ZAKŁAD TECHNIKI TRANSPORTU dorobek naukowy lata 2011

ZAKŁAD TECHNIKI TRANSPORTU
dorobek naukowy lata 2011-2006
dr inż. Jarosław Chmiel
1.
2.
1.
2.
Rok 2011
Balitskii A., Chmiel J., Dorobczynski L.: Analysis of electrochemical oscillations in vibration cavitation
conditions. Materials Science, Vol. 47, No. 1, July, 2011.
summary:
Analysis of electrochemical processes under conditions of vibration cavitation shows the possibility of hydrogen
release and, correspondingly, the hydrogenation of metallic surface and its embrittlement. The change in pulse
sign is connected with the specific features of electrolyte, where both positive and negative ions are present. The
appearance of cavitation bubbles is accompanied by the transfer of ions of casual composition, and the total pulse
sign depends on the type of dominating ions.
key words: electrochemical processes under conditions of vibration cavitation, hydrogen degradation in
cavitation fracture.
Chmiel J., Łunarska E.: Effect of cavitation on absorption and transport of hydrogen in iron. Gdańsk 2011,
„Solid State Phenomena” Volume 183, s. 25-30.
summary:
Using the specially designed ultrasonic cavitation facility enabling to measure the hydrogen permeation, the
experimental evidence have been provided for hydrogen to ingress in the metal subjected to cavitation in the 3%
NaCl solution under the open circuit conditions. Increase in the vibration amplitude resulted in the increase in
amplitude of the electrochemical voltage and current pulses and in the hydrogen permeation rate, as well. The
cavitation induced modification of hydrogen transport through the membrane has been stated on the base of
different appearance of the hydrogen permeation transients at cavitation in comparison with those recorded for
the unstressed membrane. The hydrogen behavior has been affected by the cavitation induced dynamic stresses,
metal hardening and stress relaxation due to microcracking of the metal.
key words: cavitation, hydrogen permeation, NaCl, strain hardening, cracking.
Rok 2010
Balitskii A., Garda V., Ripey I., Chmiel J.: The Damages of HPS Superheaters Collectors: Diagnostic and
Causes of Initiations., Physico-Chemical Mechanics of Materials „Problems of Corrosion and Corrosion
Protection of Materials”, Lviv 2010, v.2, p.685-690, ISSN 0430-6252, Lwów 2010.
streszczenie:
W pracy poruszono tematykę inicjowania uszkodzeń wysokotemperaturowych kolektorów parowych w
elektrowniach cieplnych . Analiza oparta jest na inspekcji wizualnej oraz badaniach właściwości mechanicznych
i badaniach mikrostruktury w rejonie uszkodzeń.
summary:
In this article the results of visual inspections of internal surface of HPS high temperature collectors are
presented. It was found that maximum damages are the collectors of primary reheaters III degree after 244·103 h
service at 1347 shut downs. The collectors was operating at the working temperature of 511ºC under a preasure
of 13,9 MPa. It is discovered that cracks are situated between holes, on the holes edges and into the surface
formed holes made to attach coiled pipes (by welding) with a diameter of 32 mm. The maximal damaged of
holes edges observed in the cross-section of collector. It is established that the main reason of initiation of such
cracks are high local stresses, caused by sharp the decrease of temperature as a result of filling up of the
condensed water in an uncooling collector. Degradation of structure and properties of collector metal during the
long-time exploitation was observed. It is discovered that a microstructure consists of ferrit and products of
redistribution of pearlite – carbides, coarsening on grains boundaries. Hardness of metal is 123...157 HB and it
increase into the middle section of collector walls thickness. It is shown that at the failling of crack-type defects
and accordance of descriptions of metal subsequent exploitation of collector is possible the requirements of
operating ND to 3·105h. At the same time the presence of cracks limits reliable work of collector, that is why
periodic inspections at the detection of their appearance and carried out in the course of preventive scheduled
maintenance of the metal prove to be efficient failure-preventing procedure.
słowa kluczowe: kolektor, eksploatacja długookresowa, uszkodzenia, propagacja pęknięć.
key words: collector, long-term service, damage, crack propagation, serviceability.
