Дисертаційна робота присвячена формуванню та дослідженню біорозкладу зварних з'єднань біодеградабельних полімерів ПГБ (полігідроксибутират), ПЛА (полілактид), їх суміші ПГБ/ПЛА та їх найбільш розповсюдженого модифікатора – синтетичного термопластичного еластомеру (ТПЕ) блок-кополімеру СЕБС (стирол-етилен-бутилен-стирольний каучук).У даній роботі досліджували особливості зварювання та біодеструкції зварних з'єднань двох найбільш досліджених біополімерів – полілактиду та полігідроксибутирату, а також їх найбільш розповсюдженого модифікатора – синтетичного термопластичного еластомеру (ТПЕ) блок-кополімеру СЕБС (стирол-етилен-бутилен-стирольний каучук). Експерименти з деградації зварних з'єднань біополімерів показали, що усі зварні шви з різною швидкістю, але розкладаються, що однак менше, особливо це суттєво для біополімеру ПГБ, швидкості деструкції вихідних біополімерів. Отримані результати дали можливість розробити технологічні рекомендації зі зварювання досліджуваних біополімерів ПГБ та ПЛА, які на сьогодні є найбільш розповсюдженими серед біополімерів та використовуються у промисловості, метою яких є формування структури їх зварних швів наближеної до вихідних біополімерів та, відповідно, аналогічними властивостями, зокрема здатністю до біодеструкції. Результати механічних випробувань та досліджень морфології зварних швів ТПЕ СЕБС дозволяють стверджувати, що ТПЕ СЕБС має достатню здатність до зварювання для використання як модифікатор ПГБ та ПЛА з точки зору формування їх якісних зварних з'єднань.^UThe thesis is devoted to the formation and research of biodegradation of the welded joints of biodegradable polymers PHB (polyhydroxybutyrate), PLA (polylactide), their mixtures PHB / PLA and their modifier, mainly synthetic thermoplastic elastomer (TPE) block copolymer SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene).In this work, the peculiarities of welding and biodegradation of the welds of two most studied biopolymers – PLA and PHB, as well as their modifier, mainly synthetic thermoplastic elastomer (TPE) block copolymer SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene rubber) have been investigated.Experiments on degradation of the biopolymer welds have shown that all welds decompose, but at different rates, especially significant less for the PHB biopolymer comparing to the basic materials. The reason of that is structurization of biopolymers (similar to synthetic polymers) with formation of a higher crystallininty inside the welded joints and longer decomposition process of their crystalline phase. The obtained results made it possible to develop technological recommendations for welding of the studied biopolymers PHB and PLA, which are currently the most common among biopolymers and used in industry, the purpose of which is to form the structure of the welds similar to the structure of the basic biopolymers and, accordingly, similar properties, such as ability to biodegradation.The results of mechanical tests and studies of the morphology of TPE SEBS welds suggest that TPE SEBS has sufficient welding ability to be used as a modifier of PHB and PLA in terms of the formation of their quality welds.

Розроблено та застосовано технологічний процес зварювання у твердій фазі - "зварювання - паяння під тиском" для виконання швів у вузлах T-подібних з'єднань тонкостінних труб і з'єднань фланців з трубами, який забезпечує збільшення площі шву та мінімізацію його товщини безпосередньо у процесі осадження крайок за температури активації їх поверхні активуючою речовиною. Розроблено експрес-метод для визначення технологічних параметрів даного процесу (контактного тиску та ступеня деформації у зоні шву) і показників міцності та властивостей металу одержаних швів з використанням спеціальних зразків, виготовлених з досліджених матеріалів. Застосування експрес-методики забезпечує можливість визначення сумісності активуючих речовин з матеріалом заготівок. Удосконалено метод синтезу індукційних пристроїв для визначення з заданою точністю електричних параметрів і геометричних розмірів індуктора, що дозволяє шляхом розрахунків за технологічних умов реалізації процесу "зварювання - паяння під тиском" - розподілу температури чи питомої потужності, яких задано на двовимірній площі шву та у колошовній зоні. Розроблено нові варіанти конструкції вузлів T-подібних з'єднань тонкостінних труб і з'єднань фланців з трубами, виконання та формоутворення швів у яких здійснюється безпосередньо, у процесі "зварювання - паяння під тиском", що дозволяє одержати підвищення міцності та конструкційної надійності одержаних вузлів.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтовано технічну можливість створення системи децентралізованого вироблення тепла на основі взаємодіючих обертових потоків, в елементах якої аеродинамічна обстановка є змінюваною, що дозволяє суттєво підвищити ефективність використання паливно-енергетичних ресурсів. Виявлено, що причиною знищення пульсацій процесуючого вихрового ядра (ПВЯ) є його перехід від обертання як твердого тіла до обертання за законом вільного вихору, що супроводжується розширенням вихрового ядра на декілька ядер, прецесуючих з меншою інтенсивністю. Одержано аналітичні залежності для визначення сили, яка індукується ПВЯ в обертовому потоці газу за наявності зворотних струмів, швидкості у закрученому потоці від процесії вихрового ядра, часу, коефіцієнта в'язкості та частоти обертання потоку і залежність ступеня крутки потоку газу від частоти коливань ПВЯ, витрати газу та конструктивних параметрів за умов стійкості закрученого потоку газу. Розроблено теоретичні моделі різних типів взаємодії обертових газових струменів за наявності зони зворотних струмів і з урахуванням впливу на результуючий потік ПВЯ. Запропоновано способи інтенсифікації передачі тепла в камерах згоряння, локалізації теплового факела під час зварювання у захисному газі, плазменно-духового різання, конструкції пристрою для викиду газів, пилогазоприймача, скрубера, апарата для очищення повітря, батарейного циклона.

