Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С
Виявлено позитивний вплив мікродомішок рідкісноземельних металів (РЗМ) на міцність, пластичність, ударну в’язкість і циклічну тріщиностійкість трубної сталі 17Г1С. Завдяки поділу ударної в’язкості на роботу зародження аᵢ і поширення аₚ тріщини виявлено особливості в температурних залежностях аₚ: за...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134244 |
| 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: | Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С / Д.Ю. Петрина, О.Л. Козак, Б.Р. Шуляр, Ю.Д. Петрина, М.І. Греділь // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2012. — Т. 48, № 5. — С. 21-26. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-134244 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Петрина, Д.Ю. Козак, О.Л. Шуляр, Б.Р. Петрина, Ю.Д. Греділь, М.І. 2018-06-13T04:08:42Z 2018-06-13T04:08:42Z 2012 Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С / Д.Ю. Петрина, О.Л. Козак, Б.Р. Шуляр, Ю.Д. Петрина, М.І. Греділь // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2012. — Т. 48, № 5. — С. 21-26. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134244 539.622:620 Виявлено позитивний вплив мікродомішок рідкісноземельних металів (РЗМ) на міцність, пластичність, ударну в’язкість і циклічну тріщиностійкість трубної сталі 17Г1С. Завдяки поділу ударної в’язкості на роботу зародження аᵢ і поширення аₚ тріщини виявлено особливості в температурних залежностях аₚ: за підвищених температур випроб, які забезпечують в’язке руйнування сталі, позитивний ефект від легування РЗМ зберігається, однак за понижених температур крихкого руйнування він стає негативним: робота аₚ зменшується. Дистильована вода дещо знижує циклічну тріщиностійкість сталі, а позитивний ефект від домішок РЗМ проявляється тільки у підвищенні циклічної в’язкості руйнування сталі. Выявлено положительное влияние микродобавок редкоземельных металлов (РЗМ) на прочность, пластичность, ударную вязкость и циклическую трещиностойкость трубной стали 17Г1С. Благодаря разделению ударной вязкости на работу зарождения аᵢ и распространения аₚ трещины выявили особенности в температурных зависимостях аₚ: за повышенных температур испытаний, обеспечивающих вязкое разрушение стали, положительный эффект от легирования РЗМ сохраняется, но при пониженных температурах хрупкого разрушения он становится отрицательным: понижается уровень аₚ. Дистиллированная вода несколько понижает циклическую трещиностойкость стали, а положительный эффект от добавок РЗМ проявляется только в повышении циклической вязкости разрушения стали. Positive effect of microimpurities of rarely earth metals (REM) on some mechanical properties of 17Г1С pipe steel: strength, plasticity, impact strength and cyclic crack growth resistance is shown. Division of impact toughness into the components of crack initiation аᵢ and crack propagation аₚ reveals the peculiarities in the temperature dependences аₚ:at higher testing temperatures providing the ductile frcature of steel, the positive effect of REM alloying is preserved but it becomes negative at the decreased temperatures of brittle fracture, decreasing the аₚ level. Distilled water reduces the fatigue crack growth resistance of steel and the positive effect of REM is revealed in a rising cyclic fracture toughness only. uk Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України Фізико-хімічна механіка матеріалів Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С Влияние легирования редкоземельными металлами на механические свойства трубной стали 17Г1С The influence of alloying with rare earth metals on mechanical properties of 17Г1С pipe steel Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С |
| spellingShingle |
Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С Петрина, Д.Ю. Козак, О.Л. Шуляр, Б.Р. Петрина, Ю.Д. Греділь, М.І. |
| title_short |
Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С |
| title_full |
Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С |
| title_fullStr |
Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С |
| title_full_unstemmed |
Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С |
| title_sort |
вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17г1с |
| author |
Петрина, Д.Ю. Козак, О.Л. Шуляр, Б.Р. Петрина, Ю.Д. Греділь, М.І. |
| author_facet |
Петрина, Д.Ю. Козак, О.Л. Шуляр, Б.Р. Петрина, Ю.Д. Греділь, М.І. |
| publishDate |
2012 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Влияние легирования редкоземельными металлами на механические свойства трубной стали 17Г1С The influence of alloying with rare earth metals on mechanical properties of 17Г1С pipe steel |
| description |
Виявлено позитивний вплив мікродомішок рідкісноземельних металів (РЗМ) на міцність, пластичність, ударну в’язкість і циклічну тріщиностійкість трубної сталі 17Г1С. Завдяки поділу ударної в’язкості на роботу зародження аᵢ і поширення аₚ тріщини виявлено особливості в температурних залежностях аₚ: за підвищених температур
випроб, які забезпечують в’язке руйнування сталі, позитивний ефект від легування РЗМ зберігається, однак за понижених температур крихкого руйнування він стає негативним: робота аₚ зменшується. Дистильована вода дещо знижує циклічну тріщиностійкість сталі, а позитивний ефект від домішок РЗМ проявляється тільки у підвищенні циклічної в’язкості руйнування сталі.