Chmiel J., Steller J., Krella A. Janicki W.: Badania zużycia korozyjno-kawitacyjnego na stanowisku wibracyjnym
ze spoczywająca próbką. Cavitation load examination on the vibration rig with fixed sample., „Problemy
eksploatacji” nr 1/2010 (76) , pp. 91-100, ISSN 1232-9312. Praca była finansowana ze środków MNiSW,
projekt N N509., 2010.
streszczenie:
3.
4.
1.
Przedstawiono wyniki bezpośrednich badań obciążeń kawitacyjnych na stanowisku wibracyjnym ze
spoczywająca próbką w laboratorium Instytutu Inżynierii Transportu Akademii Morskiej w Szczecinie.
Dokonano oceny możliwości stosowania stanowiska ze spoczywająca próbką w badaniach zużycia erozyjnokawitacyjnego i korozyjno- kawitacyjnego.
summary:
In the paper were presented research result of cavitational load examination on the vibration rig with fixed
sample, localized in the Institute of Transport Engineering (Maritime University Szczecin) . The usability of this
rig for examination of cavitation – corrosion complex processes are tested and confirmed.
słowa kluczowe: Kawitacja, zużycie korozyjno - kawitacyjne, stanowisko wibracyjne.
key words: cavitation, cavitation corrosion wear, vibration rig.
Chmiel J., Drzewieniecka B. Sokołowska A., Przybylak P.: Problemy zużycia taśm przenośnikowych w
transporcie nasion roślin oleistych. Problems of wear of conveyor tapes in transport of seeds of oily plants.,
„Problemy eksploatacji” nr 4/2010 (79). Publikacja zrealizowana w ramach projektu PBS 3/S/IIT/2008 Akademii
Morskiej w Szczecinie, 2010.
streszczenie:
Podjęto tematykę oddziaływania estrów i innych związków zawartych w ziarnach rzepaku na gumowe elementy
ciągu transportowego elewatora. Podczas badań w warunkach przyspieszonych stwierdzono, że pod wpływem
wymienionej grupy związków następują istotne zmiany właściwości gum, z których wykonane są taśmy
przenośników taśmowych. Skutkami tych zmian może być, obserwowana w praktyce eksploatacyjnej obniżona
trwałość taśm.
summary:
The influence of esters and other compounds contained in rape seeds on rubber elements of the elevator conveyor
system has been examined. The research in accelerated conditions has revealed that the above compounds
significantly change the properties of rubber materials used in conveyor belts. The effect of such changes may be
reduced durability of conveyor belts, a phenomenon actually observed in the operation of the conveyor.
słowa kluczowe: ziarno rzepaku, guma, przenośniki taśmowe.
key words: rape seed, rubber, conveyors.
Balitskii A., Ripey I., Chmiel J.: „Problemy eksploatacji” nr 4/2010 (79) s. 79-90 ISSN 1232-9312. Publikacja
sfinansowana częściowo ze środków MNiSW N 509 292535. Zniszczenia podosadowe rur energetycznych kotłów
parowych. Deposit Attack In Tubes Of Power Plant Steam Boilers. 2010.
streszczenie:
W pracy przedstawiono wyniki badań uszkodzeń rur kotłów parowych, interpretowaanych jako wynik procesów
korozji podosadowej. Jako główne przyczyny uszkodzeń wskazuje się obecność w wodzie kotłowej związków
żelaza (III) oraz związków miedzi (pochodzących z układu skraplacza turbiny), których osady stanowią obszary
katodowe, stymulujące rozwój wżerów stanowiących anody. Przedstawiono wyniki inspekcji wizualnej rur,
badań właściwości mechanicznych, badań mikrostruktury oraz analiz chemicznych.
