способ оценки склонности трубных марок сталей к стресс-коррозии

Формула изобретения

1. Способ оценки склонности трубных марок сталей к стресс-коррозии, включающий воздействие на испытуемый образец водородсодержащей коррозионной среды, отличающийся тем, что предварительно на испытуемый образец алмазом наносят отпечатки, прикладывают нагрузку в пределах 0,85-0,95 от предела текучести стали, определяют коэффициент неравномерности поверхностной микродеформации (К _H) по формуле

где _раэб - общая сумма разброса деформации участков между отпечатками;

l_i - относительное удлинение между отпечатками;

- общая сумма удлиненных участков между отпечатками,

и по коэффициенту К_H оценивают склонность стали к стресс-коррозии: при значении К_H в пределах 0,05÷0,12 марка трубной стали не склонна к КРН, при значении К_H в пределах 0,12÷0,17 на трубной стали появляются стресс-коррозионные повреждения, не представляющие опасности в условиях длительной эксплуатации, а при значении К_H более 0,17 марка трубной стали склонна к КРН.

2. Способ оценки по п.1, отличающийся тем, что в качестве водородсодержащей коррозионной среды используют 3%-ный раствор NaCl, подкисленный соляной кислотой до рН=2-2,3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к коррозионным испытаниям, а именно к испытаниям трубных сталей к стресс-коррозии.

Известен способ оценки сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением методом медленной деформации с постоянной скоростью, заключающийся в том, что испытуемый образец помещают в суспензию грунта с места аварии газопровода и растягивают с постоянной скоростью до разрушения образца (см. С.А.Лубенский. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 1994, ВНИИГаз).

Недостатком данного способа является отсутствие точного механизма разрушения, т.к. изменение механических свойств и разрушение газопроводов происходит в локальных областях.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ определения стойкости металла подземных трубопроводов к стресс-коррозии, включающий воздействие на испытуемый образец водородсодержащей коррозионной среды (см. патент РФ № 2222000, МПК ⁷ G01N 17/00, опубл. 20.01.2004 г.).

Недостатком прототипа является невозможность определения склонности стали к стресс-коррозии.

Задачей технического решения является повышение коррозионной стойкости магистральных трубопроводов в условиях, вызывающих стресс-коррозию.

Технический результат заключается в определении неравномерности поверхностной микродеформации испытуемого образца в процессе нагружения при воздействии коррозионной среды.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе оценки склонности трубных марок сталей к стресс-коррозии, включающим воздействие на испытуемый образец водородсодержащей коррозионной среды, согласно изобретению, предварительно на испытуемый образец алмазом наносят отпечатки, прикладывают нагрузку в пределах 0,85-0,95 от предела текучести стали, определяют коэффициент неравномерности поверхностной микродеформации (К _H) по формуле:

где _разб. - общая сумма разброса деформации участков между отпечатками,

l_i - относительное удлинение между отпечатками,

- общая сумма удлиненных участков между отпечатками,

и по коэффициенту К_Н оценивают склонность стали к стресс-коррозии: при значении К_Н в пределах 0,05÷0,12, марка трубной стали не склонна к КРН, при значении К_Н в пределах 0,12÷0,17 на трубной стали появляются стресс-коррозионные повреждения, не представляющие опасности в условиях длительной эксплуатации, а при значении К_Н более 0,17 марка трубной стали склонна к КРН, а в качестве водородсодержащей коррозионной среды используют 3% раствор хлорида натрия подкисленный соляной кислотой до рН 2-2,3.

Данный способ позволит повысить коррозионную стойкость магистральных трубопроводов в условиях, вызывающих стресс-коррозию.

Сущность способа поясняется чертежом, на котором изображено измерение относительного удлинения участков между отпечатками и таблицей экспериментальных данных.

Пример конкретного осуществления способа.

Предварительно на поверхность испытуемого образца наносят отпечатки алмазной пирамидой с помощью микротвердомера ПМТ-3. Контролируемым геометрическим параметром является линейный размер l между двумя отпечатками. Отпечатки наносят на участке 10 мм с базой 200 мкм. На чертеже изображен участок между двумя отпечатками 1 и 2, где l ₁ - расстояние между отпечатками 1 и 2 до начала испытаний, а l₂ ¹ - расстояние между отпечатками 1 и 2' после проведения испытаний.

Образцы для испытаний вырезают из листового проката в направлении, перпендикулярном прокату. Механическую обработку проводят при режимах, исключающих нагрев и наклеп в рабочей области. На поверхности образца для нанесения отпечатков полируют горизонтальную площадку шириной 1,5 мм в продольном направлении. Шероховатость поверхности не более 0,25 мкм.

Измерение параметра l осуществляют бесконтактным оптическим методом с точностью ±0,3 мкм. После измерения параметра l на поверхность образца с нанесенными отпечатками наносят слой коррозионно-стойкой краски шириной 1-2 мм, покрывающий линию отпечатков. Испытуемый образец помещают в коррозионную среду, представляющую собой 3% раствор NaCl подкисленный соляной кислотой до рН 2-2,3 и нагружают в пределах 0,85 -0,95% от предела текучести стали.

При снятии образца проводят повторный замер параметра l между отпечатками и вычисляют значение l для каждого участка по формуле

Изменение линейного размера l является геометрическим критерием оценки гетерогенности деформативных свойств стали с течением времени.

Для объективной оценки исследуемых сталей при различных видах испытаний вводят коэффициент К _Н, численно показывающий степень неравномерности поверхностной микродеформации.

Общую сумму деформаций между отпечатками определяют по формуле

Среднее значение деформации одного участка определяют

Общую сумму разброса деформации определяют по формуле

Коэффициент неравномерности поверхностной деформации определяют по формуле

Значение К_Н является численным критерием склонности марки стали к стресс-коррозии и сведено в таблицу, из которой видно, что при значении К _Н в пределах 0,05÷0,12, марка трубной стали не склонна к КРН. При значении К_Н в пределах 0,12÷0,17 на трубной стали появляются стресс-коррозионные повреждения, не представляющие опасности в условиях длительной эксплуатации. При значении К_Н более 0,17 марка трубной стали склонна к КРН.

Использование предлагаемого способа оценки склонности трубных марок сталей к стресс-коррозии позволит по сравнению с прототипом повысить коррозионную стойкость магистральных трубопроводов в условиях, вызывающих стресс-коррозию.

Таблица
Марка стали	КН	Наличие стресс-коррозионных трещин	Склонность к КРН
1	2	3	4
Э-12 (армко-железо)	0,05-0,12	нет	-
Х70	0,12-0,17	есть	+
09Г2С	0,17-0,21	есть	+