Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С
На основе диаграммы статической коррозионной трещиностойкости описана взаимосвязь между скоростью роста коррозионных трещин и коэффициентом интенсивности напряжений. С помощью аналитической растровой электронной микроскопии подтверждена основная рабочая гипотеза относительно дискретности роста трещ...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101720 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С / В.И. Махненко, Л.И. Маркашова, Е.Н. Бердникова, В.М. Шекера, Е.М. Оноприенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 6 (686). — С. 12-15. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859719240191311872 |
|---|---|
| author | Махненко, В.И. Маркашова, Л.И. Бердникова, Е.Н. Шекера, В.М. Оноприенко, Е.М. |
| author_facet | Махненко, В.И. Маркашова, Л.И. Бердникова, Е.Н. Шекера, В.М. Оноприенко, Е.М. |
| citation_txt | Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С / В.И. Махненко, Л.И. Маркашова, Е.Н. Бердникова, В.М. Шекера, Е.М. Оноприенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 6 (686). — С. 12-15. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | На основе диаграммы статической коррозионной трещиностойкости описана взаимосвязь между скоростью роста
коррозионных трещин и коэффициентом интенсивности напряжений. С помощью аналитической растровой электронной микроскопии подтверждена основная рабочая гипотеза относительно дискретности роста трещин.
The relationship between the rate of growth of corrosion cracks and stress intensity factor was described on the basis
of the static corrosion crack resistance diagram. The main working hypothesis that the crack growth is of a discrete
character was proved by means of analytical scanning electron microscopy.
|
| first_indexed | 2025-12-01T08:36:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.052:536.453:620.169.1
КИНЕТИКА РОСТА КОРРОЗИОННЫХ ТРЕЩИН
В ТРУБНОЙ СТАЛИ 17Г1С
Академик НАН Украины В. И. МАХНЕНКО, Л. И. МАРКАШОВА, д-р техн. наук,
Е. Н. БЕРДНИКОВА, В. М. ШЕКЕРА, кандидаты техн. наук, Е. М. ОНОПРИЕНКО, инж.
(Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
На основе диаграммы статической коррозионной трещиностойкости описана взаимосвязь между скоростью роста
коррозионных трещин и коэффициентом интенсивности напряжений. С помощью аналитической растровой элек-
тронной микроскопии подтверждена основная рабочая гипотеза относительно дискретности роста трещин.
К л ю ч е в ы е с л о в а : трубные стали, коррозионные тре-
щины, диаграмма статической коррозионной трещинос-
тойкости, акустическая эмиссия, электронная микроско-
пия, зона водородного охрупчивания
Коррозионные трещины в подземных магистраль-
ных газо- и нефтепроводах являются наиболее
опасными дефектами, обнаружить которые с по-
мощью современных средств внутритрубной диаг-
ностики достаточно трудно. В этой связи изучение
упомянутых дефектов с позиции их инициирования
и развития представляет несомненно большой ин-
терес, особенно у специалистов, занимающихся ре-
монтом трубопроводов без вывода их из эксплуа-
тации, т. е. под давлением, когда ранжирование
проявленных дефектов по степени срочности их
удаления является ответственной составляющей
графика ремонта.
В общем случае развитие коррозионных тре-
щин в трубных сталях при относительно стати-
ческих нагрузках описывается диаграммой ста-
тической коррозионной трещиностойкости
(ДСКТ) данного материала при соответствующих
коррозионно-температурных условиях [1]. На
рис. 1 показана схема такой диаграммы, связы-
вающей скорость роста v коррозионной трещины
нормального отрыва с коэффициентом интенсив-
ности напряжений КI, определяемым напряжен-
ным состоянием, размерами трещины и геомет-
рией образца. В общем случае на ДСКТ различают
© В. И. Махненко, Л. И. Маркашова, Е. Н. Бердникова, В. М. Шекера, Е. М. Оноприенко, 2010
Рис. 1. Диаграмма статической коррозионной трещиностой-
кости (I–III, а также остальные обозначения см. в тексте)
Рис. 2. Схема испытаний образцов на опытной установке,
созданной в ИЭС им. Е. О. Патона: 1 — образец; 2 — корро-
зионная среда; 3 — датчик температуры среды; 4 — индек-
тор; 5 — усилитель; 6 — источник акустической эмиссии;
7 — ванна; 8 — регистратор; 9 — опора; 10 — пьезоэлектри-
ческий датчик; 11 — помпа циркуляции среды; 12 — нагре-
ватель среды; 13 — регулятор температуры
Рис. 3. Схема расположения характерных областей на повер-
хности излома образца (1–4 — см. в тексте)
12 6/2010
три характерные зоны (рис. 1): I — 0 < KI < KISCC,
где скорость роста трещины относительно неве-
лика и основным механизмом является анодное
растворение материала образца в вершине тре-
щины; II — KISCC < KI < KIC (KIC — критическое
значение KI при данных температурных услови-
ях), где скорость роста трещины весьма значи-
тельная и преобладает механизм водородного ох-
рупчивания материала в вершине трещины; III —
KI > KIC, где спонтанный рост трещины соответ-
ствует хрупкому разрешению. С позиций ранжи-
рования обнаруженной коррозионной трещины
либо начала ее образования большое значение
имеет зона II, определяющая ресурс безопасного
ожидания в очереди на ремонт.