  Скачати повний текст

Розроблено інформаційні технології перетворення й аналізу цифрових зображень, що базуються на теорії трикутних норм і нечіткій логіці. Побудовано двопараметричну трикутну t-норму, встановлено взаємозв'язок між нечіткою логікою та кількісним оцінюванням узагальненого контрасту зображень через трикутні s-норми, запропоновано S-подібну функцію нечіткої належності дійсного додатнього степеня. Удосконалено методи підсилення контрасту з використанням нечіткої логіки. Розроблено метод двопараметрової оптимізації функцій нечіткої належності на основі критерію максимуму нечіткої ентропії, побудовано методи фільтрації шуму зі зображення на основі нечіткої логіки, в яких використано мультиплікативну модель зображення. Удосконалено методи розпізнавання прямих країв об'єктів і ліній на багатоградаційному зображенні з використанням перетворення Хафа та нечіткої логіки для аналізу локального контрасту зображення, що дозволяє збільшити точність розпізнавання. Експериментально підтверджено ефективність розроблених методів, які використано у процесі створення системи автоматизованої обробки й аналізу зображень результатів неруйнівного контролю виробів і матеріалів, а також програмного комплексу для автоматизації формування траєкторії руху променя у процесі електронно-променевого зварювання.

  Скачати повний текст

Робота присвячена підвищенню ефективності управління процесом автоматизованого лазерного зварювання в умовах дії непередбачених факторів шляхом створення: спеціалізованих інформаційних баз знань на основі реляційних відношень параметрів режимів лазерного зварювання за результатами експериментів; металографічних зображень макро-, мікроструктур зварного шва і колошовної зони за результатами комп'ютерно-експериментального моделювання; інформаційної технології об'єктивного оцінювання компонентів апаратного забезпечення збору даних і управління через формування коефіцієнтів видачі релевантної інформації (КВРІ). Їх особливість полягає в тому, що значення пріоритетних коефіцієнтів дорівнюють одиниці, що при створенні спеціалізованої інформаційної бази даних високоякісних елементів, модулів, пристроїв тощо зменшує енергетичні, часові, просторові і матеріальні витрати. Крім того, синтез безрозмірних КВРІ забезпечує об'єктивне оцінювання ефективності технологічних лазерних комплексів у цілому. Це показано на прикладах синтезованих КВРІ лазерних випромінювачів, волоконних лазерних модулів, скануючих елементів датчиків положення зварного стику тонкостінних конструкцій. Ефективність інформаційних технологій обґрунтовано теоретично і підтверджено розрахунками та експериментами. Основні теоретичні та практичні результати досліджень впроваджено в низці підприємств і державному університеті України.^UIn the dissertation work the actual scientific and technical problem of the increase of efficiency for the control of automated laser welding process under conditions of unforeseen factors by the creation of: specialized information bases of knowledge on the basis of relations of parameters of laser welding modes by experimental results; metallographic images of macro-, microstructures of the weld and the seam zone according to the results of computer-experimental modeling; specialized information database due to information technology of objective evaluation of hardware components of data collection and control through the formation of coefficients for issuing relevant information (CIRI) on the examples of laser emitters, fiber laser modules, scanning elements of weld joint position sensors of thin-walled structures is solved.For the first time, a specialized information base of knowledge has been expanded by creating high-quality metallographic images of fine-grained macro-, microstructures of welds and the seam zone of butt joints of thin-walled structures under conditions of unforeseen factors through the use of developed new and improved methods of crystallization control by laser radiation pulses of complex shape. The complexity is to create conditions for crystallization control, which ensure the emergence of the maximum number of crystallization centers while minimizing the linear growth rate of crystals. Three methods of crystallization control are proposed: by additional thermal effect on molten metal, the control of modulating pulses of combined laser-ultrasonic radiation due to the change of their frequency, amplitude and their formation by pulse-width modulation method, which creates a fine-grained structure in cast metal of the seams at the