Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО "Севергазпром" Конакова Марина Анатольевна

Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО
<
Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Конакова Марина Анатольевна. Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО "Севергазпром" : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.01.- Москва, 2001.- 180 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/1203-7

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Современное состояние проблемы стресс-коррозионного разрушения труб магистральных газопроводов 6

1.1. Стали разных поколений для магистральных трубопроводов 11

1.2. Статистика разрушений магистральных газопроводов на предприятии «Севергазпром» 18

1.3. Металлургические факторы, влияющие на сопротивление разрушению сталей для газопроводов 18

1.3.1. Влияние углерода, марганца, кремния 18

1.3.2. Влияние микролегирования на свойства низколегирован-ных конструкционных сталей 21

1.3.3. Сочетание микролегирования и контролируемой прокат-ки 23

1.3.4. Влияние примесей на свойства малоперлитных сталей 24

1.4. Общие сведения о коррозионном растрескивании под напряжением 30

1.4.1. Понятие и терминология 30

1.4.2. Характер повреждаемости, альтернативные электрохимические механизмы 32

1.4.3. Теории водородного охрупчивания 33

1.4.4. Коррозионная усталость (КУ). 34

1.4.5. Специфика разрушения при коррозии под напряжением 36

1.5. КРН (стресс-коррозия) трубных сталей в катодно защищаемых газопроводах с нарушенной изоляцией 41

1.5.1. Классификация и терминология 41

1.5.2. Характеристика сталей в трубах, подверженных стресс-коррозии 42

1.5.3. Чувствительность к температуре 43

1.5.4. Чувствительность к грунтам 44

1.5.5. Связь с уровнем напряжений 45

1.5.6. Связь со сварными швами 46

1.5.7. Механизмы (тип) КРН в зависимости от параметров среды 46

1.6. Влияние металлургических факторов на стойкость сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением 47

1.7. Идентификация механизма КРН на разрушенных при авариях трубах 50

Выводы по главе 1 52

Глава 2. Материалы и методика исследований 53

2.1. Материал для проведения исследований и условия эксплуатации газопроводов 53

2.2. Характеристика состояния среды околотрубного пространства в зоне прокладки труб 54

2.3. Характеристика изоляционного покрытия и катодной защиты 57

2.4. Излом очаговой зоны и расположение очага разрушения 60

2.5. Связь со сварными швами 64

2.6. Визуально - оптический контроль труб, разрушенных при авариях 66

2.7. Методики и аппаратура для определения химического состава стали, металлографического и фрактогра-фического исследований 68

2.8. Приборно - инструментальный контроль 71

2.8.1. Ультразвуковая толщинометрия 71

2.8.2. Твердометрия 72

2.9. Отбор образцов для механических испытаний и аппаратура для их проведения 72

2.10. Методика коррозионно-механических испытаний 73

Выводы по главе 2 79

Глава 3. Лабораторные исследования металла аварийных труб. Выявление природы и механизма КРН 81

3.1. Определение химического состава стали 81

3.2. Механические характеристики труб 83

3.3. Приборно-инструментальный контроль 85

3.3.1. Ультразвуковая толщинометрия 8 5

3.3.2. Результаты измерения твердости 87

3.4. Макроструктура сварных швов 89

3.5. Неметаллические включения в сталях разных способов производства 93

3.6. Микроструктура исследуемых сталей 101

3.7. Состояние наружной поверхности труб 107

3.8. Дефекты в структурах стали 110

3.8.1. Расслоение металла 110

3.8.2. Несплошности и внутренние трещины 113

3.8.3. Обезуглероживание и МКК 115

3.9. Топография трещин в очагах разрушений 118

ЗЛО. Фрактографические исследования изломов 127

3.11. Результаты коррозионно-механических испытаний 131

Выводы по главе 3 134

Глава 4. Идентификация механизма КРН по данным лабораторных исследований 137

Выводы по главе 4 156

Глава 5. Роль факторов трубного производства в развитии КРН магистральных газопроводов 157

5.1. Технология производства трубного листа 157

5.2. Технология производства труб 160

5.2.1 .Технология производства спиральношовных труб 160

5.2.2. Технология производства прямошовных труб 162

Выводы по главе 5 165

Заключение 168

Библиографический список использованной литературы 172

Введение к работе

Россия является одним из лидеров по протяжённости, производству и эксплуатации магистральных газопроводов. Магистральные газопроводы относятся к объектам повышенного риска и опасности. Выявление нового вида разрушения газопроводов - коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) или стресс-коррозии обострило проблему обеспечения их надежной и безопасной работы.

