авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 32 | 33 || 35 | 36 |   ...   | 39 |

«Федеральное агентство по рыболовству Мурманский государственный технический университет (МГТУ) Мурманский морской биологический институт (ММБИ) ...»

-- [ Страница 34 ] --

В зарубежной практике для изоляции сварных стыков труб все чаще стали применяться быстро отверждающиеся двухкомпонентные полиуретановые покрытия трассового нанесения, аналогичные покрытиям, используемым для изоляции фитингов и задвижек трубопроводов. По заданию ОАО «АК «Транснефть» фирмой Argus Limited и ОАО ВНИИСТ на базе Инженерно-экспериментального производственного центра ОАО ВНИИСТ (п.Толбино, Московская обл.) были проведены работы по отработке технологии и нанесению на сварные стыки труб двухкомпонентного полиуретанового покрытия Scotchkote 352. Для нанесения защитного покрытия использовался комплекс оборудования MCL фирмы Pipe-line Induction Heat Ltd (PIH). Покрытие наносилось в летнее время на сварные стыки труб 01220x14 мм с заводским трехслойным полиэтиленовым покрытием производства ОАО «Выксунский металлургический завод». Перед нанесением покрытия предварительно осуществлялась абразивная очистка поверхности зоны изолируемых сварных стыков труб и прилегающих к ним участков заводского покрытия купрошлаком. Для ускорения процесса отверждения защитного покрытия производился индукционный нагрев изолируемых участков сварных стыков труб до температуры 67-70°С. Напыление двухкомпонентного Секция "Техническая эксплуатация флота" покрытия Scotchkote 352 при объемном соотношении компонентов основа-отвердитель 3:1 осуществлялось одним распылительным соплом с шириной факела 400-450 мм. При этом обеспечивалось равномерное напыление рабочей смеси материалов по периметру трубы на всю ширину сварного стыка. Для набора необходимой толщины (не менее 1, мм) покрытие наносилось в 15-16 слоев. Всего в ходе отработки технологии было заизолировано 5 сварных стыков труб 01220 мм. По результатам проведения опытных работ была отмечена высокая производительность и технологичность процессов индукционного нагрева сварных стыков труб и последующего нанесения на них полиуретанового покрытия. Общее время, затрачиваемое на предварительный нагрев и изоляцию одного сварного стыка труб 01220x14 мм (без учета перестановки оборудования и промывки форсунки растворителем) в среднем составляло 3-4 минуты.

Проведенные ускоренные приемо-сдаточные испытания покрытия Scotchkote показали, что в целом оно отвечает предъявляемым техническим требованиям, но имеет недостаточно высокую адгезию к заводскому полиэтиленовому покрытию труб.

К настоящему времени с использованием комплектного оборудования MCL фирмы PIH подготовлены образцы двухкомпонентных полиуретановых покрытий типа Acothane Spray Grade TX, Protegol UR-Coating 32-55 и Scotchkote 352, нанесенных на стальные трубы и на заводское полиэтиленовое покрытие труб. Выводы о соответствии защитных полиуретановых покрытий требованиям ОАО «АК «Транснефть» и оценка возможности их применения для противокоррозионной защиты сварных стыков магистральных нефтепроводов могут быть сделаны после завершения ООО «Институт ВНИИСТ» комплексных испытаний защитных покрытий. Необходимо подчеркнуть, что до начала практического применения все изоляционные и защитные покрытия, используемые для противокоррозионной защиты труб, фасонных деталей и сварных стыков магистральных нефтепроводов должны пройти обязательные испытания на соответствие предъявляемым техническим требованиям и техническим условиям заводов-изготовителей. Лишь при наличии положительных результатов испытаний защитных покрытий, а также при условии проведения экспертизы и включении технических условий на трубы и изделия с наружными защитными покрытиями в «Реестр ТУ и ТТ» на материалы и оборудование, закупаемые группой компаний АК «Транснефть», заводы-изготовители могут приступать к проведению работ по нанесению защитных покрытий, а сами покрытия могут быть использованы в соответствии со своим назначением. Для проведения работ по испытаниям изоляционных материалов и защитных покрытий, применяемых в настоящее время при строительстве магистральных трубопроводов, Центр защиты от коррозии ООО «Институт ВНИИСТ» в последние годы был полностью переоснащен. В настоящее время лаборатории Центра имеют самое современное оборудование, которое позволяет проводить комплексные испытания различных типов защитных покрытий (лакокрасочных, эпоксидных, полиуретановых, полиэтиленовых, полипропиленовых, силикатно-эмалевых, ленточных, битумно-комбинированных). Все испытания защитных покрытий на соответствие требованиям ОАО "АК Транснефть», а также требованиям национальных и зарубежных стандартов могут выполняться собственными силами, без привлечения сторонних организаций. Хорошая оснащенность Центра и высокая квалификация его сотрудников позволяют выполнять большой объем работ по испытаниям изоляционных материалов и защитных покрытий по договорам с отечественными заводами-изготовителями и контрактам с зарубежными фирмами.

Секция "Техническая эксплуатация флота" Выводы 1. Высокий уровень противокоррозионной защиты магистральных нефтепроводов во многом определяется уровнем технических требований, предъявляемых к покрытиям трубопроводов, и обеспечивается широким применением труб с заводским трехслойным полиэтиленовым покрытием, фасонных деталей и задвижек с заводскими полиуретановыми и эпоксидно-полиуретановыми покрытиями и использованием для изоляции сварных стыков трубопроводов покрытий на основе термоусаживающихся полимерных лент.

2. По показателям защитных и эксплуатационных свойств, температурному диапазону применения наружные покрытия фитингов, задвижек, равно как и покрытия сварных стыков трубопроводов, должны быть сопоставимы с заводскими покрытиями труб.





3. До начала практического применения все защитные покрытия и изоляционные материалы, применяемые для противокоррозионной защиты магистральных нефтепроводов, должны пройти аттестационные испытания на соответствие требованиям ОАО «АК «Транснефть» и разработанным на их основе Техническим условиям на защитные покрытия.

4. Материалы, защитные покрытия, а также технические условия поставщиков изоляционных материалов и предприятий, осуществляющих нанесение на трубы, фасонные детали и задвижки трубопроводов защитных покрытий, должны быть включены в «Реестр ТУ и ТТ» ОАО «АК «Транснефть».

5. Выполнение данных условий гарантирует повышение противокоррозийной защиты трубопроводов и долговечность их эксплуатации.

Список литературы:

1) «Трубопроводный транспорт. Теория и практика», №4 декабрь 2007.

С.Г. Низьев, к.т.н., директор Центра защиты от коррозии, заместитель ген.

директора ООО "Институт ВНИИСТ" Секция "Техническая эксплуатация флота" НАДЁЖНОСТЬ МОРСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ Баева Л.С., Булаев Р.В., Баев Г.В. (Мурманск, МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Введение В настоящее время во всем мире (в том числе и в России) ведется разработка месторождений нефти и газа на континентальном шельфе. На шельфе России, площадь которого составляет около 4 млн.км2 сосредоточено 80% углеводородных ресурсов страны. Освоение морских месторождений нефти и газа неразрывно связано с комплексом вопросов, связанных с безопасностью как персонала пребывающего на морских объектах, так и самих сооружений, создаваемых для эксплуатации месторождений и транспортировки добываемой продукции. А также надёжностью и работоспособностью всей системы обустройства месторождения. Как платформы, так и трубопроводы, предназначенные для освоения шельфа, характеризуется высокой стоимостью строительства и ремонта, а также огромным количеством технологических трудностей при ремонте. Как показывает мировой опыт, работы на морских объектах нефтедобычи являются одними из наиболее ответственных и опасных видов хозяйственной деятельности.

Следовательно, исследование вопросов, связанных с обеспечением надёжности этих объектов и их работоспособности вообще, а в условиях арктического шельфа в особенности, является актуальными в данное время.

Теория надежности, устанавливая количественные закономерности, призвана уменьшить вероятность отказов изделий и конструкций.

В соответствии с ГОСТ 27.002-89. «Надежность в технике. Основные понятия.

Термины и определения.» Надежность - комплексное свойство, состоящее из ряда единичных свойств. К единичным свойствам относятся долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость и безопасность.

1. Общие тенденции при освоении морских нефтегазовых месторождений Первые освоения морских месторождений с транспортом добываемой продукции по трубопроводам по морскому дну появились уже довольно давно. В данный момент уже имеется накопленный международный опыт в строительстве и проектировании морских трубопроводов. В последние время стали проявляться определённые тенденции в освоении морских месторождений, такие как:

• истощение месторождений на мелководье;

• разработка и освоение большого количества малых морских месторождений находящихся вокруг больших, в связи с их истощением;

• увеличение числа открытых глубоководных месторождений;

• уменьшение стоимости освоения путем внедрения новых технологий;

• сокращение сроков до получения первой нефти (в Мексиканском заливе время освоения глубоководного месторождения уменьшилось за 1984-96 гг. с 10 лет до 2);

• увеличение числа скважин с подводным расположением устьевого оборудования (раньше для освоения месторождений использовались стационарные платформы, однако, в последние годы наблюдается устойчивый рост использования подводных добычных комплексов).

Что же касается морских трубопроводов, то основной тенденцией, которая стала заметной в последнее время, это увеличивающееся число стальных трубопровод диаметром более 300 мм, в то время как число трубопроводов меньшего диаметра и гибких трубопроводов в общей массе сокращается.

