CHANGE IN THE MECHANICAL PROPERTIES AND STRESS CORROSION CRACKING UNDER MATERIAL OF METALWARE TENSION OF A CLAMP-FORMING MACHINE ARROW

L. K. Polishchuk, R. D. Iskovych-Lototskyi, O. O. Koval

Abstract


Purpose. The aim is to study the effects of conditions and duration of working of structures arrows of a clamp-forming machine on mechanical properties of the material and its stress corrosion cracking under tension. It is necessary to improve the accuracy of resources analysis of boom metalwares of lifting and transporting machines. Methodology. Samples for experimental investigations were made of the elements of arrow continued exploited clamp-forming machine where there were major work stress. Centers of greatest efforts in elements of arrows constructions were determined in its 3D model in the analysis of the stress cards by finite element method. Experimental studies were performed at the facility UVP-6, which determined the characteristics of strength and ductility of samples of two types by means of tensile strain, speed 10-5 s-1 and 10-6 s-1 in air and in the environment of synthetic rain. Metallographic studies were performed on a scanning electron microscope. Findings. Experimental studies found that after long-term operation of arrow of clamp-forming machine material of its most loaded elements changed due to characteristics of strength and ductility. At joint action of corrosion environment and the greatest stress on the surface of the material expressions, point defects are appeared. They are concentrators of local mechanical stress, which reduce the resource construction elements of the arrow. Originality. 1) firstly set patterns of changes in the mechanical properties of continued operated metal construction of arrow of clamp-forming machine made of St. 3; 2) received further developed methodology for remaining resource estimation continued operated of metal boom lifting and shipping the machine by taking into account joint action vibration and dynamic loads and corrosive environments. Practical value. Determination the residual resource of continued operated boom lifting and transporting metal machines should be carried out taking into account the degradation of the mechanical properties of the material as well as the dynamic nature of the load. The obtained regularities on changes of mechanical properties and stress corrosion cracking under tension of an arrow material will contribute to increase evaluation accuracy of fragility of residual resource of load carrying steel structures.


Keywords


arrow of clamp-forming machine; work stress; corrosive environment; changes in the mechanical properties; damages to the surface of the material; residual resource

References


Vakulenko I.O., Hryshchenko M.A., Perkov O.M. Doslidzhennia etapiv zarodzhennia ta zrostannia trishchyn pry naturnomu vyprobuvanni na vtomlenist [Research of stages of nucleation and growth of cracks at full scale tests on tiredness]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universitetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2008, issue 21, pp. 266-268.

Vakulenko I.O., Nadezhdin Yu.L. Umovy rozvytku protsesiv dynamichnoho deformatsiinoho starinniya v stali [Conditions for development dynamic strain steel ageing]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universitetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2011, issue. 37, pp. 220-223.

Vasilenko I.I., Melekhov R.K. Korroziynoye rastreskivaniye staley [Corrosion cracking of steels]. Kyiv, Naukova Dumka Publ., 1977. 265 p.

Hryhorenko H.M., Smiian O.D, Kapitanchuk L.M., Butkova O.I., Solomiichuk T.H. Dehradatsiia metalu pid chas tryvaloi ekspluatatsii ta yii vplyv na pratsezdatnist lopatok parovoi turbiny [The degradation of the metal during prolonged use and its impact on the performance of the turbine blades]. Tsilova kompleksna prohrama NAN Ukrainy «Problema resursu i bezpeky ekspluatatsii konstruktsii, sporud ta mashyn» [Targeted Comprehensive Program of NAS of Ukraine «Problem of life and safety of exploitation of structures, facilities and machines»]. Kyiv, 2012, pp. 288-299.

Panasyuk V.V. Mekhanika razrusheniya i prochnost materialov. Tom 4 [Fracture mechanics and strength of materials. In 4 volumes]. Kyiv, Naukova Dumka Publ., 1990. Vol. 4. 680 p.

