Исследование закономерности сенсибилизации сварных соединений трубопроводов из аустенитных сталей энергоблоков АЭС и разработка термической обработки с целью устранения этого явления

• Автор: Шутько, Кирилл Игоревич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Содержание
Введение.
1 Влияние структурного и напряженного состояния, а также внешних факторов на стойкость против МКК и МКРПН сталей аустенитного класса
1.1 Межкристаллитная коррозия и межкристаллитное коррозионное растрескивание коррозионностойких сталей в водных средах высоких параметров.
1.2 Сенсибилизация стабилизированных аустенитных коррозионностойких сталей и их сварных соединений.
1.3 Влияние сенсибилизации на коррозионное растрескивание аустенитных сталей в водных средах.
1.4 Влияние параметров коррозионной среды на межкристаллитное коррозионное растрескивание

1.5 Модель межкристаллитного коррозионного растрескивания . .

1.6 Методы оценки сенсибилизации

и склонности к межкристаллитной коррозии

1.6.1 Химические методы.

1.6.2 Электрохимические методы
1.7 Возможные меры устранения склонности сварных соединений
к мсжкристаллитному коррозионному растрескиванию
Выводы к главе 1
2 Материалы и методы исследований
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследований и их сопоставление
2.3 Разработка портативной электрохимической ячейки
для измерений сенсибилизации методом ПДР в лабораторных
и производственных условиях.
2.3.1 Конструкция ячейки
2.3.2 Проверка работоспособности ячейки.
2.3.3 Измерения сенсибилизации в производственных условиях . .
2.4 Относительная погрешность измерений методом ПДР.
Выводы к главе 2
3 Результаты металлографических исследований сварных
соединений, подвергшихся межкристаллигному коррозионному растрескиванию в процессе эксплуатации
3.1 Основные признаки дефектных сварных соединений
3.2 Особенности состояния вну тренней поверхности сварных соединений в области растрескивания.
3.3 Сенсибилизация сварных соединений
в зоне растрескивания.
Выводы к главе 3
4 Влияние многопроходной автоматической аргонодуговой
сварки на сенсибилизацию металла околошовных зон
Выводы к главе 4
5 Влияние высокотемпературной термической обработки при
температурах 00 С на сенсибилизацию околошовных зон
сварных соединений
Выводы к главе 5.
6 Основные выводы.
Список использованных источников


Результаты исследования МКК аустенитных хромоникелевых коррозионно-стойких сталей в воде, показывают, что границы зерен в этих средах разрушаются только в сильно сенсибилизированных материалах [8], т. МКК при контрольных испытаниях химическим методом АМУ [9]. Однако для возникновения и протекания МКК сенсибилизация стали необходимое, но недостаточное условие. Возможность возникновения и скорость развития МКК зависит также от условий эксплуатации, таких как: температура, концентрация растворенного кислброда, от присутствия в воде некоторых примесей, наличия механических напряжений. Температура - один из основных факторов, определяющих возможность возникновения и развитие МКК аустенитных коррозионно-стойких сталей. Согласно [8], МКК сенсибилизированных аустенитных хромоникелевых сталей наиболее вероятна в узком интервале температур, близких к 4 °С (критическая точка для воды при давлении МПа, когда плотность и другие свойства жидкой и газообразной фаз одинаковы). Для значительного замедления или даже полного устранения разрушения границ зерен в высокотемпературной воде высокой чистоты, достаточно небольшого снижения температуры. Уже при 0 °С МКК, в ряде случаев, не обнаруживается. МКК при стандартных испытаниях химическими методами. В большинстве случаев детали и узлы водоохлаждаемых установок во время эксплуатации находятся под действием рабочих или остаточных напряжений. Высокие растягивающие напряжения могут возникать в околошовных зонах сварных соединений под влиянием сварки [7]. Испытания сенсибилизированных образцов из стали типа ХН при напряжениях о0,2 и выше, при температуре 0 °С и давлении 0 агм в недеаэрированной нейтральной дистиллированной воде, выявили существенное ускорение МКК под влиянием напряжений. Ускоряющее влияние высоких растягивающих напряжений выше оо? МКК аустенитпых коррозионно-стойких сталей приводит к тому, что в нейтральной недеаэрированной дистиллированной воде разрушение по границам зерен может проявляться при температуре порядка 0-°С [8]. Следует отметить, что хотя снижение температуры воды до 0-0 °С уменьшает вероятность МКК сенсибилизированной аустенитной стали в напряженном состоянии, присутствие в воде коррозионно-активных примесей может привести к разрушению границ зерен при температурах менее 0 °С. Большую опасность представляют хлориды, присутствие которых даже в малых концентрациях (2 мг/кг) в сочетании с сенсибилизированным состоянием материала может вызывать появление межкристаллитных трещин при температуре °С в присутствии азотной кислоты (рН=4,5) [8]. Растворенный в воде кислород (1-2 мг/кг) ускоряет МКК сенсибилизированной стали типа ХН и делает возможным межкристаллитное разрушение при температурах значительно ниже критической (0 °С, атм). Однако МКК в этих условиях протекает очень медленно - через ч МКК достигала глубины не более одного зерна [8]. Снижение концентрации кислорода приводит к тому, что МКК становится возможной только при более высоких температурах. МКК наиболее вероятна в воде с температурой порядка 0-0 °С. Межкристаляитное коррозионное растрескивание. Коррозионно-стойкие стали аустенитного класса восприимчивы к межкристаллитному коррозионному растрескиванию в условиях эксплуатации оборудования и трубопроводов водоохлаждаемых реакторов [2-7, -]. В большинстве случаев межкристаллитное коррозионное растрескивание наблюдается в зонах термического влияния многопроходных сварных соединений трубопроводов циркуляции теплоносителя первого контура. Этому виду растрескивания подвержены хромоникелевые стали как нестабилизированные, так и со стабилизирующими добавками титана и ниобия. Типичный вид дефекта МКРПН в многопроходном сварном соединении показан на рисунке 1. Рисунок 1. Межкристаллитная коррозионное растрескивание (а) и фрактограмма поверхности разрушения (б) сварного соединения стали типа 1 [4]. Впервые подобные дефекты были выявлены в середине -х годов в США на трубопроводах из коррозионно-стойких сталей типа 4 и 6, в основном, в зонах термического влияния сварных соединений.