Секция "Техническая эксплуатация флота" 2. Аварии на морских трубопроводах К наиболее частым авариям на морских трубопроводах относят такие аварии как: локальное смятие, лавинное смятие, разрушение из-за коррозии, различные механические повреждения.

Локальное смятие представляет собой потерю устойчивости первоначальной формы равновесия оболочки трубы под действием внешнего гидростатического давления, изгиба и продольных усилий в трубопроводе. Локальное смятие имеет вид излома или коробления.

Изгибные деформации представляют потенциальную опасность для морских газопроводов как в процессе строительства, так и при эксплуатации.

Одним из основных вопросов строительства морских трубопроводов является создание такого начального натяжения трубопровода на трубоукладочном судне, при котором сочетание изгибающего момента, сжимающего продольного усилия и гидростатического давления в наиболее опасной точке вблизи морского дна не приводило бы к локальному смятию сечения трубы. Поскольку на больших глубинах работы по профилированию дна крайне затруднены, то трубопровод укладывают непосредственно на дно, которое может иметь неровности, вызывающее изгиб трубопровода, возникновение свободно провисающих пролетов и т.д.

Как показывает практика проектирования, расчет на локальное смятие является важнейшим вопросом механических расчетов, который, как правило, определяет окончательный выбор толщины стенки глубоководных газопроводов.

Существуют различные нормативные методики расчета морских газопроводов на смятие гидростатическим давлением и на локальное смятие при совместном действии этого давления, продольных усилий и изгибных деформаций. Они позволяют выбрать с необходимым запасом такую толщину стенки, которая обеспечивает устойчивость на смятие поперечного сечения трубопровода как при строительстве, так и при всех режимах его эксплуатации.

При возникновении по той или иной причине локального смятия сечения глубоководного трубопровода зона смятия не будет оставаться локализованной, а станет распространяться по длине трубопровода. Это явление по аналогии с лавинным распространением трещин получило название лавинного смятия.

Лавинное смятие происходит при условии, что внешнее гидростатическое давление превышает некое критическое значение pр, называемое давлением лавинного смятия. Распространение волны смятия будет происходить до тех пор, пока оно не достигнет точки, в которой гидростатическое давление воды равно давлению лавинного смятия.

При большой протяженности глубоководного трубопровода может оказаться, что большая часть трассы находится на глубине, для которой лавинное смятие возможно. Это означает, что в случае аварии выходит из строя и не подлежит ремонту практически весь трубопровод.

Все нормативные методики расчета морских трубопроводов на смятие имеют одинаковую структуру, а различия объясняются тем, что коэффициенты, входящие в формулы, носят эмпирический характер и получены в результате обработки разных экспериментальных данных.

Характерной чертой всех этих формул является то, что они записаны таким образом, чтобы в результате расчета получить не толщину стенки, а значение давления лавинного смятия. Это сделано для того, чтобы оценить критическую глубину воды hкр, ниже которой необходимо принимать меры по защите трубопровода от лавинного смятия. Это можно сделать по следующей формуле:

Секция "Техническая эксплуатация флота" gh = p p pi (1) где - плотность морской воды.

Одной из мер по защите морского трубопровода от лавинного смятия является возрастание толщины стенки по мере увеличения глубины воды. Однако, как показывают расчеты, рост толщины стенки для глубоководных трубопроводов может быть столь велик, что это создает непреодолимые трудности при изготовлении и сварке толстостенных труб, а также при монтаже трубопровода.

Наиболее экономически целесообразной мерой по защите морских трубопроводов от лавинного смятия является установка ограничителей смятия, как правило, имеющих вид усиленных вставок. Такие ограничители не позволяют избежать явления лавинного смятия, но локализуют его в пределах участка между двумя соседними ограничителями. Выбор геометрических параметров и частота расстановки ограничителей лавинного смятия определяются специальными технико экономическими расчетами.

Коррозия происходит под воздействием агрессивной среды или из-за слишком интенсивной эксплуатации трубопровода. Коррозия представляет потенциальную опасность для морских газопроводов при эксплуатации, приводит к частичному или полному разрушению поверхности трубопроводов, что ведёт за собой потерю герметичности трубопроводов.

Так что одним из основных вопросов при проектировании морских трубопроводов является их надёжная изоляция и надёжность коррозионного покрытия.

К механическим повреждениям относятся:

• повреждения, связанные с какими-либо авариями на платформе, ведущими к нарушению целостности структуры трубопровода;

• воздействие на береговую часть трубопровода;

• разрыв основного металла труб и заводского сварного шва;

• разрыв поперечного сварного стыка.

Механическими повреждениями также являются какие-либо внешние воздействия на трубопровод (рыболовецкие тралы, якоря, инородные предметы и т.д.).

Как показывает опыт эксплуатации, наиболее частые аварии на небольших глубинах связаны с повреждением трубопровода якорями и тралами судов.

Ещё одним видом аварий трубопровода, который будет эксплуатироваться на шельфе арктических морей, можно назвать повреждение трубопровода ледовыми торосами. Если проанализировать карту дна северных морей, то видно, что такой вариант развития событий представляется вполне реальным.

3. Основные факторы, приводящие к авариям Обеспечение требуемого уровня надёжности морских трубопроводов – важнейшая проблема в области проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводного транспорта нефти и газа.

Морские трубопроводы в отличие от сухопутных подвергаются высокому уровню напряжений от изгиба при строительстве, гидродинамическому воздействию волн и течений, а также постоянному гидростатическому давлению и повышенной коррозионной активности внешней среды.

В процессе строительства и последующей эксплуатации морские трубопроводы подвергаются воздействию различных групп факторов.

Основные из них, подлежащие учету при проектировании: ветровые воздействия;

волновые воздействия;

приливы;

течения;

ледовые условия;

сейсмические воздействия;

геологические опасности;

грунтовые условия.

Секция "Техническая эксплуатация флота" Перечисленные факторы подлежат детальному изучению и анализу в ходе проектирования. Основными причинами предаварийных состояний морского трубопровода являются:

• значительные напряжения от изгиба, превышающие допустимые, возникающие в строительный период при подъеме и укладке трубопроводов;

• повреждения трубопроводов якорями трубоукладочных, краново-монтажных и транспортно буксирных судов, выполняющих строительно-монтажные работы в непосредственной близости от трубопроводов, • коррозионное повреждение стояков, • потеря продольной устойчивости трубопроводов, • многочисленные пересечения трубопроводов при прокладке их без заглубления в грунт, • колебания стояков и провисающих участков трубопровода от воздействия волн и течений.

4. Обзор технологий ремонта морских трубопроводов Предложенные системы подводного ремонта основаны, главным образом, на использовании уже зарекомендовавших себя методах установки трубных катушек с помощью водолазов, однако модифицированных таким образом, чтобы обеспечить полностью дистанционное управление операциями. Трубные катушки могут присоединяться к трубопроводу с использованием телескопических соединительных устройств, шарнирных фланцевых узлов для компенсации несоосности и соединительных узлов, допускающих регулировку длины трубной катушки.

Соединительные устройства могут быть либо цельнометаллическими и муфтовыми, либо цанговыми.

Тип безводолазного ремонта трубопроводов, который необходимо проводить, обычно зависит от степени их повреждения. Когда выявлено местное повреждение трубопровода или изолированная утечка, ремонт может быть ограничен установкой хомута. Если повреждена более протяженная секция трубопровода, необходима ее замена с установкой вместо нее трубной катушки (патрубка). Эта операция характеризуется значительно более высокой сложностью, чем установка хомута.

Используются два основных варианта ремонта с применением трубной катушки.

Первый вариант предусматривает подъем трубопровода на поверхность.

Трубопровод в районе повреждения поднимается на поверхность, поврежденная секция вырезается, к концам линии привариваются соединительные устройства. Затем концы трубопровода опускаются на морское дно, где производится установка трубной катушки с применением механической соединительной системы с дистанционным управлением.

Второй вариант предусматривает ремонт на дне. При этом варианте ремонта соединительные устройства и трубная катушка устанавливаются дистанционно.

Безводолазный метод ремонта на дне является базовым, на основе которого должна быть разработана система ремонта глубоководных секций черноморских трубопроводов (а также и других аналогичных трубопроводов), где наложение ремонтных хомутов часто слишком затруднительно (проложены на большой глубине).

Ключевым компонентом при этом варианте ремонта являются механические соединительные устройства, монтируемые на концах линии после вырезки поврежденной секции.

Система безводолазного ремонта, в которой используются механические соединительные устройства, может быть разделена на две подсистемы.

Секция "Техническая эксплуатация флота" 1. Соединительная подсистема - состоит из компонентов, которые заменяют поврежденную секцию трубопровода и остаются затем постоянно на морском дне. Механическое соединение между концом трубопровода и трубной катушкой является ключевым компонентом при безводолазном ремонте линии.

2. Установочная подсистема - состоит из компонентов, которые подготавливают трубопровод и трубную катушку к ремонту и устанавливают соединительные устройства. Установочная подсистема может быть извлечена на поверхность и использована повторно.

Кроме вышеописанного оборудования для ремонта подводных трубопроводов необходимо судно с динамическим позиционированием с одним или несколькими дистанционно управляемыми подводными аппаратами. Для эффективного ремонта поврежденной секции трубопровода все операции, проводимые под водой, должны разделяться на возможно более простые движения, которые можно выполнять манипуляторами подводных аппаратов с дистанционным управлением (ПАДУ).

Соединительная подсистема включает в себя два концевых соединительных устройства, которые должны быть установлены на трубе и трубной катушке (телескопической) и используются для замены поврежденной секции трубопровода.

