VII. ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ

VII. ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ

Упродовж 2001 р. в різних організаціях та на підприємствах України впроваджені наступні завершені наукові розробки співробітників інституту.

Розробники: Поляков С.Г.. Руднік А.А., Кузьменко Ю.О., Черватюк В.А.

Замовник: Славутський реберойдовий завод (м.Славута).

Замовник: Фірма ЗАТ “Нафтогазбуд” (м.Львів).

На основі проведених дослілджень опірності сірководневому корозійному розтріскуванн., воднем інінційованому розтріскуванню відповідальних деталей (корпус, фланці тощо) фонтанної арматури виробництва ВАТ “Конотовський арматурний завод” “ Центр сертифікації контролю якості будівництва об”єктів нафтогазового комплексу” (м.Дніпропетровськ) видав експертний виновок і Держнаглядохоронпраці (Міністерство соціальної політики і праці, м. Київ) надав дозвіл експлуатувати фонтанну апаратуру вітчизняного виробництва на свердовинах Локачинського газового родовища, природний газ якого містить сірководень.

Впроведжено технологію механоімпульсної обробки в МКП “Львівводоканал” для зміцнення втулок, насосів, що підвищує їх ресурс роботи у 3-4 рази. Виконавець – к.т.н. В.І. Кирилів. Місце впровадження ПВО “Львівводоканал”.

Впроваджено технологію кислотно-інгібіторного очищення установки “Лонштейн”. Технологія забезпечує швидке, ефективне усунення виробничих відкладів. Технічний ефект полягає у відновленні експлуатаційних параметрів установки. Виконавець – к.т.н. З.В.Слободян. Місце впровадження – Львів, ЗАТ КФ “Світоч”.

Впроваджено рекомендацію попередження тріщиноутворення при терті елементів запірної арматури, зокрема, спосіб нанесення захисних дифузійних хромових покрить у розплаві літію (патент України № 30372А).

Керівник – д.т.н. В.В.Широков.

Результати досліджень впроваджено в дослідно-конструкторських розробках на Київському ЦКБ Арматуробудуванні. Техніко-еконмоічний ефект від використання способу полоягає у зниженні вартості джерела дифузанта порівняно з чистим хромом у 3 рази, інтенсифікації хромування у розплавах металів порівняно з відомими способами у 1,5-2 рази. Хромування виробів з вуглецевих сталей в в розплаві літію з оксиду хрому забезпечує підвищення їх зносотривкості у 2-3 рази, корозійної тривкості у сірчаній і азотній кислотах на 3 порядки. Розроблений спосіб дозволив продовжити термін служби елементів запірної арматури, пресформ та виробів спеціального призначення простої та складної конфігурації із зовнішніми і внутрішніми порожнинами, а також інтенсифікувати середовище на основі літію оксиду хрому в якості джерела дифузанта.
Впроваджено низку методів, систем та апаратуру для оперативного обстеження корозійного стану трубопроводів. Серед них:

Електромагнітний метод оперативних обстежень стану протикорозійного захисту підземних трубопроводів і апаратура БІТ-КВП. Керівник – к.ф.-м.н. Р.М.Джала. Місце впровадження:

1. 
   УМГ “Львівтрансгаз”, м.Львів.
   
2. 
   ДАТ “Придніпровські магстральні нафтопроводи”, м.Кременчук.
   
3. 
   ТзОВ НВП “Громада”, м.Львів.
   
4. 
   ТзВО НВП “Інтегратор”, м.Львів.
   
5. 
   Державне підприємство “Укроргтехдіагностика”, м.Суми.
   

1. 
   Науково-виробнича фірма “Зонд”, м.Івано-Франківськ.
   
2. 
   Газопромислове управління “Львівгазвидобування”, м.Львів.
   
3. 
   Господарська служба ФМІ НАНУ, м.Львів.
   

Портативні прилади типу ОРТ+В забезпечують необхідні на підземних комунікаціях електромагнітні вимірювання: визначення розміщення трубопроводів і кабелів, контроль катодної поляризації.

Прилад типу ОРТ+В для визначення розміщення струмопроводів та визначення поляризаційного потенціалу підземних металевих споруд. Керівник – к.ф.-м.н. Р.М.Джала. Місце впровадження: ТзОВ НВП “Громада”, м.Львів.

Портативні прилади типу ОРТ+В забезпечують визначення розміщення трубопроводів, кабелів та поляризаційного потенціалу ( з вилученням омічної склладової за новим способом) для контролю катодної поляризації (електрохімічного захисту від корозії).

