Фрикционная гидрообработка столбов

Фрикционная гидростолбовая обработка ( FHPP ) — это технология твердотельного соединения, которую можно использовать для заполнения поверхностных и подповерхностных трещин в толстых металлах. Например, впервые с помощью FHPP была предпринята попытка ремонта трещин во внешних компонентах космического корабля из высокопрочных алюминиевых сплавов. FHPP также рассматривается при ремонте поверхностных трещин в роторах паровых турбин из высокопрочной жаростойкой стали (марка 26NiCrMoV14-5) (ссылка). Альтернативные методы, такие как процессы сварки плавлением, для ремонта трещин в компонентах из этих высокопрочных сталей в процессе эксплуатации, оставались трудными из-за их высокой прокаливаемости и обязательной необходимости предварительного нагрева и термообработки после сварки. Напротив, первоначальные испытания FHPP позволили достичь прочности соединений до 90% основных материалов в компонентах из высокопрочных сталей, особенно тех, которые используются на нефтехимических и тепловых электростанциях. В частности, напорные трубы и сосуды из стали AISI 4140 широко используются в электроэнергетике, нефтегазовой и нефтехимической промышленности. Первоначальные исследования FHPP этого сплава показали многообещающие результаты.

Сварку плавлением стали AISI 4140 обычно рекомендуют в отожженном состоянии и с использованием присадочной проволоки с низким содержанием диффундирующего водорода и относительно низкой прочности, например ER70S-2 и ER80S-D2, из-за очень высокой прокаливаемости хромомолибденовых сталей. Необходимо соблюдать тщательные процедуры термической обработки перед сваркой и после сварки, чтобы избежать образования холодных трещин, уменьшить остаточные напряжения и уменьшить ухудшение свойств ЗТВ при сварке плавлением хромомолибденовых и высокоуглеродистых сталей. Поскольку FHPP представляет собой твердотельный процесс соединения, некоторые из вышеупомянутых проблем можно решить. Поэтому систематический анализ FHPP Cr-Mo и углеродистых сталей необходим, но в литературе его мало.

Увеличение силы шпильки привело к более быстрому пластическому течению шпильки и, следовательно, уменьшило общее время обработки и пиковую температуру. Однако влияние сокращенного времени обработки и более низкой пиковой температуры на свойства соединения недостаточно изучено в литературе. Неправильный выбор усилия шпильки часто приводил к дефектам «незаполнения» у дна трещины в ФТП из высокопрочных сталей. FHPP также предпринимается под водой для снижения пиковой температуры в компонентах высокопрочных трубопроводных труб из стали X65 (см.). Однако полученное соединение имело полную мартенситную структуру из-за более высоких скоростей охлаждения. Сообщалось о довольно равномерном распределении твердости по соединению в FHPP из C-Mn стали, особенно при более низких усилиях на шпильках (см.). Хотя эти исследования дали представление о FHPP сталей, количественное понимание влияния переменных процесса на температурное поле, скорость охлаждения и результирующее распределение твердости соединений оставалось недостаточным при FHPP высокопрочных сталей.