Концевые соединительные устройства могут либо непосредственно соединять концы трубопровода и трубной катушки, либо через стыковочную втулку (на конце трубопровода) и раструб (на конце трубной катушки). При такой технологии ремонта дефектная секция трубопровода вырезается на морском дне, концы труб зачищаются (удаляется покрытие и т.д.), затем на них насаживаются механические соединительные устройства, стыкующиеся с трубной катушкой. Длина катушки измеряется непосредственно на дне моря с помощью манипуляторов ПАДУ, катушка изготавливается на поверхности и спускается к месту установки. Здесь с помощью манипуляторов ПАДУ приводятся в рабочее положение соединительные устройства трубной катушки и производится окончательная герметизация стыков.

Соединительные устройства бывают следующих видов.

• Зажимные соединительные устройства. Конструктивно они представляют собой муфтовую систему, в которой муфты насаживаются на голый (без покрытия) конец трубы. Структурное соединение с трубой осуществляется за счет зажимного эффекта групп клинообразных плашек, размещаемых по окружности внутри муфты соединительного устройства.

• Цанговые соединительные устройства. Термин "цанговое соединительное устройство" является общим определением соединительных устройств, в которых на втулку натягивается муфта с зажимным патроном цангового типа, за счет чего обеспечивается уплотнение типа "металл-металл". Зажимной эффект создается гидравлически активизируемыми цанговыми пальцами или фиксаторами. Цанговые соединительные устройства обеспечивают соединение секций трубопровода под водой с минимальными затратами времени и объемом работ. Стыкуемые компоненты соединяются вместе с помощью вышеупомянутых пальцев;

для предотвращения последующего размыкания соединительного устройства в нем предусмотрен механический замок.

• Обжимные соединительные устройства. Концепция таких устройств основана на использовании двух концевых соединителей с фланцами, предварительно насаженных на концы трубопровода и герметизированных с поверхностью трубы путем обжима до создания уплотнения типа " металл - металл". Трубная катушка также имеет два стыковочных фланца.

Секция "Техническая эксплуатация флота" Ещё одна технология, которая довольно часто используется при ремонте морских трубопроводов - это технология ремонта с помощью так называемой сухой и мокрой гофры.

5. Построение модели надёжности морского трубопровода Для построения модели надёжности морского трубопровода в качестве исходных данных были использованы данные по эксплуатации трубопроводных систем Мексиканского залива.

Отказы трубопроводов происходят в случайный момент времени, что даёт основание считать время между последовательными отказами случайными величинами, а для их обработки использовать метод математической статистики.

Рассматривалось 73 наработки на отказ трубопроводов диаметром более 152 мм. По исходным статистическим данным был построен вариационный ряд и статистическая модель распределения времени безотказной работы трубопроводов.

Расчётные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1. Исходные данные для построения теоретической модели надёжности морского трубопровода Интервал t, сут. n, шт. n(t), шт. Pс(t) Pсо(t) 0–150 75 44 22 0,30137 0, 150–300 225 15 51,5 0,705479 0, 300–450 375 5 61,5 0,842466 0, 450–600 525 2 65 0,890411 0, 600–750 675 4 68 0,931507 0, 750–900 825 2 71 0,972603 0, 900–1050 975 1 72,5 0,993151 0, Построение теоретической модели распределение вероятностей безотказной работы трубопроводов осуществлялось с помощью приближенных методов интерполяции в компьютерной системе Мathematica, ниже приведены результаты расчётов.

При компьютерном моделировании было получено значение интенсивности отказов, оно составляет = 0.00492385 1/сут.

Полученная модель надежности имеет экспоненциальный вид и представлена формулой: Графическая интерпретация интерполяции представлена на рисунке 1.

Заключение Морские трубопроводы являются очень сложной технической системой, поэтому вопросы их строительства, ремонта и технического обслуживания являются весьма актуальными в наше время.

В докладе дано представление о надёжности данной технической системы, факторах приводящих к авариям и способах их устранения. А также предложил вариант построения математической модели отказов на морских трубопроводах на статистических данных по Мексиканскому заливу. При наличии достаточного количества статистических данных данная модель может использоваться и на других уже работающих проектах.

Секция "Техническая эксплуатация флота" 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 200 400 600 Рисунок 1. Графическая интерпретация интерполяции.

Список литературы:

1) Алиев Р.А., Белоусов В.Д. и др. Трубопроводный транспорт нефти и газа. – М.:

Недра, 1988.

2) Аугусти Г., Баратта А., Кашпати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. - М: Стройиздат, 1988. - 584 с.

3) Белоусов В.Д., Блейхер Э.М. и др. Трубопроводный транспорт нефти и газа. – М.: Недра, 1978.

4) Бородавкин П.П., Березин В.Л., Шадрин О.Б. Подводные трубопроводы. – М.:

ООО Недра-Бизнесцентр, 1979 г 5) Будзуляк Б.В., Васильев Г.Г., Иванов В.А., Крамскй В.Ф. и др. Организационно технологические схемы производства работ при сооружении магистральных трубопроводов. ИРЦ Газпром. 2000.

6) Бурдаков Н.И., Елохин А.Н., Сорогин А.А. Оценка вероятности возникновения аварии в сложном технологическом процессе. - Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. - М.: 1991, вып.1, с. 17-25.

7) Васильев Г.Г., Коробков Г.Е., Коршак А.А. и др. Трубопроводный транспорт нефти.;

Под редакцией С.М. Вайнштока: Учеб. для вузов: В 2 т. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. – Т. 1.

8) ВН 39-1.9-005-98 Нормы проектирования и строительства морского газопровода 9) Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. – М.: Наука, 1965 г 10) Горяинов Ю.А., Федоров А.С., Васильев Г.Г. и др. Морские трубопроводы. – М.:

Недра, 2001 г 11) Дейнеко С.В. Оценка надёжности газонефтепроводов. Задачи с решениями. – М.: Техника 2007 г 12) Забела К.А. Ликвидация аварий и ремонт подводных трубопроводов. М.: Недра 1986 г Секция "Техническая эксплуатация флота" ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН РАЗРУШЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ 8 NVD 48 А2U СРТМК Ващенко И.П. (МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Аннотация. Определены химический состав и механические свойства материала распределительного вала двигателя 8 NVD 48 А2U СРТМк. Установлены причины аварийного разрушения распределительного вала.

Распределительный вал предназначен для управления впускными и выпускными клапанами, пусковым золотником, а также привода ТНВД, регулятора частоты вращения, реле частоты вращения, тахометра и тахогенератора.

Распределительный вал состоит из собственно вала с опорными шейками, кулачковых шайб для привода ТНВД, клапанов и управления пусковым воздухораспределительным золотником, ведомой шестерни привода распредвала.

Распредвал изготовлен ковкой из углеродистой стали составным по длине из двух частей (для упрощения технологии изготовления) и опирается на подшипники скольжения, гнёзда для которых расточены в станинах блок-картера, примерно на половинной высоте дизеля со стороны распределения. Совместно с подшипниками распредвал может быть демонтирован в сторону маховика.

Конструктивно распределительные валы рассматриваемых дизелей выполнены одинаково, за исключением расположения муфты механизма реверса распредвала и привода тахометра, обусловленное различным расположением местного поста управления: в носовой части у дизелей типоразмера NVD 48, в кормовой – у дизелей NVD 36.

Все подшипники распредвала кроме концевых и подшипника соединительного узла выполнены разъёмными с чугунными вкладышами, залитыми антифрикционным сплавом. В дизелях типоразмера NVD 48 муфта скольжения служит как для ручного (аварийного), так и гидравлического реверсиривания.

Жёсткое соединение двух частей вала обеспечивается прессовой посадкой на шпонке с фиксированием от осевого сдвига сухарём, который крепится стопорным болтом. Возможность осевого перемещения распредвала в подшипниках при реверсировании обеспечивается шлицевым соединением шестерни привода на шлицевом конце распредвала и установкой для каждого цилиндра комплектов кулачковых шайб с двумя рабочими профилями (переднего и заднего хода), фиксированных на распредвале от осевого радиального смещения. Конечное положение распредвала фиксируется механизмом реверса.

Для исследования был представлен аварийный распределительный вал двигателя 8 NVD 48 А2U СРТМк.

В результате визуального осмотра были обнаружены многочисленные трещины на одной из половин распредвала в месте шпоночного сопряжения.

Для уточнения химического состава материала распредвала и проверки твёрдости его поверхности, подвергнутой термической обработке, были проведены спектральный и химический анализы материала распредвала и измерена твёрдость его поверхности. Химический состав распредвала представлен в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что химический состав распредвала соответствует химическому составу конструкционной, легированной стали 45Х.

Поверхностная твёрдость распредвала по Роквеллу представлена в таблице 2.

Секция "Техническая эксплуатация флота" Таблица Химический состав, % (Гост 4543-71) Марка стали C Si Mn Cr P S Cu Ni Распредвал 0,47 0,29 0,54 0,92 0,035 0,035 0,30 0, 45Х 0,41- 0,17- 0,50- 0,80- 0,035 0,035 0,30 0, ГОСТ4543-71 0,49 0,37 0,80 1, Таблица Обоз- Число Твёр Рас- Условия испытаний наче- твёрдости Сред- дость пред- ние для каждого нее по пас вал твёр- отпечатка зна- порту дости чение распред Усилие, Тип нако- Шка- 1 2 вала кгс нечника ла 1 150 Конус С HRC 37 39 38 38 алмазный Из таблицы 2 следует, что твёрдость по паспорту на 12 единиц ниже измеренной твёрдости распредвала по Роквеллу несмотря на практически одинаковые результаты твёрдости по Бринеллю и паспортным значением. Это свидетельствует о том, что твёрдость по Бринелл определялась из соотношения НВ = 10 HRC Для определения механических свойств стали распредвала вырезали заготовки из которых изготавливали образцы третьего типа, №4 по ГОСТ 1497-84 и первого типа по ГОСТ 9454-78.

