Досліджено вплив тривалої (впродовж 30 років) експлуатації трубної сталі 17ГС на рівень її в'язкості та здатність чинити опір крихкому руйнуванню за наявності надрізів і тріщиноподібних дефектів. Наведено результати низькотемпературних (13 - 293 K) випробувань на одновісний розтяг вирізаних із основного металу архівної труби та труби після експлуатації впродовж 30-ти років циліндричних зразків. Установлено, що тривала експлуатація не впливає на величину опору мікросколу <$E R sub roman мс> (мінімальне напруження крихкого руйнування) сталі. Виявлено незначний вплив терміну експлуатації на величину показника деформаційного зміцнення. Використання локального підходу для аналізу руйнування свідчить, що основною причиною зменшення в'язкості сталі після експлуатації є зростання її межі плинності. Показано, що незначне (на 15 %) збільшення межі плинності сталі призводить до зростання на 40 K критичної температури виходу на нижній шельф за Шарпі та може викликати падіння тріщиностійкості на 50 %.

Досліджено температурні залежності механічних характеристик і тріщиностійкості сталей 17Г1С-У, 17ГС, 14Г2АФ-У, ВСт.3кп та їх зварних з'єднань - прямошовних труб. На базі результатів досліджень гладких мікрозразків на осьовий розтяг теоретично визначено критичне значення коефіцієнта інтенсивності напружень. Експериментально установлено температурно-швидкісні залежності механічних характеристик металу труб великого діаметра.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.770.6

Рубрики:

Властивості сталі для трубопроводів і трубної сталі

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено вплив поверхневого дефекту та корозійного середовища на характеристики опору втомі зразків зі сталі СТ17Г1С, яка широко використовується для виготовлення труб у нафтогазовій промисловості. Одержані результати дозволили оцінити ступінь зниження обмежених границь витривалості зразків зі сталі СТ17Г1С за наявності поверхневого дефекту та дії корозійного середовища.

Приведены результаты исследований, характеризующие склонность к деформационному старению материала труб, изготовленных из стали контролируемой прокатки. Показано, что деформационное старение указанной стали при малой величине холодной деформации может сопровождаться существенным упрочнением, снижением пластичности и сопротивления разрушению на стадии развития стабильной вязкой трещины.

Применительно к толстым листам из высокопрочных трубных сталей 10Г2ФБ и Х70 контролируемой прокатки установлено, что коэффициенты анизотропии (КА) показателей ударной вязкости (УВ) существенно возрастают с понижением температуры испытаний. Этот эффект проявляется независимо от уровня прочностных свойств и УВ, структуры стали, параметров обработки листов и величины этих коэффициентов при комнатной температуре. Последующая термическая обработка листов может способствовать снижению степени проявления обсуждаемого эффекта увеличения КА показателей УВ сталей.

Исследованы коррозионные и электрохимические свойства стали Х52 в исходном состоянии и после 30-летней эксплуатации на магистральных газопроводах. Обнаружено, что поведение стали в модельной среде водного конденсата активизируется вследствие высокой концентрации депассиваторов-хлоридов. Скорость коррозии контролируется диффузией катодных деполяризаторов, в основном, гидрокарбонат-ионов. В статичной среде водного конденсата не обнаружено влияния длительной эксплуатации стали Х52 на ее коррозионную стойкость вследствие экранирующего действия слоя продуктов коррозии. Скорость коррозии стали эксплуатированных труб заметно выше, чем исходной в динамической среде, но механизм коррозии одинаковый. Снижение сопротивления коррозии эксплуатированных сталей обусловлено активированием реакции их анодного растворения. Рекомендовано для оценки влияния эксплуатационной деградации стали на ее противокоррозионные свойства проводить коррозионные исследования при активном перемешивании рабочей среды.

Досліджено деградацію механічних і корозійних властивостей сталі 17Г1С газопроводу після експлуатації упродовж 28 - 40 років. Показано одночасне зниження як міцності та твердості, так і ударної в'язкості, в'язкості руйнування й опору водневому розтріскуванню. Проаналізовано вплив пошкоджень у сталі на деградацію її властивостей.

Розглянуто механізм корозійного розтріскування (КР) вуглецевих сталей у карбонат-бікарбонатному розчині за високих pH і встановлено роль водню в цьому процесі. Виявлено абсорбцію водню низьковуглецевою сталлю в розчині 1N <$Eroman {NaHCO sub 3}> + 1N <$Eroman {Na sub 2 CO sub 3}> за анодних потенціалів і температури 325 К. Встановлено, що верхня межа абсорбції водню, що збігається з верхньою межею утворення на поверхні металу плівки <$Eroman {FeCO sub 3}>, лежить на 170 мВ вище рівноважного потенціалу реакції виділення водню з води та запропоновано схему процесу анодного наводнювання на основі електроадсорбції <$Eroman {HCO sub 3 sup ->- іона. Виявлено, що водень бере участь в процесі КР: наводнювання відбувається в цілому діапазоні анодних потенціалів трансзеренного КР і в нижній ділянці діапазону міжзеренного КР, де ураження металу найінтенсивніше. Досліджено механізм КР трубних сталей у карбонат-вмісних розчинах за високих pH і показано, що водень бере участь в цих руйнуваннях як на стадії зародження тріщини, так і під час її розвитку.

