Preview

Вектор науки Тольяттинского государственного университета

Расширенный поиск

Опубликовано: 28.06.2019

№ 2 (2019)
6-17 130
Аннотация
Углекислотная коррозия является одной из наиболее распространенных причин разрушения нефтедобывающего оборудования. Этот вопрос особенно актуален для Российской Федерации, где содержание углекислого газа в нефтепромысловой среде большинства месторождений высокое. Работа посвящена получению информации по базовым вопросам разработки трубных сталей, стойких к углекислотной коррозии: вид и уровень легированности сталей, снижающих стойкость углекислотной коррозии ниже 0,2 мм/год; влияние высокого содержания в углекислотной среде коррозионно-активных компонентов H2S и Cl- на механизм и кинетику коррозионного разрушения. Для получения этой информации проведены опытные промысловые испытания, максимально приближенные к условиям эксплуатации. Насосно-компрессорные трубы испытывали на семи действующих скважинах, проводя периодический мониторинг состояния труб. Промысловые испытания нефтегазопроводных труб проводили на испытательном полигоне Приобского месторождения, состоящего из действующего нефтепровода, параллельно которому смонтировали байпасную линию, составленную из труб исследуемых сталей. Для испытаний использовали месторождения и скважины, в которых нефтепромысловые среды имеют высокое содержание CO2 и проявляется интенсивная углекислотная коррозия. В большинстве случаев это месторождения, в которых углекислая среда дополнительно насыщена коррозионно-агрессивными компонентами H2S и Сl-. Исследуемые стали разделили на две группы: стали с высоким содержанием хрома (≈4,6 %), образующие при эксплуатации пассивирующую пленку, и низколегированные трубные стали (Cr≤0,6 %). Показано, что: - высокохромистая сталь 15Х5МФБЧ является стойкой к углекислотной коррозии даже в углекислых средах с высоким содержанием H2S и Cl-; - в низколегированных трубных сталях высокое содержание хлора в нефтепромысловых средах интенсифицирует коррозионное разрушение и способствует переходу к более агрессивным формам локальной коррозии; - по мере увеличения стойкости к углекислотной коррозии исследуемые стали располагаются в следующей последовательности: 09Г2Сà13ХФАà08ХМФАà15Х5МФБЧ.
18-26 65
Аннотация
Существующие на сегодняшний день средства и методы вибрационных испытаний находят свое применение во многих областях науки и техники, особенно в приборостроении, где требуется испытательное или калибровочное воздействие на испытуемый прибор или детали узлов машин. При инженерно-сейсмологических исследованиях для мониторинга технического состояния и изучения характеристик сооружений и конструкций наибольшее применение получили измерительные приборы - сейсмоакселерометры с пределами измеряемых ускорений от 10-3 м/с2 до нескольких м/с2, характеризующиеся диапазоном измеряемых частот от 0,1 до 100 Гц. Изменение вибраций этого диапазона частот предъявляет особые требования к характеристикам средств измерений, а также к методам их испытаний и калибровки. Однако на практике наибольшее распространение получили электродинамические калибровочные вибростенды, работающие в частотном диапазоне от 5 Гц до 20 кГц с амплитудой до нескольких десятков м/с2. В статье рассмотрены особенности методики калибровки индукционных и пьезоэлектрических акселерометров путем поворота оси чувствительности испытуемого прибора в гравитационном поле Земли, приведены примеры средств и методов испытаний иными способами на электродинамических, механических и гидравлических вибростендах. Проанализированы достоинства и недостатки рассматриваемой методики испытаний и калибровки по сравнению с аналогичными. Описана конструкция и работа калибровочного стенда, основанная на повороте оси чувствительности испытуемого прибора в гравитационном поле Земли; приведены формулы для расчета входного ускорения, действующего вдоль оси чувствительности прибора. На основании этого предложена кинематическая схема стенда, математическая модель методики калибровки в виде структурной схемы. В статье представлены экспериментально полученные данные испытуемого прибора: амплитудно-частотная характеристика и фазо-частотная характеристика датчика. Проведено сравнение экспериментальных данных с данными, полученными из математической модели процесса калибровки.