Впервые стресс-коррозионные разрушения были идентифицированы в начале 1960-х годов, но полного понимания причин и механизмов этого явления до сих пор нет, а частота стресс-коррозионных разрушении как у нас в стране, так и за рубежом, не уменьшается. Наряду с научно-практическим интересом, имеются еще и социальные проблемы, ставящие ее в ряд наиболее актуальных: помимо прямого экономического ущерба, аварии наносят значительный экологический вред и связаны с угрозой человеческой жизни. Это приводит компании, занимающиеся транспортом газа и отвечающие за безопасную эксплуатацию трубопроводов, к необходимости разработки и внедрения новейших средств контроля за стресс-коррозией, что невозможно без комплексного научного изучения явления для понимания его природы и контролирующих факторов.

Для успешной разработки научно обоснованных требований к материалу труб необходимо, в первую очередь, понимание роли металлургических факторов в механизмах стресс-коррозионных повреждений. В настоящее время маловероятно, что на основе металлургических решений удастся предотвратить стресс-коррозионные разрушения, т.к. помимо металлургического аспекта значительную роль играют и другие технологические факторы: дефектное состояние изоляционных покрытий; несовершенство электрохимической защиты трубопроводов; неудовлетворительное качество строительства и несоблюдение нормативно-технических требова- ний при эксплуатации и ремонте трубопроводов. Однако, с помощью металлургических решений можно существенно сократить число разрушений.

Целью данной работы стало изучение природы и механизмов стресс-коррозионных повреждений металла магистральных трубопроводов, исследование влияния металлургических факторов на КРН и трещиностой-кость сталей разных поколений.

В работе решаются следующие задачи: установление основных классификационных признаков стресс-коррозии на магистральных газопроводах ООО «Севергазпром»; анализ внешних условий эксплуатации труб (состава и рН коррозионной среды, температуры, потенциала катодной защиты) для выявления наиболее вероятного механизма растрескивания; исследование металла аварийных труб (химического состава, структуры, свойств, способов производства, морфологии трещин, фрактографических признаков в изломах) с выявлением наиболее характерных признаков того или иного механизма растрескивания; экспериментальное изучение механизма стресс-коррозионных разрушений путем проведения коррозионно-механических испытаний образцов трубных сталей на их склонность к КРН в суспензиях грунтов, отобранных с мест аварий; оценка влияния основных металлургических факторов и способов производства на развитие КРН для сталей разных поколений.

Металлургические факторы, влияющие на сопротивление разрушению сталей для газопроводов

Технология изготовления труб и условия эксплуатации МГ существенно влияют на их сопротивление разрушению [1, 20]. В значительной степени сопротивление материала разрушению зависит от его микроструктуры. Величина зерна является одним из определяющих структурных параметров при хрупком разрушении, в то время как при вязком разрушении сталей в первую очередь сказывается влияние распределения и формы включений. Уменьшение диаметра зерна в ферритной или феррито-перлитной структуре обычно приводит к повышению сопротивления разрушению микроотрывом и к увеличению предела текучести [21].

В работах [2, 22] авторами подробно проанализировано влияние легирующих и примесных элементов на свойства сталей для магистральных газопроводов. Отмечается, что легирующие элементы, изменяя параметр решетки железа, упрочняют феррит (кроме хрома), незначительно влияют на характеристики пластичности (кроме элементов, образующих растворы внедрения) и обычно понижают вязкость (за исключением никеля и хрома). Авторами проведены систематические исследования влияния элементов на свойства низкоуглеродистых низколегированных сталей в различных структурных состояниях. Показано, что основные легирующие элементы (углерод, марганец, кремний) оказывают монотонно упрочняющее влияние, причем интенсивность влияния углерода выше (0,1% углерода повышает предел прочности на 40 Н/мм ), чем у марганца и кремния ( 20Н/мм ). При повышенном содержании углерод выделяется в виде карбидной фазы. Повышение содержания углерода сопровождается уменьшением значений ударной вязкости при комнатной и отрицательной температурах, повышением порога хладноломкости, снижением отношения GT/GB. При содержании углерода более 0,23% наблюдается существенное повышение порога хладноломкости стали. Такое влияние углерода на ударную вязкость и хладостойкость объясняют тем, что в определенных условиях превалирует фактор повышения количества перлита, а в других - измельчения зерна. Чаще наблюдается проявление неблагоприятного влияния повышенного количества перлита. Степень влияния перлита на повышение переходной температуры зависит также от величины зерна стали: с ее уменьшением усиливается степень влияния перлита на переходную температуру. Отсюда следует, что использование сталей с низким содержанием углерода при наличии крупнозернистой структуры в отношении переходной температуры менее эффективно, чем в сталях с мелкозернистой структурой, в которых снижение содержания углерода сопровождается понижением переходной температуры В сталях с очень низким содержанием углерода критическая температура зависит от формы и характера распределения перлитной составляющей. Обычно снижение содержания углерода до 0,05% и ниже в марганцовистых горячекатаных сталях сопровождается существенным сдвигом переходной температуры в сторону более низких температур.