Выявлено положительное влияние микродобавок редкоземельных металлов (РЗМ) на прочность, пластичность, ударную вязкость и циклическую трещиностойкость трубной стали 17Г1С. Благодаря разделению ударной вязкости на работу зарождения аᵢ и распространения аₚ трещины выявили особенности в температурных зависимостях аₚ: за повышенных температур испытаний, обеспечивающих вязкое разрушение стали, положительный эффект от легирования РЗМ сохраняется, но при пониженных температурах хрупкого разрушения он становится отрицательным: понижается уровень аₚ. Дистиллированная вода несколько понижает циклическую трещиностойкость стали, а положительный эффект от добавок РЗМ проявляется только в повышении циклической вязкости разрушения стали.
Positive effect of microimpurities of rarely earth metals (REM) on some
mechanical properties of 17Г1С pipe steel: strength, plasticity, impact strength and cyclic crack
growth resistance is shown. Division of impact toughness into the components of crack initiation
аᵢ and crack propagation аₚ reveals the peculiarities in the temperature dependences аₚ:at higher
testing temperatures providing the ductile frcature of steel, the positive effect of REM alloying is
preserved but it becomes negative at the decreased temperatures of brittle fracture, decreasing
the аₚ level. Distilled water reduces the fatigue crack growth resistance of steel and the positive
effect of REM is revealed in a rising cyclic fracture toughness only.
|
| issn |
0430-6252 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134244 |
| citation_txt |
Вплив легування рідкісноземельними металами на механічні властивості трубної сталі 17Г1С / Д.Ю. Петрина, О.Л. Козак, Б.Р. Шуляр, Ю.Д. Петрина, М.І. Греділь // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2012. — Т. 48, № 5. — С. 21-26. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT petrinadû vplivleguvannârídkísnozemelʹnimimetalaminamehaníčnívlastivostítrubnoístalí17g1s AT kozakol vplivleguvannârídkísnozemelʹnimimetalaminamehaníčnívlastivostítrubnoístalí17g1s AT šulârbr vplivleguvannârídkísnozemelʹnimimetalaminamehaníčnívlastivostítrubnoístalí17g1s AT petrinaûd vplivleguvannârídkísnozemelʹnimimetalaminamehaníčnívlastivostítrubnoístalí17g1s AT gredílʹmí vplivleguvannârídkísnozemelʹnimimetalaminamehaníčnívlastivostítrubnoístalí17g1s AT petrinadû vliânielegirovaniâredkozemelʹnymimetallaminamehaničeskiesvoistvatrubnoistali17g1s AT kozakol vliânielegirovaniâredkozemelʹnymimetallaminamehaničeskiesvoistvatrubnoistali17g1s AT šulârbr vliânielegirovaniâredkozemelʹnymimetallaminamehaničeskiesvoistvatrubnoistali17g1s AT petrinaûd vliânielegirovaniâredkozemelʹnymimetallaminamehaničeskiesvoistvatrubnoistali17g1s AT gredílʹmí vliânielegirovaniâredkozemelʹnymimetallaminamehaničeskiesvoistvatrubnoistali17g1s AT petrinadû theinfluenceofalloyingwithrareearthmetalsonmechanicalpropertiesof17g1spipesteel AT kozakol theinfluenceofalloyingwithrareearthmetalsonmechanicalpropertiesof17g1spipesteel AT šulârbr theinfluenceofalloyingwithrareearthmetalsonmechanicalpropertiesof17g1spipesteel AT petrinaûd theinfluenceofalloyingwithrareearthmetalsonmechanicalpropertiesof17g1spipesteel AT gredílʹmí theinfluenceofalloyingwithrareearthmetalsonmechanicalpropertiesof17g1spipesteel |
| first_indexed |
2025-11-26T14:27:16Z |
| last_indexed |
