Название этапа:
«Изготовление экспериментальных образцов и испытательных стендов для автоматизированного контроля качества и надежности сварных труб и управления технологическим процессом»
В ходе работ по этапу проекта были разработаны два комплекса программного обеспечения:
1. Прогнозирование структуры сплава сварного шва и околошовной зоны нержавеющих труб в процессе лазерной сварки и последующей термообработке.
2. База данных механических и технологических характеристик нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов при обработке металлов давлением, для автоматизированной системы управления технологическим процессом производства сварных труб специального назначения для атомной энергетики и химической промышленности.
Изготовлены два экспериментальных образца: многофункциональной универсальной лазерной системы сварки, отжига, химико-термической обработки и полировки сварной зоны прямошовных труб и системы неразрушающего вихретокового контроля качества сварных труб из нержавеющих сталей, титана и жаропрочных сплавов для атомной энергетики и химической промышленности на оборудовании индустриального партнера. Для созданных экспериментальных образцов разработаны программы и методики проведения исследовательских испытаний. Проведенные исследовательские испытания показали работоспособность и эффективность их применения для реализации технологического процесса скоростной лазерной сварки для производства сварных труб из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов на оборудовании индустриального партнера. Создание указанных экспериментальных образцов позволяет приступить к созданию экспериментального образца автоматизированной системы управления технологическим процессом, качеством продукции и экологической безопасностью производства лазеросварных труб из нержавеющей стали, титана и жаропрочных сплавов для химической промышленности и атомной энергетики на промышленной площадке Индустриального партнера. В том числе путем создания за средства софинансирования Индустриального партнера двух испытательных стендов: испытательный стенд автоматизированного контроля качества (надежности) сварных труб из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов (изготавливаемых на оборудовании индустриального партнера для атомной энергетики и химической промышленности) методом гидростатического давления; испытательный стенд (линия) автоматизированного химического травления сварных труб из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов, изготовленных индустриальным партнером для атомной энергетики и химической промышленности. В отчетном периоде разработана концепция создания, эскизная конструкторская документация и заключен договор на изготовление испытательного стенда автоматизированного контроля качества (надежности) сварных труб из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов для атомной энергетики и химической промышленности методом гидростатического давления.
Для проведения исследовательских испытаний с применением созданных экспериментальных образцов, создаваемых испытательных стендов и экспериментального образца АСУТПКПиЭБЗ с привлечением профильного отраслевого научного учреждения ООО «ВНИИНЕФТЕМАШ» разработаны технические условия на изготовление экспериментальной (опытной) партии лазерносварных прямошовных труб из нержавеющих сталей и сплавов аустенитного класса. Технические условия (ТУ 24.20.13.130-200-00220302-2018) согласованы Индустриальным партнером, утверждены Заказчиком и Разработчиком.
Используя разработанный и апробированный на первом этапе реализации проекта метод трехфазного моделирования (труба заданного диаметра и толщины стенки) на втором этапе проведено моделирование и теоритические расчеты тепловых и газодинамических процессов лазерной прямошовной стыковой сварки и термической обработки сварного шва титановых и жаропрочных сплавов. Показана принципиальная возможность производства сварных труб из титана и жаропрочных сплавов на никелевой основе с толщиной стенки до 10 мм с использованием технологических волоконных лазеров мощностью до 6 кВт.
Полученные (по разработанному ТУ) образцы лазеросварных труб исследованы в соответствии с действующими программой и методиками экспериментальных исследований влияния параметров технологического процесса производства сварных труб на оборудовании индустриального партнера (сварочный стан «Guzzetti 1») на химический состав, структурно-фазовое состояние и физико-химические свойства материала сварного шва, околошовной зоны, тела трубы и изделия из нержавеющей стали аустенитного класса (AISI 304, аналог 08X18H10; AISI 321, аналог 08X18H10T; AISI 316L, аналог 03X17H14M3), титана (ВТ1-00, ВТ1-0, ОТ4-0) и жаропрочного сплава (AISI 310S, аналог 10X23H18; AISI 439, аналог 08Х17Т).
Полученные результаты апробированы на 3 международных и 2 профильных Всероссийских научных конференциях, представлены на 2 международных выставках и опубликованы в 3 научных журналах индексируемых в международных базах данных Scopus или W&S. За отчетный период сайты с информацией о результатах проекта посетили не менее 10000 пользователей.
Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки:
- Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Расчет напряженно-деформированного состояния металла при формировании прямошовной трубной заготовки», свидетельство о государственной регистрации от 13.04.2018 № 2018614644, РФ.
- Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Расчет режима деформации и калибровки валков при производстве сварных прямошовных труб», свидетельство о государственной регистрации от 13.04.2018 № 2018614645 РФ.
- Еще три программы ЭВМ поданы на государственную регистрацию.