macro- and microlevels and provides high operational reliability due to high mechanical properties of connection of thin-walled structures.The information technology for objective estimation of multiparametric components of data collection hardware (CDCH) and control in creating a specialized information database through the proposed criteria for issuing relevant information (CIRI), the peculiarity of which is that the value of the priority of coefficients (penalty functions, et etc.) is equal to one, has received the further development. The visualization of CIRI at the comparative analysis accelerates the process of a choice of the best hardware components of data collection and control, and also the procedure of creation of the specialized information database at the corresponding enterprise. The verification is confirmed by calculations of the synthesized CIRIs on the examples of laser emitters, fiber modules and scanning elements of weld joint position sensors of thin-walled structures.The use of specialized information base of knowledge (mathematical models, generalized criteria for issuing relevant information) and CDCH database, which are used at the stage of technological preparation of information to control the process of automated laser welding of thin-walled structures under conditions of unforeseen factors, reduces material and energy time costs due to the reduction of costs for the corresponding preliminary labor-intensive research of manufacture technological preparation, this is especially noticeable in small-scale production and, as a result, expenses decrease by almost 50 %. Given that the most promising and the least developed are information technologies of analysis under conditions of unforeseen factors to determine the best: control modes of the processes of automated laser welding of thin-walled structures; crystallization control methods at the levels of macro-, microstructures of welds and seam zones; hardware components for data collection and control, it is proposed to transfer the stored information to the developer from specialized information databases and data in the form of graphs, histograms, which accelerates the reception of information by 3, .., 4 orders.The method for determining the best information parameters of the mode of laser welding of thin-walled structures to achieve the maximum value of the use of laser radiation power, the efficiency of which is 33%, is formulated.The scheme of relations of metallographic weld images and the frequency of modulated laser pulses which provides their qualitative structures at macro- and microlevels is created. On the example of welding of steel structures of grade 1.4541 and thickness δ=0.2 mm, the results of the experiment determine the relationship between the value of frequency range of modulated laser pulses and the best value, namely: 2.0 ..., 3.0 kHz, while the size of austenitic grain is about 3 3 microns. This increases the ductility and strength of the welded joint of thin-walled structures.

Вперше експериментально досліджено статистичний розподіл розмірів зерен первинної рекристалізації на поверхні та в об'ємі деформованих вальцюванням монокристалів алюмінію. Показано, що довжину та ширину зерен динамічної та статичної рекристалізації можна описати однією залежністю. Вперше математично оброблено результати механічних випробувань ряду жароміцних сталей. Встановлено статистичні залежності відношення довготривалої міцності до короткочасної, аналогічні статистичному розподілу розмірів рекристалізованих зерен. Проведено співставлення середнього розміру комірок за даними ТЕМ і розмірів ОКР, визначених рентгенівським методом у прокатному нікелю. Показано, що в обох випадках розміри елементів субструктури збільшуються зі зростанням деформації, що пов'язано з релаксацією внутрішніх напруг. Виявлено, що у разі використання різних способів механічного навантаження і різних матеріалів існує масштабна інваріантність кількісних параметрів структури та механічних властивостей жароміцних сталей. Підтверджено можливість контролювання механічних властивостей жароміцних сталей за допомогою релаксаційного структуроутворення. Показано вплив зварювання вибухом на структуроутворення в нікелі. З'ясовано, що наявність скейлінгу розмірів субструктурних параметрів свідчить про вагому роль релаксаційних процесів у формуванні структури. Теоретично обгрунтовано наявність скейлінгу структурних параметрів і знайдено математичні ознаки статистичних кривих розподілення для всіх досліджених випадків.