2025-11-26T14:27:16Z |
| _version_ |
1850626330216890368 |
| fulltext |
21
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2012. – ¹ 5. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 539.622:620
ВПЛИВ ЛЕГУВАННЯ РІДКІСНОЗЕМЕЛЬНИМИ МЕТАЛАМИ
НА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТРУБНОЇ СТАЛІ 17Г1С
Д. Ю. ПЕТРИНА 1, О. Л. КОЗАК 1, Б. Р. ШУЛЯР 1,
Ю. Д. ПЕТРИНА 1, М. І. ГРЕДІЛЬ 2
1 Національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ;
2 Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Виявлено позитивний вплив мікродомішок рідкісноземельних металів (РЗМ) на міц-
ність, пластичність, ударну в’язкість і циклічну тріщиностійкість трубної сталі 17Г1С.
Завдяки поділу ударної в’язкості на роботу зародження аi і поширення аp тріщини
виявлено особливості в температурних залежностях аp: за підвищених температур
випроб, які забезпечують в’язке руйнування сталі, позитивний ефект від легування
РЗМ зберігається, однак за понижених температур крихкого руйнування він стає не-
гативним: робота аp зменшується. Дистильована вода дещо знижує циклічну тріщи-
ностійкість сталі, а позитивний ефект від домішок РЗМ проявляється тільки у підви-
щенні циклічної в’язкості руйнування сталі.
Ключові слова: трубна сталь, легування мікродомішками рідкісноземельних мета-
лів, міцність, пластичність, ударна в’язкість, циклічна тріщиностійкість.
Практика тривалої експлуатації магістральних трубопроводів свідчить, що їх
роботоздатність суттєво залежить від оптимального поєднання характеристик
міцності та опору крихкому руйнуванню, а також корозійної тривкості сталей [1,
2]. Одним із методів поліпшення якості та механічних і корозійних властивостей
металу є мікролегування трубних сталей та зварних швів елементами-модифіка-
торами, зокрема рідкісно- і лужноземельними металами [3–7]. Ефективність
впливу таких мікродомішок пов’язана зі зміною морфології, розподілу і дисперс-
ності структурних компонентів металу, а також складу і стану меж зерен. Вста-
новлено, що високу тривкість проти загальної і пітингової корозії, сульфідного
корозійного руйнування під напруженням низьколегованих сталей і зварних з’єд-
нань можна досягти економним модифікуванням мікродомішками, які виклика-
ють глибокі структурно-фазові перетворення, що гальмують корозійні процеси.
Обґрунтовано [8] оптимальний вміст (в %) модифікаторів для низьколегованої
сталі (0,01...0,03 церію; 0,01...0,025 ітрію; 0,007...0,015 барію; 0,001...0,0025 каль-
цію; 0,02...0,04 цирконію) та зварного шва (0,01...0,02 церію; 0,015...0,022 ітрію;
0,0014...0,0025 барію; 0,0012...0,002 кальцію; 0,031...0,044 цирконію).
Однак цей перспективний напрям формування комплексу механічних влас-
тивостей трубних сталей потребує подальших досліджень. Нижче вивчено вплив
домішок рідкісноземельних металів (РЗМ) на пластичність та опірність сталі
17Г1С крихкому руйнуванню.
Легували метал у лабораторних умовах методом електрошлакового перепла-
ву двома складами мікродомішок (табл. 1). Склад № 1 відповідав запропоновано-
му в праці [8] оптимальному вмісту модифікаторів для сталі 17Г1С (основного
металу) (виходячи з підвищення мікролегуванням її корозійної тривкості). У
складі № 2 вміст РЗМ приблизно удвічі вищий. Виконали дві виплавки сталі: A і В
Контактна особа: Ю. Д. ПЕТРИНА, e-mail: mtf@nung.edu.ua
22
та C і D (табл. 2).