summary:
This article presents the results of inspection of damaged tubes of steam boilers, the damage being a result of
deposit attack. Changes in the chemical composition of feedwater, i.e. its hardness increased due to leaks in brass
tubes of the turbine condenser, result in the formation of scale on the tube material, followed by corrosion,
overheating and numerous defects. Only during one of the necessary stops, damage of varying degree to over 20
tubes was detected, from a pit (or crack initiation) to fractures of a few tubes. The results of visual inspection and
mechanical and metallographic tests of the damaged tubes are given.
słowa kluczowe: kocioł parowy, rury, korozja podosadowa, przegrzanie, mikrostruktura.
key words: steam boiler, tubes , deposit attack, overheating, structure.
Rok 2009
Chmiel J.: Fracture mechanics approach to cavitation erosion. Qualitative description., Lwów, 2009.
streszczenie:
Przedstawiono jakościowe rezultaty badań wskazujące na celowość zastosowania metod mechaniki pękania w
badaniach procesów zużycia erozyjno -kawitacynego i korozyjno – kawitacyne materiałów metalowych. Wnioski
oparto o wyniki badań erozji kawitacyjnej w warunkach wyizolowanych oraz o wyniku badań zużycia korozyjno
– kawitacyjnego w warunkach procesów elektrochemicznych.
summary:
The presented qualitative results of research indicate that it is useful to apply methods of fracture mechanics in
examining processes of erosion-cavitation wear and corrosion-cavitation wear of metallic materials. Conclusions
are based on the data from cavitation erosion research in isolated conditions and the research on corrosioncavitation wear in electrochemical corrosion conditions.
słowa kluczowe: kawitacja, erozja, kruche pękanie, degradacja wodorowa.
2.
3.
key words: cavitation, erosion, brittle cracking, hydrogen degradation.
Balicki A., Chmiel J., Krause P., Niekrasz J., Maciąg M.: Rola wodoru w kawitacyjnym pękaniu stali C45 w
olejach smarowych. The role of hydrogen in cavitation fracture of steel 45 in lubricants., 2009
streszczenie:
Przedstawiono wyniki badań nad erozja kawitacyjną stali C45 w środowisku olejów smarowych.
Zaobserwowano anomalne formy erozyjne, które związane są z kruchym pękaniem. Jako przyczynę wskazano
degradację stali pod wpływem wodoru, którego obecność związana jest ze zjawiskiem krakingu łańcuchów
węglowodorowych w warunkach kawitacji.
słowa kluczowe: erozja kawitacyjna, degradacja wodorowa, degradacja olejów.
Chmiel J.: Postępy w badaniach zjawisk zużycia korozyjno – kawitacyjnego i wodorowo –kawitacyjnego.
Advances in the research into the phenomena of corrosion-cavitation and hydrogen-cavitation wear., 2009
streszczenie:
Zjawiska zużycia korozyjno-kawitacyjnego i wodorowo-kawitacyjnego są jednymi z najczęstszych powodów
przyspieszonego występowania stanów awaryjnych w urządzeniach przepływowych m.in. w urządzeniach
transportowych ładunków płynnych, układach hydraulicznych i wysokociśnieniowych systemach paliwowych .
Rozwiązania stanowisk badawczych oparte są na metodach badania procesów natury mechanicznej poszerzonych
o oddziaływanie chemiczne lub elektrochemiczne. Najistotniejszym problemem badawczym jest
wyeliminowanie niekontrolowanych efektów elektrochemicznych. W pracy przedstawiono przegląd rozwiązań
stanowisk stosowanych do badania zjawisk zużycia korozyjno-kawitacyjnego oraz wnioski z prac badawczych na
stanowiskach własnych.