27-33 59
Аннотация
Рассмотрено решение задачи по повышению работоспособности многоэлементных резцов (в виде таких рабочих характеристик, как, например, интенсивность поломок режущего элемента и его опорных пластин и др.) за счет изменения регламентации параметров состояния поверхностного слоя их деталей. Потребность в элементах с заданными свойствами в конструкциях резцов обосновывается их низкой прочностью и надежностью. На заданные свойства деталей резцов влияет форма опорной поверхности режущего элемента. Форма профиля опорной поверхности режущего элемента рассмотрена в виде двух неровностей, расположенных на расстоянии шага волнистости (в виде масляных карманов). Форма профиля рассматривается как концентратор напряжений. По снижению предела выносливости концентратора устанавливается, какие параметры влияют на долговечность. Режущий элемент воспринимает нагрузку от сил резания, которая передается остальным деталям резца по узлам его базирования и закрепления. Рассчитан комплекс состояния поверхности, в который заложено достижение долговечности, с доминирующим влиянием высотных и шаговых параметров шероховатости и волнистости. Расчет ведется по узлам базирования и закрепления режущего элемента. В узлах базирования преобладают нормальные напряжения на поверхности, а в узлах закрепления - касательные. Показано, что нормальные и касательные напряжения равноценны. Определено значение комплекса, зависящее и не зависящее от условий обработки поверхности (технологическое и расчетно-конструкторское значение, соответственно). Указано, как ведет себя комплекс при нагружении (приработке) контактного соединения, а также как его изменение влияет на работоспособность многоэлементных резцов. Блочные (многоэлементные) резцы отличаются от сборных и цельных не только наличием большого числа элементов (30 и более), но и высокими контактными нагрузками, вытекающими из условий их эксплуатации. К особенностям условий эксплуатации относятся большие усилия резания, вибрации (амплитуда и частота колебаний ТОС), износ элементов, низкая жесткость и высокая податливость его контактных соединений.
34-42 57
Аннотация
Возросший интерес к процессу сварки трением связан с широким распространением данной технологии на предприятиях машиностроения ввиду технологических преимуществ данного способа и высокого качества получаемых сварных соединений из одноименных и разноименных металлов и сплавов. Ротационная сварка трением (РСТ) является одной из разновидностей сварки, использующих нагрев трением, и применяется для деталей, имеющих форму цилиндра или труб. Основными технологическими параметрами процесса РСТ являются усилие при разогреве, усилие проковки, частота вращения при разогреве, длина оплавления. Все параметры связаны между собой и оказывают влияние на процесс формирования и свойства сварного соединения. В работе исследуется влияние давления проковки на микротвердость, свойства при растяжении и микроструктуру сварных соединений из сталей 32Г2 и 40ХН. Проанализированы фазовые превращения, происходящие в свариваемых материалах в результате термодеформационного воздействия. Показано изменение протяженности зоны термомеханического влияния (ЗТМВ) в зависимости от давления проковки. Получены результаты распределения микротвердости по сварному шву, иллюстрирующие образование упрочненных и разупрочненных участков. Приведены результаты испытаний сварных соединений на разрыв и ударную вязкость. Показаны морфологические особенности разрушения после испытаний на ударный изгиб. Установлено, что сила проковки влияет на микроструктурные характеристики, протяженность зоны термомеханического влияния привариваемых материалов, механические свойства и фрактографические особенности сварного стыка при испытании на ударный изгиб. Даны рекомендации по определению оптимальных значений силы проковки.
43-48 50
Аннотация
Для обеспечения эксплуатационных характеристик в процессе изготовления деталей авиационной техники, ракетостроения требуется выдержать жесткие технологические требования. Получение поверхности с минимальной шероховатостью - одно из таких требований, которое заслуживает особого внимания, поскольку этот фактор непосредственно оказывает влияние на усталостную прочность и ресурс. Объектом исследования являются титановые сплавы, чьи конструкционные и эксплуатационные качества зарекомендовали себя с хорошей стороны, они характеризуются низкой обрабатываемостью резанием. В статье раскрыт механизм формирования неровностей деталей изделия в зависимости от свойств обрабатываемого материала, вида обработки, параметров оборудования, инструмента, режимов обработки и других конструктивных и технологических факторов. Представлены результаты исследований влияния режимов технологического процесса ультразвукового суперфиниширования на величину шероховатости обработанной поверхности деталей из титановых сплавов. Исследования проводились при финишировании титановых сплавов использованием брусков из зеленого карбида кремния на керамической основе и ультразвуковой головки. В процессе исследования рассчитывалась площадь опорной поверхности для определения формы выступов верхней части неровностей при различных значениях опорной площади. Для этого определялся радиус закругления вершины R и угол b , который образуется сторонами профиля. Для получения соотношения между относительной опорной площадью и относительным сближением кривых опорных поверхностей применялся метод наименьших квадратов. Проведенные исследования позволили сделать вывод, что введение в зону обработки ультразвуковых колебаний с одновременным сообщением брускам механизма осцилляции в процессе суперфиниширования способствовало снижению шероховатости на 15-25 % по сравнению с обычным суперфинишированием.
