Исследование адгезии льда к конструкционным сталям

Интенсивное освоение ресурсов арктической зоны и развитие судоходства в ледовых условиях требуют применения конструкционных материалов с повышенной эксплуатационной надежностью. Цель работы — исследование адгезии льда к высокопрочным сталям в условиях, максимально приближенных к арктическим. При испытаниях применяли моделирование всестороннего сжатия при замерзании и среду, имитирующую морскую воду. Исследовали высокопрочные стали с пределом текучести 540 и 760 МПа. Разработанная оригинальная методика испытаний предполагала использование образцов типа «лопатка» и специальной оснастки для универсальных разрывных машин, что обеспечивало доступность и универсальность подхода. Методика включала вмораживание образцов в синтетическую морскую воду при температурах –10 ... –30 °C, что создавало условия комбинированного нагружения, сочетающего сдвиг и прямой отрыв. Показано, что ключевой фактор воспроизводимости данных — тщательное обезжиривание поверхности (образцы без обработки демонстрировали неконтролируемое снижение показателей адгезии). Анализ диаграмм нагрузка – удлинение позволил выявить особенности разрушения адгезионного контакта и последующего трения при извлечении образца. Полученные результаты и предложенный подход могут быть использованы при сравнительном анализе различных марок сталей и антиобледенительных покрытий, а также для выбора материалов для безопасной эксплуатации инфраструктуры и техники в суровых климатических условиях севера.

1. Митько А. В. Освоение Арктики: проблемы и решения. https://magazine.neftegaz.ru/articles/arktika/505550-osvoenie-arktiki-problemy-i-resheniya (дата обращения: 31.05.2024).

2. Арктическое морское пароходство. https://www.ashipping.ru (дата обращения: 01.07.2024).

3. Политько В. А., Кантаржи И. Г., Мордвинцев К. П. Ледовые нагрузки на морские гидротехнические сооружения: учеб. пособие. — М.: МИСИ-МГСУ, 2017. — 87 с.

4. Никитин Б., Захаров Е. Перспективы освоения арктического шельфа. https://www.nkj.ru/archive/articles/9093 (дата обращения: 27.06.2024).

5. Павлихина А. Н. Освоение арктического шельфа в контексте историко-экономической целесообразности. https://magazine.neftegaz.ru/articles/rossiya-glavnoe/686581-osvoenie- arkticheskogo-shelfa-v-kontekste-istoriko-ekonomicheskoy- tselesoobraznosti (дата обращения: 27.06.2024).

6. Дринберг А. С., Тарасова И. Н., Недведский Г. Р. Новая методика определения адгезии ко льду различных покрытий / VII Всероссийской науч.-практ. конф. «Инновационные материалы и технологии в дизайне»: сб. мат. — СПб., 2021. С. 12 – 14.

7. Марченко С. А., Железняк В. Г., Кузнецова В. А. Адгезия льда. Методы определения (обзор) / Труды ВИАМ. 2022. Т. 9. № 115. С. 143 – 160. DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-9-143-160

8. Веретенникова Ю. В., Рябов В. В. Исследование деформационной способности высокопрочной хладостойкой износостойкой стали для рабочих органов судов дноуглубительного флота / Труды СПбГМТУ. 2023. Т. 1. № 5. С. 19 – 33. DOI: 10.52899/24141437_2023_01_19

9. Бурмистров Е. Г., Кромов Д. А. Анализ причин и районов локализации износов наружной обшивки корпусов судов внутреннего и смешанного (река – море) плавания / Научные проблемы водного транспорта. 2022. № 70. С. 15 – 29. DOI: 10.37890/jwt.vi70.244

10. Николаев Г. И., Кузьмин Ю. Л., Лишевич И. В. и др. Разработка систем катодной защиты от коррозии корпусов атомных ледоколов и арктических морских сооружений / Вопросы материаловедения. 2021. Т. 3. № 107. С. 150 – 162. DOI: 10.22349/1994-6716-2021-107-3-150-162

