Разработка способов получения методами наплавки новых экономичных, высокопрочных, свариваемых слоистых конструкционных металлических материалов для изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях эксплуатации

Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.575.21. 0092

Тема: «Разработка способов получения методами наплавки новых экономичных, высокопрочных, свариваемых слоистых конструкционных металлических материалов для изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях эксплуатации»

Приоритетное направление: Индустрия наносистем

Критическая технология: Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов

Период выполнения: 21.10.2014 – 31.12.2016

Плановое финансирование проекта:

Бюджетные средства 16,2 млн. руб.,

Внебюджетные средства 4,05 млн. руб.

Исполнитель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» (НИУ «БелГУ»)

Индустриальный партнер: ООО «Оборудование и Технологии»

Ключевые слова: высокопрочные низколегированные стали, термомеханическая обработка, нержавеющие стали, электрошлаковая наплавка.

Результаты 1 этап:

В рамках первого этапа Соглашения о предоставлении субсидии № 14.575.21.0092 от «21» октября 2014 г. «Разработка способов получения методами наплавки новых экономичных, высокопрочных, свариваемых слоистых конструкционных металлических материалов для изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях эксплуатации»,были выполнены следующие работы:

1. Проведен аналитический обзор научно-технической, нормативной, методической литературы.
2. Выполнены выбор и обоснование направления исследования.
3. Проведены патентные исследования.
4. Проведены разработка и исследование способа получения методом наплавки новых слоистых металлических материалов.
5. Проведено моделирование равновесного фазового состава сталей типа S700MC и 316LN c различным содержанием легирующих элементов.
6. Определены оптимальные системы легирования и режимы ТМО сталей типа S700MC и 316LN.
7. Разработана Программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов металла наплавленного слоя и параметров технологии производства.
8. Разработана Программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов заготовок металлической подложки (основного слоя) и параметров технологии производства.
9. Проведена экспериментальная отливка сталей типа S700MC и 316LN.
10. Проведено определение химического состава сталей типа S700MC и 316LN.
11. Проведена закупка и/или аренда необходимого технологического и/или контрольно-измерительного оборудования оснастки и/или инструмента для проведения исследований.

Результаты 2 этап:

В рамках второго этапа Соглашения о предоставлении субсидии № 14.575.21.0092 от «21» октября 2014 г. «Разработка способов получения методами наплавки новых экономичных, высокопрочных, свариваемых слоистых конструкционных металлических материалов для изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях эксплуатации»,были выполнены следующие работы:

1. Определѐн фазовый состав сталей типа s700mc и 316ln в исходном состоянии.
2. Исследовано влияние систем легирования и режимов ТМО на структуру сталей типа s700mc и 316ln.
3. Разработаны оригинальные физико-химические методы прогнозирования выделений неметаллических избыточных фаз, контролирующих реализацию различных механизмов упрочнения и одновременного достижения высоких показателей прочности и пластичности металлической подложки (основного слоя).
4. Разработаны физико-химические, физические методы прогнозирования диффузионного образования хрупких прослоек, возникновения внутренних напряжений из-за разницы линейного расширения материалов слоев.
5. Разработаны оригинальные физико-химические методы прогнозирования типа, количества, размера и морфологии неметаллических включений, содержания и форм присутствия примесей при производстве материалов слоев и многослойных композиций.
6. Проведены экспериментальные исследования и разработаны эффективные технологических приемы управления выделениями избыточных фаз, структурными составляющими, в том числе наноразмерными, контролирующими реализацию различных механизмов упрочнения и одновременного достижения высоких показателей прочности и пластичности металлической подложки (основного слоя).
7. Исследовано влияние систем легирования и режимов ТМО на свойства сталей типа s700mc и 316ln.
8. Получены результаты исследования химической совместимости и обоснование выбора составов материалов соединяемых слоев для достижения необходимого комплекса технологических, служебных свойств слоистого металлического материала.
9. Выполнено исследование и разработаны оригинальные методы повышения износостойкости конструкционных металлических материалов, на базе принципов легирования, а также структурных составляющих.
10. Разработана экономная система легирования, обеспечивающая высокие показатели технологических и служебных свойств металла наплавленного слоя, включая коррозионную стойкость, износостойкость, прочность, хладостойкость, свариваемость, совместимость с материалом основного слоя.
11. Определены оптимальные системы легирования, технологические параметры производства металлической подложки (основного слоя), обеспечивающих получение высокого и стабильного уровня технологических, служебных свойств, включая прочность, пластичность, хладостойкость, свариваемость, совместимость с материалом наплавляемого слоя.

