Снятие остаточных напряжений низкочастотной виброобработкой

Журнал "Заготовительные производства в машиностроении" №8, 2012

В статье описана технология низкочастотной виброобработки, предназначенной для снижения уровня остаточных напряжений в различных конструкциях, позволяющая в ряде случаев отказаться от классической термической обработки. Эффективность метода подтверждена изучением распределения полей остаточных напряжений в различных конструкциях как до применения виброобработки, так и после ее применения.

А.П. Летуновский, генеральный директор ООО «МАГНИТ плюс», г. Санкт-Петербург
А.А. Антонов, д.т.н., профессор кафедры сварки и мониторинга нефтегазовых сооружений РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, г Москва 
О.И. Стеклов, д.т.н., профессор кафедры сварки и мониторинга нефтегазовых сооружений РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, г Москва

Сущность способа заключается в создании в сварных конструкциях после сварки переменных напряжений определенной величины с помощью механических вибраторов. Виброобработка осуществляется, как правило, на резонансных или близких к резонансным частотах в течение определенного промежутка времени. В ряде случаев виброобработку применяют взамен термической обработки, что экономичнее примерно в 10 раз, так как она имеет следующие преимущества [4]:

1. Необходимое для виброобработки оборудование является универсальным для различных конструкций, компактным и мобильным.
2. Стоимость этого оборудования, а также затраты на его обслуживание и уход за ним относительно невелики.
3. Процесс снятия напряжений, в том числе сварочных, протекает быстро (максимальное время обработки 50 тонной детали составляет 30 мин.).
4. Металл и поверхность деталей после обработки не претерпевает заметных физико-механических повреждений (нет окалины, шлака, цветов побежалости и т.п.).

Понижение остаточных напряжений в процессе вибрации достигается в результате сочетания напряжений (вибрационных и остаточных), при определенных значениях которых материал становится пластичным.

Остаточные напряжения в металле нередко являются причиной изменения геометрии металлоконструкции, вызывая «поводку металла». Низкочастотная обработка на резонансных частотах снимает напряжения в металле, возвращая металлоконструкцию к исходному геометрическому состоянию. Вибростабилизация обрабатываемых деталей позволяет достичь высокой точности при механической обработке. Снимая остаточные напряжения на сборочных секциях, НВО позволяет избежать неточностей при сборке конструкций, что отражается на трудоемкости.

Таким образом, технология низкочастотной виброобработки для снятия остаточных механических напряжений на металлоконструкциях заслуживает дальнейшего изучения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Стеклов О.И.. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением. // М., 1990
2. Варламов Д.П., Стеклов О.И. Дефекты коррозийного растрескивания в кольцевых сварных соединениях магистральных газопроводов двух климатических регионов России // Сварочное производство, 2012 №2
3. Расходы на коррозию и превентивные стратегии в США (Corrosion Costs and Preventive Strategies In the United States // NACE – международная ассоциация инженеров-коррозионистов. 2012). URL: //www.nace.org/uploadedFiles/News/ccsupp.pdf (дата обращения: 18.05.2012)
4. Сигалевич В.М., Савельев В.Ф. Стабильность сварных соединений и конструкций. М.: Машиностроение, 1986, 264 с.
5. Антонов А.А., Стеклов О.И., Сидорин Ю.В. Исследование технологических остаточных напряжений в сварных соединениях магистральных трубопроводов //Заготовительные производства в машинострении, 2010 №3. С.13-18.
6. Штефан В.В. Тентлер А.В. Подольский В.Е. Управление уровнем концентраторов механических напряжений деформированного состояния в стальных конструкциях /Журнал Контроль. Диагностика/ №7 2003 г. с.61-64
7. Артур Дж. Мак-Ивли. Анализ аварийных разрушений. М.: Техносфера, 2010, 416 с.