CC BY
17Водород в металлах и сплавах
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ВОДОРОДНОГО ОХРУПЧИВАНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
Л. А. Ефименко, А. В. Сидоренко, Ю. С. Иванова, Я. А. Сарафанова
РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, Ленинский пр-т, 65, Москва, 117917, Россия Телефон: (095) 120-74-80, e-mail: alxs@inbox.ru
Водородное охрупчивание (ВО) — одна из наиболее распространенных причин преждевременных разрушений сварных конструкций нефтегазохимическо-го оборудования. ВО особенно проявляется при эксплуатации на месторождениях с повышенным содержанием сероводорода, несмотря на то, что для изготовления оборудования для этих месторождений используют специально-легированные стали.
В настоящее время для определения степени водородного охрупчивания применяется метод замедленного растяжения образцов до и после их наводо-роживания. Степень ВО оценивают по снижению относительного сужения у и относительного удлинения 55, которые определяют по формулам:
ш_ ш AW= ИАВ • 100%, W
AS5 = Ss Sshab .100%
где 85 и 85н , у/н и у — относительное удлинение и относительное сужение, соответственно, наводоро-женного и ненаводороженного образцов, которые определяют с использованием диаграмм деформирования.
Изменение пластических характеристик материала определяют также по результатам фрактографи-ческих исследований поверхностей разрушения изучаемых образцов.
Вместе с тем, применяемая стандартная методика, изложенная выше, не позволяет оценить состояние материала с точки зрения развития и накопления микроповрежденностей, вызывающих потерю конструкционной прочности материала задолго до достижения временного сопротивления на разрыв. А кроме того, этот метод не позволяет оценить, как изменяется работа разрушения образцов при ВО.
Поэтому для определения степени влияния среды на свойства материалов были применены специальные методики оценки степени ВО материала, предусматривающие использование точки деструкции Б
стали до и после наводороживания и анализ изменения величины работы разрушения, определяемой по площади под диаграммой деформирования стали.
Данная работа выполнена из стали 20ЮЧ, из которой была изготовлена серия образцов тип IV по ГОСТ 1497-87, часть из которых подвергалась наво-дороживанию в электролитической ячейке.
Сразу после наводороживания образцы испытывали на замедленное растяжение по ГОСТ 1497-87 при комнатной температуре на универсальной машине FPz-100/1. Результаты испытаний сравнивали с данными, полученными при растяжении аналогичных образцов в исходном состоянии.
Так как ВО также проявляется в изменении микромеханизма разрушения материала, были изучены поверхности разрушения исследуемых образцов. Для этого проводилось электроннофрактографическое исследование методом угольных реплик. Долю составляющих в изломе определяли непосредственно в колонне электронного микроскопа планиметрическим методом. Приведенную долю межзеренной составляющей определяли как отношение доли межзе-ренной составляющей к суммарной доле хрупких составляющих.
Исследования показали, что в результате ВО показатели пластичности металла — относительное сужение у и относительное удлинение 85 — снизились на 41% и 30% соответственно, а микромеханизм разрушения изменялся с практически вязкого (для не-наводороженных образцов) на преимущественно хрупкий с 20-25% межзеренного разрушения.
Сопоставление значений работы разрушения образцов для стали 20ЮЧ до и после наводороживания показало, что охрупчивание, вызванное воздействием водорода, даже при наличии всего 25% межзеренного разрушения снижает значение работы разрушения образца на порядок.
ISJAEE Специальный выпуск (2003)
