Результаты металлографических исследований.

Структура исследованных сталей представлена на рис. 4. Структура исследованных сталей представляет собой феррито-перлитную смесь и является типичной для сталей 17ГС и 17Г1С.

Сера, являясь вредной примесью, присутствует в металле в виде неметаллических включений - сульфидов марганца вытянутой формы, которые показаны на рис.

а	б
в

Рис. 4 а, б, в. Виды феррито-перлитной смеси стали марки 17ГС:

Рис. 5. Микроструктура стали 17ГС, х200:

а) вне очага разрушения; б) в очаге разрушения.

Рис. 6. Расположение сульфидов в структуре стали 17Г1С, × 200

Рис. 7. Расположение сульфидов в структуре стали 17Г1С, × 120

(нетравленый шлиф).

Загрязненность стали 17Г1С неметаллическими включениями в очагах разрушений труб соответствует баллу 4-5, в то время как в основном металле трубы загрязненность меньше (2-3 балл). Сталь 17ГС более чистая (балл 1-2).

Располагаясь между феррито-перлитными полосами в стали 17Г1С, сульфиды марганца в процессе эксплуатации трубы выкрашиваются, происходит растворение металла вокруг включений, что приводит к образованию расслоений металла.

При металлографических исследованиях стали 17Г1С было выявлено большое количество расслоений (рис. 8). Часто встречаются комбинированные дефекты в виде слияния поверхностных трещин с внутренним расслоением (рис. 9). Расслоения располагаются, в основном, в зоне ликвационной полосы. Результаты измерения твердости показали, что там имеет место участок разупрочнения, то есть наблюдается снижение твердости.

Рис. 8. Расслоение металла в стали 17Г1С, х30

Рис. 9. Слияние поверхностных трещин с расслоением стали в 17Г1С, × 30

Еще одним характерным отличием, выявленным при металлографических исследованиях труб из сталей 17Г1С и 17ГС, является то, что структура стали 17ГС более однородна по всему объему и не содержит явных дефектов, таких как обезуглероживание, расслоения, несплошности и т.д. Вероятно, это связано со способом производства стали.

Рис. 10. Полосчатость структуры в стали 17Г1С,х 30.

Исследованиями установлено, что в стали 17Г1С развитие трещин КРН происходит преимущественно в зонах скопления неметаллических включений. Это подтверждает мнение ряда авторов [1, 2] о том, что наличие в металле трубы загрязненных зон – «плато» скоплений неметаллических включений свыше 1-2 баллов приводит в условиях эксплуатации к активному трещинообразованию в этих зонах.

Трубы из стали 17Г1С (полуспокойная сталь) явились заменителем труб из стали 17ГС (спокойная сталь). Хотя новая сталь и уступала по многим параметрам спокойной стали, но производители стремились за счет экономии в производстве достигнуть лучших результатов, например, по содержанию вредных примесей фосфора и серы, которые не устраняются кремнием, но зато взаимодействуя с марганцем, образуют пластичные и легкодеформируемые сульфиды марганца. В отсутствии кремния как раскислителя в полуспокойной стали содержание кислорода выше, чем в спокойной, что значительно ухудшает свойства стали. Помимо марганца в полуспокойных сталях раскислителем является алюминий.

Ранее были проведены исследования степени чистоты стали в связи с применением различных раскислителей. Было выявлено, что для сталей, раскисленных кремнием, значения индекса загрязненности оксидами и их разброс меньше, чем для сталей, раскисленных алюминием. То есть при раскислении алюминием основными типами включений в стали являются сульфиды, оксиды алюминия и глобулярные включения. Включения типа силикатов отсутствуют. В связи с более высоким содержанием серы в сталях, раскисленных кремнием, содержание сульфидов несколько выше. Содержание оксидов алюминия очень низкое; оксиды представлены, в основном, силикатами. Однако их содержание ниже, чем содержание оксидов алюминия всталях, раскисленных алюминием. Глобулярные включения присутствуют в меньшем количестве. Но чисто кремнистое раскисление нельзя реализовать на практике, поскольку для обеспечения других свойств стали (размера зерна и твердости) необходимо определенное содержание алюминия.

Таким образом, сталь 17Г1С вследствие большой загрязненности неметаллическими включениями и наличия неоднородностей в структуре, более склонна к развитию стресс-коррозионных дефектов, чем сталь 17ГС. В стали 17Г1С в местах отслоения изоляции (рис. 13) образуются трещины КРН (рис. 14).

При отсутствии битумной изоляции на трубах из стали 17ГС развитие получают поверхностные коррозионные дефекты в виде питтингов, язв и каверн (рис. 15), что является менее опасным, чем КРН.

Рис. 11. Оксиды строчечные, х200: а) сталь 17ГС; б) сталь 17Г1С.

Рис. 12. Сульфиды, х 200: а) сталь 17ГС; б) сталь 17Г1С.

Рис. 13. Отслоение пленочной изоляции на трубе из стали 17Г1С

Рис. 14. Сечение поверхностной трещины, сталь 17Г1С ×30

а	б

Рис. 15. Коррозионные повреждения на поверхности труб под

отслоившейся изоляцией.

Дата добавления: 2015-07-08