Nyrkova L.I., Osadchuk S.O., Shpilskyi I.M. Rozroblennia metodyky rozrakhunku imovirnosti koroziinoho roztriskuvannia vid napruzhennia dilianky mahistralnoho hazoprovodu [Development of methods of calculating the probability of stress corrosion cracking section from load of the main gas]. Tsilova kompleksna prohrama NAN Ukrainy «Problema resursu i bezpeky ekspluatatsii konstruktsii, sporud ta mashyn» [Targeted Comprehensive Program of NAS of Ukraine «Problem of life and safety of exploitation of structures, facilities and machines»]. Kyiv, 2012, pp. 328-332.

Pankratov S.A.Dinamika mashin dlya otkrytykh gornykh i zemlyanykh rabot [The dynamics of machine for open pit and earthworks]. Moskow, Mashinostroeniye Publ., 1967. 448 p.

Polishchuk L.K., Adler O.O. Vmontovani hidravlichni pryvody konveieriv z hnuchkym tiahovym orhanom, chutlyvi do zminy navantazhennia [Built hydraulic drives of conveyors with flexible traction body that sensitive to changes in load]. Vinnytsia, VNTU Publ., 2010. 184 p.

Andreikiv O.Ye., Hembara O.V., Tsyrulnyk O.T., Nyrkova L.I. Rozrakhunok zalyshkovoi dovhovichnosti tryvalo ekspluatovanoi dilianky mahistralnoho hazoprovodu [Calculation of residual durability of continued operated sites of gas pipeline]. Fiziko-khimicheskaya mekhanika materialov – Physical and Chemical Mechanics of Materials, 2012, vol. 48 (2), pp. 103-110.

Spivakovskiy A.O., Dmitriyev V.G. Teoriya lentochnykh konveyerov [Theory of belt conveyors]. Moskow, Nauka Publ., 1982. 187 p.

Khorvat L. Kislotnyy dozhd [Acid rain]. Moskow, Stroyizdat Publ., 1990. 80 p.

Tsybenko A.S. Otsenka dolgovechnosti dlitelno ekpluatiruyushchikhsya energomashinostroitelnykh konstruktsiy na osnove rascheta napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya [Evaluation of long-term durability of a management power engineering structures based on the calculation of the stress-strain state]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universitetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2006, issue 13, pp. 165-167.

Nykyforchyn H., Lunarska Н., Tsyrulnyk O., Nikiforov K., Gabetta G. Effect of the long-term service of the gas pipeline on the properties of the ferrite-pearlite. Materials and Corrosion, 2009, vol. 60 (9), pp. 716-725. doi: 10.1002/maco.200805158.

Nykyforchyn H, Lunarska H, Tsyrulnyk O., GenarroM.E., Gabetta G. Environmentally assisted «in-bulk» steel degradation of long term service gas. Failure Analysis, 2010, vol. 17, issue 3, pp. 624-632. doi: 10/1016/j.engfailanal.2009.04.007.

Nykyforchyn H.M., Student O.Z., Markov A.D. Abnormal manifistation of high-temperature degradation of the weld metal of low-alloy steel welded joints. Materials Science, 2007, vol. 43 (1), pp. 77-84. doi: 10.1007/s11003–007–0008–1.

Zin I.M., Lyon S.B., Hussain A. Under-film corrosion of epoxy-coated galvanized steel An EIS and SVET study of the effect of inhibition at defect. Progress in Organic Coatings, 2005, vol. 52, pp. 126-135. doi:10.1016/j.porgcoat.2004.10.006.


GOST Style Citations


1.       Вакуленко, І. О. Дослідження етапів зародження та зростання тріщин при натурному випробуванні на втомленість / І. О. Вакуленко, М. А. Грищенко, О. М. Перков // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2008. – Вип. 21. – С. 266–268.

2.       Вакуленко, І. О. Умови розвитку процесів динамічного деформаційного старіння в сталі / І. О. Вакуленко, Ю. Л. Надеждін // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2011. – Вип. 37. – С. 220–223.