Испытание образцов на растяжение проводили на разрывной машине типа Р- усилием 5тс, а испытание образцов на ударный изгиб проводили на маятниковом копре типа КМ-30 с запасом энергии 300 Дж. В результате проведенных испытаний получены числовые значения параметров прочности, пластичности и ударной вязкости.

Параметры прочности, пластичности и ударной вязкости представлены в таблице 3.

В этой же таблице приведены параметры прочности, пластичности и ударной вязкости для стали 45Х после закалки при 840оС в масле и отпуска при 600оС.

Таблица Кате гории в 0,2 KCU HB Марка Сече- проч стали ние, мм ности Дж/см2 Кгс/мм МПА % Не менее Не более 743 552 7,5 30,6 100 КП Распредвал 100 743 552 8,0 33,3 110 743 541 8,0 36,0 105 708 531 8,0 43,8 116 Ср.зн. 734 545 7,9 35,9 107 45Х ГОСТ До100 КП 590 735 590 14 45 59 235- 4543- Секция "Техническая эксплуатация флота" Такой режим термической обработки соответствует числовым значениям временного сопротивления на разрыв и предела текучести, полученным при испытаниях образцов материала распредвала.

Из таблицы 3 видно, что временное сопротивление на разрыв распредвала примерно соответствуют временному сопротивлению на разрыв стали 45Х, но предел текучести распредвала на 45МПа ниже предела текучести стали 45Х.

Кроме того, относительное удлинение при растяжении материала распредвала почти в два раза ниже относительного удлинения при растяжении стали 45Х, а относительное сужение материала распредвала на 9,1% ниже относительного сужения стали 45Х. Однако ударная вязкость материала распредвала в 1,8 раза выше ударной вязкости стали 45Х после указанного режима термической обработки.

Такой разброс числовых значений по характеристикам пластичности и особенно, ударной вязкости объясняется различной скоростью охлаждения при закалке по сечению распредвала.

Не одинаковая скорость охлаждения была и в месте шпоночного сопряжения, где не сопоставимы размеры сечения шпоночного выступа и сечения распредвала.

Поэтому скорость охлаждения при закалке шпоночного выступа была во много раз больше скорости охлаждения основной массы половины распредвала, что привело к возникновению термических напряжений и зарождению множества микротрещин и их распространению с образованием очага разрушения в месте выступа шпоночного паза.

Разрушение распредвала в месте сопряжения двух его частей могло произойти в результате неосторожного обращения с ним при его монтаже или при осуществлении прессовой посадки.

Выводы Возможными причинами разрушения распределительного вала двигателя 8 NVD 48 А2U СРТМк являются:

1. Нарушение режима термической обработки распредвала.

2. Нарушение режима эксплуатации распредвала при его монтаже.

Список литературы:

1) Волочков В.А., Храпов С.М. Дизели типа NVD. Том.Описание. - Л.: 1990, 123 с.

2) Марочник сталей и сплавов: Справочник /Под ред. Сорокина В.Г. М.:

Машиностроение, 1989, 639 с.

3) Металлы. Метод измерения твёрдости по Роквеллу. ГОСТ 9013-59 – М.:

Издательство стандартов, 1989.

4) Металлы. Метод измерения твёрдости по Бринеллю. ГОСТ 9012-59 – М.:

Издательство стандартов, 1989.

Секция "Техническая эксплуатация флота" ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЕТРА НА ТЕМПЕРАТУРУ ПРОВОДА ПРИ ТЕПЛОВИЗИОННОЙ ДИАГНОСТИКЕ Власов А.Б. (Мурманск, МГТУ, кафедра электрооборудования судов;

vlasovab@mstu.edu.ru ) Abstract. It is organized experimental and theoretical analysis of the heat condition under investigation object, estimation of their temperature on base given quantitative quantitative IR thermography (thermovision) diagnostics electrical wires. It Is shown that possible with sufficient degree of accuracy to produce the account influencing diagnostic factor in broad range of importances, using software, allowing conduct the similar calculations.

Термографическая (тепловизионная) диагностика оперативным методом контроля технического состояния объектов на судах и объектах береговой инфраструктуры. Преимуществом данного метода является оценка технического состояния объектов непосредственно в процессе эксплуатации под нагрузкой.

Проведение натурных испытаний в большинстве случаев происходит при наличии ветра. Ветровая нагрузки, не влияя на процесс термографической съемки, значительно затрудняет экспертную оценку реального технического состояния объектов контроля, поскольку под действием ветра тепловые контрасты резко уменьшаются и выявление реальных дефектов затрудняется.

В связи с очевидным негативным влиянием ветра на экспертную оценку, вопрос об разработке методов учета фактора ветровой нагрузки остается актуальным.

Издание нормативных документов РД 34.45-51.300-97, в отличие от предыдущих изданий, не содержит рекомендации по учету влияния скорости ветра на температуру поверхности того или иного изделия, хотя влияние ветра на охлаждение исследуемых объектов очевидно.

Тепловое состояние проводов и контактов при наличии ветра определяется совокупным влиянием многих реальных факторов, среди которых наиболее значимое влияние на значение превышения температуры tб..в поверхности без ветра имеют:

превышение температуры с ветром tв, диаметр D, скорость ветра v, температура окружающей среды Т0. Поэтому актуальна оценка эффекта влияния этих факторов на превышение температуры поверхности исследуемого элемента tб.в(v) на основе методики обработки данных с помощью полного факторного эксперимента (1, 2).

Трехмерные диаграммы, полученные по результатам расчетов, описывают зависимость превышения температуры без ветра tб.в.А для алюминиевых проводов c диаметрами D = 20 мм, D2 = 30 мм, (рис. 1, 2) при воздействии двух постоянных (D ;

T0 =20 оС) и двух переменных (v;

tв.А) факторов в диапазоне скоростей ветра v = 0 - 5 м/с и значений превышения температуры поверхности с ветром в интервале tв..А = 2…12 оС.

Для удобства анализа ось значений v разбита на 16 интервалов по 0,25 м/с, а ось значений tв.А на 20 интервалов по 0,5 оС каждый. Проводим вертикальные линии от искомых значений v = 3 м/с и tв.А = 5 оС вплоть до пересечения с гиперповерхностью, определив точки А и В. Одновременно, на плоскости (v;

tв.А) находим положение точек С и D, используя линии соответствующих интервалов. Из точки С восстанавливаем перпендикуляр для точки E, которая находится на пересечении линий интервалов на гиперплоскости. Восстанавливаем перпендикуляр из точки D до точки F пересечения с линией CF, параллельной линии CD. С помощью сетки линий, пересекающих ось Z. При v = 3 м/с и tв.А = 5 оС искомое значение превышения Секция "Техническая эксплуатация флота" температуры tб.в.А без ветра равно tб.в.А 25 оС. Расчет по программе, учитывающей совокупное значение многих факторов, дает значение tб.в..А 24,55 оС. Очевидно, что относительная погрешность расчетов не превышает 2 %.

Сравним значения превышения температуры tб.в.А(4 м/с, 12 оС) алюминиевого провода в зависимости от диаметра D, если при скорости ветра v = 4 м/с превышение температуры tв.А = 12 оС. С учетом данных, приведенных на рис. 1-3, получаем, что по мере увеличения диаметра от 20 мм до 40 мм, значение tб.в.А уменьшается от значения 58 оС до 54 оС.

При исследовании охлаждения токопроводящих проводников, контактных соединений, шин и др., разогреваемых током, необходимо производить учет величины температурного коэффициента сопротивления. Анализ данных показывает, например при v = 1 м/с, что изменение TK от нулевого значения до значения 0,0042 oC1 (медь) вызывает уменьшение превышения температуры tв(TK;

D) провода диаметром 10 см от 106 оС (Кv = 1,13) до 102 оС (Кv = 1,18), провода диаметром 1 мм от 42 оС (Кv = 2,86) до 32 оС (Kv = 3,75). Различие в значениях температуры поверхности проводов с различными значениями ТК может достигать 1015 оС при различных скоростях ветра.

Следует отметить, что влияние различных факторов на медные провода (индекс М) идентично влиянию на алюминиевые провода, что связано с практически одинаковыми значения температурного коэффициента удельного электрического сопротивления (ТКМ 0,0042 оС1).

F D E C А B Рис. 1. Зависимость tб.в.А(v, tв.А) алюминиевого провода от v и tв.А при D = 20 мм Секция "Техническая эксплуатация флота" Рис. 2. Зависимость tб.в.А(v, tв.А) алюминиевого провода от v и tв.А при D = 30 мм Проведенные расчеты показывают, что скорость ветра является важным диагностическим фактором при тепловизионной диагностике, в связи с чем игнорирование этого фактора в руководящих документах по тепловизионному контролю объектов энергетики является недопустимым.

Гиперповерхности позволяют оперативно оценить диагностический параметр тепловизионной диагностики аналогично номограммам, широко используемым в электро- и теплоэнергетике.

Анализ теплового состояния исследуемых объектов и оценка их температуры с достаточной степенью точности возможен только путем учета воздействующих диагностических факторов в широком диапазоне значений и применением программного обеспечения, позволяющего провести подобные расчеты.