Місце впровадження:

Лабораторія ЕМКО ,м.Львів.
Прилад типу БОНІ-ФАС забезпечує міряння й запам”ятовування 1000 вимірів електричного сигналу за час від 0.1с або більший, що дозволяє вивчати форму аналогових сигналів при електромагнітних обстеженнях трубопроводів та в інших задачах фізикометрії.
Назва розробки “Розроблення дистанційних методів ультраззвкової діагностики донних відкладів”. Керівник – к.т.н. В.Д. Погребенник. Місце впровадження ВАТ “ЛьвівОРГРЕС”.

Технічний ефект від розробки і технічний ефект від використання.

Розроблено математичну модель удьтразвукової діагностики донних відкладок річок, озер, водоймищ, морів, програмне забезпечення та методи дослідження та визначення інформативних параметрів шаруватих середовищ.
Запропоновано нові оригінальні методи класифікації донних відкладів на основі багаторазово відбитих сигналів, підтверджені декл. Патентом України на винахід № 39452А, інваріантні до глибини водойми, що дає можливість підвищити надійність класифікації донних грунтів та об”єктів.
Методи реалізовано при розробленні мікропроцесорного комплексу “МОС-1”, у якому використані патенти України № 11443, G01F 10/04. Спосіб перетворення часового зсуву між двома сигналами та пристрій для його реалізації // Погребенник В.Д., Сопрунюк П.М.- Опубл. 25.12.1996.- Бюл. №4; № 11444, G01R 19/04. Спосіб вимірювання амплітуди імпульсів з плоскою вершиною // Погребенник В.Д.- Опубл. 25.12.1996.- Бюл. № 4.


VIII. КООРДИНАЦІЯ НАУКОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
Інститут є головною установою в Україні з наукової проблеми “Фізико-хімічна механіка матеріалів” та науково-технічної проблеми “Корозія та протикорозійний захист металів”. З цих проблем при інституті діють Наукові ради, які здійснюють координацію наукової діяльності.
Наукова рада з проблеми

“Фізико-хімічна механіка матеріалів”

У відповідності з постановою Бюро Відділення ФТПМ НАН України від 14 квітня 1998 р. було перезатверджено персональний склад Наукової ради на 1998-2001 pp.:

1. Панасюк В.В. (голова)

2. 
   Похмурський B.I., Назарчук З.Т. - (заступники)
   
3. 
   Балицький 0.І., Кушнір P.M.- (секретарі)
   

1. Андрейків О.С. (ФМІ,Львів)

2. Бондаренко В.Л. (1НМ,Київ)

3. Мелехов Р.К. (ФМ1, Львів)

4. Гольцов В.О. (ДПІН, Донецьк)

5. Сулим Г.Т. (ЛДУ, Львів)

6. 
   Kiт Г.С. (1ППММ, Львів)
   
7. 
   Осташ О.П. (ФМІ, Львів)
   
8. 
   Романів О.М. (ФМ1, Львів)
   

2. 
   Найважливіші наукові результати, одержані в рамках діяльності Наукової ради ФХММ за 2001 р.:
   

Запропонована нова математична модель процесів руйнування в тілах, що експлуатуються в умовах контактної циклічної взаємодії, зокрема в умовах кочення та фретинг-втоми. Розроблені аналітичні алгоритми для визначення еволюції типових пошкоджень поверхні кочення, в умовах сухого тертя або граничного змащування, таких, як пітинг (pitting), “нора” (squat”), відшарування (spalling), розкришування (cracking), які дали змогу розкрити особливості кінетики цих пошкоджень в залежності від основних експлуатаційних чинників. Розрахована довговічність рейкової (75ХГСТ) та підшипникової (ШХ15) сталей при розвитку пітингу з урахуванням зсувної та відривної стадій просування тріщини і показано її залежність від характеристик циклічної тріщиностійкості даних матеріалів ( ФМІ НАНУ).

Розроблено числовий метод розв’язування двовимірних задач механіки руйнування для областей з кутовими вирізами та кусково-гладкими тріщинами із врахуванням степеневих особливостей напружень у кутових точках. Побудовано сингулярні інтегральні рівняння на кусково-гладких замкнених (межа тіла) і розімкнених (тріщини) контурах та отримано їх числові розв’язки для пружної площини з прямокутним отвором або ламаною тріщиною. Запропоновано деформаційний критерій руйнування тіл з кутовими вирізами в умовах плоского напруженого стану та плоскої деформації при симетричному навантаженні (ФМІ НАНУ).