3.       Василенко, И. И. Коррозийное растрескивание сталей / И. И. Василенко, Р. К. Мелехов. – Київ : Наук. думка, 1977. – 265 с.

4.       Деградація металу під час тривалої експлуатації та її вплив на працездатність лопаток парової турбіни / Г. М. Григоренко, О. Д. Сміян, Л. М. Капітанчук [та ін.] // Цільова комплекс. програма НАН України «Проблема ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин» : зб. наук. ст. – Kиїв : Ін-т електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, 2012. – С. 288–299.

5.       Механика разрушения и прочность материалов : справ. пособие : в 4 т. / общ. ред. В. В. Панасюка. – Київ : Наук. думка, 1990. – Т. 4. – 679 с.

6.       Ниркова, Л. І. Розроблення методики розрахунку імовірності корозійного розтріскування від напруження ділянки магістрального газо-проводу / Л. І. Ниркова, С. О. Осадчук, І. М. Шпільський // Цільова комплекс. програма НАН України «Проблема ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин» : зб. наук. ст. – Kиїв : Ін-т електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, 2012. – С. 328–332.

7.       Панкратов, С. А. Динамика машин для открытых горных и земляных работ / С. А. Панкратов. – Москва : Машиностроение, 1967. – 448 с.

8.       Поліщук, Л. К. Вмонтовані гідравлічні приводи конвеєрів з гнучким тяговим органом, чутливі до зміни навантаження : монографія / Л. К. Поліщук, О. О. Адлер. – Вінниця : ВНТУ, 2010. – 184 с.

9.       Розрахунок залишкової довговічності тривало експлуатованої ділянки магістрального газопроводу / О. Є. Андрейків, О. В. Гембара, О. Т. Цирульник, Л. І. Ниркова // Фіз.-хiм. механiка матерiалiв. – 2012. – Т. 48, № 2. – С. 103–110.

10.    Спиваковский, А. О. Теория ленточных конвееров / А. О. Спиваковский, В. Г. Дмитриев. – Москва : Наука, 1982. – 187 с.

11.    Хорват, Л. Кислотный дождь / Пер с венг. В. В. Крымского ; Под ред. Ю. Н. Михайловского. – Москва : Стройиздат, 1990. – 80 с.

12.    Цыбенко, А. С. Оценка долговечности длительно экплуатирующихся энергомашиностроительных конструкций на основе расчета напряженно-деформированного состояния / А. С. Цыбенко // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2006. – Вип. 13. – С. 165–167.

13.    Effect of the long-term service of the gas pipeline on the properties of the ferrite–pearlite steel / H. Nykyforchyn, E. Lunarska, O. Tsyrulnyk [et al.] // Materials and Corrosion. – 2009. – № 9. – P. 716–725. doi: 10.1002/maco.200805158.

14.    Environmentally assisted «in-bulk» steel degradation of long term service gas trunkline / H. Nykyforchyn, E. Lunarska, O. Tsyrulnyk [et al.] // Eng. Failure Analysis. – 2010. – Vol. 17. – Iss. 3. – P. 624–632. doi: 10/1016/j.engfailanal.2009.04.007.

15.    Nykyforchyn, H. M. Abnormal manifestation of high-tempera­ture degradation of the weld metal of low-alloy steel welded joints / H. M. Nykyforchyn, O. Z. Student, A. D. Markov // Materials Science. – 2007. – № 1. – P. 77–84. doi: 10.1007/s11003–007–0008–1.

16.    Zin, I. M. Under-film corrosion of epoxy-coated galvanized steel: An EIS and SVET study of the effect of inhibition at defects / I. M. Zin, S. B. Lyon, A. Hussain // Progress in Organic Coatings. – 2005. – № 52 (2). – P. 126–135. doi:10.1016/j.porgcoat.2004.10.006.



DOI: https://doi.org/10.15802/stp2015/42176

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)