Список литературы:

1) Власов А.Б. Модели и методы термографической диагностики объектов энергетики. М.: Колос, 2006. 280 с.

2) Власов А.Б. Тепловизионная диагностика объектов электро- и теплоэнергетики (диагностические модели). Мурманск: Изд-во МГТУ, 2005. 265 с.

Секция "Техническая эксплуатация флота" ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЕТРА НА ТЕМПЕРАТУРУ ФАРФОРОВОЙ ПОКРЫШКИ ПРИ ТЕПЛОВИЗИОННОЙ ДИАГНОСТИКЕ Власов А.Б. (Мурманск, МГТУ, кафедра электрооборудования судов;

vlasovab@mstu.edu.ru ) Abstract. It is organized experimental and theoretical analysis of the heat condition under investigation object, estimation of their temperature on base given quantitative quantitative IR thermography (thermovision) diagnostics porcelain covering. It Is shown that possible with sufficient degree of accuracy to produce the account influencing diagnostic factor in broad range of importances, using software, allowing conduct the similar calculations.

Представляет интерес экспериментальная проверка влияния ветровой нагрузки на реальные электротехнические конструкции и создание математических моделей и программ учета ветровой нагрузки на результаты тепловизионной диагностики.

Для решения поставленной задачи проведены эксперименты, которые можно описать следующим образом. В качестве объекта исследования выбран проходной фарфоровый изолятор высотой H 18 см и внешним диаметром D 50 мм, внутренним диаметром d 23 мм. По центральной оси внутренней полости объема изолятора, расположенного вертикально, пропущен нихромовый провод диаметром 1,5 мм.

Разогрев током (до 20 А) провода приводит к постепенному повышению его температуры до стационарного значения.

Температура внешней поверхности фарфора tв.Ф (tб.в.Ф), металлического нихромового проводника tв.Н с ветром (tб.в.Н без ветра), температура воздуха T0 на удалении от исследуемых объектов контролировалась в различных точках термопарами типа медь константан с точностью до 0,1 оС, а также тепловизионным методом.

Ветровая нагрузка создавалась вентилятором, обеспечивающим локальное обдувание непосредственно собственно фарфорового изолятора или провода. Скорость искусственно созданного ветра, достигавшая в пределе vmax = 5 м/с, локально измерялась анемометром АТТ-1002 с точностью ± 0,1 м/с. На основе эксперимента определялись значения температур tб.в и tв и производился расчет коэффициента превышения температуры Kv эксп в зависимости от скорости ветра. Одновременно с оценкой значений tэксп и Kvэксп производился расчет теоретических значений tтеор и Kv теор с помощью программ, алгоритмы которых представлены в работах (1, 2).

На рис. 1 приведена зависимость превышения температуры tв.Ф(v) поверхности фарфора от скорости ветра, полученная путем неоднократных испытаний при фиксированном значении температуры без ветра tб.в.Ф = (13 ± 0,2) оС. Сплошные линии проведены по результатам расчета значений tвФ(v) и Kv по алгоритмам решения прямой задачи. Видно, что увеличение скорости ветра от 0 до 1 м/с приводит к резкому уменьшению значения превышения температуры фарфора tв.Ф от 13 оС до 5 оС (Кv = 13/5 = 2,6);

дальнейшее возрастание скорости ветра до 5 м/с приводит к монотонному уменьшению tв.Ф до 2 оС (Кv = 13/2 = 6,5).

Анализ экспериментальных данных показывает, что наибольшее изменение значения Кv происходит в области скоростей ветра от 0 до 1 м/с, как наиболее характерных значений при тепловизионной диагностике реальных объектов.

Тепловое состояние объектов исследования, например, фарфоровой изоляции или проводов, при наличии ветра определяется совокупным влиянием многих реальных факторов.

Секция "Техническая эксплуатация флота" o t в.Ф(v ), C 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5, v, м/с Рис. 1. Зависимость превышения температуры tв.Ф(v) поверхности фарфорового изолятора от скорости ветра v при начальном превышении температуры фарфора (D 50 мм) F E D С В А Рис. 2. Зависимость значений tб.в.Ф фарфорового изолятора от v и tв.Ф (D1 = 50 мм) Трехмерные диаграммы (рис. 2, 3), полученные по результатам расчетов, описывают зависимость превышения температуры без ветра tб.в.Ф для фарфорового Секция "Техническая эксплуатация флота" изолятора (D1 = 50 мм) и фарфоровой покрышки (D2 = 500 мм) при воздействии двух постоянных (D ;

T0 ), двух переменных (v;

tв.Ф) факторов в диапазоне скоростей ветра v = 0- 5 м/с и значений превышения температуры поверхности с ветром в интервале tв.ф = 1…12 оС.

Сравним результаты расчетов, полученные для фарфоровых конструкций с различными диаметрами D1 = 50 мм D2 = 500 м (рис.2, 3). Определим значение превышения температуры tб.в.Ф, если при T0 = Tпр = 20 oC и скорости ветра v = 3 м/с значение превышения температуры фарфора равно tв.Ф = 12 оС. Можно сделать вывод, что при одинаковых значениях факторов, например, v = 3 м/с и tв.Ф = 12 оС, значение превышения температуры tб.в.Ф1 44 оС, а tб.в.Ф2 23 оС. Расчет показывает, что дальнейшее увеличение диаметра до значения D3 = 700 мм приводит к уменьшению величины tб.в.Ф3 до 19 оС.

F E D B C А Рис. 2. Зависимость значений tб.в.Ф фарфоровой покрышки от v и tв.Ф (D2 = 500 мм) Подобные диаграммы могут быть использованы для практических целей подобно применяемым графическим номограммам.

Список литературы:

1) Власов А.Б. Модели и методы термографической диагностики объектов энергетики. М.: Колос, 2006. 280 с.

2) Власов А.Б. Тепловизионная диагностика объектов электро- и теплоэнергетики (диагностические модели). Мурманск: Изд-во МГТУ, 2005. 265 с.

Секция "Техническая эксплуатация флота" СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СУДОСТРОЕНИЯ Баева Л.С., Григорьева О.П. (Мурманск, МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Аннотация. Статья посвящена оценке современного состояния судостроения.

Рассматриваются: основные направления государственной политики в этой области и долгосрочные задачи;

проблемы отечественного судостроения, судоремонта и, в первую очередь, дизелестроения, опыт зарубежных дизелестроительных фирм и компаний. Предлагаются пути выхода из сложившейся ситуации с целью устойчивого развития государства, защиты и обеспечения национальных интересов и безопасности Российской Федерации в Мировом океане, укрепления международного авторитета России среди ведущих морских держав.

Введение Согласно Морской доктрине РФ на период до 2020 года, утвержденной Президентом РФ В.В.Путиным 27 июля 2001 г., основными направлениями государственной политики являются: деятельность государства и общества в области морских перевозок, освоения и сохранения ресурсов и пространств Мирового океана, развитие судоходства, морского промышленного рыболовства, портовых комплексов, совершенствование морской науки и военно-морской деятельности.

По этим направлениям решаются долгосрочные задачи. Из них общими для всех направлений являются следующие:

• модернизация флота, сокращение среднего возраста судов, контролируемых российскими судоходными компаниями, и строительство новых судов, соответствующих международным стандартам;

• отнесение задач строительства флота к числу приоритетных задач государства, создание условий, стимулирующих строительство флота на отечественных предприятиях;

• пополнение транспортного флота судами основных классов, в том числе для перевозок контейнерных и специализированных грузов, до уровня, при котором он мог бы полностью обеспечить потребности страны с учетом возможной передачи части судов в состав Военно-Морского Флота в период мобилизации;

• оптимальное использование транспортного флота для Северного завоза на основе прогнозирования и учета навигационно-гидрографических, гидрометеорологических и иных условий;

• сохранение мирового лидерства в строительстве и эксплуатации атомных ледоколов;

• развитие прибрежно-портовой инфраструктуры с учетом существующих и перспективных объемов перевозок, состояния грузовой базы и транзитных грузопотоков, повышение доли российских портов в переработке таких грузов;

• увеличение экспорта услуг отечественными судоходными компаниями и морскими портами;

• создание условий для преимущественного размещения заказов на строительство рыбопромысловых судов на российских верфях и на верфях тех стран, в чьих экономических зонах работает российский рыбопромысловый флот, • сохранение и развитие государственного лицензирования строительства новых и продажи эксплуатируемых судов в целях сохранения оптимального соотношения между количеством судов и величиной допустимых уловов, а также систематическое рациональное обновление рыбопромыслового флота.

Секция "Техническая эксплуатация флота" Состояние российского и зарубежного судостроения Приоритетной отраслью российской промышленности, стимулирующей развитие ряда отраслей, и в первую очередь, судостроение является дизелестроение. К сожалению, длительный кризис в этой отрасли привел к уже необратимым последствиям: часть предприятий переквалифицировались на производство новой продукции, другие просто прекратили свое существование, а третьи пытаются выжить в конкурентной борьбе с иностранными компаниями. На сегодняшний момент в отечественном дизелестроении есть проблемы, с которыми сталкиваются большинство предприятий.

Во-первых, российское машиностроение, в том числе и дизелестроение, нуждается в серьезной модернизации. Практически на всех дизелестроительных заводах объемы исследовательских и проектных работ по развитию и совершенствованию судовых двигателей значительно сократились. Практически неизменными являются параметры дизелей, нет новых технических решений по повышению мощности, улучшению показателей экономичности, автоматизации и контроля параметров двигателей и т.д. В части экологии и ресурса ни один из выпускаемых в настоящее время судовых двигателей российского производства не отвечает в полной мере современным требованиям. Российские дизелестроительные заводы по экономическим соображениям не уделяют «экологическому вопросу»

достаточно внимания, поэтому в настоящее время использование их продукции на судах заграничного плавания становится все более проблематичным.