Кожну виплавку роз-
ливали у дві ємності,
в одну з яких вводи-
ли РЗМ (дослідна і
контрольна). Заува-
жили, що варіанти
сталей, легованих РЗМ, мали нижчий вміст шкідливих домішок сірки і фосфору,
які погіршують опірність металу крихкому та корозійно-механічному руйнуван-
ню, а також водневому розтріскуванню [9].
Таблиця 2. Хімічний склад сталей, легованих РЗМ
Склад, %
Спосіб виплавляння Виплавка
С Si Мn Сr S Р
З добавлянням РЗМ складу № 1 Дослідна A 0,17 0,43 1,23 0,13 0,019 0,021
Без добавляння Контрольна B 0,17 0,41 1,17 0,11 0,028 0,029
З добавлянням РЗМ складу № 2 Дослідна C 0,17 0,55 1,33 0,10 0,042 0,017
Без добавляння Контрольна D 0,17 0,52 1,28 0,07 0,076 0,030
Визначали такі механічні властивості:
– характеристики міцності (σВ, σ0,2) та пластичності (δ, ψ) за розтягу гладких
зразків діаметром робочої частини 4 mm;
– ударну в’язкість з використанням стандартних зразків з U-подібним (KCU,
радіус надрізу ρ = 1 mm) і V-подібним (KCV, ρ = 0,25 mm) концентраторами на-
пружень з побудовою серіальних кривих холодноламкості та V-подібних зразків
з втомними тріщинами (KCT, за сумарної довжини концентратора і тріщини 5 mm);
– циклічну тріщиностійкість у лабораторному повітрі та дистильованій воді
з побудовою кінетичних діаграм втомного руйнування (КДВР) – залежностей
швидкості росту втомної тріщини dl/dN від розмаху коефіцієнта інтенсивності
напружень ∆K за частоти циклічного навантаження згином 1 Hz та коефіцієнта
асиметрії циклу навантаження R = 0,8 балкових зразків розмірами 8×10×160 mm
із боковим концентратором напружень.
Після обробки РЗМ спостерігали чітку тенденцію до підвищення і міцності, і
пластичності сталей (табл. 3), при цьому відносне звуження ψ зростало помітні-
ше, ніж відносне видовження δ. Таким чином, легуванням РЗМ можна підвищити
пластичність сталі навіть за деякого росту характеристик міцності.
Таблиця 3. Міцність та пластичність сталей, легованих РЗМ
σВ σ0,2 δ ψ
Спосіб виплавляння Виплавка
МPа %
З добавлянням РЗМ складу № 1 Дослідна A 545 433 27 65
Без добавляння Контрольна B 534 427 26 61
З добавлянням РЗМ складу № 2 Дослідна C 578 495 28 67
Без добавляння Контрольна D 557 476 26 60
Позитивно вплинули домішки РЗМ і на ударну в’язкість сталі (рис. 1). Зазна-
чимо, що сильніший ефект виявили за випроб зразків з U-подібним концентрато-
ром напружень більшого радіуса (рис. 1a). Для V-подібного концентратора (рис. 1b)
Таблиця 1. Вміст мікродомішок РМЗ (в %)
після легування сталі 17Г1С
№ складу домішок Се Y Ва Са Zr
1 0,013 0,017 0,0011 0,0012 0,0027
2 0,033 0,032 0,025 0,0027 0,052
23
відмінності у значеннях KCV для контрольного і легованого РЗМ металів нівелю-
ються зі зниженням температури у широкому діапазоні температур випроб.
Рис. 1. Вплив температури випроб T на ударну в’язкість KCU за радіуса ρ = 1 mm (a)
і KCV за ρ = 0,25 mm (b) та частку в’язкого складника S у зламах (c) сталі 17Г1С,
оброблених (1) і необроблених (2) РЗМ: І – склад мікродомішок № 1; ІІ – № 2.
Fig. 1. The effect of test temperature, T, on impact strength KCU at radius ρ = 1 mm (a)
and KCV at ρ = 0.25 mm (b) and quantity of ductile component S in fracture surfaces
of the 17Г1C steel with (1) and without (2) rarely earth metals:
I – composition of microimpurities № 1; II – № 2.