11. Петрушина А. А., Абрашов А. А., Григорян Н. С. и др. Защитные и антиобледенительные супергидрофобные покрытия на алюминиевом сплаве АМг6 / Практика противокоррозионной защиты. 2024. Т. 29. № 1. С. 7 – 19. DOI: 10.31615/j.corros.prot.2024.111.1-1

12. Эркаева Э. А., Зенитова Л. А. Антиобледенительные покрытия / Бутлеровские сообщения. 2024. Т. 80. № 10. С. 153 – 166. DOI: 10.37952/roi-jbc-01/24-80-10-153

13. Шевченко В. Я., Шилова О. А., Кочина Т. А. Экологически безопасные защитные покрытия для транспорта / Вестник РАН. 2019. Т. 89. № 6. С. 593 – 602.

14. Кондрашов С. В., Пыхтин А. А., Соловьянчик Л. В. и др. Исследование зависимости адгезии льда к полиуретановым покрытиям от их физико-механических свойств / Труды ВИАМ. 2019. ¹ 3. С. 87 – 94.

15. Matsumoto K., Kobayashi T. Fundamental study on adhesion of ice to cooling solid surface / Int. J. Refrigeration. 2007. Vol. 30. P. 851 – 860.

16. Федорова Е. Н., Суходоева Н. В., Москвичев В. В. и др. Методы определения характеристик адгезии в системах с теплозащитными покрытиями / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 12. С. 51 – 63. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-12-51-63

17. Zhao Z., Chen H., Liu X., et al. The development of electric heating coating with temperature controlling capability for anti-icing/de-icing / Cold Regions Sci. Technol. 2021. Vol. 184. P. 1 – 8. DOI: 10.1016/j.coldregions.2021.103234

18. Валеев Р. Ф., Табачков А. А., Зенитова Л. А. Антиобледенительные полиуретановые покрытия с использованием отходов / Вестник технологического университета. 2023. Т. 26. № 11. С. 130 – 135. DOI: 10.55421/1998-7072_2023_26_11_130

19. Корягин С. И., Шарков О. В., Великанов Н. Л. Влияние полимерных покрытий на обледенение судовых конструкций / Морские интеллектуальные технологии. 2021. Т. 1-1. № 51. С. 18 – 22. DOI: 10.37220/mit.2021.51.1.002

20. Баранова М. А., Осипков А. С., Моисеев К. М., Деримедведь Д. К. Антиобледенительные покрытия на основе поливинилиденфторида / Наука настоящего и будущего. 2024. Т. 2. С. 18 – 22.

21. Какаулин С. В., Кабардин И. К., Гордиенко М. Р., Зубанов К. С. Уменьшение адгезии льда путем применения пластиковых полимерных наноструктурированных покрытий при защите от обледенения лопастей ветрогенераторов / Интерэкспо Гео-Сибирь. 2024. Т. 8. № 2. С. 24 – 29. DOI: 10.33764/2618-981x-2024-8-2-24-29

22. Дринберг А. С., Тарасова И. Н., Недведский Г. Р. Лакокрасочные материалы с пониженной адгезией ко льду / Лакокрасочные материалы и их применение. 2021. № 3. С. 16 – 18.

23. Логанина В. И., Сергеева К. А. К методике измерения адгезии льда к поверхностям / Региональная архитектура и строительство. 2020. Т. 1. № 42. С. 86 – 89.

24. Гольдштейн Р. В., Епифанов В. П. К измерению адгезии льда к другим материалам. https://cyberleninka.ru/article/n/ k-izmereniyu-adgezii-lda- k-drugim-materialam (дата обращения: 01.07.2024).

25. Bobkova T. I., Mazeeva A. K., Kuznetsov P. A. Application possibilities of the polymer composite material based on ultra-high molecular polyethylene for the anti-icing coatings of wind generators structural elements / AIP Conference Proceedings. — Sevastopol, 2022. Vol. 2503. 060014. DOI: 10.1063/5.0100285