Во-вторых, нам становится все сложнее конкурировать с зарубежными производителями, которые делают крупные инвестиции в развитие отрасли и предлагают потребителям более совершенную продукцию. Устаревшие технологии и отсутствие должного финансирования НИОКР не позволяют отечественному производителю предложить рынку современный качественный продукт. Например, российские дизели имеют среднее эффективное давление от 0,5 до 1 МПа, в то время как создаваемые за рубежом двигатели достигли этих показателей еще к началу 70-х годов. А в 80-е годы 20 века были достигнуты значения до 2 МПа, и в настоящее время широко ведутся работы по созданию двигателей со значениями среднего эффективного давления до 3 МПа. Такой уровень форсированности обеспечен с помощью высокого наддува, что увеличивает размеры теплообменных аппаратов и потери тепла, вызывает необходимость оптимизации охлаждения во всём диапазоне эксплуатационных нагрузок, совершенствование средств автоматики.

В–третьих, короткий модельный ряд выпускаемых дизелей. Российские дизелестроительные заводы производят судовые двигатели в очень узких диапазонах и ориентированы на определенный круг потребителей, тем самым не покрывая в полной мере потребности судостроения. В тоже время, такие зарубежные фирмы как MAN, Wrtsil и др. выпускают двигатели различной размерности в диапазоне мощностей от нескольких единиц до десятков тысяч кВт, образующих типоразмерные ряды, в которых объединены унифицированные по конструкции модификации (от нескольких десятков до нескольких сотен), отличающихся числом цилиндров, частотой вращения, уровнем форсирования, комплектацией и др. Это позволяет иностранному производителю, в отличие от отечественных компаний, существенно расширить номенклатуру разрабатываемых модификаций двигателей, поднять количественный выпуск и ускорить процесс разработки новых двигателей.

В–четвертых, нехватка квалифицированных рабочих кадров.

В-пятых, сокращение числа дизелестроительных заводов и фирм, вместе со специальными конструкторскими бюро дизелестроения. Основными поставщиками дизелей для отечественного судостроения в настоящее время являются «Коломенский Секция "Техническая эксплуатация флота" завод», «Дагдизель» и ОАО «Звезда». Таким образом, образовалась ниша в ряду среднеоборотных судовых дизелей мощностью 3000-5000 кВт, не компенсированная отечественной техникой. Поэтому логично, что эту нишу активно осваивают иностранные дизелестроители.

Для того чтобы поднять дизелестроительный комплекс на конкурентоспособный уровень, необходимо выработать определенную стратегию. Выйти из сложившейся ситуации можно только путем объединения потенциала всех дизелестроительных заводов России. Мы должны расширять ассортимент выпускаемой продукции и углублять свою специализацию, наладить тесное взаимовыгодное сотрудничество со странами СНГ. Кроме того, и со стороны государства должны быть приняты решительные меры для развития отечественного дизелестроения. Так, необходимо разработать проект целевой государственной программы на ближайшую перспективу, в которой будет предусмотрена защита экспортно-импортных интересов отечественных предприятий дизелестроения. Для решения этих вопросов совершенствуется рабочий процесс сгорания в цилиндре двигателя с применением новой высокоэффективной топливной аппаратуры с повышенным давлением впрыска топлива и системы электронно-управляемого впрыска топлива, которые позволяют обеспечивать многофазный впрыск топлива. Этой проблемой занимаются также отечественные научно-исследовательские и конструкторские организации, разрабатывая комплекс мероприятий по данным направлениям:

- проведение исследований рабочего процесса по оптимизации параметров удельного расхода топлива и выбросов вредных веществ за счет оптимизации камеры сгорания, фаз газораспределения, топливной аппаратуры;

- создание системы электроуправляемого впрыска топлива и комплексного управления системами двигателя;

- проведение опытно-экспериментальных работ по созданию электроуправляемой системы наддува и повышение КПД турбокомпрессора до 65%;

- оборудование дизеля системой отключения трех цилиндров на холостом ходу при минимально-устойчивой частоте вращения;

- повышение надежности и ресурса двигателя за счет применения втулок цилиндров с поверхностным упрочением, поршней с овально-бочкообразным профилем тронка, уменьшения количества и оптимизации геометрии поршневых колец, масляной системы с самоочищающимся фильтром тонкой очистки масла;

- создание системы диагностики, позволяющей уменьшить трудоемкость технического обслуживания и увеличить межремонтные сроки и т. д.

Сегодня зарубежные дизелестроительные предприятия уделяют большое внимание вопросам повышения надежности и ресурса двигателя, обеспечению экологических показателей (сокращению вредных выбросов, дымности отработанных газов). Важное направление развития судовых дизелей - обеспечение их надежной работы на низкосортных марках топлива с вязкостью до 730 сСт при 50 °С (это по любой оценочной шкале предельное достижение). Без преувеличения можно утверждать, что по всему спектру дизельных проблем сделан значительный шаг вперед (надежность и ресурсы, экология, масляная экономичность, шум и вибрация, системы автоматизации и т.д.). Из зарубежных наиболее авторитетных создателей и производителей судовой дизельной техники можно назвать следующие фирмы и компании:

- MAN В & W (Дания, Германия);

- New Sulzer Diesel (Швейцария);

- Mitsubishi, Daihatsu, Yanmar и Niigata (Япония);

- Wartsila (Финляндия с группой стран);

Секция "Техническая эксплуатация флота" - МаК, MTU, Deutz MWM и SKL (Германия);

- Caterpillar (США);

- S.E.M.T. Pielstick (Франция);

- Ulstein Bergen (Норвегия);

- GMT, Isotta Fraschini (Италия);

- Volvo Penta, Scania и Hedemora (Швеция);

- Paxman и Ruston (Великобритания).

Есть и другие достойные фирмы. Сейчас зарубежные фирмы выпускают судовые дизели и агрегаты на их базе, которые обеспечивают потребности судостроения и судоходства. При этом эволюция программ развития судового дизелестроения по линии новых типов и моделей, по реорганизации производства продолжается. Одновременно пересматриваются и организационные процессы и формы функционирования и развития самих дизелестроительных фирм.

В последнее время заметен процесс сосредоточения, разработки и производства судовых дизельных агрегатов в рамках ограниченного числа компаний (лицензиаров) и их лицензиатов. Кроме того, сейчас для зарубежного судового дизелестроения характерна интеграция фирм и компаний, их объединение и слияние для обеспечения высшей конкурентоспособности на мировом рынке. Так, ранее существовавшие раздельно фирмы MAN и B&W в конце 70-х годов прошлого века образовали мощный концерн MAN B&W, в конкуренции с которой сошли со сцены некоторые крупнейшие фирмы по выпуску МОД из Великобритании, Англии, Голландии, США и других стран. К настоящему времени произошло слияние ведущих фирм Sulzer, Wartsila, GMT в международную группу Wartsila NTD, и эта новая дизелестроительная группа составит серьезную конкуренцию концерну MAN B&W по всему спектру судовых дизелей. Ведущая немецкая фирма МаК, занимающая в рейтинге (суммарной мощности выпускаемых в год судовых дизелей) третью строчку по выпуску СОД, перешла под юрисдикцию американского концерна Caterpillar, существенно расширив его возможности по судовому дизелестроению.

В соответствии с интеграционными процессами будет меняться и табель о рангах дизелестроительных фирм и их объединений. Следует отметить, что за рубежом большое число фирм специализируется на производстве различного комплектующего оборудования и узлов деталей дизелей (топливная аппаратура, турбокомпрессоры, устройства автоматики, поршни, крышки цилиндра и др.). При этом развитие специализации рассматривается как важнейшее условие, определяющее в числе других прогресс современного судового дизелестроения в целом. По турбокомпрессорам это фирмы Brown Boveri (Швейцария), Schwitzer (США), Niigata (Япония), MAN B&W (Дания, Германия), Mitsubishi (Япония), Napier (Великобритания) и др.

По топливной аппаратуре ведущими фирмами являются Bosch (Германия), Sulzer (Швейцария), Brice (Великобритания), Motorpal (Италия), MAN (Германия), Frieman Mein (Австрия), L'Orange (Германия) и др. Высококлассные регуляторы скорости для широкого диапазона судовых дизелей выпускает американская фирма Woodword.

Устройства системы автоматического регулирования температуры наддувочного воздуха, воды, масла изготовляются, например, фирмами Stork (Голландия), Nohab Polar (Швеция), Allen (Великобритания), Amot и Honey Well (США), Walton (Великобритания). Специализированное производство поршней, крышек цилиндров, коленчатых валов, подшипников, клапанов и т.д. освоено на заводах Германии, Франции, Италии, Испании, Швеции и других стран.

В настоящее время ведущее положение в мире, по суммарному выпуску дизелей для судов, занимает компания MAN B&W, выпускающая МОД и СОД. Суммарная мощность изготовленных ею дизелей составила 6 694 662 кВт, т.е. 55,5 %. Общее их Секция "Техническая эксплуатация флота" число 607, из них лицензиаты выпустили 471 шт., лицензиары 136 шт.

Сегодня эволюция, совершенствование судовых МОД, СОД и ВОД продолжаются, меняется их конъюнктура на мировом рынке судов и судовой дизельной техники.

