ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНИМОСТИ СВАРНЫХ ШТЕВНЕЙ ВЗАМЕН ЛИТЫХ НА ЛЕДОКОЛАХ И СУДАХ ЛЕДОВОГО ПЛАВАНИЯ
Аннотация
Требования действующих Правил Российского морского регистра судоходства (РС) запрещают применять сварные штевни на судах высоких арктических классов и ледоколах. Вместе с тем, использование сварных конструкций более технологично и экономически выгодно, по сравнению с литыми и коваными аналогами, что нашло отражение в ряде новых проектов судов. Основные цели исследования: определить, насколько применение сварных штевней на рассматриваемых судах научно и технологически обосновано; оценить прочность сварной конструкции, аналогичной литой; сформулировать основные требования к таким конструкциям и методам их испытаний. В статье рассмотрены основные результаты научно-исследовательской работы, посвященной данной проблеме, проанализированы требования различных классификационных обществ - членов МАКО, приведены типовые конструкции сварных форштевней, проведен анализ результатов расчетов прочности литых и аналогичных сварных форштевней, выполненных по различным методикам, в том числе с использованием метода конечных элементов (МКЭ), обоснованы предложения по корректировке действующих Правил РС. Выполнен анализ существующих методов испытаний сварных образцов, описана специфика их применения для сварных конструкций, работающих в условиях низких температур. Показано, что важнейшими параметрами прочности таких конструкций является хладостойкость и трещиностойкость в месте сварного шва, даны рекомендации по совершенствованию существующих критериев оценки этих параметров. Сделан вывод о применимости сварных форштевней на судах ледовых классов Ice1 - Arc7 и о необходимости проведения дополнительных модельных и / или полунатурных испытаний для распространения такого допущения на суда более высоких ледовых классов и ледоколы.
Ключевые слова
форштевень, ахтерштевень, ледовый класс, ледокол, сварка, сварные штевни
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Маркозов Г. В. Подготовка предложений для корректировки нормативных документов РС по техническому обоснованию возможности применения сварных штевней на ледоколах и судах ледовых классов Аrc5 - Аrc9: промежуточный отчет о НИР. - № Гос. рег. АААА-А16116061710099-5. - Инв. № 8542 (НТБ АО «ЦНИИМФ»). - СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2016. - 83 с.
Маркозов Г. В. Подготовка предложений для корректировки нормативных документов РС по техническому обоснованию возможности применения сварных штевней на ледоколах и судах ледовых классов Аrc5 - Аrc9: окончательный отчет о НИР. - № Гос. рег. АААА-А16116061710099-5. - Инв. № 8543 (НТБ АО «ЦНИИМФ»). - СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2016. - 102 с.
Правила классификации и постройки морских судов: в 3 т. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2015. - Т. 1. - 580 с.
Rules and Regulations for the Classification of Ships. - Lloyd’s Register Group Limited, 2016. - 1658 p.
Rules for the Classification of POLAR Class and Icebreaker Ships. - Bureau Veritas, 2013. - 38 p.
Rules for Building and Classing - Steel Vessels. - Houston, USA: American Bureau of Shipping, 2016. - 301 p.
Rules for Classification DNVGL-RU-0050. General regulations. - DNV GL AS, 2016. - 29 p.
Башаев В. К. Об определении хладостойкости современных высокопрочных сталей для арктических конструкций / В. К. Башаев, А. В. Ильин, В. Ю. Филин, М. А. Гусев // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. - 2015. - № 38-39. - С. 74-79.
ASTM Е208-06 (2012). Standard Test Method for Conducting Drop-Weight Test to Determine Nil-Ductility Transition Temperature of Ferritic Steels. - West Conshohocken, PA: ASTM International, 2012. - 14 p. DOI: 10.1520/E0208-06R12.
Данилов Г. И. К проблеме оценки хладостойкости листов из сталей натурной толщины по температуре вязкохрупкого перехода T / Г. И. Данилов, A. B. Ильин, В. П. Леонов, Т. А. Фёдорова // Вопросы материаловедения. - 2005. - № 1. - С. 69-78.
ASTM Е 399-09. Standard Test Method for Plain-Strain Fracture Toughness of Metallic Materials. - West Conshohocken, PA: ASTM International, 2009. - 31 p. DOI: 10.1520/E0399-09.
BS 7448-1: 1991. Fracture Mechanics Toughness Test. Part 1. Method for determination of Klc, critical CTOD and critical J values of metallic materials. - BSI, 1991. - 48 p.
ГОСТ 25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 18 с.
Виноградов О. П. Научно-методические вопросы аттестационных испытаний на трещиностойкость структурно-неоднородного металла сварных соединений / О. П. Виноградов, А. В. Ильин, В. Ю. Филин // Вопросы материаловедения. - 2004. - № 1. - С. 75-89.
Horn A. M. Material Challenges for Arctic Offshore Applications, a Reliability Study of Fracture of a Welded Steel Plate Based on Material Toughness Data at -60°C / A.M. Horn, М. Hauge // The Twenty-first International Offshore and Polar Engineering Conference. - International Society of Offshore and Polar Engineers, 2011.
Hauge M. Arctic offshore materials and platform winterization / М. Hauge // The Twenty-second International Offshore and Polar Engineering Conference. - International Society of Offshore and Polar Engineers, 2012.
Об авторах
Крыжевич Геннадий Брониславович - доктор технических наук, профессор
ФГУП «Крыловский государственный научный центр»Петров Алексей Анатольевич - соискатель
АО «Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота»