В ИЭС им. Е. О. Патона для получения данных
о поведении трубных сталей в водных растворах
различных грунтов используется описанная в ра-
ботах [2, 3] методика, позволяющая достаточно
оперативно получать информацию о параметрах
ДСКТ в зоне II, где рост трещины происходит
отдельными прыжками, наличие которых конт-
ролируется с помощью датчика акустической
эмиссии.
Рис. 4. Фрагменты фрактографического исследования области роста коррозионной трещины 3 на участке вблизи области
роста усталостной трещины 2: а, 28; б, 221; в, 55; г, 885; д, 1770
6/2010 13
Целью настоящей работы являлось средствами
аналитической растровой электронной микрос-
копии подтвердить рабочую гипотезу о росте тре-
щины отдельными прыжками, часть из которых
регистрируется как сигнал акустической эмиссии
на экране и в памяти компьютера. При этом в
силу избирательности процесса наводораживания
объемов металла вдоль фронта трещины за счет
локальной диссоциации водного раствора в этой
зоне прыжки роста трещины вдоль ее фронта име-
ют локальный характер: перемещаются достаточ-
но хаотично — пятнами вдоль фронта, из которых
образуются слои, определяющие среднюю ско-
рость продвижения фронта трещины.
Ниже приведены результаты исследования по-
верхности излома образцов сечением 10 10 мм
с надрезом Шарпи и предварительно выращенной
трещиной. Испытание проводили по схеме трех-
точечного изгиба (рис. 2) в среде водной вытяжки
песка, взятого в различных районах. Время испы-
тания для образца № 1 составляло 740 ч, для образца
№ 2 — 336 ч. Образцы были изготовлены из труб-
ной стали 17Г1С. Для получения KI = 25 МПа⋅м1/2
была выбрана соответствующая нагрузка.
Изломы исследовали с помощью сканирующе-
го электронного микроскопа марки СЭМ-515 фир-
мы «Philips», оснащенного энергодисперсионны-
ми спектрометрами системы «Link». Растровые
изображения структуры поверхности излома дают
возможность получить микроизображение с боль-
шой глубиной поля зрения и видеть более четко
детали структуры. Перед проведением исследо-
вания поверхностей излома их подвергали тща-
тельной очистке от коррозионных отложений с
помощью ультразвука. На поверхности излома
каждого из исследуемых образцов имели место
четыре характерные области (рис. 3): 1 — область
надреза; 2 — область предварительно выращен-
ной усталостной трещины; 3 — область изгибных
деформаций (т. е. роста коррозионной трещины),
разделяющая хорошо выраженную область 2
трещины, и область долома 4. Нас интересует об-
ласть, разделяющая области 2 и 4. В образце №
1 она расположена между точками D–D–D и C–
C–C (рис. 4, 5). Ширина ее составляет 150…250
мкм, что достаточно хорошо согласуется с изме-
рениями под объективом инструментального мик-
роскопа УИМ-21 на боковых поверхностях об-
Рис. 5. Фрагменты фрактографического исследования области роста коррозионной трещины вблизи области долома 4: а,
555; б, 442; в, 1770; г, 885; Ф — фасетки квазихрупкого разрушения; Я — плоские ямки в зоне вытяжки
14 6/2010
разца перед разломом. В зоне коррозионного раз-
рушения видна система фасеток квазихрупкого
разрушения, которые образуют слои, упомина-
емые выше (рис. 4, 5). Подобная картина имела
место и в образце № 2. Однако в связи более
коротким временем испытаний (336 ч) уменьши-
лась протяженность области коррозионного раз-
рушения до 70 мкм, при этом также сократилось
количество условных слоев коррозионного роста
трещины.
Таким образом, морфология излома испытуе-
мых образцов показывает приемлемость того, что
в зоне водородного охрупчивания коррозионная
трещина растет прыжками, но не одновременно
по всему фронту, а отдельными пятнами, пере-
мещающимися достаточно хаотично вдоль фрон-
та, тем не менее, образующими слои роста.
1. Механіка руйнування та міцності матеріалів: Довід.
посібник / Під заг. ред. акад. НАН України В. В. Пана-
сюка. В 7 т. Т. 7: Надійність та довговічність елементів
конструкцій теплоенергетичного устаткування / За ред.
І. М. Дмитраха. — Київ: Видавничий дім «Академ-
періодика», 2005. — 376 с.
2. Механіка руйнування та міцність матеріалів: Довід.