  Скачати повний текст

На підставі термодинамічного аналізу процесів дисоціації та взаємодії фаз шляхом наплавлення сформовано безфтористу шлакову систему, що забезпечує високі технологічні властивості у ході відновлення циліндричних деталей малого та середнього діаметра. Внаслідок проведених досліджень окиснювально-відновлювальних процесів під флюсами даної системи доведено визначальну роль у формуванні складу шва реакцій у газовій фазі. Показано можливість відновлення марганцю з оксиду магнієм за рахунок протікання реакцій у газовій фазі. Запропоновано вдосконалену схему взаємодії фаз шляхом зварювання під флюсом, за якою на формування кінцевого хімічного складу металу шва значно впливають реакції у газовій фазі. Експериментально перевірено можливість відновлення з оксидів кремнію, марганцю та титану вуглецем. Розроблено новий спосіб наплавлення циліндричних деталей в потоці флюсу, що передбачає горіння дуги в повітряно-флюсовій суміші, що рухається.

  Скачати повний текст

Проведено рентгенографічне дослідження та аналіз локальної структури розплавів багатокомпонентних оксидних систем, що використовуються під час зварювання. Запропоновано оригінальні методичні розробки отримання експериментальних кривих інтенсивності та їх обробки для багатокомпонентних оксидних систем. Здійснено моделювання структури розплавів та стекол з використанням власних та запозичених з мережі ІНТЕРНЕТ-програм. Виявлено певні закономірності будови багатокомпонентних оксидних розплавів зварювального призначення: перший максимум кривих радіального розподілу атомів формується внесками від кислих, а другий - від основних оксидів. Висвітлено оригінальні методики оцінки кількісного внеску оксидів різного типу (кислих та основних) в криву радіального розподілу атомів та розрахунку основності багатокомпонентних оксидних розплавів у великому температурному інтервалі, що базуються на експериментальних даних. Визначено критерії придатності розплавів багатокомпонентних оксидних систем до зварювальних технологій. Запропоновано модель будови розплавів на основі щільного пакування атомів кисню.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Встановлено ефективність використання іонного травлення для очищення поверхні молібдену від поверхневих плівок і від продуктів взаємодії металу з абразивами. Показано, що іонна обробка поверхні молібдену дозволяє знизити крайовий кут змочування на 67 % за рахунок зміни енергетичного стану поверхні за її очищення. Визначено характер розподілу залишкових зварювальних напружень у з'єднаннях, одержаних напряму та з використанням модифікованого шару. Зазначено, що використання модифікованого шару зменшує рівень еквівалентних напружень в зварному з'єднанні міді з молібденом на 30 - 35 % за рахунок збільшення загальної ширини дифузійної зони.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання збудження швидких реакцій у кондесованих середовищах, які здатні до екзотермічних перетворень. Розроблено новий напрямок у хімічній фізиці, який грунтується на використанні лазерного імпульсу як ініціюючого фактора збудження вибухових речовин (ВР) і сполук. Встановлено, що ініціювання даних речовин здійснюється у результаті втрати температурної (бризантні ВР) або деформаційної (ініціюючі ВР) стабільності кристалічної решітки у разі лазерного нагрівання мікровключень, що поглинають випромінювання. Одержано нові вибухові сполуки, для яких властива аномально велика чутливість до дії лазерного моноімпульсу. Запропоновано наукові основи використання лазерного методу ініціювання для вирішення проблем одержання профільованих детонаційних хвиль, зварювання вибухом, зміцнення металів, створення оптичних систем ініціювання вибухових зарядів, випробування міцності матеріалу та стійкості конструкцій, що сприймають дію механічних імпульсів навантаження.

  Скачати повний текст

Вивчено вплив кисневого потенціалу агломерованих флюсів формування неметалевих включень. Розроблено комп'ютерну програму, яка дозволяє виконувати розрахунки складу і кількості неметалевих включень з урахуванням термодинаміки та кінетики металургійних реакцій, які протікають у шлаковій та металевій фазах, а також технологічних параметрів процесу зварювання. Показано можливості агломерованих флюсів щодо управління структурою і властивостями металу швів. Запропоновано шляхи регулювання парціального тиску кисню і водню над розплавом шлаку, технологію виготовлення низьководневих агломерованих флюсів. Розроблено агломеровані флюси нового покоління для зварювання конструкцій з низьколегованих сталей.

