Технічна діагностика та неруйнівний контроль, 2019, №04



2019 №04 (05)

DOI of Article 10.15407/tdnk2019.04.06

2019 №04 (07)

---

Технічна діагностика і неруйнівний контроль, 2019, №4, стор. 50-57

Аналіз поведінки зварного з`єднання різнорідних сталей в конструкції технологічного трубопроводу риформінгу реакторного блоку

С.З. Стасюк

Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України. 01014, м. Київ, вул. Тимірязєвська, 2. E-mail: ips@ipp.kiev.ua

Розглянуто особливості руйнування технологічного трубопроводу риформінгу реакторного блоку з робочим продуктом із вмістом водню до 85 %, напрацювання якого становило 200 000 год при 520 °С і тиску середовища 5,3 МПа. В конструкції трубопроводу труби зі сталі 15Х5М мартенситного класу були з'єднані аустенітними швами між собою і з фланцем зі сталі 20 перлітного класу. Показано, що мікроструктура основного металу труби, металу зварного шва і навколошовної зони не зазнала суттєвих змін від дії водневовмісного середовища за довготривалої експлуатації. Проте в матеріалі фланця відбулася воднева корозія, яка проявилася у зневуглецюванні та деградації властивостей металу, що привело до руйнування зварного з'єднання. Зневуглецьовані зони, які утворилися навкруги ланцюжків чистого графіту (продукту розпаду цементиту) і коагульованих частинок цементиту, послабили матрицю та забезпечили крихке руйнування. Встановлено, що тріщина розповсюдилась по металу фланця по ділянкам нормалізації та неповної перекристалізації зони термічного впливу. Бібліогр. 23, табл. 5, рис. 6.
Ключові слова: водневовмісне середовище, технологічні трубопроводи, тривале напрацювання, металографічні дослідження, мікроструктура металу, механічні випробування, характеристики міцності, пластичності та ударної в'язкості, температура крихкості, деградація властивостей, руйнування
Надійшла до редакції 20.09.2019
Підписано до друку 11.12.2019
 

Список літератури

1. Бельчук Г.А., Земзин В.Н. (1978) Сварка разнородных сталей, металлов и сплавов. Сварка в машиностроении: справочник. Акулов А.И. (ред.). Москва, Машиностроение, Т.2, cc. 322–364.
2. Готальский Ю.Н. (1981) Сварка разнородных сталей. Киев, Техника.
3. (2007) СТО-00220368-011-2007 Сварка разнородных соединений сосудов, аппаратов и трубопроводов из углеродистых, низколегированных, теплоустойчивых, высоколегированных сталей и сплавов на железоникелевой и никелевой основах, Волгоград.
4. Назарчук З.Т. (ред.) (2017) Технічна діагностика матеріалів і конструкцій: довідн., у 8-ми томах. Львів, Простір-М.
5. Нельсон Г.Г. (1988) Водородное охрупчивание. Охрупчивание конструкционніх сталей и сплавов. Брайент К.Л., С.К. Бенерджи (ред.). Москва, Металлургия, сс. 256–333.
6. Крижанівський Є.І., Осташ О.П., Никифорчин Г.М. та ін. (2016) Експлуатаційна деградація конструкційних матеріалів. Львів, Простір-М, Т.1.
7. Nechaev Yu.S. (2008) Metallic materials for the hydrogen energy industry and main gas pipelines: complex physical problems of aging, embrittlement, and failure. Phys. Usp., 51, 681–697.
8. Пахмурский В.И., Федоров В.В. (1981) Некоторые особенности влияния водорода на магнитные и структурные превращения в переходных металлах и сплавах на их основе. Физ.-хим. механика материалов, 1, 3–11.
9. Колачев Б.А. (1985) Водородная хрупкость металлов. Москва, Металлургия.
10. Арчаков Ю.И. (1985) Водородная коррозия сталей. Москва, Металлургия.
11. Стасюк С.З. (2018) Контроль технічного стану технологічних трубопроводів за довготривалої експлуатації у водневовмісному робочому середовищі. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 1, 8–20.
12. Панченко Е.В., Скаков Ю.А., Кример Б.И. и др. (1965) Лаборатория металлографии. Москва, Металлургиздат.
13. Коваленко В.С. (1970) Металлографические реактивы: справочник. Москва, Металлургия.
14. ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.
15. ГОСТ 1778-70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений.
16. ГОСТ 8233-56 Сталь. Эталоны микроструктуры.
17. ДСТУ ЕN 1002-1:2006 Матеріали металеві. Випробування на розтяг. Ч.1. Метод випробування за кімнатної температури.
18. ДСТУ ЕN 1002-5:2018 Матеріали металеві. Випробування на розтяг. Ч.5. Метод випробування за підвищених температур.
19. ДСТУ ЕN 10045-1:2018 Матеріали металеві. Випробування на ударний згин за Шарпі. Частина 1 Метод випробування.
20. ГОСТ 6996-66 (ИСО 4136-89, ИСО 5173-81, ИСО 5177-81). Сварные соединения. Методы определения механических свойств.
21. Закс И.А. (1973) Сварка разнородных сталей. Москва, Машиностроение.
22. (2010) НПАОП 0.00-6.09-10 Порядок проведення огляду, випробування та експертного обстеження обладнання установок гідрогенізаційних процесів у нафтопереробному, нафтохімічному та хімічному виробництві.
23. (2018) НПАОП 0.00-1.81-18 Правила охорони праці під час експлуатації обладнання, що працює під тиском.