summary:
The phenomena of corrosion-cavitation and hydrogen-cavitation wear are a major cause of accelerated
occurrence of failures in flow devices, such as liquid cargo transport facilities or hydraulic systems and highpressure fuel systems. The designs of test stands are based on methods of examining mechanical processes
extended with units for chemical and electrochemical testing. The major research problem in this context is the
elimination of uncontrolled electrochemical effects. This study reviews various solutions implemented in test
stands for examining phenomena connected with corrosion-cavitation wear and conclusions drawn from research
done at author’s test stands.
słowa kluczowe: kawitacja, korozja, degradacja wodorowa, zużycie korozyjno-kawitacyjne, metodyka badań.
key words: cavitation, corrosion, hydrogen degradation, corrosion-cavitation wear, research methodology.
Rok 2008
1.
2.
Balitskii A., Kolesnikov V., Chmiel J.: Wpływ mikrostruktury i środowisk wodoronośnych na intensywność
zużycia ciernego żeliw i stali. Część II: Ogólny model tarcia w warstwach wierzchnich detali wykonanych z
grafityzowanych stali i żeliw. Influence of the cast-iron and steel microstructure and hydrogen containing
environments on the destruction intensity during sliding friction. Part 2. Generalized model of steels and greyiron behaviour during sliding friction., 2008.
streszczenie:
W pracy przedstawiono analizę mechanizmów zużycia ciernego, dokonaną w oparciu o źródła literaturowe i
wyniki badań własnych. Zaprezentowano uogólniony model wpływu mikrostruktury, składu chemicznego i
wodoronośnego oddziaływania smarów na procesy zużycia warstwy wierzchniej żeliw i stali grafityzowanych.
Jako podstawowe czynniki warunkujące intensywność zużycia określono ciśnienie, prędkość liniową w węźle
tarcia oraz skład chemiczny i mikrostrukturę stali.
summary:
A generalized model of materials behavior during friction is presented. It represents certain approach resulting
from the unified theory of friction and deterioration. Based on the relevant literature and own research data,
which include Fe-C alloys behavior during friction, the basic stages and reasons of the alloy operational stability
are shown.
słowa kluczowe: Mikrostruktura, wodór, tarcie, stal grafityzowana, żeliwo.
key words: Microstructure, hydrogen, sliding friction, graphitized steel, cast iron.
Chmiel J., Zasada D.: Krystalograficzne uwarunkowania inicjacji erozji kawitacyjnej brązu Cu Mn 11 Al 11.
Crystallographic conditions for the initiation of cavitation erosion in Cu Mn 11 Al 11 bronze., 2008.
summary:
The basic aim of this paper is to examine and present specific destruction processes connected with cavitation
erosion of multi-component Cu-Mn-Al bronzes. In technical operational conditions these processes are ‘masked’
by the effects of electrochemical corrosion phenomena. However, these destructive processes may significantly
accelerate the destruction of flow devices and marine propulsion systems. The essential phenomena occurring
during these processes are incubation and propagation of brittle cracks in the planes of cleavage planes of the
ordered phase  (Cu3Mn2Al) that occurs in the examined group of alloys. Additional purpose is the assessment
of possible applications of alloys with single-phase structure of intermetallic phases as model materials for
research into erosion-cavitation resistance.
key words: cavitation erosion, brittle cracking, intermetallic alloys, image analysis.
3.
4.
5.
6.
7.
Rok 2007
Balitskii A., Kolesnikov V., Chmiel J.: Wpływ mikrostruktury i środowisk wodoronośnych na intensywność
zużycia ciernego żeliw i stali. Część I: Budowa uogólnionego modelu tarcia w warstwach wierzchnich detali
wykonanych z grafityzowanych stali i żeliw. The influence of microstructure and hydrogen-containing
environment on the intensity of cast iron and steel damage by sliding friction. Part 1. The construction of a
generalized model of surface layer friction of graphitized steel and cast-iron objects., 2007.
streszczenie:
W pracy przedstawiono analizę mechanizmów zużycia ciernego, dokonaną w oparciu o źródła literaturowe i
wyniki badań własnych. Zaprezentowano uogólniony model wpływu mikrostruktury, składu chemicznego i
wodoronośnego oddziaływania smarów na procesy zużycia warstwy wierzchniej żeliw i stali grafityzowanych.