Встановлено механізм структурно-фазових перетворень у поверхневих шарах титанових сплавів при термодифузійному насиченні в вуглецькисеньвмісному середовищі, який базується на ізоморфності монооксиду і монокарбіду титану та їх взаєморозчинності. Показано, що утворення карбооксидів титану границями зерен у приповерхневих шарах сплавів сприяє забезпеченню їх високої корозійної тривкості у водних розчинах сульфатної кислоти високої концентрації (АНТК “Антонов”, ФМІ НАНУ).

Встановлено закономірності протікання процесу водневого диспропорціонування-рекомбінації у промислових магнітних сплавах системи Dd-Fe-B та гетерних цирко­ніє­вих сплавах. Визначено фазовий склад продуктів диспропорціонування і вперше отримано залежність зміни критичної температури диспропорціонування від концен­тра­ції втіленого водню. На основі отриманих результатів запропоновано спосіб пониження схильності інтерметалічних сполук (ІМС) на основі рідкісноземельних металів (РЗМ) та Zr до диспропорціонування за рахунок їх модифікації киснем, азотом та вуглецем. Запропоновано фізичний механізм водневого диспропорціонування-рекомбінації ІМС РЗМ, основою якого є відкритий у ФМІ НАН України ефект пришвидшення процесів фазоутворення в системі метал-водень (ФМІ, ІПМ НАНУ).

Побудовано розв’язки обернених задач механіки деформівних тіл з власними напруженнями на основі використання експериментальної інфор­мації, отриманої фізичними методами (магніто-пружним, ультра­звуковим, голографічної інтерферометрії та спеклфотометрії), що дає змогу визначити залишковінапруження в довільній точці елемента конструкції. Його апро­бо­вано при визначенні залишкових напружень у зонах зварних кругових швів трубопроводів (ІППММ ім.Я.С.Підсттригача НАНУ, Івано-Франківський Національний універ­си­тет нафти і газу, ІЕЗ ім.Є.О.Патона НАНУ).

3. 
   Науково-координаційна діяльність Ради.
   

За участі Ради з ФХММ сформована нова програма НАН України «Ресурс об’єктів тривалої експлуатації та підвищення їх довговічності». Наукова Рада з ФХММ здійснює координацію фундаментальних i прикладних досліджень з проблеми: "Надійність i довговічність матеріалів та інженерних конструкцій в заданих фізико-хімічних умовах довготривалої експлуатації".

Проводиться аналіз промислових пошкоджень та деградації металевих матеріалів в енергетичному обладнанні (ТЕС, ТЕЦ, АЕС, ГеоТЕЦ і гідроенергетика та газові турбіни), а також лабораторні дослідження з метою з’ясування причин та розробки заходів для запобігання процесів корозійного розтріскування, корозійно-механічних ушкоджень, повзучості, радіаційного та водневого окрихчення сталей і сплавів в обладнанні та трубопроводах перерахованих галузей.

Підготовлено науково-технічний проект до розділу 3 Програми - Теплові електростанції та енергетичні підприємства. На цій основі розпочато спільні роботи з ВАТ “Західенерго“ на тему: “Встановлення механізму пошкоджень та оцінка допустимої глибини тріщиноподібних дефектів у стінках трубопроводів живильної води енергоблоків закритичного тиску Ладижинської ТЕС“. Дана робота є включеною в план інженерно-технічних міроприємств ВАТ “Західенерго“. Об’єктом досліджень є трубопроводи живильної води енергоблоків закритичного тиску Ладижинської ТЕС, що відпрацювали або допрацьовують розрахунковий ресурс .