Проведено експериментальні дослідження, спрямовані на побудову кінетичних діаграм (КД) втомного руйнування (ВР) трубної сталі та її зварного з'єднання та визначення характеристик тріщиностійкості, необхідних для розрахунку довговічності трубопроводів на стадії росту втомних тріщин. Описано методику визначення характеристик тріщиностійкості машиною для циклічних випробовувань. За результатами випробовувань побудовано графік росту тріщин. Визначено циклічну тріщиностійкість матеріалів і побудовано діаграму ВР. Показано результати обробки КД ВР для визначення характеристик циклічної тріщиностійкості трубної сталі марки Х70 для зразка зі зварним швом і без нього.

Розкрито методичні аспекти та обгрунтовано необхідність дослідження циклічної тріщиностійкості (ЦТС) трубних сталей (ТС). Описано дослідження ТС на циклічну тріщиностійкість. Надано характеристику основних концепцій механіки руйнування. Наведено опис, схему та принцип роботи установки для визначення ЦТС із використанням балочних зразків, а також спосіб визначення силових і деформаційних параметрів у експериментах. Наведено загальний вигляд кінетичної діаграми втомного руйнування та аналітичні залежності.

Розглянуто вплив вмісту марганцю, нікелю, кремнію, фосфору та сірки, розміру аустенітного зерна, наклепу та старіння сталей, а також радіуса надрізу, способу навантаження на характеристики холоднокрихкості трубної сталі 17Г1С. Встановлено, що найсуттєвіший вплив на зміну схильності сталі до холодноламкості під дією згаданих чинників чинить зміна енергії активації пластичної плинності.

Розглянуто проблеми, пов'язані зі зміною механічних характеристик трубної сталі 17Г1С. Показано, що пластична деформація досліджуваної сталі призводить до істотного викривлення початкової ділянки діаграми розтягу, а також зменшення модуля пружності та межі пропорційності. Вивчено деградацію механічних властивостей сталі 17Г1С магістральних газопроводів після їх експлуатації 28 - 40 років.

Проведено корозійно-втомні випробовування матеріалу морських підводних трубопроводів. Вперше на гладких зразках-моделях в області низькочастотного (0,8 Гц) малоциклового навантаження виявлено аномальну деформаційну поведінку матеріалу трубопроводу (текстурованої сталі 20) у морській воді з утворенням характерних деформаційних піків. З метою подальшого розвитку теорії низькочастотної корозійної втоми вперше кінетичні криві деформації та електродного потенціалу подано в об'єднаному вигляді. Показано, що швидкоплинні процеси на початкових стадіях корозійної втоми добре простежуються за кінетичними кривими деформації, а процес нагромадження та розвитку пошкоджень, коли відбувається стабілізація деформації або незначна її зміна, краще інтерпретувати за кінетичними кривими електродного потенціалу.

Проаналізовано особливості зміни структури у ході експлуатації деяких класів залізовуглецевих сталей, з яких виготовлені металоконструкції відповідальних об'єктів нафтогазової галузі для роботи за складних умов. Установлено найбільш виражені параметри структурних змін, які взаємопов'язані з механічними та фізичними властивостями матеріалів. Визначено комплекс фізичних структурно-чутливих параметрів для структуроскопії неруйнівними методами.

Встановлено існування і надано опис процесу руйнування, який діє за умов тривалої експлуатації. Процес вивчено на аустенітних сталях типу 12Х18Н12Т труб пароводяного тракту котлів теплових електростанцій.

Втановлено вплив тривалої експлуатації сталей магістральних нафтогазопроводів на їх схильність до крихкого руйнування. Визначено характеристики статичної та циклічної тріщиностійкості трубних сталей для матеріалів експлуатованої та вихідної труб.

Досліджено вплив розміру зерна фериту на тривалу міцність і тривалу пластичність котельних труб зі сталі 20 (20-ПВ). Обгрунтовано необхідність регламентування в нормативній документації на котельні труби з вуглецевої сталі додаткового показника мікроструктури - величини зерна фериту.

Встановлено, що висока опірність сталей 20, 30ХМА та 12Х21Н5Т сірководневому корозійному розтріскуванню під напруженням не гарантує такої ж корозійно-втомному руйнуванню у розчині NACE (мас. %): 5NaCl + 0,5CH3COOH + H2S насичений, pH 3 - 4, <$E20~symbol С~3~symbol Р roman C>. Виявлено, що зі зростанням амплітуди асиметричного циклу зниження довговічності цих сталей більш суттєве, ніж зі збільшенням його середнього напруження. Одержано результати, які свідчать про суттєвий вплив на руйнування зварних з'єднань не лише водневого окрихчення, але й корозійних процесів, що викликано зростанням їх мікроелектрохімічної гетерогенності під час кородування, що сприяє локалізації корозійних пошкоджень.

Описана методика определения параметров упрощенной диаграммы статической коррозионной трещиностойкости для трубных сталей в среде почвенных водных растворов. Показана возможность построения упрощенных диаграмм на малых образцах типа Шарпи с предварительно созданной усталостной трещиной. Использование акустической эмиссии для фиксирования скачков роста трещины позволяет сократить время испытания до 5 - 7 суток.