Дмитрий Александрович Мовенко
105005, Москва, ул. Радио, д. 17
Dmitry A. Movenko
17 Radio str., Moscow, 105005
Лариса Владимировна Морозова
105005, Москва, ул. Радио, д. 17
Larisa V. Morozova
17 Radio str., Moscow, 105005
Сергей Викторович Шуртаков
105005, Москва, ул. Радио, д. 17
Sergey V. Shurtakov
17 Radio str., Moscow, 105005
Приведены результаты исследований эксплуатационного разрушения высоконагруженного карданного вала винтового двигателя из стали 38ХН3МФА. Они позволили установить причину возникновения разрушений и разработать комплекс рекомендаций и мероприятий по устранению неблагоприятных факторов. Исследование проводили с применением методов растровой электронной и оптической микроскопии, а также рентгеноспектрального микроанализа. Определяли механические свойства, химический состав, микроструктуру и характер разрушения фрагментов карданного вала винтового двигателя. Установлено, что механические свойства и химический состав материала соответствуют требованиям нормативной документации, дефекты металлургического происхождения как в металле вала, так и в изломах отсутствуют. Микроструктура исследованных фрагментов вала представляет собой мартенсит отпуска. Методами фрактографического анализа установлено, что разрушение карданного вала винтового двигателя произошло по статическому механизму. Поверхность изломов покрыта продуктами коррозии. Выявленные трещины развивались по механизму коррозионного растрескивания, развитие которого стало возможным вследствие нарушения защитного покрытия на поверхности вала. Проведенные исследования позволили заключить, что разрушение карданного вала винтового двигателя из стали 38ХН3МФА произошло вследствие образования и развития спиралевидных трещин по механизму коррозионного растрескивания под напряжением при нагрузках ниже предела текучести стали. Причиной разрушения фрагмента вала с образованием «шейки» является достижение предела текучести стали в процессе эксплуатации. В целях исключения образования и развития коррозионных трещин рекомендовано проведение регулярных профилактических осмотров для оценки сохранности защитного покрытия на поверхности валов.
The results of studying operational destruction of a high-loaded cardan shaft of the propeller engine made of steel 38KhN3MFA are presented to elucidate the cause of damage and develop a set of recommendations and measures aimed at elimination of adverse factors. Methods of scanning electron and optical microscopy, as well as X-ray spectral microanalysis are used to determine the mechanical properties, chemical composition, microstructure, and fracture pattern of cardan shaft fragments. It is shown that the mechanical properties and chemical composition of the material correspond to the requirements of the regulatory documentation, defects of metallurgical origin both in the shaft metal and in the fractures are absent. The microstructure of the studied shaft fragments is tempered martensite. Fractographic analysis revealed that the destruction of cardan shaft occurred by a static mechanism. The fracture surface is coated with corrosion products. The revealed cracks developed by the mechanism of corrosion cracking due to violation of the protective coating on the shaft. The results of the study showed that the destruction of the cardan shaft of a propeller engine made of steel 38Kh3MFA occurred due to formation and development of spiral cracks by the mechanism of stress corrosion cracking under loads below the yield point of steel. The reason for «neck» formation upon destruction of the shaft fragment is attributed to the yield point of steel attained during operation. Regular preventive inspections are recommended to assess the safety of the protective coating on the shaft surface to exclude formation and development of corrosion cracks.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.