в условиях низких климатических температур, является крайне актуальной научно-технической задачей. Одним из путей решения этой проблемы является создание хладостойких сплавов, спеченных композитов и сварочно-наплавочных материалов, содержащих модифицирующие элементы из минерального сырья Якутии. Рентабельность использования минерально-сырьевой базы Якутии без дополнительной обработки и обогащения сырья при разработке новых конструкционных и сварочных материалов заключается в сокращении производственных затрат путем частичного замещения дорогостоящих компонентов. Второй подход решения этой проблемы заключается в исследовании перспективных технологий сварки, наплавки и обработки для повышения эксплуатационной прочности и хладостойкости сварных конструкций и деталей техники, эксплуатирующихся в условиях низких климатических температур. Важно обеспечивать комплекс служебных свойств и равнопрочность зон сварного соединения для понижения вероятности образования холодных трещин, для обеспечения требуемой эксплуатационной надежности. Немаловажную роль здесь играет усовершенствование и создание комплексных методик оценки технологической прочности сварного соединения с применением современных автоматизированных цифровых систем, которое является необходимым условием для разработки сварочных технологий при реновации техники Севера и Арктики. Таким образом, проблема обеспечения служебных свойств и надежности сварных конструкций и узлов техники, при эксплуатации в условиях Севера и Арктической зоны, и разработка научных основ создания хладостойких сплавов и сварочно-наплавочных материалов, является сложной многофакторной задачей и требует создания и внедрения новых научно-обоснованных методик исследований и разработок, решение которой может определить процесс развития машиностроительной, судостроительной, энергетической, нефтяной и газовой промышленностей необходимых в регионах Севера и Арктической зоны РФ, но и также в мире.