Результаты 3 этапа:

В рамках третьего этапа Соглашения о предоставлении субсидии № 14.575.21.0092 от «21» октября 2014 г. «Разработка способов получения методами наплавки новых экономичных, высокопрочных, свариваемых слоистых конструкционных металлических материалов для изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях эксплуатации»,были выполнены следующие работы:

1. Разработан лабораторный технологический регламент получения экспериментальных образцов металла наплавленного слоя.
2. Получены экспериментальные образцы металла наплавленного слоя.
3. Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов металла наплавленного слоя и параметров технологии производства.
4. Разработан лабораторный технологический регламент получения экспериментальных образцов заготовок металлической подложки (основного слоя) для последующего наплавления слоя металла.
5. Получены экспериментальные образцы заготовок металлической подложки (основного слоя).
6. Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов заготовок металлической подложки (основного слоя) и параметров технологии производства по разработанной программе и методикам исследовательских испытаний.
7. Проведены фактографические исследования экспериментальных образцов металла наплавляемого слоя и заготовок металлических подложек после испытаний на растяжение, ударную вязкость и усталость.
8. Проведены дополнительные патентные исследования.
9. За счет средств индустриального партнера была произведена закупка необходимого-контрольно-измерительного оборудования.

Результаты 4 этапа:

В рамках четвертого этапа Соглашения о предоставлении субсидии № 14.575.21.0092 от «21» октября 2014 г. «Разработка способов получения методами наплавки новых экономичных, высокопрочных, свариваемых слоистых конструкционных металлических материалов для изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях эксплуатации», были выполнены следующие работы:

1. Экспериментально исследованы процессы, происходящие при наплавке, определены оптимальные режимы, обеспечивающие высокую прочность, сплошность соединения слоев, необходимый химический состав, комплекс свойств металла наплавленного слоя.
2. Исследованы методы дополнительного легирования металла наплавленного слоя с использованием недорогих, доступных материалов.
3. Проведены экспериментальные исследования и разработаны технологические приемы ограничения диффузионного образования хрупких прослоек путем оптимизации параметров термической и деформационной обработки, а также возникновения внутренних напряжений из-за разницы линейного расширения материалов слоев.
4. Проведены экспериментальные исследования и разработаны требования к химическому составу и другим характеристикам материала для наплавки.
5. Разработан лабораторный технологический регламент получения методом наплавки экспериментальных образцов заготовок двухслойных конструкционных металлических материалов, обеспечивающий предельно высокую прочность, сплошность соединения слоев.
6. Получены экспериментальные образцы заготовок двухслойных конструкционных материалов.
7. Разработаны программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов заготовок двухслойных конструкционных металлических материалов и параметров технологии производства.
8. Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов заготовок двухслойных конструкционных металлических материалов и параметров технологии производства по разработанной программе и методикам исследовательских испытаний.
9. Проведены исследования ударной вязкости с определением температурной зависимости величины KCV и статических свойств в диапазоне температур от минус 140°С до 20°С экспериментальных образцов заготовок металлических подложек (основного слоя).
10. Проведены исследования и получены данные по пределу усталостной выносливости экспериментальных образцов металла наплавленного слоя и экспериментальных образцов металлических подложек (основного слоя).
11. Проведены дополнительные патентные исследования.
12. За счет средств индустриального партнера была произведена закупка необходимой технологической оснастки.

Результаты 5 этапа:

Резюме проекта, полученные результаты:  Резюме проекта  Загрузить