Спрос на новые модели судовых дизелей со стороны судостроительных верфей и, соответственно, судоходных компаний формирует портфели заказов дизелестроительных фирм, диктует выбор подходов к их программам развития производства, приоритетов. В последние годы увеличился спрос на мощные судовые МОД.

В последнее время сформирована программа строительства судов контейнеровозов с этими главными двигателями, при этом 7-, 10- и 12-цилиндровые МОД К98МС-С/МС изготовляются на корейском дизелестроительном заводе Hyndai (г.

Ульсан) для судостроительной верфи Hyndai Heavy Indastries (Южная Корея), которая выполняет заказы крупных судостроительных компаний мира.

Наряду с МОД идет процесс существенной модернизации и создания новых моделей судовых СОД и ВОД. Анализ применяемости дизелей различных типов показывает, что на малых и средних судах (дедвейтом 2000 т) доминируют СОД и ВОД. При выборе главного двигателя для судов дедвейтом свыше 2000 т предпочтение пока отдается МОД, однако объем применения на таких судах СОД непрерывно возрастает, что объясняется их преимуществами по сравнению с МОД.

Дело не только в существенной разнице массогабаритных показателей, но и, в частности, в возможности получения дополнительной экономии расхода топлива, которую обеспечивают многомашинные дизель-редукторные установки СОД по сравнению с МОД с непосредственным приводом гребного винта (благодаря значительному повышению пропульсивного КПД на 4...7 % с максимально возможным увеличением диаметра гребного винта и одновременным снижением частоты его вращения).

Складывающаяся тенденция частичного вытеснения МОД среднеоборотными дизелями объясняется также прорывом ряда зарубежных компаний по технико экономическим показателям СОД. Так, группа компаний Wartsila в 1998-2000 гг.

создала новые модели судовых СОД, в том числе самых мощных в мире типоразмерного ряда серии W64 (ЧН64/90) с цилиндровой мощностью 2010 кВт и агрегатной до 40 000 кВт (20-цилиндровая модификация). Это большое достижение.

Судовые СОД и ВОД получили развитие по всей шкале показателей, определяющих их высокий современный уровень. Так, среднее эффективное давление у наиболее форсированных СОД составляет 25...26 и даже 28,2 бара, а у ВОД -30,2 бара (максимальная мощность судовых ВОД доведена до 7400 кВт - их выпускает немецкая фирма MTU - мировой лидер в этом классе судовых дизелей).

Успех ведущих мировых поставщиков судовых дизелей объясняется не только тем, что они хорошо наладили систему сервисного обслуживания и ремонт своих двигателей, но и тем, что постоянно совершенствуют выпускаемые модели и интенсивно разрабатывает новые. Эти научно-исследовательские и опытно конструкторские работы, которые базируются на стремлении учесть все современные тенденции развития судовых дизелей, не может остановить даже необходимость существенных изменений или коренной перестройки сложившегося серийного производства.

Вступление России в ВТО, как полагают некоторые эксперты, приведет к обострению ситуации на рынке судовых дизелей, так как иностранные образцы имеют лучшие технико-экономические показатели, в том числе по токсичности и шуму.

Общий застой в промышленности России в процессе перестройки пагубно отразился на производстве дизельных двигателей и их комплектующих. Наличие большого Секция "Техническая эксплуатация флота" количества сменно-запасных частей в ремонтно-эксплуатирующих организациях усугубило снижение спроса. Сегодня уровень производства практически всех двигателестроительных предприятий упал в несколько раз и достигает от 10 до 50% от до-перестроечного уровня.

Большую роль в оживлении российского рынка судовых дизелей может иметь введенное в действие Руководство Р.002-2002 «Обновление судов внутреннего и смешанного («река-море») плавания», которое предусматривает обязательную процедуру по замене главных двигателей и позволит обеспечить надежную и рентабельную эксплуатацию судов еще на 15-20 лет. Крайне важной областью внутреннего рынка гражданского судостроения в ближайшие годы будет создание судов и технических плавсредств для освоения месторождений нефти и газа на арктическом шельфе. При этом пик работ по развитию арктических шельфовых углеводородных месторождений придется на 2013-2015 годы. Освоение Арктики потребует создания широкой гаммы транспортных, обслуживающих и технических судов и плавсооружений, приспособленных для работы в тяжелых климатических условиях. В ближайшем будущем России понадобится более 100 судов для плавания в северных морях и по северному морскому пути (ледоколы, танкеры, грузовозы, буксиры и другие суда, способные плавать в условиях суровых северных зим).

Энергетические установки судов ледового класса состоят, как правило, из трех-четырех мощных двигателей. При этом главные двигатели таких судов имеют более высокие требования по прочностным и ресурсным показателям, должны обеспечивать увеличенный на 20-30% крутящий момент при работе по швартовной характеристике, иметь запас мощности, высокую приемистость и т.п. Таким образом, для 100 судов предназначенных для плавания в северных морях может потребоваться от 300 до мощных двигателей. И в связи с перечисленными выше проблемами отечественного дизелестроения восполнять этот пробел придется иностранным производителям судовых дизелей.

Вывод Для реоновации отечественного дизелестроения необходима государственная поддержка в строительстве новых современных рыболовецких судов.

Федеральное агентство по рыболовству должно безотлагательно принять решение о закладке новых судов, как для освоения прибрежного лова, так и дальних районов промысловых широт океана. В этом случае представляется возможность установления как самих судостроительных верфей так и дизелестроения. За этими проектами подтянется все машиностроение, которое является комплектующей составляющей проектирования, конструирования, технологии. Правительство должно создать условия, которые позволят российским судовладельцам прекратить практику регистрации своих судов в иностранных государствах и оффшорных зонах. Для этого необходимо принять федеральный закон о льготном налогообложении, об усовершенствовании портовой инфраструктуры страны, что предусматривает вложение крупномасштабных инвестиций.

Введение в строй портов на Балтике и их последующее развитие являются одной из приоритетных задач в морской политике государства так же, как и развитие Морского порта Санкт-Петербург. Как заявил Сергей Франк, в частности, к 2010 году предполагается повысить за счет модернизации пропускную способность контейнерного терминала петербургского порта в 6 раз (2 млн 20-футовых контейнеров в 2010 году против 340 тысяч в 2001 году).

Российская Федерация, объявляя национальную морскую политику, должна решительно и твердо укреплять свои позиции среди ведущих морских держав.

Секция "Техническая эксплуатация флота" Список литературы:

1) МОРСКАЯ ДОКТРИНА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА ПЕРИОД ДО ГОДА (утверждена Президентом Российской Федерации В.В.Путиным 27 июля 2001 г. № Пр-1387) 2) «Деловой Петербург» № 230 (1106) от 25.12. 3) Карасев, П. ООО «Кронштадт»

4) Конкс, Г. А. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта 5) Petersen, P.D. Group Marketing Communication MAN Diesel «Diesel Facts» 2008. №3.-С.1- Секция "Техническая эксплуатация флота" ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛЬ ТИПА «ТРЕНД» И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СРОКОВ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ МАШИН И ПРИБОРОВ Ефремов Л.В. (Мурманск, МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта, levlefr@mail.ru) Abstract. Is considered probability models of a degradation of a condition of machines or gears such as "Trend". The forecasting technique of periods of monitoring of their condition by results of measurements or accelerated tests is given.

Проблему обеспечения высокого уровня надежности техники любого назначения невозможно решать без учета вероятностной природы деградации их состояний. Например, эту проблему приходиться ставить и решать при оценке остаточного ресурса машин по мере выполнения диагностирования или при нормировании межрповерочных интервалов приборов на основании результатов ускоренных испытаний образцов.

В нашей работе (1) показана вероятностная модель типа «Тренд», которая позволяет оценивать гамма – процентный ресурс объекта для границы тренда, расположенной от математического ожидания на величину одной «сигмы», т.е. одной среднеквадратичной ошибки. Новые исследования этой проблемы позволили разработать универсальную модель прогнозирования тренда деградации контролируемого параметра (например, износа узла трения машины или погрешности прибора), которая позволяет учитывать любые требования к запасам долговечности изделий.

При создании такой модели в первую очередь были четко обозначены следующие термины в области изучения трендов.

Тренд — выраженная направленность тенденции изменений показателей временного ряда.

Линии тренда – средняя или медианная линия, а так же верхняя и нижняя границы, соответствующие заданной вероятности их не достижения (не путать с доверительными интервалами).

Коридор тренда – пространство на графике между верхней и нижней границей тренда, в которое попадет большинство экспериментальных точек (в зависимости от установленной вероятности не достижения границ тренда).

Вероятность не достижения границы тренда «гамма» ()- вероятность того, что рассматриваемая погрешность не выйдет за пределы границ коридора тренда Виды тренда – по аналогии с практикой финансовых рынков предлагаются такие определения трендов: повышательный (бычий), понижательный (медвежий) и боковой (флэт), когда параметр не имеют ярко выраженной тенденции к повышению или понижению и изменяются в пределах коридора тренда.

Тип тренда характеризуется линейными уравнениями измеряемого признака от времени, постоянные параметры которых обычно устанавливаются корреляционным анализом результатов наблюдений (измерений). В нашем случае для моделирования тренда применяется корреляционный анализ выборки результатов измерений исследуемого диагностического параметра i после заданной наработки ti (где i номер члена выборки).

Для программирования расчетных операций эти параметры фиксируются в соответствующих векторах (столбцах расчетной матрицы базы данных). Независимый Секция "Техническая эксплуатация флота" вектор x = t содержит данные о наработках ti, а соответствующие им результаты измерений i помещаются в зависимый вектор y =.

