Исследование характера и причин разрушения карданного вала винтового двигателя

Приведены результаты исследований эксплуатационного разрушения высоконагруженного карданного вала винтового двигателя из стали 38ХН3МФА. Они позволили установить причину возникновения разрушений и разработать комплекс рекомендаций и мероприятий по устранению неблагоприятных факторов. Исследование проводили с применением методов растровой электронной и оптической микроскопии, а также рентгеноспектрального микроанализа. Определяли механические свойства, химический состав, микроструктуру и характер разрушения фрагментов карданного вала винтового двигателя. Установлено, что механические свойства и химический состав материала соответствуют требованиям нормативной документации, дефекты металлургического происхождения как в металле вала, так и в изломах отсутствуют. Микроструктура исследованных фрагментов вала представляет собой мартенсит отпуска. Методами фрактографического анализа установлено, что разрушение карданного вала винтового двигателя произошло по статическому механизму. Поверхность изломов покрыта продуктами коррозии. Выявленные трещины развивались по механизму коррозионного растрескивания, развитие которого стало возможным вследствие нарушения защитного покрытия на поверхности вала. Проведенные исследования позволили заключить, что разрушение карданного вала винтового двигателя из стали 38ХН3МФА произошло вследствие образования и развития спиралевидных трещин по механизму коррозионного растрескивания под напряжением при нагрузках ниже предела текучести стали. Причиной разрушения фрагмента вала с образованием «шейки» является достижение предела текучести стали в процессе эксплуатации. В целях исключения образования и развития коррозионных трещин рекомендовано проведение регулярных профилактических осмотров для оценки сохранности защитного покрытия на поверхности валов.

1. Стеклов О. И. Стойкость материалов и конструкций с коррозией под напряжением. — М.: Машиностроение, 1990. — 384 с.

2. Миронов А. В., Лисин И. В. Коррозионное растрескивание под напряжением / Технология металлов. 2007. № 6. С. 53 – 54.

3. Белоус В. Я., Варламова В. Е., Жиликов В. П. Стойкость к коррозионному растрескиванию мартенситных сталей ЭИ692-Ш и ЭП609-Ш в различных климатических условиях / Коррозия: материалы, защита. 2014. № 7. С. 13 – 19.

4. Белоус В. Я., Гурвич Л. Я., Жирнов А. Д., Кафельников В. В., Лащевский В. Б., Речменская А. Г., Усанкова Л. А., Шубадеева Л. И. Коррозионное растрескивание высокопрочных нержавеющих сталей и его диагностирование / Защита металлов. 1997. Т. 33. № 1. С. 43 – 51.

5. Гневко А., Лазарев Д., Сидоров И., Соловов С. Способ экспресс-оценки склонности к замедленному разрушению и коррозионному растрескиванию металлических конструкционных материалов / ТехНадзор. 2016. № 2(111). С. 104 – 105.

6. Доан Ван Тинь, Мамонтов В. А. Оценка работоспособности судовых валов с трещинами / Вестник АГТУ. 2008. № 2(43). С. 145 – 148.

7. Каблов Е. Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники / Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82. № 6. С. 520 – 530.

8. Каблов Е. Н. Материалы для авиакосмической техники / Все материалы. Энциклопедический справочник. 2007. № 5. С. 7 – 27.

9. Каблов Е. Н. Авиакосмическое материаловедение / Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 3. С. 2 – 14.

10. Фрактография: средство диагностики разрушенных деталей / Под ред. М. А. Балтер. — М.: Машиностроение, 1987. — 160 с.

11. Турченков В. А., Баранов Д. Е., Гагарин М. В., Шишкин М. Д. Методический подход к проведению экспертизы материалов / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 1. С. 47 – 53.

12. Чабина Е. Б., Алексеев А. А., Филонова Е. В., Лукина Е. А. Применение методов аналитической микроскопии и рентгеноструктурного анализа для исследования структурно-фазового состояния материалов / Труды ВИАМ. 2013. № 5. С. 6. http://www.viam-works.ru (дата обращения 31.06.2016).

13. Бронфин М. Б., Алексеев А. А., Чабина Е. Б. Металлофизические исследования. Возможности и перспективы / 75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды. Юбилейный научно-технический сборник. — Москва: ВИАМ, 2007. С. 353 – 365.

14. Быценко О. А., Григоренко В. Б., Лукина Е. А., Морозова Л. В. Развитие методов металлофизических исследований: методологические вопросы и практическая значимость / Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 498 – 515.

15. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3 – 33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.