Основные направления деятельности отдела:
- Исследование основных и сварочных материалов сварных конструкций.
- Разработка технологий сварки, в том числе исключающей термическую обработку.
- Разработка в рамках конструктивно-технологического проектирования сварных узлов из разнородных отечественных и импортных сталей с гарантией требуемого ресурса эксплуатации.
- Выполнение расчетов на статическую, динамическую, усталостную, хрупкую прочность, трещиностойкость, потерю устойчивости сварных конструкций.
- Выполнение моделирования процессов сварки и проведение расчетов на технологическую прочность с целью исключения технологических горячих, холодных трещин и трещин при термической обработке.
- Экспертиза промышленной безопасности технических устройств подведомственных Ростехнадзору.
- Расследование (экспертиза) разрушения элементов и узлов энергооборудования, в том числе и в рамках судебных дел.
- 3D моделирование технологий сварки с целью оптимизации технологий сварки, сокращения длительности разработки технологий и исключения технологических трещин в процессе изготовления сварных конструкций и прогнозирование свойств различных зон сварных соединений.
- Разработка технологий термической обработки.
- Аттестационные исследования сварочных технологий и выдача экспертных заключений о соответствии свойств металла сварных узлов нормативным требованиям надзорных органов.
- Правка конструкций с применением сварки, в том числе корпусных литых деталей, балок, сосудов и др.
Исследование основных и сварочных материалов сварных конструкций
- Проведение статических испытаний:
- На растяжение при температуре от -100° до +900°С.
- Проведение испытаний на изгиб, сдвиг и кручение.
- Определение трещиностойкости материалов и сварных соединений в интервале температур от -100°С до +400°С.
- Проведение технологических испытаний труб на раздачу, сплющивание.
- Проведение испытаний на ударную вязкость с определением критической температуры хрупкости Tk50.
- Исследование неоднородности свойств металла по результатам оценки твердости.
- Проведение динамических испытаний:
- Определение температуры нулевой пластичности (Тнп).
- Определение трещиностойкости металла при динамическом нагружении (KId).
- Проведение испытаний на длительную прочность:
- Определение длительной прочности и длительной пластичности.
- Определение трещиностойкости при ползучести (KIcth).
- Определение трещиностойкости при релаксации напряжений (KIrth).
- Исследование коррозионной трещиностойкости (KIscc).
- Проведение испытаний натурных сварных узлов и сварочных проб.
- Определение предела усталости и циклической трещиностойкости (KItn, KIfc) при циклическом нагружении.
- Исследование макро- и микроструктуры металла и сварных соединений.
- Выполнение фрактографических исследований изломов разрушенных при авариях и отказах элементов с определением величин действующих нагрузок в момент разрушений (аварий).
- Исследования наплавок и покрытий на металл.
Разработка технологий сварки
С помощью разработанных технологий по сварке успешно отремонтированы литые корпуса турбин, корпуса стопорно - регулирующих клапанов, ПНД, роторов и др.
Сквозные трещины в литых корпусах ЦВД до и после заварки
Конструктивно-технологическое проектирование сварных узлов
Разработаны новые принципы конструктивно-технологического проектирования высоконагруженных узлов турбин (сварные роторы, сварные корпусные детали, диафрагмы, сварные полые лопатки и др.) с применением новых жаропрочных и высокопрочных материалов и использование комбинированных (разнородных сварных соединений), позволяющие существенно сократить длительность создания новых изделий.
Разработка технологии сварки композитных роторов из разнородных сталей и сплавов
Перечень созданных и внедренных разработок
- Разработаны физические критерии предельной длительности эксплуатации оборудования из жаропрочных материалов, в том числе для разнородных соединений перлитного-мартенситного класса.
- Разработана методика расчета размеров допустимых дефектов в сварных соединениях роторов при их изготовлении и ремонте.
- Разработана методика расчетного прогнозирования технологической трещиностойкости сварных узлов энергетического оборудования при изготовлении и ремонте.
- Разработаны и внедрены в производство на отечественных заводах технологии сварки роторов для атомных турбин нового поколения с применением современных отечественных и импортных материалов.
- Разработаны и внедрены в производство на отечественных заводах технологии сварки композиционных роторов, эксплуатируемых в турбинах с суперсверхкритическими параметрами пара с применением современных отечественных и импортных материалов.
- Разработаны и внедрены в производство на отечественных заводах технологии сварки узлов и элементов турбин, эксплуатируемых на суперсверхкритических параметрах пара с применением современных материалов класса Р91, Е911, Р92.
- Разработаны и внедрены в производство на отечественных заводах технологии низкочастотной виброобработки сварных конструкций гидравлических турбин взамен дорогостоящей термической обработки.
- Разработаны и внедрены технологии ремонта с применением сварки (наплавки) роторов, узлов и элементов атомных турбин и турбин, эксплуатируемых на суперсверхкритических параметрах пара.
- Определены механизмы разрушения разнородных (стали перлитного-мартенситного класса) сварных соединений при длительной эксплуатации на суперсверхкритических параметрах пара.
- Определены пороговые величины трещиностойкости Kth при циклическом нагружении для сварных соединений роторных сталей: Р2МА+Р2МА, Р2МА+X12CrMoVWNbN 10-1-1, 26ХН3М2ФА+26ХН3М2ФА, используемых для атомных турбин нового поколения и турбин, эксплуатируемых на суперсверхкритических параметрах пара.
Оценка температурных полей ротора на различных этапах сварки
Поле остаточных напряжений (интенсивность напряжений – σi) после наплавки, термоотдыха и механической обработки думиса ротора
Расследование (экспертиза) разрушения энергооборудования
Отдел выполняет расследования разрушений элементов и узлов энергооборудования. При расследовании причин аварии выполняется следующий объем работ:
- Анализ данных вибрационного мониторинга турбины до и в процессе аварии.
- Фрактографическое исследование изломов элементов регулирующей ступени и проточной части турбины.
- Исследование качества основного металла и сварных соединений лопаток в пакетах.
- Оценка кинетики роста трещин в лопатках.
- Определение характера нагрузок и величин разрушающих напряжений по изломам.
- Анализ причин повреждений с выполнением расчетного моделирования аварии.
На основе выполненных работ устанавливаются причины и последовательность разрушения.
Проведение расчетов на прочность и 3D моделирование
Отдел выполняет моделирование технологий сварки с целью оптимизации технологий сварки, сокращения длительности разработки технологий и исключения технологических трещин в процессе изготовления сварных конструкций и прогнозирование свойств различных зон сварных соединений.