Закономерности коррозионного растрескивания под напряжением трубной стали Х70 в грунтовых электролитах с pH близким к нейтральному

• Автор: Богданов, Роман Иванович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Современные представления о механизмах коррозионного растрескивания сталей в водных средах

1.1.1 Анодное растворение, рост и разрушение оксидных пленок

1.1.2 Водородное охрупчивание.

1.1.3 Адсорбционное понижение прочности эффект Ребиндера

1.2 Основные типы КРН трубных сталей в условиях эксплуатации трубопроводов.

1.3. Кинетические закономерности коррозионного растрескивания трубных сталей в водных средах

1.3.1 Формирование очагов разрушения и стадийность коррозионного

растрескивания

1.3.2. Развитие коррозионных трещин.

1.4. Основные факторы, определяющие развитие КРН подземных трубопроводов.
1.4.1 Состав и структура стали
1.4.2. Величина механических напряжений.
1.4.3 Качество изоляционного покрытия.
1.4.4 Химический состав коррозионной среды
1.4.5. Электродный потенциал
1.4.6 Скорости анодного растворения и коррозии трубных сталей
1.4.7 Температура
1.4.8 Окалина.
1.5 Роль сорбированного водорода в процессе транскристаллитного КРН трубных сталей.
1.6 Современные модели описывающие возникновение и развитие КРН трубных сталей в средах с близким к нейтральному
1.7 Методы изучения КРН трубных сталей.
1.7.1. Методы испытаний трубных сталей на КРН
1.7.2. Методы определения длины трещины в экспериментах по КРН
1.7.3. Состав грунтового электролита и испытательные среды для
изучения КРН.
1.8. Постановка задач исследования.
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Материалы и растворы
2.2. Метод измерения скорости роста трещин при испытаниях на статическое и циклическое растяжение.
2.3. Метод испытания на растяжение с медленной скоростью деформации метод ББЯТ.
2.4 Метод определения скорости внедрения водорода в сталь и поляризационные измерения
2.5 Методика металлографического анализа поверхности.
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Влияние компонентов грунтового электролита и ингибиторов коррозии на скорости анодного растворения железа и проникновения водорода в
металл в слабокислой среде
3.2. Влияние компонентов коррозионной среды на скорость роста трещины при статической нагрузке образца в условиях свободной коррозии
3.2.1 Влияние пероксида водорода на скорость роста трещины в трубной стали Х
3.3 Влияние компонентов рунтового электролита и ингибиторов коррозии на скорости анодного растворения железа и проникновения водорода в металл в рНнейтральной среде
3.4. Влияние компонентов коррозионной среды на скорость роста трещины при циклической нагрузке образца.
3.5. Влияние потенциала на скорость роста коррозионных трещин при статической и циклической нагрузке образца.
3.6. Исследование характера распространения трещин.
3.7. Коррозионномеханические испытания трубной стали Х методом медленного растяжения образца с постоянной скоростью.
3.8. Перспективные направления реализации результатов работы для практики коррозионной диагностики подземных сооружений, разработка методики определения состава грунтов, провоцирующих КРН трубопроводов
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В процессе охрупчивания принимает участие ряд механизмов, выделить из которых ведущий далеко не всегда удается. Сценарии понижения когезионной прочности основаны на предположении, что химическое взаимодействие водорода с металлом приводит к ослаблению межатомных связей, облегчая тем самым их разрыв под действием растягивающих напряжений. При этом взаимодействие может ограничиваться как хемосорбцией, так и сопровождаться диффузией водорода в разрушаемое твердое тело. Однако в работах было установлено, что водородное охрупчивание в исходно пластичных материалах, как правило, характеризуется сильно локализованной пластичностью, так что рассмотренный механизм вряд ли имеет место в этих случаях. В основе дислокационных сценариев роста трещин при водородном охрупчивании лежит предположение, что рост обусловлен локализованными у вершины пластическими деформациями. В соответствии с развитыми в представлениями, роль водорода прежде всего заключается в облегчении зарождения дислокаций в вершине трещины, что приводит к значительно большей локализации пластической деформации, нежели в случае инактивной среды. Возникновение очагов высокого давления связано с переносом водорода движущимися дислокациями, то есть, с так называемой дислокационно динамической диффузией. В соответствии с широко распространенными представлениями, процесс водородного растрескивания по механизму образования очагов высокого давления протекает следующим образом . Водород, захваченный ядром и нолем упругих напряжений дислокации т. Коттрелла, перемещается вместе с ней под действием сдвиговых напряжений. При встрече с какимлибо структурным дефектом, препятствующим скольжению, дислокация либо захватывается, либо проходит сквозь него. В любом случае при взаимодействии дислокаций со структурными неоднородностями материала ловушками водорода, последний захватывается ловушкой и молизуется. Максимально достижимый уровень давления должен определяться соотношением скоростей притока водорода по механизму дислокационно динамической диффузии и оттока его в решетку за счет концентрационной диффузии. Количественная оценка пересыщения по водороду сталкивается с серьезными трудностями. В некоторых работах максимальная степень пересыщения ферритных сталей оценивается величиной порядка 5 и выше , в других предсказывается относительно невысокий уровень пересыщения, недостаточный для развития трещин под воздействием давления водорода . Согласно большинству моделей ВО, трещина растт когда концентрация водорода перед с вершиной достигает критического значения Сн,с . Величина Сн,с зависит от уровня механической нагрузки. В настоящее время установлена качественная зависимость чем больше нагрузка, тем меньше Сн,с и наоборот для стали одной марки . Нахождению количественной связи между этими величинами препятствует отсутствие методов локального определения концентрации водорода у вершины растущей трещины. В свою очередь, предполагалось, что коэффициент а пропорционален скорости роста трещины. Кн критический коэффициент интенсивности механических напряжений у вершины трещины, растущей по механизму ВО эта величина определялась, как правило, путем изучения зависимости скорости роста трещины от электродного потенциала при заданных уровнях механических напряжений. Данная зависимость оказалась справедливой для многих конструкционных материалов, включая высокопрочные стали . Теоретическая форма зависимости Сц. ВО материала. Сн. Сц,5 концентрация водорода в металле на границе металлэлектролит берега трещины, он гидростатическое напряжение в зоне разрушения, то есть перед растущей трещиной, Ев энергия связи между атомами водорода и примесными атомами фазамиловушками водорода, Ун парциальный молярный объем водорода в кристаллической решетке. Таким образом, концентрация водорода в зоне разрушения должна зависеть от его количества, абсорбированного металлом при протекании коррозионных реакций, типа и количества ловушек, то есть от структуры и состава стали, от механической нагрузки. Теоретическая оценка Сц. Для некоторых материалов дают огромные значения.