  Скачати повний текст

Аналітично встановлено закономірності теплообміну за умов різання термітними та киснево-термічними стрижнями на повітрі і за підводного різання. Розроблено методику розрахунку коефіцієнта корисної дії та необхідної теплової потужності зварювального та ріжучого киснево-термічного стрижня. Вивчено процес теплообміну під час горіння зварювального та ріжучого кисневотермічного стрижня на повітрі та під водою, що дає змогу розрахувати необхідну теплову потужнісь складів і жужільний склад. Наведено результати експериментальнх досліджень закономірностей теплообміну за умов різання термітними та киснево-термічними стрижнями на повітрі та підводного різання. Розвинуто технологію зварювання, наплавлення та різання екзотермічними зварювальними стрижнями.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему зниження ризику неспроможності швів гастроентероанастомозу та кукси дванадцятипалої кишки за умов виконання операцій на шлунку за допомогою ультразвукового скальпеля (УЗС). За результатами морфологічного дослідження показано мінімальну пошкоджувальну дію УЗС на шлункову стінку та відсутність негативного впливу на процеси репаративної регенерації. Використання УЗС характеризується повним гемостазом на лінії розтину, всі шари шлункової стінки та пересіченої тонкої кишки фіксуються каогуляційною плівкою на одному рівні, тобто має місце біологічне зварювання тканин. Розроблено методику застосування УЗС під час формування гастроентероанастомозів, що скорочує тривалість операції, знижує ризик кровотечі з зони анастомозу та неспроможності швів анастомозу. Хірургічні втручання, виконані з використанням УЗС, характеризуються зниженням кількості неспроможності анастомозів на 4,6. Показано, що використання УЗС у шлунковій хірургії дозволяє зменшити терміни лікування та поліпшити за рахунок зниження кількості ускладнень якість життя хворих у післяопераційному періоді.

  Скачати повний текст

Досліджено та розроблено вимірювальні пристрої для технологічного устаткування, які можуть працювати у промислових приміщеннях, забруднених електромагнітними шумами. Проведено порівняльний аналіз датчиків технологічних параметрів з амплітудно-модульованим вихідним сигналом, на підставі якого показано перспективність застосування частотних датчиків у складі устаткування. Розроблено методику аналізу нестабільності початкової частоти вимірювального частотного пристрою (ВЧП), а також розроблено методику вибору оптимальних, за критерієм нестабільності, співвідношень параметрів схеми автогенератора, що дає змогу домогтися істотного зниження нестабільності початкової частоти (для деяких схем до двох разів). Запропоновано нову схему ВЧП для датчиків технологічних параметрів на базі автогенератора з діодно-ємнісним фазозміщувачем, яка має високу лінійність характеристики перетворення. Сформульовано умови самозбудження автогенератора на основній та вищих гармоніках. Розроблено нові шумові моделі для RC- та LC-генераторів, виконано аналіз шумових моделей автогенераторів різних типів на ОП та надано порівняльну оцінку їх флуктуаційної нестабільності. Показано, що поріг чутливості генераторного датчика обмежений короткочасною нестабільністю частоти (чи періоду) автогенератора, що виконує функції проміжного перетворювача. Наведено схемні рішення ВЧП, а також методики розрахунку, використані під час розробки мікропроцесорних систем для установки ультразвукового зварювання, з метою оптимізації технологічного процесу зборки силових транзисторних модулів на базі IGBT.

  Скачати повний текст

Досліджено промислове виробництво нових енергоефективних зварювальних джерел, а також мобільні зварювально-технологічні комплекси. Описано резонансні процеси у зварювальних індуктивно-ємнісних перетворювачах (ЗІЄП) за різних ступенів розладу контурів. Відзначено, що залежно від способу зварювання обирається відповідний ступінь розладу, який забезпечує стабільність горіння дуги, а також інші зварювально-технологічні властивості, зокрема, формування, розбризкування, дефектоутворення. Доведено, що найбільш важливий метод підвищення потужності ЗІЄП - перехід до модульного принципу їх побудови. Розроблено методи когерентного аналізу взаємодії зварювальних струмів включених модулів, а також розглянуто способи регулювання потужності під час дугового зварювання. Досліджено нові двоконтурні схеми резонансних джерел, процес зварювання на змінному струмі у разі використання електродів з основним покриттям.

  Скачати повний текст

Проаналізовано роль водневого чинника у сірководневому корозійному розтріскуванні під напругою (СКРН) низьколегованих роторних і трубних сталей та їх зварних з'єднань (ЗЗ), а також розроблено на даній основі методи підвищення їх корозійно-механічної тривкості. На підставі досліджень опірності низьколегованих сталей СКРН та залежності їх тривкості від потенціалів поляризації, проникливості водню, визначення концентрації залишкового водню у зруйнованому металі, поляризаційних електрохімічних, металографічних та фактографічних досліджень показано, що руйнування вказаних сталей реалізується за умов активно-пасивного переходу поверхні, а головну роль відіграє дифузійно-рухливий водень. Підтверджено ефективність рафінування трубних сталей металургійними методами, зокрема, електрошлаковим переплавленням, з метою підвищення їх опору СКРН. Оптимізовано режими зварювання, термічної обробки ЗЗ, хімічний склад зварювального дроту щодо забезпечення належної довготривалої міцності ЗЗ у сірководневих середовищах.

