Закономерности изменения морфологии рельефа поверхности сварного соединения нефтегазового оборудования в условиях эксплуатации

Все более востребованными становятся методы, направленные на исследование тонкой структуры конструкционных материалов. Для объяснения взаимосвязи процессов макроуровня и более высоких уровней исследования механизмов разрушения металлов важны междисциплинарные подходы. Адекватно отражает суть природных процессов, в частности процессов пластической деформации металлов, наука синергетика. Известно, что при подводе энергии извне открытая система самоорганизуется, стремясь к производству минимума энтропии. При этом, когда аккомодационный механизм исчерпывается, система переходит к другой диссипативной структуре с резким изменением свойств. В работе исследованы деформационные процессы внешних и приповерхностных слоев металла сварного соединения. Показано, что зона термического влияния в сварном соединении является областью сброса подводимой энергии и зоной аккомодации пластической деформации сварного соединения. Деформация исходного и охрупченного после эксплуатации металла осуществляется по-разному. Эта разница взята за основу предположения о механизмах сохранения сплошности сварного соединения при деформации. Исследован микрорельеф зон сварного соединения на поверхности и приповерхностных слоях: сварного шва, зоны влияния, основного металла. Проведена количественная оценка рельефа путем вычисления параметров на микро-, наноуровне: дисперсии Rа и асимметрии Rsk по ГОСТ РИСО 4287-2014. Показано, что все параметры повышаются в зоне термического влияния и являются чувствительными к несплошностям в виде микротрещин. Отмечено, что деформационный рельеф самоподобен на различных иерархических уровнях. Проведен фрактальный анализ зон сварного соединения. Показано, что при деформации фрактальность повышается в зоне термического влияния.