Незвичними виявилися оцінки в’язкого (некристалічного) складника S у зла-
мах зразків після ударних випроб (рис. 1c). Для контрольної (нелегованої РЗМ)
сталі крива переходу від в’язкого зламу до крихкого (на 10...15°C) дещо зміщена
у бік понижених температур порівняно з дослідною (легованою) сталлю. Це озна-
чає, що остання окрихчується за вищої температури, ніж звичайна, хоча криві
холодноламкості за оцінками ударної в’язкості свідчать про протилежне.
Щоб з’ясувати причину такого протиріччя, побудували серіальні криві за по-
казниками роботи зародження аi і поширення аp тріщини у сталі, легованій і не-
легованій РЗМ (рис. 2). Використали відому методику Б. А. Дроздовського, який
поділив загальну питому роботу руйнування на складники аi і аp і додатково ви-
користав зразки зі заздалегідь наведеними тріщинами [10]. Тоді за роботу аp при-
ймають ударну в’язкість зразків з тріщинами KCT, а за аi – різницю між ударною
в’язкістю KCU чи KCV та KCT. Для визначення KCT використали зразки з V-по-
дібним концентратором.
Встановили, що у всьому діапазоні температур випроб значення аi для сталі
з РЗМ більші, ніж для контрольної (рис. 2b, c). На стадії поширення тріщини по-
зитивний ефект від легування РЗМ зберігається лише для інтервалу температур,
які відповідають в’язким зламам, тобто показник аp вищий для дослідної сталі
(рис. 2a). Водночас падіння температури випроб призводить до зміни взаємного
24
розміщення кривих роботи поширення тріщини. Як видно із залежностей S = f (Т)
(рис. 1с), це пов’язано з появою кристалічних ділянок у зламі дослідної сталі.
Рис. 2. Серіальні криві роботи поширення аp (a) і зародження аi (b: ρ = 0,25 mm,
c: ρ = 1 mm) тріщини в обробленій (1) і необробленій (2) РЗМ сталі 17Г1С:
I – добавляння РЗМ складу № 1; II – № 2.
Fig. 2. Serial curves of crack propagation аp (a) and initiation аi crack (b: ρ = 0.25 mm,
c: ρ = 1 mm) in the 17Г1С steel with (1) and without (2) rarely earth metals:
I – addition of microimpurities № 1; II – № 2.
Зрозумілою стає також вища чутливість показника KCU до домішок РМЗ
порівняно з показником KCV, оскільки робота зародження тріщини для зразків з
U-подібним концентратором більшого радіуса вища, ніж з V-подібним.
Виявлене для низьких температур зменшення значень аp перекривається
ростом параметра аi, в результаті чого ударна в’язкість сталі з домішками РЗМ є
вища за всіх температур випроб, хоча позитивний ефект і слабшає зі зниженням
температури. Збільшення роботи аi після обробки РЗМ пов’язане з деяким змен-
шенням вмісту неметалевих включень, а також зміною їх дисперсності та форми.
За таких умов полегшується релаксація напружень внаслідок пластичної деформа-
ції, здатність до зародження тріщини падає і, відповідно, збільшується робота аi.
Водночас роль неметалевих включень на стадії росту тріщини може бути
різна залежно від механізму руйнування. За в’язкого вона негативна з тих самих
причин, що і на стадії зародження тріщини, тоді як в інтервалі температур крих-
кого руйнування різниця у кількості включень практично не впливає на розвиток
пластичної деформації в зламі, а отже, і на роботу поширення тріщини аp. Можна
припустити, що деяке її зменшення за цих температур пов’язане з тим, що зі зни-
женням концентрації неметалевих включень після обробки РЗМ зменшується кіль-
кість ефективних перешкод на шляху тріщини, яка розвивається за крихким меха-
нізмом. Тут можна говорити про деяку позитивну роль включень в розвитку тріщи-
ни, коли пластична деформація біля її вершини не визначає опору її поширенню.