Первой особенностью предлагаемой методики является то, что при определении средней (медианной) линии тренда используется обратимые уравнения линейной регрессии погрешности от наработки t (прямая зависимость) вида (1) и наработки t от погрешности (обратная зависимость) вида (2):

(t ) = A + B t, (1) t ( ) = At + Bt. (2) где A, At, B и Bt - постоянные параметры уравнений регрессий данного вида, определяемые путем обработки результатов испытаний методом наименьших квадратов.

Для определения указанных параметров по исходным экспериментальным данным разработана специальная компьютерная программа для расчета следующие статистические характеристики векторов x = t и y= :

Xs и Ys - средние величины независимого и зависимого векторов x и y, Vax вариация независимого вектора по оси x, Vay -вариация зависимого вектора по оси y, KVxy -ковариация векторов x и y.

Тогда коэффициент корреляции векторов KKxy и фактор направления тренда VT можно оценить по формулам KKxy = KVxy Vax Vay (3) VT = KKxy KKxy (4) Для повышательного тренда имеем VT = + 1, для понижательного VT = - 1, а для бокового тренда (маловероятный случай) |VT| 0. Полученные вспомогательные величины позволяют перейти к оценке постоянных уравнения регрессии.

Для расчета параметров уравнений регрессии применяются следующие формулы.

Угловой коэффициент B = By = VT Vay Vax, (5) Bt = Bx = VT Vax Vay Постоянный параметр A = Ay = Ys By Xs, (6) At = Ax = Xs Bx Ys После этого можно рассчитать среднеквадратичное отклонение СКО («сигмы») для каждого уравнения регрессии.

(1 KKxy ) Vay, = y = (7) (1 KKxy ) Vax t = x = Важнейшая особенность методики заключается в определении границ тренда с учетом вероятности их не достижения и вида тренда (повышательный или понижательный тренд). Верхняя и нижняя границы тренда определяется с учетом СКО опытных точек от средней линии и требуемого запаса надежности Z( ) для заданной вероятности не достижения границ тренда.

Для прямой зависимости имеем Секция "Техническая эксплуатация флота" (t, ) = (t ) Z ( ) = A + B t Z ( ) (8) (t, ) = (t ) + Z ( ) = A + B t + Z ( ) Обратные функции нижней и верхней границы тренда наработки от измеряемого признака имеют следующий вид t (, ) = t ( ) Z ( ) t = At + Bt Z ( ) t (9) t (, ) = t ( ) + Z ( ) t = At + Bt + Z ( ) t Требуемый запас надежности представляет собой квантиль какого либо закона распределения для вероятности (2). В случае применения нормального закона можно пользоваться следующей таблицей для ряда стандартных вероятностей.

0.50 0.80 0.90 0.95 0.98 0.99 0.995 0. 0.000 0.842 1.282 1.645 2.054 2.326 2.576 3. Z() Приведенные выше зависимости позволяют перейти к заключительной стадии оценки межповерочноного интервала или ресурса R() исследуемого объекта одним из двух способов проверки достижения верхней или нижней границы тренда предельно допустимой величины исследуемого признака PD (износа, зазора, погрешности прибора и пр.), который должен быть установлен в документации исследуемого изделия (машины или прибора). Кроме того необходимо знать варианты назначенных ресурсов между сервисными операциями контроля технического состояния Rсо.

Первый способ основан на применении обратного уравнения регрессии типа (9) и в этом случае расчетный ресурс оценивается с учетом вида тренда (повышательный или понижательный) по следующей формуле R ( ) = ( At + VT Bt PD ) Z ( ) t (10) Полученную величину рекомендуется сравнить с требуемыми значениями Rсо и наибольшее из них следует принять за нормативный ресурс.

Второй способ предусматривает применение прямого уравнения регрессии типа (8) и в этом случае расчетный ресурс оценивается с учетом вида тренда (повышательный или понижательный) по следующей формуле VT PD ( A + B R ) Z = (11) Тогда за нормативный ресурс следует выбрать наибольшее значение Rсо, для которого соблюдается условие Z Z ( ). (12) Второй вариант пригоден при любом виде тренда, включая боковой.

Суть рассмотренной методики можно продемонстрировать графиком сравнения экспериментальных точек и расчетных границ корреляционных трендов (рис. 1), полученный по результатам лабораторных исследований деградации погрешности одного из медицинских приборов.

Для того, что бы подтвердить вероятностную природу исследуемой деградации измеряемого признака со временем исследование целесообразно завершить анализом функций распределения вероятности относительно математического ожидания (рис. 2).

Секция "Техническая эксплуатация флота" 0. ( ZX ) ( 0) 0 500 1000 1500 PD 0. 0., Рисунок 1. Итоговый график исследования тренда погрешности прибора 1 0. Rnr( ) Rnr( 0.5) 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0 500 1000 1500 2000, Параметры рассматриваемого нормального распределения легко определить по известным величинам СКО и математического ожидания, равного R( ) при = 0.5.

Список литературы:

1) Ефремов Л.В. «Практика вероятностного анализа надежности техники с применением компьютерных технологий. СПб.: Наука, 2008.

2) Ефремов Л.В. Практикум по расчетам надежности судовой техники: Учеб.

пособие для спец. 140200 «Судовые энергетические установки». Мурманск.:

МГТУ, 2000.

Секция "Техническая эксплуатация флота" АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СОЗДАНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ Баева Л.С., Колодяжный В.И, Иваней А.А. (Мурманск, МГТУ, кафедра технологии металлов и судоремонта) Abstract. Article is devoted problems of creation of new materials with set working technical properties. The analysis of modern achievements in the field of designing of materials on the basis of molecular technologies is carried out. Possibility of use new is considered and, already known tools allowing to change office properties of constructional materials and already ready details of cars and mechanisms.

Аннотация. Статья посвящена проблемам создания новых материалов с заданными эксплуатационно-техническими свойствами. Проведен анализ современных достижений в области конструирования материалов на основе молекулярных технологий. Рассмотрена возможность использования новых и, уже известных инструментов позволяющих изменять служебные свойства конструкционных материалов и уже готовых деталей машин и механизмов.

Нанометаллы - материал будущего, ведь их физические и химические свойства кардинальным образом отличаются от свойств тех же элементов, пребывающих в обычном природном состоянии.

Эксперименты показывают, что прочность и твердость нанокриталлических материалов значительно выше, чем их крупнозернистых аналогов. Основной источник прочности нанокристаллических материалов – это нанометровые размеры кристаллитов.

Еще в 50-х годах прошлого столетия выдающийся советский ученый – физик Я.Френкель описывал результаты экспериментов, подтверждающие определяющее значение «Масштабного фактора» при получении заданных прочностных свойств материалов на примере стеклянной нити (аморфного тела) – уменьшение диаметра от 22 до 2,5 микрон дает 25-кратное повышение прочности. Свойства аморфного и кристаллического состояний вещества существенно различаются. В аморфных телах отсутствуют такие дефекты структуры, свойственные кристаллическому состоянию, как дислокации и межзеренные границы. Даже вакансии в аморфных телах имеют другую форму и размеры. Они похожи на пустоты чечевицеобразной формы и носят название вакансионноподобных дефектов.

Одно из направлений, позволяющих реализовать эти свойства в металлических сплавах – это создание металлических сплавов аморфного или стеклообразного состояния, характеризующихся специфическими физическими, механическими и химическими свойствами, существенно отличающимися от свойств тех же сплавов в кристаллическом состоянии. По уровню целого ряда свойств аморфные сплавы превосходят металлические материалы. Аморфные сплавы - новый особый класс прецизионных сплавов, отличающийся от кристаллических сплавов структурой, способом изготовления, областью существования на температурно-временной диаграмме и свойствами.

Треть века назад эксперименты по быстрому охлаждению металлических расплавов, которые проводились с целью получения субмикроскопической структуры металла, обнаружили, что в некоторых случаях кристаллическая решётка в металле вообще отсутствует, а расположение атомов характерно для бесструктурного, аморфного тела. Структура аморфных сплавов подобна структуре замороженной жидкости и характеризуется отсутствием дальнего порядка в расположении атомов.

Оказалось, что у аморфного металла совсем другие, не сходные с металлом Секция "Техническая эксплуатация флота" кристаллическим свойства. Он становится в несколько раз прочнее, повышается его стойкость к коррозии, меняются электромагнитные характеристики и даже одна из самых устойчивых констант - модуль упругости. В отличие от сплавов с кристаллической структурой, технология получения которых имеет серьёзные проблемы, связанные с антагонизмом свойств компонентов на этапе кристаллизации, в аморфных сплавах прекрасно соединяются, уживаются все необходимые компоненты.

При сверхбыстром охлаждении сплав затвердевает, прежде чем компоненты антагонисты успевают проявить свой антагонизм. Это открывает широчайшие возможности поиска оптимальных комбинаций компонентов для получения конкретных свойств. Аморфные сплавы получили название металлических стёкол. Интерес к ним стремительно возрастает. Прежде всего, исследователей заинтересовали ферромагнитные свойства сплавов на основе железа, никеля и кобальта. Магнитомягкие свойства металлических стёкол в основном оказались лучше свойств пермаллоев, притом эти свойства более стабильны. И снова речь идет о материалах с конкретными свойствами, а не о комплексе свойств. (8;

9;

10;



Pages:     | 1 |   ...   | 32 | 33 || 35 | 36 |   ...   | 39 |
 



 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.