По проекту 3.4 проведено аналіз даних про деградацію фізико-механічних властивостей матеріалів роторно-бандажних вузлів турбогене­ра­торів потужністю 350-1000 МВт під дією навантажень у газоподібному водні та гарячих розчинах хлоридів. Разом з ДАЕК Західенерго та ВАТ Львівенергоремонт запропоновано розчини хлориду натрію та дихлориду міді для прискорених випробувань полімерних композицій із бар'єрним та бар'єрно-адгезійним механізмами захисту, котрі використовують для протикорозійного захисту найбільш навантажених вузлів турбогенераторів. Показано ефективність та визначено оптимальні параметри катодного захисту високоазотних аустенітних хромомарганцевих сталей від корозій­но­го розтріскування та виразкової корозії у вказаних гарячих розчинах. Реко­мендовано поліуретанову грунтову фарбу для проти­корозійного захисту високоміцних хромомарганцевих сталей у турбогенераторах ТВВ та Т3В, що має вищі протикорозійні характеристики порівняно з традиційно використо­вуваними кремнійорганічно-алкідними емалями і забезпечує надійний за­хист, продовжуючи залишковий ресурс та безаварійну роботу роторно-бан­даж­них вузлів енергоблоків ТЕС та АЕС України. Розроблені шляхи підви­щен­ня експлуатаційних характеристик матеріалів потужних турбогенерато­рів за рахунок вдосконалення їх рецептури, механікотермічної обробки з метою підвищення надійності експлуатації традиційних бандажних сталей на вузлах асинхронних турбогенераторів Т3В потужністю 63 – 320 - 800 МВт з повним водяним охолодженням та високим значенням ККД, стабільно низьким нагрівом та вібраціями, зменшеною вагою та габаритами . Поряд з тривіальними відновлюючими ремонтами модернізація дає змогу не тільки продовжити ресурс на 15 – 20 років, але й підвищити потужність на 10 – 15 % на Рівненській АЕС, Добротвірській, Бурштинській, Калуській ТЕС, Львівській ТЕЦ .

В рамках Програми розглядається можливість створення вітчизняного реактора на швидких нейтронах. Реактор такого типу працює у підкритичному режимі, забезпечує повну вибухобезпечність і дає можливість переробляти відходи паливного циклу діючих на Україні АЕС.

В якості сповільнювача нейтронів та теплоносія є свинець, який забезпечує суттєві переваги:

• 
  система має від’ємний температурний коефіцієнт реактивності;
  
• 
  виключається ядерний інцидент, пов’язаний з втратою теплоносія;
  
• 
  випалювання трансуранових елементів і трансмутація найбільш шкідливих радіонуклідів здійснюється з найбільшою ефективністю та безпекою.
  

Визначено фактори, які впливають на утворення антикорозійної плівки, дослід­же­но склад, адгезію та довговічність залізовмісної плівки на трубках конден­саторів. Вста­нов­лені параметри закладені в основу експериментальної установки по формуванню захисної плівки, монтаж якої проведено на блоці №3.

Розроблено основи створення експертно-аналітичних систем аналізу, обробки та банку даних мікроструктурних параметрів металів обладнання ТЕС, які відбивають деградацію властивостей матеріалів в процесі їх тривалої експлуатації і є розрахунковими параметрами надійності та довговічності. Такі системи будуть використані для створення національної інтернетмережі забезпечення безпечної експлуатації ТЕС, яка буде адапто­вана до відповідної загальноєвропейської мережі.

Налагоджено співробітництво з Європейською радою безпечної експлуатації посудин під тиском (підпорядкованої Європейській Комісії) по лінії трьох її комітетів: а) втома; б) гармонізація інспекційних програм в Європі; в) водневе пошкодження. В рамках співробітництва з цією організацією завешено виконання гранту “Мережа оцінки довговічності ТЕС в центральній та східній Європі” програми Європейської Комісії “INCO-COPERNICUS”, контракту з Дельфтським університетом технологій (Нідерланди) “Оцінка закриття тріщин на зразках з алюмінієвого сплаву” та заключено контракт з Інститутом енергетики Обєднаного дослідного центру Європейської Комісії (м. Петтен, Нідерланди) на тему “Оцінка міжзеренного руйнування при випробуваннях елементів конструкцій”.

1. Дослідження npoцeciв деформування та руйнування матеріалів i розробка на цій основі критеріїв оцінки довговічності інженерних конструкцій. При цьому враховують особливості структури матеріалу, зокрема наявності дефектів типу тріщин, фізико-хімічні фактори оточуючого середовища, деградацію фізико-механічних властивостей матеріалу тощо ).

2. Розробка теорії фізико-хімічної механіки руйнування матеріалів, зокрема концепції тріщиностійкості матеріалів, тобто їx onipностi поширенню тріщин i створення технічних засобів для оцінки довговічності інженерних конструкцій в екстремальних умовах експлуатації.

Керівники розділу : I.M. Дмитрах, Г.М. Никифорчин

3. Вивчення фізико-хімічних процесів взаємодії корозійних середовищ з деформованими металічними матеріалами та розробка методів i засобів захисту металоконструкцій від корозії.

