К вопросу о повышении эффективности монтажных и ремонтных технологий конструкций ответственного назначения, работающих в условиях низких климатических температур Севера

Изложенный в статье материал является продолжением исследований, направленных на поиск путей повышения эффективности монтажных и ремонтных технологий конструкций ответственного назначения, работающих в условиях низких климатических температур Севера (см. статью Сараева Ю. Н., Горбача В. Д., Голикова Н. И. «Методология совершенствования технологий производства и ремонта судовых конструкций на основе комплексного применения современных технологий, источников питания и сварочных материалов», опубликованную в журнале «Вопросы материаловедения», 2025, № 1, с. 135–151).
Новые результаты были получены на основе разработки методов адаптивного импульсного управления характеристиками тепломассопереноса, обеспечиваемого за счет полного контроля за системой «источник питания – дуга – сварочная ванна – изделие» при различных возмущающих воздействиях. В статье изложены результаты исследований нового поколения сварочных и наплавочных электродов отечественного производства. Представленная концепция не охватывает всех многочисленных примеров, направленных на обеспечение эксплуатационной надежности конструкций на Севере, но позволяет проиллюстрировать один из немногих эффективных вариантов комплексного подхода к решению этих задач.

1. Слепцов О. И. и др. Технологическая прочность сварных соединений при низких температурах / отв. ред. В. П. Ларионов; АН СССР, Сиб. отд-ние, Якут. фил., Ин-т физ.-техн. проблем Севера. – Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1984. – 102 с.

2. Сараев Ю. Н., Гладковский С. В., Голиков Н. И. и др. Поисковые исследования повышения надежности металлоконструкций ответственного назначения, работающих в условиях экстремальных нагрузок и низких климатических температур // Наукоемкие технологии в проектах РНФ. Сибирь. – Томск, 2017. – С. 134–202.

3. Кащенко Д. А., Брусницын Ю. Д., Баранов А. В. и др. Разработка электродов для сварки магистральных трубопроводов и морской техники из высокопрочных низколегированных хладостойких сталей // Сварочное производство. – 2017. – № 2. – С. 21–29.

4. Bai X . , Colegrove P. , Ding J . et al . Numerical analysis of heat transfer and fluid flow in multilayer deposition of PAW-based wire and arc additive manufacturing // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2018. – V. 124. – P. 504–516.

5. Сараев Ю. Н., Горбач В. Д., Голиков Н. И. Методология совершенствования технологий производства и ремонта судовых конструкций на основе комплексного применения современных технологий, источников питания и сварочных материалов // Вопросы материаловедения. – 2025. – № 1 (121). – С. 135–151. ISSN 1994-6716.

6. Сараев Ю. Н., Полетика И. М., Козлов А. В., Хомченко Е. Г. Формирование структуры и свойств сварных соединений в условиях регулируемого тепловложения при импульсно-дуговой сварке // Физическая мезомеханика. – 2005. – Т. 8, № S. – С. 137–140.

7. Сидоров М. М., Голиков Н. И., Сараев Ю. Н., Тихонов Р. П. Управление уровнем остаточных напряжений в стыковых соединениях труб из низколегированных сталей ударно-механической обработкой // Тяжелое машиностроение. – 2023. – № 10. – С. 23–28.

8. Калинников В. Т., Рыбин В. В., Малышевский В. А. и др. Перспективы использования минерального и техногенного сырья Мурманской области для производства сварочных материалов и флюсов // Вопросы материаловедения. – 2009. – № 3 (59). – С. 409–414.

9. Сараев Ю. Н., Лунев А. Г., Семенчук В. М., Непомнящий А. С. Кинетические особенности тепломассопереноса в условиях сварки и наплавки // Известия вузов. Физика. – 2019. – Т. 62, № 9 (741). – С. 34–40.

10. Bai X., Colegrove P., Ding J. et al. Numerical analysis of heat transfer and fluid flow in multilayer deposition of PAW-based wire and arc additive manufacturing // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2018. – V. 124. – P. 504–516.

11. Li Y., Su Ch., Zhu J. et al.Comprehensive review of wire arc additive manufacturing: Hardware system, physical process, monitoring, property characterization, application and future prospects // Results in Engineering. – 2022. – V. 13. – P. 100330. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2021.100330

12. Сараев Ю. Н., Лунев А. Г., Киселев А. С., Гордынец А. С., Тригуб М. В. Комплекс для исследования процессов тепломассопереноса при дуговой сварке // Автоматическая сварка. – 2018. – № 8. – С. 1–8.

13. Chen g Y., Wang Q., Jiao W. et al. Detecting dynamic development of weld pool using machine learning from innovative composite images for adaptive welding // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – V. 56, Part A. – P. 908–915. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.04.059

14. Yang D . , Wang G . , Zhang G . Thermal analysis for single-pass multi-layer GMAW based additive manufacturing using infrared thermography // Journal of Materials Processing Technology. – 2017. – V. 244. – P. 215–224. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec

15. Wu K., Ding N., Yin T., Zeng M. et al. Effects of single and double pulses on microstructure and mechanical properties of weld joints during high-power double-wire GMAW // Journal of Manufacturing Processes. – 2018. – V. 35. – P. 728–734.

16. Saraev Yu. N., Lunev A. G., Perovskaya M. V., Semenchuk V. M., Gladkovsky S. V. Features of formation of structure and physical and mechanical properties of permanent welded joints of low-alloy steels by methods of adaptive pulse control of energy parameters of welding mode // Materials Science Forum. – 2018. – V. 938. – P. 124–131.

17. Saraev, Yu. N. Adaptive pulse technological processes of welding and pad weld is a new high-performance method of obtaining of permanent joints of high-strength steels // World J. Engineering. – 2011. – V. 8. – P. 989.

18. Scotti F.M., Teixeira F. R., da Silva L. J. et al. Thermal management in WAAM through the CMT Advanced process and an active cooling technique // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – V. 57. – P. 23–35. URL: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.01.024

19. Liu C., Bhole S. D. Challenges and developments in pipeline weldability and mechanical properties // Science and Technology of Welding and Joining. – 2013. – V. 18, Is. 2. – P. 169–181.

20. Волков С. С., Коновалов А. В., Шестель Л. А. Исследование возможности применения ультразвуковой обработки для снижения остаточных напряжений и деформаций в сварных соединениях // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2020. – № 2 (719). – С. 3–10. – DOI: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2020-2-3-10

21. Слепцов О. И., Михайлов В. Е., Петушков В. Г. и др. Повышение прочности сварных конструкций для Севера. – Новосибирск: Наука, 1989. – 223 с.