С повышением содержания углерода в нормализованной марганцовистой стали уменьшается способность металла сопротивляться развитию трещины, зависящая, в основном, от величины зерна.

В сталях контролируемой прокатки снижение содержания углерода также оказывает положительное влияние на ударную вязкость стали в области вязкого разрушения, а также в области переходных температур от вязкого разрушения к хрупкому. Переходная температура хрупкого разрушения Т5о (50% вязкой составляющей в изломе ударных образцов) стали с 0,20% С лежит на 25С выше, чем стали с 0,09% С [13].

В малоперлитных сталях с ав 550-590 Н/мм марок 09Г2ФБ, 10Г2ФБ и сталей категорий прочности Х65 - Х70 зарубежных фирм, изготовленных с применением контролируемой прокатки, фактическое содержание углерода составляет, как правило, 0,07 - 0,10%. Уменьшение содержания углерода является одним из немногих мероприятий, одновременно улучшающих все показатели, характеризующие пластичность и вязкость трубных сталей: способность к пластической деформации в холодном состоянии при статическом и динамическом нагружениях, ударную вязкость в области вязкого и смешанного разрушения, переходную температуру хрупкого разрушения и свариваемость. При разработке высокопрочных хладостойких сталей для труб большого диаметра на высокие рабочие параметры использование повышенного содержания углерода с целью упрочнения неприемлемо.

Вторым важнейшим базовым элементом в низколегированных сталях для газопроводных труб является марганец. Введение марганца способствует измельчению зерна феррита и оказывает положительное влияние на сопротивление хрупкому разрушению: с увеличением его содержания до 0,6% переходная температура хрупкого разрушения снижается от +15С до -40С , а при повышении содержания марганца до 2,14% до -80С.

В отличие от углерода, содержание которого в сталях для газопроводных труб большого диаметра все больше снижается из-за отрицательного влияния на ударную вязкость и сопротивление хрупкому разрушению, роль марганца возрастает ввиду его положительного влияния на повышение прочности и вязкости малоперлитных сталей с прочностью до 600 Н/мм . В работах [22, 23] показано, что для высокопрочных низкоугле-родистых сталей с временным сопротивлением не менее 700-750 Н/мм со структурой игольчатого феррита пределы оптимального содержания марганца расширяются до 1,7-2,0% в зависимости от толщины проката и требуемого уровня прочности.

КРН (стресс-коррозия) трубных сталей в катодно защищаемых газопроводах с нарушенной изоляцией

За последние 30 лет КРН (SCC), развивающееся с внешней стороны трубопроводов высокого давления, зарегистрировано во многих странах: США [86, 87], Австралии [88], Канаде [89, 90].

В России первые публикации о внешнем КРН труб, имеющем корро-зионно-усталостную природу, появились в конце 1970-х годов [91] . Первыми в 1960 - 80-х годах были зарегистрированы разрушения интеркри-сталлитного (ИК) типа КРН (анодный механизма разрушения). Благодаря интенсивным исследованиям, механизм этой формы КРН трубных сталей изучен достаточно полно и не вызывает дискуссий. Транскристаллитная (ТК) форма КРН зарегистрирована при авариях магистральных газопроводов сравнительно недавно (1980 - 90-е годы). Она изучена недостаточно и в отечественных публикациях редко выделяется как самостоятельная форма [82, 85, 92].