49-56 66
Аннотация
В работе рассматривается возможность применения интеллектуальных регуляторов в качестве корректирующих и задающих устройств исполнительных гидроприводов различного назначения. Предложен способ позиционного управления рулевым гидравлическим приводом с нечетким логическим регулятором (НЛР). Корректирующее воздействие НЛР реализовано на основе трех входных параметров, аналогично классическому пропорционально-интегрально-дифференцирующему регулятору. Для оценки эффективности применения НЛР в системе позиционирования гидропривода разработана математическая модель, описывающая работу сложной электрогидромеханической системы, включающей электромеханический преобразователь, струйный гидроусилитель, исполнительный гидроцилиндр. Нелинейная математическая модель электрогидравлического следящего привода реализована в MatLab Simulink, средствами Fuzzy Logic Toolbox был сформирован НЛР пропорционально-интегрально-дифференцирующего типа. Параметры НЛР задавались экспертной базой лингвистических правил и изменением формы функций принадлежности, варьируя которые можно получить линейные и нелинейные выходные характеристики. Полученная кусочно-линейная гиперплоскость управляющей характеристики НЛР, определяющая нелинейный характер коррекции, теоретически позволяет получить улучшенное качество переходных процессов. Оценена эффективность алгоритмов управления с классическими регуляторами и аналогичными нечеткими регуляторами в условиях известной математической модели объекта управления (электрогидравлический следящий привод) методом численного эксперимента. При синтезе НЛР пропорционального типа сформирован нелинейный закон регулирования, который позволил компенсировать нелинейность гидравлической исполнительной системы привода. При реализации линейной зависимости НЛР пропорционально-интегрального типа система показывает поведение, соответствующее традиционному регулятору. Синтезированный НЛР с нелинейной характеристикой не показал значительного улучшения качества переходного процесса по сравнению с классическим регулятором. На основе полученных результатов сделаны выводы о целесообразности применения НЛР в системах управления с гидравлическими исполнительными элементами.
57-62 38
Аннотация
Выполнены экспериментальные исследования влияния ультразвуковой правки шлифовальных кругов на энерго-силовые показатели процесса шлифования. Показана степень влияния ультразвуковой правки на показатели врезного круглого шлифования в автоматическом цикле обработки. Установлено, что ультразвуковая правка шлифовальных кругов правящим инструментом, совершающим колебания с частотой порядка 22 кГц и амплитудой 10…15 мкм, позволяет в 4-5 раз снизить опорную поверхность рельефа шлифовального круга за счет увеличения количества абразивных зерен с относительно острыми микрокромками и микротрещинами. Показано, что особенности формирования рельефа рабочей поверхности шлифовального круга при ультразвуковой правке обеспечивают снижение нормальной составляющей силы резания почти на 30 % в течение всего периода стойкости шлифовального круга, а также позволяют повысить стойкость круга примерно в 1,5…2 раза. Отмечено, что при ультразвуковой правке за счет периодического ударного нагружения абразивные зерна разрушаются, образуя многочисленные режущие кромки и микротрещины при меньшей, чем после ОП, глубине правки. В результате интерференции синусоидальных траекторий вершин алмазов правящего инструмента на шлифовальном круге формируется определенный рельеф в виде впадин и выступов, что снижает относительную опорную поверхность круга. Наличие двух составляющих рельефа объясняет более высокую режущую способность шлифовального инструмента по сравнению с обычной правкой.
63-72 44
Аннотация
Разработка новых типов функциональных материалов на основе модифицированных полимеров является перспективной научной задачей. Модифицированные полимеры широко применяются в радиоэлектронике и электротехнике. Наиболее эффективным методом, позволяющим изменять не только физико-механические, но и электрофизические свойства полимеров, является введение в их структуру углеродных наноматериалов - наномодификаторов. Углеродные наноструктуры, а также типы полимеров очень многообразны, поэтому необходимо изучить и оценить влияние на свойства полимеров морфологии углеродных наноструктур и концентрации вводимого модификатора. В связи с этим работа посвящена изучению влияния углеродных наноструктур в составе полиуретана, обладающих различной морфологией, на тепловыделения при протекании постоянного электрического тока. С этой целью проведены экспериментальные исследования полиуретановых композитов с различным массовым содержанием (масс. %) многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), синтезированных на разных катализаторах. Проведены исследования электропроводящих свойств наномодифицированных композитов при различной концентрации двух типов МУНТ. В ходе исследования выявлено, что самым низким удельным объемным электрическим сопротивлением (3,5×104 Ω×см) обладает полиуретан, модифицированный 7 масс. % МУНТ, синтезированными на Fe-Co/2,1Al2O3. Исследовано бесконтактным методом измерения распределение температурного поля на поверхности образцов наномодифицированных композитов при подключении их к источнику постоянного тока. Установлено, что самым равномерным распределением температурного поля обладают образцы нагревателей, изготовленные на основе полиуретанов, модифицированных 7 масс. % МУНТ. В ходе исследования обнаружен эффект токовой флуктуации, что можно объяснить хаотичной электропроводящей сетью, образованной МУНТ в полиуретане. Выявлено, что различное массовое содержание МУНТ в композите оказывает влияние на распределение температурного поля при подаче постоянного электрического напряжения, что следует из особенностей распределения углеродных наноструктур в матрице полимера.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)