  Скачати повний текст

Запропоновано теоретичний метод визначення залишкового стану, що виникає у двотаврових колонах під час виготовлення з застосуванням зварювання. Розроблено метод оцінки впливу залишкових напружень на стійкість двотаврових колон. Наведено методику та результати експериментальних досліджень щодо визначення параметрів залишкового стану, що виникає під час виготовлення та оцінено його вплив на стійкість двотаврових колон. Надано пропозиції щодо технології виготовлення колон з таким залишковим станом, що позитивно впливає на їх роботу.

  Скачати повний текст

Для виготовлення зварних металоконструкцій корпусів машин використовуються високоміцні сталі. Формування в металі зони термічного впливу зварних з'єднань гартівних мартенситних структур призводить до погіршення механічних властивостей та впливає на схильність до крихкого руйнування.Робота присвячена визначенню впливу кінетики розпаду аустеніту на особливості структурно-фазових перетворень в металі зони термічного впливу зварних з'єднань високоміцних вуглецевих сталей з вмістом вуглецю 0,12…0,74 мас. %. За допомогою системи імітації термічного циклу зварювання Gleeble 3800 побудовані термокінетичні діаграми розпаду аустеніту, установлені більш точні температури початку та кінця утворення фаз при різних швидкостях охолодження високоміцних вуглецевих сталей.Встановлено зв'язок між вмістом вуглецю, температурами фазових перетворень та структурою: для сталей різного призначення збільшення вмісту вуглецю в кожній групі (будівельні: до 0,12...0,19%С, спеціальні: до 0,26...0,31%С, залізничні: до 0,58...0,74%С) знижує температури фазових перетворень на 40…60°С, що впливає на збільшення утворення критичної частки гартівних структур, які призводять до погіршення механічних властивостей. В будівельних сталях фазові перетворення проходять двохстадійно, спочатку за дифузійним механізмом з утворенням феритно-перлітних структур пришвидкості охолодження до 10°С/с, а потім бездифузійним – з утворенням гартівних структур при швидкостях охолодження вище 15°С/с. В спеціальних сталях – за дифузійним механізмом з утворенням феритно-перлітних структур при швидкості охолодження до 7°С/с та бездифузійним механізмом з формуванням бейнітних і мартенситних структур різної морфології при швидкості охолодження вище 10°С/с. В залізничних сталях перетворення відбувається за дифузійним та зсувним механізмом в феритно-перлітній області з утворенням троостито-мартенситних структур при швидкості охолодження 5…30°С/с.Встановлено оптимальні параметри термічного циклу зварювання при швидкості охолодження 5…20°С/с, що забезпечує формування ферито-перлітних структур для залізничних сталей та бейніто-мартенситних для будівельних та броньових сталей при запобіганні утворення холодних тріщин в металі зони термічного впливу високоміцних вуглецевих сталей з вмістом вуглецю 0,12…0,74%.Визначено, що для забезпечення міцності та пластичності всього зварного з'єднання шляхом формування оптимальної структури високоміцних вуглецевих сталей зварювання рекомендовано проводити при швидкості охолодження металу зони термічного впливу 5…10°С/с для сталі Naxtra 700, а для всіх інших сталей швидкість охолодження становить 10…20°С/с із застосовуванням попереднього підігріву вихідного металу до температур 200°С.^UThe high-strength steels are widely used at manufacturing of welded metal hull structures of the vehicles. The formation of the weld joints of the given steels of predominantly martensitic structures in the HAZ metal and the saturation of this area with diffusion hydrogen leads to the increase of their tendency to cold cracking.The paper presents the results of studies of the effect of WTC (welding thermal cycles) on the nature of the structural transformations of the HAZ metal high-strength steel with a carbon content of 0.12…0.74 mass%, which affects resistance to cold cracking. With the help of the Gleeble 3800 simulator of the thermal state of welding, the continuous cooling transformation diagrams of the austenite decomposition of the high-strength carbon steels were built; the special features of transformation, the microstructural state and the initial and end phase formation temperatures at different cooling rates were studied and their mechanical properties were determined.The connection between carbon content, temperature of phase transformations and structure is established: for steels of different purpose, an increase in carbon content in each group (construction: up to 0,12...0,19% C, special: up to 0,26...0,31% C, railways: to 0,58...0,74% C) reduces the temperature of phase transformations by 40...60 °С, which affects the increase of the formation of the critical part of the hardening structures, which leads to deterioration of mechanical properties. In structural steels, phase transformations take place in two stages, initially by a diffusion mechanism with the formation of ferrite-pearlite structures at a cooling rate of 10 °C/sec, and then without diffusion - with the formation of hardening structures at cooling rates above 15 °C/sec. In special steels, a diffusion mechanism with the formation of ferrite-pearlite structures at a cooling rate of 7 °C/sec and a diffusion mechanism for the formation of bainite and martensite structures of different morphologies at a cooling rate above 10 °C/sec. In the railway steels, the transformation takes place by the diffusion and shear mechanism in the ferrite-pearlite zone with the formation of troostite-martensite structures at a cooling rate of 5...30 °С/sec.The optimal parameters of the thermal cycle of welding at a cooling rate of 5…20 °С/sec have been established, which ensures the formation of ferrite-perlite structures for railway steels and bainite-martensite for construction and armor steels in preventing the formation of cold cracks in the metal of the heat affected zone of high-strength carbon steels with carbon content of 0,12...0,74%.It has been determined that in order to ensure the strength and ductility of the whole welded joint by forming the optimal structure of high-strength carbon steels, welding at a rate of cooling the metal a zone of thermal impact of 5...10 °C/sec for steel Naxtra 700 is recommended. For all other steels the cooling rate should be 10...20 °С/sec with the use of preheating of the initial metal to temperatures of 200°С.