посібник / За ред. проф. З. Т. Назарчука. В 6 т. Т.5: Не-
руйнівний контроль і технічна діагностика. — Львів:
ФМІ ім. Г. В. Карпенка НАН України, 2001. — 1132 с.
3. Махненко В. И., Шекера В. М., Оноприенко Е. М. Опре-
деление параметров упрощенной диаграммы статичес-
кой коррозионной трещиностойкости трубных сталей
при почвенной коррозии // Автомат. сварка. — 2008. —
№ 10. — С. 31–35.
The relationship between the rate of growth of corrosion cracks and stress intensity factor was described on the basis
of the static corrosion crack resistance diagram. The main working hypothesis that the crack growth is of a discrete
character was proved by means of analytical scanning electron microscopy.
Поступила в редакцию 08.12.2009
МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ И ВЫСТАВКА
«СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НЕРАЗРУ-
ШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ»
4–8 октября 2010 г. Ялта, санаторий «Курпаты»
Организаторы конференции:
• Украинский информационный центр «НАУКА. ТЕХНИКА. ТЕХНОЛОГИЯ»
• Украинское общество неразрушающего контроля и технической диагностики
• Российское общество неразрушающего контроля и технической диагностики
• Белорусская ассоциация неразрушающего контроля и технической диагностики
• Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины
• Днепропетровский национальный университет
• НПП «Машиностроение»
Тематика конференции:
• Общие вопросы неразрушающего контроля (НК) и технической диагностики (ТД)
• Теоретические вопросы взаимодействия физических полей с веществом контролируемых
объектов
• Техническая диагностика и мониторинг состояния производственных объектов
• Контроль напряженного состояния конструкций, изделий и сварных соединений
• Опыт и перспективы НК на предприятиях горно-металлургического комплекса
• НК и ТД в нефтегазовой отрасле и энергетике
• Контроль и диагностика строительных конструкций
• Вибрационные методы диагностики
• Вопросы обучения, аттестации и сертификации специалистов, подразделений НК и ТД
• Разработка и гармонизация стандартов в области НК и ТД
• Метрологическое обеспечение средств НК
• Состояние и развитие НК и ТД в Украине
• Заседание Правления УО НКТД
Дополнительную информацию можно получить по тел./факсу: (+38044) 573-30-40 (с 8.00 до 14.00)
моб. тел.: 067-708-93-95
6/2010 15
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101720 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T08:36:38Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Махненко, В.И. Маркашова, Л.И. Бердникова, Е.Н. Шекера, В.М. Оноприенко, Е.М. 2016-06-06T18:42:21Z 2016-06-06T18:42:21Z 2010 Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С / В.И. Махненко, Л.И. Маркашова, Е.Н. Бердникова, В.М. Шекера, Е.М. Оноприенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 6 (686). — С. 12-15. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101720 621.791.052:536.453:620.169.1 На основе диаграммы статической коррозионной трещиностойкости описана взаимосвязь между скоростью роста коррозионных трещин и коэффициентом интенсивности напряжений. С помощью аналитической растровой электронной микроскопии подтверждена основная рабочая гипотеза относительно дискретности роста трещин. The relationship between the rate of growth of corrosion cracks and stress intensity factor was described on the basis of the static corrosion crack resistance diagram. The main working hypothesis that the crack growth is of a discrete character was proved by means of analytical scanning electron microscopy. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С Kinetics of growth of corrosion cracks in pipe steel 17G1S Article published earlier |
| spellingShingle | Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С Махненко, В.И. Маркашова, Л.И. Бердникова, Е.Н. Шекера, В.М. Оноприенко, Е.М. Научно-технический раздел |
| title | Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С |
| title_alt | Kinetics of growth of corrosion cracks in pipe steel 17G1S |
| title_full | Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С |
| title_fullStr | Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С |
| title_full_unstemmed | Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С |
| title_short | Кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17Г1С |
| title_sort | кинетика роста коррозионных трещин в трубной стали 17г1с |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101720 |
| work_keys_str_mv | AT mahnenkovi kinetikarostakorrozionnyhtreŝinvtrubnoistali17g1s AT markašovali kinetikarostakorrozionnyhtreŝinvtrubnoistali17g1s AT berdnikovaen kinetikarostakorrozionnyhtreŝinvtrubnoistali17g1s AT šekeravm kinetikarostakorrozionnyhtreŝinvtrubnoistali17g1s AT onoprienkoem kinetikarostakorrozionnyhtreŝinvtrubnoistali17g1s AT mahnenkovi kineticsofgrowthofcorrosioncracksinpipesteel17g1s AT markašovali kineticsofgrowthofcorrosioncracksinpipesteel17g1s AT berdnikovaen kineticsofgrowthofcorrosioncracksinpipesteel17g1s AT šekeravm kineticsofgrowthofcorrosioncracksinpipesteel17g1s AT onoprienkoem kineticsofgrowthofcorrosioncracksinpipesteel17g1s |