Ввиду проблемности рассматриваемого вида разрушения труб как в отечественной, так и в зарубежной научно - технической литературе последних лет [83, 93, 94, 95] наблюдается стремление авторов к терминологическому выделению из общего круга КРН явления растрескивания катодно защищаемых труб с нарушенной изоляцией. Используются следующие термины: КРН (SCC), стресс-коррозия, карбонатное КРН (SCC in carbonate solution), КРН при высоком рН (high рН - SCC), интеркристаллитное КРН (intergranular stress corrosion cracking), транскристаллитное КРН (transgranular stress corrosion cracking), КРН при низком рН (low рН stress corrosion cracking), КРН при рН близком к нейтральному (near neutral stress corrosion cracking), инициируемое водородом КРН (hidrogen induced stress corrosion cracking).

ИК КРН, связываемое с анодным механизмом развития, наблюдали как в сварных, так и в бесшовных трубах различных диаметров и толщин стенки, обычно применяемых в строительстве трубопроводов высокого давления [64]. Почти во всех случаях КРН встречалось в трубопроводах, смонтированных более десяти лет назад.

Составы и свойства трубных сталей, в которых имело место КРН, включают обычный ряд сталей для газопроводов. Свидетельств того, что существует определенная группа КРН-стойких сталей, не имеется, хотя лабораторные испытания показывают заметные отличия в чувствительности к КРН различных трубных сталей [64, 96, 97].

Систематические данные о ТК КРН отсутствуют. Отмечается, что, главным образом, аварийные разрушения включают группу высокопрочных сталей Х65, Х70. Однако, в связи с тем, что зарегистрировано немного аварийных разрушений этой формы КРН и не проведено систематической лабораторной оценки чувствительности к ней различных сталей, вряд ли можно утверждать, что это проблема только сталей Х65, Х70 как сталей повышенной прочности.

Кроме морфологии трещин имеются другие различия между признаками ИК и ТК-форм КРН. Так, согласно литературным данным, ИК КРН в более чем 90% случаев происходила в пределах 16-23 км от компрессорной станции по ходу газа, т.е. в пределах участков, где температура и напряжения являются более высокими. Температуры газа, отмеченные в авариях, находились в пределах 10 - 60С [86-89, 98]. Большей частью они были выше 35С. Хотя во время эксплуатации температура газа может колебаться во времени, отмечается, что непосредственно перед аварийным разрушением температуры были повышенными [88]. Более того, результаты лабораторных испытаний в средах, имитирующих реакции, вызывающие ИК КРН, показали выраженную температурную зависимость склонности к КРН, которая хорошо коррелирует с распределением разрушений в зависимости от расстояния до КС [87, 99]. Наоборот, ТК КРН трубопроводов не обнаруживает чувствительности к температуре как в полевых условиях, так и в лабораторных испытаниях [83, 100].

Корреляционная связь между вероятностью ИК КРН и распределением температуры вдоль трубопровода от КС показана на рис. 1.6. Она показывает, что снижение температуры - эффективный прием повышения стойкости.

Имеется несколько объяснений температурного влияния на КРН при высоком рН: чем выше температура, тем более вероятно отслоение и повреждение изоляционного покрытия; формирование опасных концентраций карбонат - бикарбонатной среды будет тем интенсивнее, чем выше температура; область потенциалов, способствующих КРН тем шире, чем выше температура; скорость роста трещин возрастает с повышением температуры. КРН при низком рН, связанное с водородным механизмом развития, не чувствительно к повышенной температуре.

Методики и аппаратура для определения химического состава стали, металлографического и фрактогра-фического исследований

Многочисленные аварии последних лет обозначили острую необходимость комплексного исследования связи КРН с условиями коррозионной среды и различными металлургическими факторами. На рис. 2.8 показана структурная схема комплекса проводимых исследований, включающего в себя работу в составе комиссий по расследованию аварий на газопроводах, отбор проб грунтов, вырезку темплетов металла, лабораторные исследования с выдачей заключений по причинам аварийных отказов.

В лабораторных условиях определялся химический состав сталей и грунтов, проводился приборно-инструментальный контроль, металлографические исследования, фрактография, механические испытания на растяжение и ударный изгиб. Исходя из анализа полученных данных сделаны выводы о приоритетных факторах и предполагаемых механизмах КРН, даны заключения о причинах аварий газопроводов. За весь период работы проведены исследования и выданы заключения по 29 аварийным отказам на магистральных газопроводах «Севергазпрома».