У дисертаційній роботі представлені результати дослідження змін структурно-фазового стану металу зварних з’єднань паропроводів теплових електростанцій, а також розробки практичних рекомендацій щодо удосконалення методик металографічного аналізу для подальшого уточненого визначення їх надійності та залишкового ресурсу експлуатації.Об’єкт дослідження – структурно-фазовий стан металу зварних з’єднань паропроводів ТЕС із теплостійких сталей перлітного класу 12Х1МФ і 15Х1М1Ф.Предмет дослідження – кількісне визначення зміни структурно-фазового стану та експлуатаційних характеристик металу зварних з’єднань паропроводів, які тривалий час експлуатуються в умовах повзучості і малоциклової втоми.Дослідження структурно-фазового стану, властивостей і пошкоджуваності металу зварних з'єднань паропроводів виконували шляхом використання відповідних методів на зразках зварних з'єднань, які були вирізані з діючих паропроводів. При проведенні експериментальних досліджень використовували, як стандартні методи і методики, що частково удосконалено, так і оригінальні. Визначення структури, хімічного складу і будови здійснювали з використанням методів оптичної, растрової і просвічуючої електронної мікроскопії.Проведені дослідження металу зварних з’єднань паропроводів, що довготривало працюють в умовах повзучості і малоциклової втоми, на основі фрактального аналізу і методу січних прямих ліній, дозволили створити методичну основу для оцінки змін структурно-фазового стану, який призводить до руйнування.Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що на підставі теоретичних та експериментальних досліджень здобувачем:- вперше установлено відмінності фрактальних розмірностей границь структурних складових на зображеннях окремих ділянок зварних з’єднань паропроводів у залежності від часу експлуатації;- вперше при оцінці впливу структурно-фазового стану металу зварних з’єднань на залишковий ресурс враховується геометрична складність границь виділення структурних складових, яка визначається за допомогою статистичного аналізу розподілу фрактальної розмірності, одержаної з використанням клітинного методу виміру;- удосконалено кількісну оцінку нерівномірності розподілу структурних складових металу для виявлення особливостей змін структурно-фазового стану окремих ділянок ЗТВ, а також металу шва і основного металу в залежності від напрацювання в умовах повзучості;- удосконалено оцінку кількості вкраплень перліту, їх розмірів та відстаней між ними для статистично обгрунтованого визначення структурно-фазових змін металу зварних з’єднань паропроводу з урахуванням ресурсу напрацювання;- отримало подальший розвиток дослідження структурно-фазового стану металу зварних з'єднань паропроводів із теплостійких сталей перлітного класу 12Х1МФ і 15Х1М1Ф, які тривалий час (понад 280 тис. год.) експлуатуються в умовах повзучості і малоциклової втоми на базі комплексного статистичного аналізу геометричних характеристик структурних елементів.В процесі аналізу мікроструктури шліфів різних ділянок зварних з’єднань виявлено відносний вміст структурно-фазових складових і їх розподіл за координатами зображень. Виконано порівняльний аналіз статистичних характеристик розподілу і вмісту структурних складових на ділянках металу зварних з'єднань з різним терміном напрацювання. На основі фрактального аналізу розглянуто складність контурів границь структурних складових. Статистичний аналіз результатів металографічного вивчення мікрошліфів методом січних ліній позволив одержати розподіли кількості зерен, їх розмірів та відстаней між ними. Представлено обґрунтований опис структурних змін в металі окремих ділянок зварних з'єднань.Перлітна складова значною мірою впливає на структурно-фазові перетворення в металі зварних з'єднань паропроводів, що довготривало працюють в умовах повзучості і втоми. Тому встановлено рівень неоднорідності перлітної складової в структурі зварних з'єднань.У результаті проведених досліджень розроблено рекомендації щодо визначення залишкового ресурсу експлуатації зварних з'єднань, які тривалий час експлуатуються в умовах повзучості.Результати виконаних досліджень доповнили навчальні курси «Експериментальні методи у зварюванні», «Зварювання сталей і кольорових металів», що викладаються студентам у Національному технічному університеті «Харківський політехнічний інститут».Результати виконання дослідження оцінено та рекомендовано до впровадження на АТ «Українські енергетичні машини».