Дослідження особливостей структурної деградації тривало експлуатованих трубних сталей

Abstract

Експлуатація магістральних трубопроводів супроводжується впливом значної кількості чинників, які призводять до деформаційного старіння сталей, що проявляється тільки за умов довготривалої експлуатації (понад 20 років). Аналіз робіт з досліджень властивостей трубних сталей у вихідному стані і після визначеного терміну експлуатації засвідчив, що показники міцності зростають, а в'язко-пластичні показники знижуються порівняно зі своїми номінальними значеннями. Однак існуючі методи досліджень зміни механічних характеристик сталей часто не враховують процеси незворотних змін мікроструктури. Тому є необхідність у встановленні і вивченні ознак виражених мікроструктурних змін металу труб та встановленні зв'язку між ними та зміною механічних властивостей металу. Для вирішення даної проблеми було виконано комплекс досліджень фізико-механічних характеристик зразків сталі 17Г1С, що були вирізані з експлуатованого трубопроводу; а також труб аварійного запасу. Вивченню піддавались твердість металу в перерізі по товщині стінки, ударна в'язкість, коерцитивна сила, мікротвердість, а також мокро- і мікроструктура трубної сталі. Зіставлення отриманих даних для металу експлуатованих труб і труб аварійного запасу з відповідними їм сертифікатними значеннями вказало на присутність ознак старіння металу труб, що проявляється в деградації основних механічних характеристик, зумовлених деформаційним старінням та перебудовою фазових складових мікроструктури.

The operation of the main pipelines is influenced by a number offactors, causing the steel strain ageing that shows up only in case of its long-term operation (over 20 years). The analysis of studies on the pipe steels features in the initial state and after a certain period of operation showed the presence of the steel mechanical properties changes, which are expressed in the strength increase and reduction of the viscous and plastic properties in comparison with their nominal values. But the valid methods for research of the steels mechanical properties changes are often validfor only one brand or type of material, and ignore the irreversible changes processes in the microstructure. Therefore, to determine and study the obvious signs of microstructural changes in the pipe metal and determine their relationship with the changes of the metal mechanical changes. The research complex of physical and mechanical properties of the pipe steel samples was carried out to solve this problem. The samples were cut out from the operated pipeline and also from the emergency stock pipes. The metal wall thickness cross-sectional hardness, toughness, coercive force, microhardness, macro- and microstructure of the pipe steel were studied Comparison of the operated pipe metal data and the emergency stock pipe metal data with the corresponding certificate values indicated the presence ofpipe metal ageing signs, which is manifested in the main mechanical properties degradation predefined by the deformation ageing and the microstructure phase components restructuring.