Введение к работе
Актуальность. Проблема обеспечения надежности работы энергетических машин, сосудов, газонефтепроводов и различных конструкций оболочечного типа, имеющих ребра жесткости и под-ребрения, с каждым годом становится все более актуальной, так как старение оборудования во многих отраслях промышленности значительно опережает темпы технического перевооружения. Например, в энергетике по состоянию на сентябрь 2002 года около 90% оборудования тепловых электростанций исчерпало парковый ресурс, и значительная его часть достигла физического износа. Указанная проблема усугубляется отсутствием научно-обоснованной концепции технической диагностики и определения ресурса и недостаточной эффективностью традиционных методов и средств неразрушающего контроля металла.
При изготовлении и ремонте указанных изделий и их отдельных частей важным становится выполнение особых требований по качеству поверхностного слоя при механической обработке, при выполнении сварных работ и при упрочнении зон термического влияния. В результате указанных работ в металле поверхностного слоя указанных участков наводятся остаточные напряжения, которые приводят к остаточным деформациям конструкции в целом.
Выполнение технологических операций без учета особенностей распределения остаточных напряжений приводит к тому, что в металле поверхностного слоя изделий, особенно в атмосферных условиях, в процессе эксплуатации в рабочих режимах вскрываются локальные внутренние и поверхностные дефекты в виде микротрещин, раковин и др. Взаимодействие таких поверхностей с внешней средой приводит к коррозионному растрескиванию, формированию и развитию трещин, нарушению сплошности оболочек и мест концентрации напряжений Результатом указанных явлений являются аварии и техногенные катастрофы.
Применение технологических методов консервирования дефектов и локализации зон концентрации напряжений дает возможность отказаться от дополнительных средств защиты указанных участков, повышает ресурсные характеристики изделия в целом и позволяет сэкономить значительные материальные средства.
Совокупность задач по обоснованному выбору мероприятий для обеспечения требуемого качества ответственных деталей энергетических и транспортных машин формирует важную научно-техническую задачу, решение которой имеет большое значение для повышения эффективности современной промышленности. Это определяет актуальность данной работы и необходимость ее выпол-
1-0C. НАЦИОНАЛЬНАЯ ] 3 БИБЛИОТЕКА і Cfl«tp«pr4Q J » 09 moftwl<9 J
нения в рамках ряда научно-технических программ: «Гибкие и автоматизированные производства», МНТК «Надежность машин» и др.
Цель работы. Повышение эксплуатационной надежности при изготовлении и ремонте тонкостенных изделий оболочечного типа с подребрениями на основе применения технологических методов локализации внутренних дефектов.
Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:
разработана дискретная модель тонкостенного изделия оболочечного типа с подребрениями для решения задач прогнозирования качества обработки.
выполнено имитационное и натурное моделирование формообразования изделий оболочечного типа при обработке лезвийным инструментом, сварке и поверхностном упрочнении с целью обоснования правильности исходных положений.
предложены технологические режимы локализации внутренних дефектов на различных операциях изготовления и ремонта изделий оболочечного типа.
разработаны технологические рекомендации по повышению эксплуатационной надежности при изготовлении и ремонте тонкостенных изделий оболочечного типа с подребрениями на основе применения технологических методов локализации внутренних дефектов.
Практическая ценность выполненных разработок заключается в следующем:
предложены алгоритмы и программы, обеспечивающие направленное формирование свойств поверхностного слоя обрабатываемого изделия с учетом требований надежности;
разработаны методики повышения эксплуатационной надежности при изготовлении и ремонте тонкостенных изделий оболочечного типа с подребрениями на основе применения технологических методов локализации внутренних дефектов.
Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий по дисциплине «Надежность и диагностика технологических систем».
Достоверность полученных результатов подтверждается использованием отдельных положений теории резания, теории колебаний, современной вычислительной техники; удовлетворительным совпадением результатов расчетов и экспериментов; положительным эффектом внедрения разработанных методик и предложенных технологических рекомендаций в промышленных условиях.
Реализация в промышленности. Программы и методики повышения эксплуатационной надежности при изготовлении и ремон-
те тонкостенных изделий оболочечного типа с подребрениями на основе применения технологических методов локализации внутренних дефектов использованы в условиях действующего производства. Выполненные работы приняты к внедрению на предприятиях России (ОАО «НИТИ Энергошам», ЗАО «ЛенТрансГаз» и др.).
Апробация работы. Результаты, представленные в диссертации, фрагментарно докладывались в интервале 2002-2004 гг. на ряде научно-технических конференций, совещаний и семинаров в г. Санкт-Петербурге, а также в Северо-Западном заочном техническом университете, Санкт-Петербургском институте машиностроения и Балтийской академии Информатизации.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 143 страницах, содержит 43 рисунка, 11 таблиц, список литературы, включающий 115 наименований, одно приложение.