^UThe dissertation presents the study results of changes in the structural and phase state of the metal of welded joints of steam pipelines of thermal power plants, as well as the development of practical recommendations for improving the methods of determining their reliability and residual service life.The object of the study is the structural and phase state of the metal of welded joints of TPP steam pipelines made of heat-resistant steels of pearlite class 12Х1МФ and 15Х1М1Ф.The subject of the study is the quantitative determination of changes in the structural phase state and operational characteristics of the metal of welded joints of steam pipelines, which are operated for a long time in conditions of creep and short-cycle fatigue.The research on physicochemical processes, structural-phase state, properties, and damageability of the metal in welded joints of steam pipelines was carried out using appropriate methods on samples taken from operating steam pipelines. Both standard and improved techniques, as well as original methods, were used during the experimental research.The structure, chemical composition, and structure were studied using optical, raster, and transmission electron microscopy. The study of the metal in welded joints of steam pipelines operating for a long time under conditions of creep and short-cycle fatigue, based on fractal analysis and the method of intersecting straight lines, allowed for the creation of a methodological basis for assessing changes in the structural and phase state that lead to destruction.The scientific novelty of the obtained results lies in the fact that, based on theoretical and experimental research, the following were achieved:for the first time:- the differences in the fractal dimensions of the borders of structural components on the images of individual sections of welded joints of steam pipelines depending on the time of operation were established;- when assessing the influence of the structural-phase state of the metal of welded joints on the residual resource, the geometric complexity of the boundaries of the allocation of structural components is taken into account, which is determined using a statistical analysis of the distribution of the fractal dimension, obtained using the cellular method of measurement;improved:- quantitative assessment of the unevenness of the distribution of the structural components of the metal to identify the characteristics of changes in the structural and phase state of individual areas of the HAZ, as well as the weld metal and the base metal, depending on the work in creep conditions;- estimation of the number of pearlite inclusions, their sizes, and the distances between them for the statistically justified determination of the structural and phase changes of the metal of the welded joints of the steam pipeline, taking into account the service life;received further development:- research of the structural and phase state of the metal of welded joints of steam pipelines made of heat-resistant steels of the pearlite class 12Х1МФ and 15Х1М1Ф, which are operated for a long time (over 280 thousand hours) in conditions of creep and short-cycle fatigue on the basis of a complex statistical analysis of the geometric characteristics of structural elements.A comparative analysis of the statistical characteristics of the distribution and content of structural components on welded joints' metal sections with different service lives was performed. The complexity of the boundary contours of structural components was evaluated based on fractal analysis. The statistical analysis of the results of the metallographic study of microsections using the cutting line method made it possible to obtain distributions of the number of grains, their sizes, and the distances between them. A scientifically-based description of structural changes in the metal of individual sections of welded joints is presented.The structural and phase transformations in the metal of welded steam pipe joints that work for a long time in conditions of creep and fatigue are significantly affected by pearlite. Therefore, it is important to establish the level of inhomogeneity of pearlite in the structure of welded joints.As a result of the conducted research, recommendations were developed for determining the residual service life of welded joints operated for a long time in creep conditions.The results of the performed research supplemented the training courses "Experimental methods in welding", and "Welding of steels and non-ferrous metals", which are taught to students at the National technical university "Kharkiv polytechnic institute".The results of the research were evaluated and recommended for implementation at JSC "Ukrainian Energy Machines".