Реєстраційний номер
0825U000370, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
12-02-2025
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Розробка технології стикового плазмово-дугового багатопрохідного зварювання біметалу «титан-сталь» із нанесенням бар’єрних покриттів
Здобувач
Ганущак Олег Васильович,
Керівник Коржик Володимир Миколайович
Опонент Сливінський Олексій Анатолійович
Опонент Шатрава Олександр Павлович
Рецензент Завдовєєв Анатолій Вікторович
Рецензент Бернацький Артемій Володимирович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії науки України
Опис
Дисертаційна робота присвячена вивченню металургійних особливостей процесів плазмово-дугового багатопрохідного зварювання біметалу титан-сталь із нанесенням бар’єрних прошарків для мінімізації або повного усунення інтерметалідних фаз (ІМФ), які зазвичай утворюються при взаємодії титану та сталі у нагрітому до певних температур стані. Вивчення зазначених металургійних особливостей дозволить створити технології одержання зварних з’єднань прийнятної якості, які використовуються в хімічній промисловості та магістральних трубопроводах.
Для підвищення експлуатаційного ресурсу труби таких трубопроводів виготовляють зі сталі, плакованою із внутрішньої сторони труби шаром титану або титанового сплаву. Наявність титанового шару і високі вимоги до міцності та корозійної стійкості зварних швів, викликають ряд проблем при виборі способів зварювання. Актуальною є задача вибору спеціальних технологічних прийомів, способу зварювання та розробки відповідної технології з’єднання листів плакованої титаном сталі, яка за порівняно невисоких витрат дозволить отримувати трубні вироби необхідної якості.
Об’єкт дослідження – процеси плазмового і дугового зварювання конструкційної низьковуглецевої сталі, плакованої шаром титану, із застосуванням бар’єрних покриттів.
Предмет дослідження – формування стикового зварного з’єднання біметалу «титан-сталь» при багатопрохідному зварюванні.
Мета роботи – дослідження ефективності застосування бар’єрних покриттів з різних матеріалів та їх нанесення на титан та сталь з використанням різних методів плазмово-дугового наплавлення і напилювання для мінімізації утворення інтерметалідних фаз при зварюванні встик сталевих листів, плакованих шаром титану, розробка технології одержання таких стикових з’єднань.
До наукової новизни дослідження відносяться наступні положення:
1. Вперше встановлено закономірності впливу величини погонної енергії Е на товщину перехідної зони, що утворюється при взаємодії розплаву сталі з титаном в процесах плазмового та дугового наплавлення сталі на титан, і включає інтерметалідні фази Ti-Fe, а саме – при значенні Е в інтервалі 45–60 Дж/мм ця величина становить 10–60 мкм, а при збільшенні величини Е до 60–100 Дж/мм – досягає 450 мкм і більше із утворенням значної кількісті мікротріщин та інших дефектів.
2. Отримало подальший розвиток уявлення про особливості структуроутворення при металургійній взаємодії ванадію зі сталлю в процесах плазмового та дугового наплавлення покриття ванадію на сталь і сталі на це покриття, встановлено, що в перехідній зоні між наплавленим ванадієвим покриттям і сталлю утворюється інтерметалідний прошарок змінної концентрації (40–75 мас.% V і 60–25 мас. % Fe) і підвищеної твердості (до 5520 МПа), що призводить до тріщиноутворення.
3. Отримало подальший розвиток уявлення про особливості металургійної взаємодії розплаву мідних сплавів з титаном і сталлю, а саме – встановлено умови нанесення бар’єрного покриття із сплаву CuSi3Mn1 на титанову пластину, при яких взаємна дифузія елементів на межах розділу «титан-CuSi3Mn1-сталь» не призводить до утворення крихких фаз та тріщиноутворення.
4. Вперше виявлено особливості металургійної взаємодії на межі «титан – плазмово напилене сталеве покриття» при плазмово-дуговому наплавленні сталевого дроту на це покриття, а саме – умови мінімізації його товщини (не менше 400 мкм) і величини погонної енергії наплавлення на це покриття (до 200–250 Дж/мм), при яких між напиленим покриттям і титаном утворюється бездефектна перехідна зона.
5. Вперше встановлено, що в результаті нагріву плазмовими і дуговими зварювальним джерелами при заповненні розробки стикового з’єднання біметалу «титан-сталь» в процесі багатопрохідного зварювання до 900–1300⁰С в зоні контакту титану і сталі в твердій фазі утворюється бездефектна перехідна зона товщиною від 1 мкм до 10 мкм, в якій при при подальшому підвищенні температури до 1430⁰С утворюється суміш інтерметалідів з мікротвердістю HV 600–800 та інтегральним хімічним складом, що відповідає формулі Ti2Fe.
Дата реєстрації
2025-01-29
Додано/оновлено в НРАТ
2025-01-29 / 2026-07-01