Химический состав сталей определялся непосредственно на металле, отобранном от аварийных труб, в десяти точках на каждом темплете методом оптико - эмиссионной спектроскопии на приборе "ARC МЕТ 930" в соответствии с ГОСТ 18895. Фрагменты металла, отобранные от аварийных труб, исследовали визуально и металлографически с помощью бинокулярной лупы при увеличениях от 10 до 40. Затем при увеличениях от 25 до 50 на микроскопе "МБП - 3" изучали профиль изломов и топографию трещин в аварийных трубах и лабораторных образцах после испытаний.

Цель металлографических исследований - выявить структурные изменения в металле, произвести оценку коррозионных повреждений наружной и внутренней поверхности трубы, изучить морфологию трещин и не металлические включения. Исходя из предположения, что в различных частях трубы могут происходить изменения в период длительной эксплуатации, проводили исследования микроструктуры в трёх сечениях по толщине стенки, а также отдельно наружной и внутренней поверхностей. На наружную поверхность оказывает влияние коррозионно-активная окружающая среда, на внутреннюю - среда перекачиваемого газа. Степень коррозионных повреждений поверхности определяли согласно [152].

Исследование микроструктуры проводили на микроскопе "Метам РВ - 21" при увеличениях от 30 до 600.

Степень загрязненности неметаллическими включениями определяли по ГОСТ 1778: балльную оценку осуществляли методом "Ш-4" по наиболее загрязненному месту шлифа при 100 - кратном увеличении. Подсчет объемного процента количества включений и распределение их по размерам выполняли методом "П" при увеличении 520, просматривая по 100 полей зрения.

Выявление структуры проводили в 2-4%-ном растворе азотной кислоты в этиловом спирте с последующими многократными переполиров-ками и травлением. Размер действительного зерна металла определяли по ГОСТ 5639, полосчатость оценивали по шкале 3 ГОСТ 5640.

Для оценки качества сварных швов был проведён макроструктурный анализ на макрошлифах. Определяли тип и способ сварки сварных швов, их соответствие своду правил [137]. Выявляли дефекты в форме сварного соединения: отклонение трубы от цилиндричности, т.н. "домик"; смещение наружного и внутреннего шва от условной оси стыка; смещение кромок; усиление внешнего и внутреннего швов; наличие резкого сопряжения в зоне сплавления сварного шва с основным металлом, что является геометрическим концентратором напряжений в металле.

Согласно [1] определяли коэффициент концентрации напряжений "к" по формуле: А - величина смещения кромок в сварном шве, мм; .: 5 - номинальная толщина стенки трубы, мм. Труба со смещением сварных швов будет испытывать напряжение: Оном - напряжение в бездефектной зоне. Фрактографические исследования поверхностей изломов проводили на растровом электронном микроскопе "JSM-US" (Япония) при ускоряющем напряжении 20 кВ. Электронно-микроскопические изображения рельефов получали в режиме вторичной электронной эмиссии. При этих условиях контраст изображения аналогичен контрасту на фотографических снимках, полученных при косом освещении. Для исследования из темплетов, отобранных от разрушенных труб, вырезали фрагменты с изломом размером 15x15x10 мм. От каждого темплета отбирали 3-5 образцов. После визуального изучения изломов их подвергали интенсивной очистке от продуктов коррозии. Очистка проводилась ионами аргона при ускоряющем напряжении 10 кВ.

Неметаллические включения в сталях разных способов производства

Загрязнённость сталей неметаллическими включениями (НВ) определяли на нетравленных шлифах. Наиболее загрязнёнными по НВ являются нормализованные стали первого поколения. В них выявлены следующие виды неметаллических включений.

Силикаты хрупкие присутствуют в виде строчек, расположенных вдоль текстуры проката (рис. 3.5,а). Расположены по всему объёму металла, наибольшее их скопление выявлено вблизи наружной поверхности трубы. Загрязнённость согласно [143] соответствует баллу 3-4.

Наибольшее количество неметаллических включений представлено сульфидами вытянутой формы (рис. 3.5,6). Они легко деформируются при прокатке листа. Цвет изменяется от серо-голубого до светло-жёлтого, в зависимости от состава. Расположены по всему объёму металла в виде отдельных строчек или их скоплений. Наблюдаются вблизи берегов трещин. Загрязнённость соответствует 4 баллу .