Jako podstawowe czynniki warunkujące intensywność zużycia określono ciśnienie, prędkość liniową w węźle
tarcia oraz skład chemiczny i mikrostrukturę stali.
summary:
This paper analyzes mechanisms of abrasive wear on the basis on the research results and literary data. A
generalized model describes the influence of microstructure, chemical composition and hydrogen-containing
lubricant on the wear processes in the surface layers of cast irons and graphitized steels. Major factors affecting
the intensity of wear are determined: pressure, speed of sliding, chemical composition and microstructure.
słowa kluczowe: Mikrostruktura, wodór, tarcie, stal grafityzowana, żeliwo.
key words: Microstructure, hydrogen, sliding friction, graphitized steel, cast iron.
Balitskii A., Chmiel J., Kolesnikov V. i inni: Odporność na zużycie ścierne i niszczenie wodorowe
austenitycznych stopów Fe-Mn-Cr.
słowa kluczowe: żeliwa manganowe, austenit, zużycie ścierne, degradacja wodorowa.
Balitskii A., Chmiel J., Trojanowski J.: Zużycie kadłubów statków śródlądowych w aspekcie bezpieczeństwa
żeglugi. Wear of inland vessel hulls in relation to navigational safety., 2007.
streszczenie:
Przedstawiono wyniki badań poeksploatacyjnych stalowych kadłubów jednostek śródlądowych eksploatowanych
w rejonie ujścia Odry przez okres 10-30 lat. Wskazano na rolę zjawiska degradacji wodorowej w ograniczeniu
czasu eksploatacji blach poszycia zbiorników paliwowych.
summary:
The work presents the results of post-operational examination of steel hull plating of vessels that had operated in
the mouth of the Odra River for 10 to 30 years. The impact of hydrogen degradation on the reduction of
operational time of fuel tank plating has been indicated.
słowa kluczowe: kadłub, korozja, degradacja wodorowa.
key words: hull, corrosion, hydrogen degradation.
Balitskii A., Chmiel J., Trojanowski J.: Degradation of steels in the hulls of river ships., 2007
summary:
The surface corrosion of skin plates of the hulls of river ships is caused by the interaction of oxygen and
hydrogen with the iron surface at the sites of damage to the protective lacquer coatings on the outer surface of the
hull. The inner surface of the hull is subjected to the action of the condensates of water vapor with different
degrees of acidity. Furthermore, near the fuel tanks, hydrogen-containing media (mainly, the hydrocarbon fuel)
also affect the inner surface of the hull. As a result of hydrogenation, the plasticity of the skin plates of the fuel
tanks sharply decreases, which is confirmed by the data of measurements of their impact toughness and
microhardness, as well as by the results of microfractographic examinations. The contemporary hull plates
subjected to thermomechanical treatment reveal a significant improvement of their plastic characteristics as
compared with the requirements of the existing standard specifications.
key words: hull, steel, hydrogen degradation, corrosion.
Rok 2006
Chmiel J., Trojanowski J.: Degradacja materiałów kadłubowych statków śródlądowych. Degradation of the
materials of hulls of the inlands vessels, Ochrona przed korozją nr 11 S/A/2006 s.297-300 ISSN: 04731783, 2006
streszczenie:
W artykule przedstawiono specyfikę konstrukcyjną i eksploatacyjną jednostek eksploatowanych na drodze
wodnej Odry. Podjęto próbę analizy czynników niszczących, oddziaływujących na stalowe blachy kadłubów
jednostek śródlądowych eksploatowanych na tym akwenie. W trakcie badań poeksploatacyjnych stwierdzono
znaczne zróżnicowanie intensywności zużycia korozyjnego blach poszycia. Zaobserwowano częściową utratę
właściwości plastycznych blach poszycia zbiorników paliwowych.
