Дефекты в металле могут привести к серьёзным последствиям – снижению прочности, надёжности и эксплуатационных характеристик. Поэтому важно не только вовремя их заметить, но и определить причину возникновения. Этим занимаются специалисты лаборатории металловедения научно-исследовательского технологического испытательного центра предприятия ОСК Севмаш.
В тесном сотрудничестве
Металловеды вместе с другими коллективами НИТИЦ – химиками, рентгенологами, специалистами механического участка – решают комплекс вопросов, связанных с исследованием, анализом, испытаниями и контролем качества металлических изделий. Коллектив лаборатории опытный, у большинства за плечами солидный стаж. Под руководством Вадима Шапошникова здесь трудятся четыре инженера-технолога, шесть лаборантов и шлифовщик.
– Мы занимаемся металлографическими исследованиями металла, анализируем его структуру и свойства. В основном имеем дело с полуфабрикатами – отливками, проволокой, прутками, что поступают к нам практически из всех заводских подразделений, – рассказывает инженер-технолог Ирина Сергеева. – В работе руководствуемся разрушающим методом контроля, то есть для того, чтобы определить причину дефекта, изделие нужно разрезать, сделать макро- и микрошлифы, протравить, а уже после изучить его структуру.
Лаборанты-металлографы тесно взаимодействуют с кузнечно-термическим цехом 3. Они исследуют металл после термической обработки, определяют глубины слоев после оксидирования, цементации, азотирования, наличие коррозии. Чтобы не разрушать готовую деталь, контроль ведётся по образцам-свидетелям. Они помещаются в печь вместе с деталями и проходят ту же термообработку, что и основная партия.
Металл под микроскопом
Специалисты лаборатории видят металл буквально насквозь – образцы исследуют с помощью металлографических микроскопов и твердомеров. Но прежде чем образец попадёт под оптический прибор, его необходимо подготовить – провести вырезку, шлифовку, полировку, травление. Работа эта ведётся в шлифовальном отделении и, как правило, занимает значительно больше времени, чем само исследование.
– Чтобы образец был устойчивым, не заваливался на край, перед шлифовкой его заливают легкоплавким сплавом или эпоксидной смолой. Особенно это касается круглых изделий, которые поступают к нам на проверку из механического цеха 8, или совсем маленьких деталей, которые сложно удержать в руках, – объясняет лаборант-металлограф Ольга Осипова. – Затем изделие шлифуется на специальном станке, полируется до зеркального блеска, чтобы не осталось ни единой царапины, которые могут помешать при осмотре дефекта под микроскопом. Далее поверхность травится кислотами или щелочами, в зависимости от марки металла и сплава.
Работают специалисты лаборатории с чёрными и цветными сплавами, с нержавеющей сталью, бронзой, титаном. Самый сложный в работе – титан. При разрушении он ведёт себя не так, как другие металлы. «Он вязкий. Работу с ним иначе, как ювелирной, не назовёшь», – говорит Ирина Сергеева.
Дефекты исследуют на макро- и микрошлифах. Первые позволяют оценить вид, размер и характер повреждения. Для более детального изучения структуры, величины зерна работают с микрошлифами. Дефект осматривают, фотографируют, описывают и после необходимых исследований и анализов делают заключение – по какой причине возникло повреждение: был ли нарушен режим сварки, превышена сила тока, допущены иные отклонения в процессе работы.
Коллекция дефектов
Из серьёзных дефектов металловеды называют трещину – если вовремя не устранить, она может получить дальнейшее развитие в процессе эксплуатации изделия. Но всё же самым сложным исследованием является определение причины разрушения конструкции, которое может быть следствием аварий. «Здесь важно точно определить очаг разрушения, в нужном месте сделать шлифы, иначе причину поломки не определить», – поясняет Ирина Александровна. – Работу эту проводим не только для нашего предприятия, но и по заявкам сторонних организаций».
За годы существования лаборатории металловедения, а основана она в 1941 году, скопилась солидная коллекция образцов всевозможных дефектов. Сегодня это собрание – предмет особой гордости металловедов. Вот образец с осевым разрывом металла, а вот дефекты, которые возникали во время клепания металла, здесь же трещины, изломы. И таких примеров – десятки. Но, несмотря на внушительное количество образцов с изученными дефектами, в работе металловеды постоянно сталкиваются с чем-то новым, ещё не исследованным. Если возникают трудности, обращаются к специальной литературе, архивным документам, талмуды которых бережно хранятся.
В агрессивной среде
Важное место в работе лаборантов занимают коррозионные испытания. Они позволяют оценить способность материалов и изделий противостоять коррозии, а значит, прогнозировать их долговечность в агрессивных средах, каковой является морская вода.
– Мы искусственно создаём жёсткие условия для металла, кипятим образцы от восьми часов до суток в кислоте. Это равносильно примерно нескольким годам воздействия морской воды. Агрессивную среду создаём с помощью растворов серной кислоты, медного купороса и медной стружки, – рассказывает Ольга Осипова. – Был в нашей практике случай подмены металла на сталь, когда образец просто растворился в кислоте. После кипячения на станке сгибаем образец под углом 90 градусов и смотрим наличие трещин. Если они есть, значит – коррозия.
Также металлографы участвуют в аттестации сварщиков, когда те сдают экзамен на более высокий разряд. Согласно нормативным документам, исследуют образцы сварных швов на твёрдость, наличие дефектов. От их заключения зависит, сдал сварщик экзамен или нет.
Все металлографические исследования, как правило, проводят в лаборатории, но иногда металловеды выходят в цехи, на строящиеся корабли, чтобы на месте осмотреть конструкции, сварные швы, монтажные стыки корпусов на наличие дефектов. Специалисты лаборатории плотно сотрудничают с различными службами предприятия по вопросам совершенствования технологий сварки, термообработки, ковки, литья, внедрения новых сплавов. А ещё активно участвуют в научно-исследовательской деятельности. Например, инженер-технолог Ольга Тюрина в прошлом году участвовала в создании технологии электронно-лучевой сварки на новой установке, за что вместе с другими специалистами Севмаша удостоена Ломоносовской премии.
Несмотря на опыт и высокие достижения, специалисты лаборатории металловедения признают, что учиться, осваивать новое в профессии приходится постоянно, этим интересна и привлекательна их работа. Но вместе с тем она и сложная, и даже творческая – исследовать дефект, дойти до сути, и тем самым избежать серьёзных последствий.
Материал из газеты "Корабел"
Светлана СУХОЕДОВА
Фото Станислава Зелянина