Исследование влияния деформационного старения на коррозионную стойкость и склонность к водородному охрупчиванию трубных сталей различной категории прочности

• Автор: Илюхин, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Глава 1 Исследование влияния деформационного старения на
коррозионную стойкость трубных сталей
1.1 Модели старения трубных сталей
1.2 Основные факторы, влияющие на кинетику процесса старения
1.3 Влияние старения на эксплуатационные свойства трубных сталей (прочностные свойства, трещиностойкость, сопротивление хрупкому разрушению, коррозионная
стойкость, водородное охрупчивание)
1.4 Структура и эксплуатационные характеристики трубных сталей
Выводы по главе
Глава 2 Анализ склонности к деформационному старению трубных
сталей различной категории прочности
2.1 Характеристика исследуемых сталей
2.2 Методики исследования
2.3 Результаты исследования
2.4 Влияние деформационного старения на изменение тонкой структуры сталей
Выводы по главе
Глава 3 Исследование влияния деформационного старения на
коррозионную стойкость трубных сталей различной категории прочности и их сварных соединений
3.1 Материал и методики исследования
3.2 Результаты оценки влияния деформационного старения на коррозионную стойкость стали с различной структурой
3.3 Исследование влияния деформационного старения на коррозионную стойкость металла околошовного участка зоны термического влияния в зависимости от его структурнофазового состава
3.4 Влияние деформационного старения на коррозионную
стойкость высокопрочной трубной стали категории прочности К65
Выводы по главе
Глава 4 Исследование влияния деформационного старения на
склонность стали к водородному охрупчиванию
4.1 Понятие водородного охрупчивания
4.2 Исследование влияния деформационного старения на водородное охрупчивание
4.3 Методики исследования
4.4 Оценка микромеханизма разрушения стали Х80
4.5 Практическое использование результатов работы
Выводы по главе
Основные выводы и результаты работы
Библиографический список использованной литературы
В настоящее время добыча газа в России составляет около 600 млрд. т. С использованием природного газа производится 47-57 % тепловой энергии, 45 % электроэнергии, 49 % проката черного металла, 59 % мартеновской стали, 97 % чугуна, 98 % кирпича и другой промышленной продукции; 13 % газа расходуется на коммунальные нужды. Этот далеко не полный перечень использования газа говорит о зависимости экономики и быта стран СНГ от надежной работы трубопроводного транспорта газа [35].
Для транспортировки газа по территории государств СНГ и Балтии, а также на экспорт в Европу создана единая система газоснабжения (ЕСГ).
Протяженность магистралей ЕСГ достигла 220 тыс. км, в том числе больших диаметров (1020, 1220 и 1420 мм) - 124 тыс. км (56%). Из них протяженность магистралей России составляет 138,5 тыс. км (63 %), Украины - 31 тыс. км (14,1 %), Беларуси - 4,7 тыс. км (2,1 %), других стран СНГ -20,8 % [35].
Действующая система магистральных подземных газопроводов состоит из следующих конструктивных элементов: более чем 20 млн. труб, 20 млн. сварочных соединений, 690 млн. кв. м изоляционных покрытий, более 18 тыс... установок электрохимической защиты, 220 тыс. км траншей, 220 тыс. км грунтовой засыпки, десятки тысяч балластировочных устройств.
Число переходов через автодороги составляет 2426, из них 1195 в России; через железные дороги — 2472, из них 1489 в России; подводных переходов - 1339 (ниток 2593), из них 1066 (ниток 2004) в России.
Основная часть магистральных трубопроводов России эксплуатируется более 30 лет. В течение столь длительного времени в трубах под воздействием напряжений, коррозионной среды и водорода происходят процессы, приводящие к изменению физико-механических свойств металла. При анализе состояния, оценке остаточного ресурса и планировании капитального ремонта трубопроводов необходимо исходить из реальных свойств металла труб. Преждевременное разрушение трубопроводов

2.2 Методики исследования
Процесс деформационного старения имитировался в соответствии с ГОСТ 7268 [28]. Из трубы вырезались образцы размером 12x12x250 мм, которые подверглись деформации растяжением на машине EU 40. Степень деформации составила 10%. Часть образцов основного металла была деформирована методом прокатки на продольном прокатном стане марки ДУО 160. Степень деформации составила 10%. Затем образцы подвергали отпуску при температуре 250 °С, выдерживали в течение одного часа и охлаждали на воздухе. Из полученных указанным образом заготовок вырезали образцы для оценки комплекса механических характеристик металла в условиях статического [25] и динамического нагружений [30].
Испытания на статическое растяжение проводили на пропорциональных цилиндрических образцах III типа на разрывной машине FPZ 100/1 мощностью 400 кН при рабочей мощности 100 кН. Испытания на ударный изгиб выполняли на образцах Шарпи (ГОСТ 9554 - 78) с использованием маятникового копра МК-30А. Диапазон температуры испытания составлял +20°С - -80°С. Строение поверхности разрушения образцов после испытания на ударный изгиб изучалось фрактографическим методом.
Склонность стали к деформационному старению, при статическом нагружении, оценивали по изменению прочностных и пластических характеристик. Определяли коэффициенты упрочнения металла по временному сопротивлению разрушению (Ку1) и пределу текучести (Ку2) при температуре +20 °С. Для этого использовали соотношения:
(2.1)
(2.2)