ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Функции неметаллических включений в жизненном цикле сталей газопроводных труб из "Стресс-коррозия на газопроводах Гипотезы, аргументы и факты" В работе [2] впервые на первый план выделен фактор металлургической наследственности сталей газопроводных труб по содержанию неметаллических включений на протекание коррозионного растрескивания под напряжением - стресс-коррозии. Гипотеза о преимущественном ускоренном протекании эксплуатационного растрескивания труб на плато скоплений включений в исходном трубном листе подтверждена соответствующими металлографическими исследованиями. [c.19] В настоящей работе обобщена накопленная информация и развито исследование функций неметаллических включений в сталях с целью выработки приоритетных направлений по совершенствованию качества металла и технологии производства стойких к проявлению стресс-коррозии газопроводных труб. [c.19] Вызьшает обеспокоенность мнение ряда исследовательских металлургических центров - лаборатории Баттелес Колумбус (США), НКК Корпорейшн (Япония), -определяющих в качестве приоритетных путей предотвращения стресс-коррозии пассивные методы снижение температуры газа, колебаний давления, совершенствование катодной защиты, использование ингибиторов в изоляционном покрытии и т.п. неоспоримые и важные направления. Так, исследователями НКК Корпорейшн дословно сказано, что ... более целесообразным является проведение мер по преждевременному обнаружению признаков коррозионного растрескивания под напряжением и обеспечение условий эксплуатации, которые бы соответствовали требованиям, чем принятие мер по повышению стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением стали и повышению стойкости к расслоению покрытия (Второй ВНИИСТ-НКК семинар, май 1992, Фукияма, Япония). [c.19] Однако еще в 1965 г., в период, совпадающий с первым зафиксированным разрушением газопровода в США по причине коррозионного растрескивания под напряжением, Коттрелл К.Л. и др. указывали, что концепция чистого металла вообще не может считаться реальной и причиной разрушения металла следует считать скопление неметаллических включений. [c.19] Действительно, неметаллические включения проявляют себя на всех стадиях жизненного цикла металла от рождения - выплавки, при фазовых переходах в процессах термической обработки, при работе в конструкции и до ее гибели вследствие коррозионно-механического или иного типа разрушения. [c.19] Рассмотрим функции неметаллических включений и их проявление в металле на разных стадиях. [c.20] При кристаллизации расплава в зоне зарождения кристалла концентрируются тугоплавкие компоненты включений, являющиеся центрами кристаллизации, а на периферийных ветвях - легкоплавкие компоненты. [c.20] Проявление - неоднородность состава от центра к границе зерна, обусловливающая неодинаковые свойства и гетерогенность металлической матрицы. [c.20] Указанные зоны предразрушения обладают повышенной плотностью субмикродефектов дислокаций, вакансий и т.п., даже в случае отсутствия внешних нагрузок. Объяснить это можно тем, что при кристаллизации сплава уровень остаточных термических напряжений в районе включений превышает предел текучести металла. [c.20] Напротив, в окрестности пластичных включений, например кремнезем, сульфиды и т.п., отличающихся по физическим свойствам (в частности, меньшими значениями Е и а) по сравнению с металлической матрицей, отмечается сравнительно меньшая дефектность металла, не подвергавшегося деформации под действием внешних нагрузок. Это свидетельствует о меньшей относительно предела текучести металла величине остаточных термических напряжений в окрестностях пластичных включений или об их отсутствии. [c.20] Неметаллические включения не участвуют в фазовых переходах первого и второго рода и не подвержены полиморфным превращениям, протекающим в металлической матрице при кристаллизации, и служат препятствиями в прохождении этих процессов. В результате перестройки кристаллической решетки металла изменяются форма и размеры зерен, а также свойства металла (электро- и теплопроводность, теплоемкость, механические, магнитные и др.). При этом аналогично процессу кристаллизации проявляется действие неметаллических включений в части создания фазовых и структурных остаточных напряжений, особенно в окрестностях тугоплавких включений. [c.20] Характер зональной ликвации в значительной мере зависит от химического состава стали, скорости разливки и охлаждения. В частности, в подусадочной области ликвируют фосфор, сера, углерод, марганец. [c.21] При производстве труб металл головной части слитка, загрязненный ликвата-ми, подлежит отрезке. Однако при чрезмерно большой усадочной раковине нижняя ее часть может быть раскатана с преимушественным сосредоточением при продольной прокатке слитка в срединной части трубного листа. При последующей продольной разрезке листа (по габаритным ограничениям доставки на трубный завод) на краю свариваемого листа оказывается металл осевой части слитка с повышенной концентрацией включений. [c.21] Это обстоятельство дополнительно снижает возможность пластической деформации участков металла, насыщенного азотом. [c.21] Прокатка может завершаться при температурах, близких к двухфазному состоянию стали (740 °С). [c.22] В процессе пластической деформации и рекристаллизации включения выполняют сложную функцию. С одной стороны, включения повышают температурный порог рекристаллизации (для особо чистых металлов Тп.р.=0,25-0,3 Тпл.). С другой стороны, за счет повышенной плотности дислокаций в процессе деформаций в зонах предразрушения, в которых формируются центры рекристаллизации, создается большой запас накопленной энергии и температура начала рекристаллизации понижается. [c.22] В совокупности с другими факторами это приводит к протеканию в зонах с повышенной загрязненностью неметаллическими включениями вторичной рекристаллизации - неравномерному росту зерен вокруг включений, в то время как основная структура матрицы сохраняется мелкозернистой. [c.22] Прочность и вязкость данных зон более низкие по отношению к основной структуре. Неоднородность состава от центра к границе зерна обусловливает неодинаковые свойства, в частности пластичность. Поэтому пластическая деформация участков с большой дендритной ликвацией затруднена. [c.22] Вернуться к основной статье