25
Зазначимо, що механічні властивості за введення домішок РЗМ складу № 1 і
№ 2 змінюються майже однаково (див. рис. 1 і 2). Таким чином, раніше запро-
понований вміст РЗМ для поліпшення протикорозійних властивостей трубної
сталі 17Г1С [8] можна вважати оптимальним і для отримання комплексу характе-
ристик міцності, пластичності та ударної в’язкості.
Враховуючи це, вплив РЗМ на циклічну тріщиностійкість сталі оцінювали
тільки для виплавок A і B. Про зміну опірності матеріалу втомному руйнуванню
судили за пороговим значенням коефіцієнта інтенсивності напружень Kth, цикліч-
ною в’язкістю руйнування Kfc і швидкістю поширення втомної тріщини на серед-
ній ділянці КДВР. Різниці у швидкостях поширення втомних тріщин та в порого-
вих значеннях Kth для звичайних сталей і з домішками РЗМ не виявили і за ви-
проб у повітрі, і в дистильованій воді. Проте це не означає, що корозивне середо-
вище не впливає на показник Kth (табл. 4), який знижувався для двох станів мета-
лу на ∼24%.
Таблиця 4. Характеристики Kth і Kfc (в MPa ) звичайної та з домішкою РЗМ скла-
ду № 1 сталі 17Г1С за випроб у лабораторному повітрі та дистильованій воді
Лабораторне повітря Дистильована вода
Спосіб виплавляння
Kth Kfc Kth Kfc
З добавлянням РЗМ складу № 1 5,48 93,1 4,78 81,3
Без добавляння 5,41 84,1 4,72 70,5
Однак виявлені деякі відмінності у впливі РЗМ на показник Kfc: він зростає
за випроб у повітрі на ∼10%, а у воді – на ∼15%, тобто позитивний ефект від ле-
гування сильніший за дії корозивного середовища, хоч воно і знижує загалом
циклічну в’язкість руйнування металу. Судячи з характеру позитивного впливу
домішок РЗМ на ріст втомної тріщини, можна прогнозувати, що збільшення дов-
говічності труб можна очікувати лише завдяки зростанню рівня Kfc.
ВИСНОВКИ
Легування трубної сталі 17Г1С мікродомішками рідкісноземельних металів
підвищує її міцність та пластичність, а також збільшує опірність металу крихко-
му руйнуванню за ударною в’язкістю та циклічною тріщиностійкістю. Зі збіль-
шенням деформаційної здатності в результаті обробки РЗМ ударна в’язкість сталі
підвищується тільки за випроб зразків з округлим надрізом. Для звичайної сталі
крихко-в’язкий перехід за зміною механізму руйнування дещо зміщений в об-
ласть понижених температур проти дослідної, тоді як за ударною в’язкістю – до
підвищених. Значення ударної в’язкості сталі з домішками РЗМ вищі за всіх тем-
ператур випроб через зростання роботи зародження тріщини. Збільшувати вміст
домішок РЗМ понад оптимальний для отримання високої корозійної тривкості
сталі нераціонально, оскільки її механічні властивості практично не змінюються.
Агресивний вплив корозивного середовища типу дистильованої води на ріст втом-
них тріщин у сталі 17Г1С проявляється у зниженні циклічної в’язкості руйнуван-
ня. Довговічність труб зі сталі 17Г1С з домішками РЗМ збільшується на стадії
росту втомної тріщини через підвищення циклічної в’язкості руйнування сталі.
РЕЗЮМЕ. Выявлено положительное влияние микродобавок редкоземельных метал-
лов (РЗМ) на прочность, пластичность, ударную вязкость и циклическую трещиностой-
кость трубной стали 17Г1С. Благодаря разделению ударной вязкости на работу зарожде-
ния аi и распространения аp трещины выявили особенности в температурных зависимос-
тях аp: за повышенных температур испытаний, обеспечивающих вязкое разрушение ста-
ли, положительный эффект от легирования РЗМ сохраняется, но при пониженных темпе-
ратурах хрупкого разрушения он становится отрицательным: понижается уровень аp.
26
Дистиллированная вода несколько понижает циклическую трещиностойкость стали, а
положительный эффект от добавок РЗМ проявляется только в повышении циклической
вязкости разрушения стали.