Керівники розділу : B.I. Похмурський, Р.К. Мелехов, О.І.Балицький

4. Розробка нових технологій підвищення міцності конструкційних матеріалів, зменшення енергоспоживання на їx обробку, покращення фізико-механічних властивостей матеріалів ( термомеханічна обробка, поверхневе зміцнення, змащувально-охолоджуючі рідини для обробки матеріалів, легування, тощо).

Керівники розділу: В.М. Федірко, О. П. Осташ

5. Дослідження міцності та довговічності зварних з"єднань у залежності від технології їx зварювання та характеру i тривалості експлуатації.

Керівник розділу : Л.М. Лобанов

6. Розробка на основі сучасних підходів фізико-хімічної механіки руйнування теорії тертя та зношування деталей машин i механізмів з метою ефективної оцінки ресурсу пар тертя та розробки технологічних рекомендацій щодо підвищення їx довговічносп та надійності.

Керівники розділу : О.Ф. Аксьонов, А.Г. Кузьменко, В.В.Широков

7. Дослідження взаємодії різних фізичних полів з матеріалами (середовищами) заданої структури з метою створення тeopiї цих процесів i засобів неруйнівного контролю якості виробів (матеріалів) i методів технічного діагностування ресурсу елементів машин i конструкцій.

Керівники розділу : З.Т. Назарчук, В.А. Осадчук
4. Конференції, семінари, наради , проведені у 2001 році за організацією та участю Наукової Ради НАН України з ФХММ Міжнародний науково-технічний симпозіум “Сучасні проблеми механіки матеріалів: фізико-хімічні аспекти та діагностика властивостей”, Львів, 5–7 червня.

Відкрита науково-технічна конференція молодих науковців і спеціалістів “Інженерія поверхні”, Львів, 22–23 березня.

XVI Відкрита науково-технічна конференція молодих науковців і спеціалістів ФМІ НАН України “КМН–2001, Львів, 16–18 травня.

Друга спеціалізована науково-технічна виставка “Леотест ЕКСПО–2001”, Львів, 11–12 жовтня.

Відкритий науково-технічний семінар “Матеріали для енергетики”, Львів, 12 грудня.

5-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові (16–18 травня 2001, Львів).

Українська конференція ”Електрохімічний захист і корозійний контроль”(16–17 травня 2001, Сєвєродонецьк, Україна), 2001, 6.

16–17 травня 2001.й контроль VIII Міжнародна науково-технічна конференція "Машиностроение и техносфера на рубеже ХХI века (10–15 сентября 2001, Севастополь, Украина), 2001, 6.

Протягом звітного періоду вийшло 6 номерів міжнародного журналу "Фізико-хімічна механіка матеріалів", в якому публікувались статті провідних вчених з Європи та США, інформувалась наукова громадськість України про найважливіші події, в тому числі конференції, симпозіуми по проблемі. В цьому та інших міжнародних журналах опубліковано 235 статей. На міжнародних конференціях представлено понад 170 пленарних та стендових доповідей. В провідних інститутах та університетах Франції, Норвегії, Німеччини, Австрії, Польщі , Італії пройшли стажування в рамках грантів понад 25 молодих кандидатів та докторів наук з інституту, діяльність яких координує Рада.

Опубліковано монографії:

1. Фізико-механічний інститут: поступ і здобутки / Під ред. В. В. Панасюка. – Львів, ФМІ, 2001. – 432 с.

2. Панасюк В. В. Вибрані праці, 1953–1970. – Львів, ФМІ, 2001. – 394 с.

3. Панасюк В. В. Вибрані праці, 1971–1990. – Львів, ФМІ, 2001. – 400 с.

4. Панасюк В. В. Вибрані праці, 1991–2001. – Львів, ФМІ, 2001. – 764 с.

5. Неруйнівний контроль і технічна діагностика: довідник, т. 5 / Під ред. З. Т. Назарчука. – Львів, ФМІ, 2001. – 1138 с.

6. Структура та опір руйнуванню залізовуглецевих сплавів / О. П. Осташ, І. П. Волчок, О. Б. Колотілкін, І. М. Андрейко, М. М. Стадник, В. П. Силованюк, Т. І. Слинько. – Львів, ФМІ, 2001. – 272 с.

7. Лучко Й.Й., Коваль П.М., Дем”ян М.Л. Методи дослідження та випробування будівельних матеріалів і конструкцій.- Львів.- Каменяр, 2001.-436 с.

У 2001 poцi науковцями за напрямом, пов'язаним з фізико-хімічною механікою матеріалів, захищено 15 докторських i понад 25 кандидатських дисертацій.