تم في جامعة جنوب الأورال الحكومية تطوير تقنية جديدة لحام الفولاذ المارتنسيتي والأوستنيتي للاستخدام في الظروف القاسية.
على وجه الخصوص، نحن نتحدث عن التشغيل المستقر لوحدات محطة الطاقة الحرارية مع وضع التشغيل فوق الحرج (وضع ما يسمى AUSC يسمح بدرجات حرارة تصل إلى 700 درجة مئوية وضغوط أعلى من 430 بار).
تم تطوير التكنولوجيا الجديدة في قسم معدات اللحام والتكنولوجيا» في معهد البوليتكنيكي بجامعة جنوب الأورال الحكومية تحت إشراف الباحث الكبير سونار توشار، مواليد مومباي (الهند).
يتم استخدام نوعين مختلفين من الفولاذ في الغلايات والمجمعات والأوعية ذات الضغط العالي في محطات الطاقة الحرارية. كما يتم تقييم الفولاذ المارتنسيتي لخصائصه الميكانيكية، و تقييم الفولاذ الأوستينيتي لخصائصه المضادة للتآكل.
في مثل هذه الحالات، عادة ما يتم استخدام اللحام بالقوس التنغستن (TIG)، ويتم إعداد الحافة على شكل حرف V في المعدن الأساسي. تتضمن تقنية لحام مثل هذه الفولاذ التي طورها علماء من جامعة جنوب الأورال استخدام A-TIG - اللحام باستخدام تدفق نشط، دون تحضير الحافة، بينما يتم إضافة طبقة من سبيكة عالية الإنتروبيا بين طبقتين من أنواع مختلفة - المارتنسيت والأوستينيت، والتي تلحم بشكل جيد مع كل من المعادن التي يتم ربطها. يتم إجراء عملية اللحام باستخدام الروبوت.
تظهر اللحامات المصنوعة باستخدام تقنية اللحام التي تم تطويرها في جامعة جنوب الأورال الحكومية موثوقية لا تقل عن الطريقة التقليدية. وفي الوقت نفسه، كان من الممكن تحقيق انخفاض في تشوهات اللحام المتبقية بنسبة %55، فضلاً عن زيادة إنتاجية العملية بنسبة %80. بالإضافة إلى ذلك، تم التخلي عن استخدام سلك الحشو Inconel 82 المستورد باهظ الثمن والتحضير الأولي للحافة على شكل حرف V.
«يقول كبير الباحثين سونار توشار: لقد ابتكرنا تقنية لتحسين خصائص القوة للمركبات غير المتشابهة التي تعمل في درجات حرارة عالية. كان البحث واسع النطاق ومعقدًا. واجهنا الكثير من الصعوبات سواء في مرحلة التخطيط أو أثناء تنفيذ المشروع، وشراء المواد، وتطوير طبقة وسيطة من السبائك عالية الإنتروبيا، وتصميم معدات اللحام، والحصول على وصلات ملحومة بدون عيوب، وتحسين معلمات العملية، وإجراء الاختبارات الميكانيكية، وتحديد الخصائص الدقيقة وتحليل البيانات التي تم الحصول عليها. إن نجاح المشروع هو نتيجة العمل الجيد المنسق والمضني لفريقنا، والذي يضم، بالإضافة إلي، إيغور شيرباكوف، ميخائيل إيفانوف، إميليا خاسانوفا، إليسيا سليمانوفا (قسم المعدات والتقنيات لإنتاج اللحام)، أرمان بيلجينوف (قسم تكنولوجيات المعادن الحرارية والمسبك)، يفجيني تروفيموف وناتاليا شابوروفا (قسم علوم المواد والكيمياء الفيزيائية للمواد)، بافيل سامويلوفسكيخ (مختبر الهندسة الميكانيكية)، سيرجي سامويلوف (مختبر النمذجة الفيزيائية للعمليات الحرارية الميكانيكية)».
نُشرت نتائج المشروع في مجلات عالية التصنيف: "مجلة عمليات التصنيع / “Journal of Manufacturing Processes - https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.11.081 (أفضل 10٪ في الربع الأول)" و "مجلة التصنيع ومعالجة المواد / “Journal of Manufacturing and Materials Processing - https://doi.org/10.3390/jmmp8060283 (الربع الأول).
في نوفمبر 2024، تم تقديم البحث في موسكو في المؤتمر العلمي والتقني لعموم روسيا «اللحام والتشخيص».
تم تنفيذ العمل في إطار المرحلة الأولى من منحة صندوق العلوم الروسي (رقم 20141-29-24).