На рис. 3.5,в показаны выявленные на шлифах оксиды строчечные. В большинстве случаев расположены группами, скоплениями, после деформации - строчками. При полировке выкрашиваются, оставляя "хвосты". Расположены, в основном, вблизи наружной поверхности трубы. Оценены баллом 4-5. При металлографических исследованиях были выявлены глобулярные силикаты недеформирующиеся (рис. 3.5,г). Наблюдаются у берегов трещин в виде отдельных строго-круглых включений, не деформирующихся при прокатке. Балл 3-4.

Стали второго поколения также сильно загрязнены неметаллическими включениями. В стали 14Г2САФ выявлены оксиды строчечные, сульфиды, силикаты хрупкие (рис. 3.6). Загрязнённость составляет 3-4 балла. В спирально-шовных трубах из стали 17Г2СФ основные неметаллические включения - хрупкие и пластичные силикаты, присутствуют строчечные оксиды до 3 - 4 баллов.

Стали контролируемой прокатки являются наиболее чистыми по неметаллическим включениям. В стали X 70 производства Японии обнаружены нитриды строчечные и точечные, а также отдельные точечные оксиды (рис. 3.7). Загрязнённость соответствует баллу 1-2. Стали производства Франции и Италии более загрязнены по неметаллическим включениям. Наряду с обычными включениями (оксидами и сульфидами) в данных сталях выявлено большое количество неметаллических включений экзогенного характера, попавших в сталь из шихты, а также нитриды алюминия и недеформирующиеся силикаты. Загрязнённость данных сталей соответствует баллу 2-3.

Для сталей различных способов производства наблюдается характерное распределение неметаллических включений в структуре. На рис. 3.8 показано наиболее часто встречающееся расположение включений в металлах. Так, в нормализованной стали 17Г1С вытянутые сульфиды марганца находятся вдоль ферритно-перлитных полос, что способствует увеличению размеров расслоя вдоль текстуры проката (рис.3.8, а).

В спиральношовных трубах из стали 17Г2СФ цепочки включений расположены хаотично, как вдоль образующей трубы, так и поперек, и под углом. Это связано с проведением термоулучшения и отсутствием строчечности структуры (рис.3.8, б).

В сталях контролируемой прокатки количество неметаллических включений мало. Отдельные включения располагаются по всему объему металла, в основном, в местах скопления перлитных колоний (рис.3.8, в).

В сталях первого и второго поколений наблюдается зависимость образования дефектов в структуре металла от неметаллических включений.

Металлографическими исследованиями выявлена связь между трещинами, расслоением и коррозией стали с наличием неметаллических включений.

Глобулярные неметаллические включения в большом количестве наблюдаются вдоль берегов и вершин коррозионных трещин (рис.3.9, а, б, г). Скопление неметаллических включений способствует нарушению целостности структуры вблизи берегов трещин и, вероятно, распространение трещин идет от включения к включению, что облегчает ее продвижение.

На рис.3.9,в показано растворение металла вокруг сульфида марганца вытянутой формы. В области включения наблюдается повышенная степень трави-мости. Включения являются также основным источником пор и их преимущественное выстраивание и вытягивание в направлении деформации при прокатке определяет чувствительность к вязкому разрушению поперечных образцов. Изменения микроструктуры, способствующие концентрации деформации, являются нежелательными например, полосчатость, которая является следствием сегрегации легирующих элементов в процессе кристаллизации, в результате чего при горячей прокатке возникают слои разного химсостава. Растрескивание идет путем слияния микропор и чашек в местах скопления неметаллических включений. Особенно большая степень травимости наблюдается в области включений, сильно вытравливаются перемычки между расслоями, между порами и расслоями. От этих пораженных коррозией участков отходят ветвящиеся трещины. На стенках и по границам расслоев образуются микротрещины, которые слива-: ются, пока не образуется макротрещина, увеличивающая размеры расслоя или уходящая из расслоя перпендикулярно его поверхности.

Скопления неметаллических включений способствуют также развитию интенсивной поверхностной и подповерхностной коррозии стали. Наибольшее количество включений на наружной поверхности трубы наблюдается в местах скопления каверн и питтингов.

Это еще раз доказывает мнение ряда авторов [111, 114] о том, что наличие в металле трубы загрязненных зон - «плато» скоплений неметаллических включений свыше 1-2 баллов приводит в условиях эксплуатации к активному трещи-нообразованию в этих зонах. Данное предположение верно только для сталей первого и второго поколений. Для сталей контролируемой прокатки, обладающих высокой чистотой по неметаллическим включениям, связи растрескивания с включениями не выявлено.

Похожие диссертации на Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО "Севергазпром"