Actual Problems in Machine Building 2018 Vol. 5 No. 1-2

Actual Problems in Machine Building. Vol. 5. N 1-2. 2018 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 16 искажением кристаллической решётки материала сварного шва, был использован метод магнитной памяти металла (ММП-контроль) ГОСТ Р ИСО 24497-2-2009 (Общие требования) и ГОСТ Р ИСО 24497-3-2009 (Контроль сварных соединений). Методика исследований достаточно подробно описана в работе [1]. В обнаруженных местах зон концентрации напряжений (ЗКН) вырезали образцы для микроструктурных исследований. Структуру выявляли травлением 5% раствором азотной кислоты в спирте. Результаты и обсуждение При исследовании обстоятельств систематических поломок вертикальных валов винто-рулевых колонок судов типа «Балтфлот» было установлено, что местом возникновения микротрещин являются зоны непровара в корне сварного шва. В местах зон концентрации напряжений, определённых с помощью магнитограмм, были обнаружены такие дефекты как: непровары, микротрещины, поры, шлаковые включения. В зоне термического влияния сварного шва в материале шлицевых втулок валов (сталь 42ХМ) обнаружены участки с мартенситной закалочной структурой. Микротрещины возникают в процессе эксплуатации вала в местах несплавления материала сварного шва. Распространению трещин способствует закалочная структура, полученная в результате сварки без подогрева. Гребной вал теплохода «Волго-Нефть 142», диаметром 210 мм вышел из строя вследствие усталостного повреждения в первую навигацию после его восстановления методом электродуговой наплавки. Усталостная трещина, разрушившая вал, прошла по посадочной конической части вала, распложенной под полумуфтой. При микроструктурных исследованиях в плоскость шлифа, вырезанного по прилегающему к трещине сечению, закономерно попал край заваренной при ремонте шпоночной канавки. Строение стали в зоне термического влияния ЗТВ сварного шва представляет собой продукт распада мартенсита. Мартенсит, структура закалки, образовался при наплавке первого слоя в результате ускоренного охлаждения. Высокая скорость охлаждения была вызвана интенсивным теплоотводом в объём холодного металла основы. То есть, в нарушение технологии наплавка производилась на холодный вал без его предварительного подогрева. Как следствие, возникшие при закалке структурные напряжения, а также закалочные микротрещины инициировали развитие усталостных трещин от краёв заваренной шпоночной канавки [2]. Разрушение гребного вала правого борта на теплоходе «Кварцит» началось с образования усталостной трещины от продольной зарубки на поверхности галтели сопряжения шейки и тела вала. Микроструктурными исследованиями подтверждается, что местом образования трещины является край наплавленного металла носовой облицовки, на котором обнаружены дефекты сварки в виде наплыва металла и разрозненных флюсовых включений. Развитие усталостной трещины вызвало увеличение механических напряжений в сохранившемся сечении и возникновение ещё одной усталостной трещины от необработанного края наплавки облицовки, показанного в таблице. Отслаиванию наплавленного металла с поверхности зубьев венца механизма поворота портального крана «Альбатрос» способствовало не полное соответствие рабочей поверхности, полученное при обработке ручным абразивным инструментом, эвольвентному профилю зуба. Подогрева зубьев венца перед наплавкой не производилось, либо его температура была недостаточной, отдельной заключительной термообработки для снятия закалочных и термических напряжений также не производилось. В результате этого сталь 50Г и сварочный шов в зоне их контакта получили хрупкие закалочные структуры. По этим участкам легко распространялись трещины между основным и наплавленным металлом.