SUMMARY. Positive effect of microimpurities of rarely earth metals (REM) on some
mechanical properties of 17Г1С pipe steel: strength, plasticity, impact strength and cyclic crack
growth resistance is shown. Division of impact toughness into the components of crack initiation
аi and crack propagation аp reveals the peculiarities in the temperature dependences аp:at higher
testing temperatures providing the ductile frcature of steel, the positive effect of REM alloying is
preserved but it becomes negative at the decreased temperatures of brittle fracture, decreasing
the аp level. Distilled water reduces the fatigue crack growth resistance of steel and the positive
effect of REM is revealed in a rising cyclic fracture toughness only.
1. Крижанівський Є. І., Никифорчин Г. М. Особливості корозійно-водневої деградації
сталей нафтогазопроводів і резервуарів зберігання нафти // Фіз.-хім. механіка матеріа-
лів. – 2011. – 47, № 2. – С. 11–20.
(Kryzhanivs’kyi1 E. І. and Nykyforchyn H. M. Specific features of hydrogen-induced cor-
rosion degradation of steels of gas and oil pipelines and oil storage reservoirs // Materials
Science. – 2011. – 47, № 2. – P. 127–136).
2. Вплив експлуатації сталі Х52 на корозійні процеси у модельному розчині газового кон-
денсату / О. Т. Цирульник, З. В. Слободян, О. І. Звірко та ін. // Там же. – 2008. – 44,
№ 5. – С. 29–37.
(Tsyrul’nyk O. T., Slobodyan Z. V., Zvirko O. I., Hredil’ M. I., Nykyforchyn H. M., and Ga-
betta G. Influence of operation of Kh52 steel on corrosion processes in a model solution of
gas condensate // Materials Science. – 2008. – 44, № 5. – P. 619–629.)
3. Влияние модифицирующих микродобавок на коррозионную стойкость сварных соеди-
нений из низколегированной стали / В. Д. Макаренко, В. А. Беляев, Е. Н. Галиченко и
др. // Сварочное производство . – 2000. – № 9. – С. 3–8.
4. Влияние модифицирующих микродобавок на механические и вязкопластические свой-
ства сварных соединений нефтегазопроводов / В. Д. Макаренко, В. А. Беляев, Е. Н. Га-
личенко и др. // Там же. – 2001. – № 5. – С. 9–14.
5. Влияние модифицирующих микродобавок на коррозионную стойкость сварных соеди-
нений нефтегазопроводов / В. Д. Макаренко, В. А. Беляев, Е. Н. Галиченко и др. // Там
же. – 2001. – № 4. – С. 13–19.
6. Чернов В. Ю. Влияние микродобавок на сопротивление хрупкому разрушению сварных сое-
динений нефтепроводов // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2002. – 37, № 3. – С. 110–113.
(Chernov V. Yu. Influence of Microadditions on the Resistance to Brittle Fracture of Welded
Joints of Oil Pipelines // Materials Science. – 2002. – 37, № 3. – P. 449–454.)
7. Макаренко В. Д., Петровский В. А., Чернов В. Ю. Механизм водородного расслоения
трубных сталей нефтегазопроводов // Там же. – 2003. – 38, № 6. – С. 111–114.
(Makarenko V. D., Petrovs’kyi V. A., and Chernov V. Yu. Mechanism of Hydrogen Delamination
of Pipe Steels of Oil and Gas Pipelines // Materials Science. – 2003. – 38, № 6. – P. 895–900.)
8. Чернов В. Ю. Науково-прикладні основи забезпечення експлуатаційної надійності
промислових трубопроводів при низьких температурах: Автореф. дис. … д-ра техн.
наук. – Івано-Франківськ, 2003. – 32 с.
9. Крижанівський Є. І., Никифорчин Г. М. Корозійно-воднева деградація нафтових і га-
зових трубопроводів та її запобігання // Наук.-техн. пос. у 3-х т. – Т. 1: Основи оціню-
вання деградації трубопроводів. – Івано-Франківськ: Івано-Франк. нац. техн. ун-т наф-
ти і газу, 2011. – 455 с.
10. ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнат-
ной и повышенных температурах. – М.: Изд-во стандартов, 2002. – 10 с.
Одержано 07.06.2012
|