summary:
The construction and exploitation specificity of vessels having operated in Odra River were presented. The
attempt of analysis of the destructive factors, which affected of the hulls of inland vessels was made. During
post-exploitation examination has been found, that the intensity of corrosive and erosive wear of the sheets
largely depends upon their exposition particular parts of the hull to mechanical damages as well as their
localization to main elements of the vessel propulsion system. A partially loss of plasticity of sheets of fuel tanks
was observed.
słowa kluczowe: korozja, degradacja wodorowa, żegluga śródlądowa.
key words: corrosion, hydrogen degradation, inland shipping.
Chmiel J., Górnicki K.: Problemy zużycia w eksploatacji elewatorów portowych. 2006
streszczenie:
W artykule przedstawiono najważniejsze problemy związane ze zużyciem elementów metalowych w elewatorach
portowych. Właściwości ziaren zbóż oraz produktów pochodnych sprawiają, że w urządzeniach do transportu
8.
wewnętrznego występują intensywne zjawiska zużycia erozyjnego. Zjawiska korozyjne pojawiające się w
okresach przestojów przyspieszają dodatkowo niszczenie elementów stalowych, generując zużycie korozyjno mechaniczne.
słowa kluczowe: korozja; zużycie ścierne, elewatory zbożowe, ziarno zbóż.
Chmiel J.: Cavitation-corrosion wear phenomena on CuMnAl ship propeller blades after welding and casting
repairs. Lwów, 2006.
summary:
The wear of ship propellers made of Cu-Mn-Al bronze alloys, repaired by welding and casting methods, is not
widely discussed in the literature on the subject. Information on the performance of repaired propellers in
operating conditions are sometimes contradictory. Cases of surface repairs by welding should be considered
9.
separately from ‘volume’ repairs in which a lost part of a propeller blade is filled in by casting methods. While in
the former case (welding) the repair may have a neutral or positive effect on cavitation resistance, the latter type
of repairs (casting) leads to specific thermal influence that may be a reason of highly undesired structural changes
of the material and activation of untypical mechanisms of cavitation erosion, resulting in accelerated destruction
actively supported by the mechanism of brittle cracking.
key words: cavitation erosion, welding, casting, repairs of ship propellers , brittle cracking.
Chmiel J., Trojanowski J.: Badania zużycia kadłuba śródlądowej jednostki pływającej. Szczecin, 2006, Problemy
eksploatacji nr 1/2006 (60) s. 145-154 ISSN: 12329312.
streszczenie:
W pracy przedstawiono wyniki badań poeksploatacyjnych blach stalowych poszycia kadłuba jednostki
użytkowanej przez 30 lat w rejonie ujścia Odry. Stwierdzono znaczne zróżnicowanie intensywności zużycia
korozyjnego i erozyjnego blach poszycia w zależności od ich położenia. Oceniono wpływ czynników
eksploatacyjnych, przypisując podstawowe znaczenie takim grupom czynników jak narażenie określonych partii
kadłuba na uszkodzenia mechaniczne oraz położenie względem głównych elementów układu napędowego
10. jednostki.
summary:
The work presents the results of post exploitation examination of steel hull sheets of a vessel having operated in
the mouth of the Odra River for 30 years. It has been found that the intensity of corrosive and erosive wear of the
sheets largely depends upon their localization in the hull. The influence of different exploitation factors has been
assessed, whereby exposition particular parts of the hull to mechanical damages as well as their localization to
main elements of the vessel’s power system have been found to contribute mostly to the wear effects in question.
słowa kluczowe: korozja, erozja, kadłub, żegluga śródlądowa.
key words: corrosion, erosion, hull, inland shipping.