автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Деградация механических свойств и параметров сопротивления разрушению феррито-перлитных и перлитных сталей при длительной эксплуатации

На правах рукописи

ЛИВАНОВА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА

ДЕГРАДАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПАРАМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАЗРУШЕНИЮ ФЕРРИТО-ПЕРЛИТНЫХ И ПЕРЛИТНЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.16.01 - «Металловедение и термическая

обработка металлов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Институте качественных сталей ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»

Научный руководитель:

доктор технических наук ФИЛИППОВ Г.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Ведущая организация:

ОАО ВМЗ

Защита диссертации состоится «7 » июня 2006 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 217.035.01 ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина» по адресу: 105005, г. Москва, 2-ая Бауманская ул., д. 9/23.

С диссертацией можно ознакомится в технической библиотеке ЦНИИчермет им. И.П. Бардина.

Автореферат разослан «5 » мая 2006 г.

Телефон для справок: 777-93-50

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

БОТВИНА Л.Р.

кандидат технических наук МОРОЗОВ Ю.Д.

старший научный сотрудник

Н.М. Александрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. К объектам повышенного экологического риска возникновения техногенных аварий, вызванных недостаточной эксплуатационной надежностью металла, относятся металлоконструкции из сталей феррито-перлитного и перлитного классов, такие как магистральные нефтепроводы, мосты и путепроводы. Длительная эксплуатация приводит к деградации свойств металла, связанной с изменением структурного состояния вследствие воздействия напряжений, коррозионной среды и водорода. В результате этого разрушение становится возможным даже при напряжениях, не превышающих максимально допустимых.

Известны работы А.Х.Коттрелла, Ю.А.Скакова, В.И.Саррака, С.О.Суворовой и С.А.Головина и др. по исследованию процессов старения и деформационного старения в железе и сталях. Эти процессы могут протекать при длительной эксплуатации металлоизделий из конструкционных сталей. Однако кроме старения в металле под нагрузкой могут протекать процессы микродеформации, накопления локальных микронапряженийи дефектовтипа микротрещин, снижающих сопротивление металла разрушению. В реальных условиях эксплуатации, особенно при контакте с коррозионными средами, возможно насыщение металла водородом в результате развития процессов электрохимической коррозии. Для предотвращения преждевременного хрупкого разрушения стальных изделий, оценки остаточного ресурса при планировании капитального ремонта необходимо исходить из реальных свойств металла. Для установления реального состояния металла после длительной эксплуатации необходимо исследовать комплекс физико-механических характеристик, который позволяет оценить сопротивление разрушению металла в условиях, наиболее близких к условиям эксплуатации, в том числе при низких температурах, острых концентраторах напряжений, воздействии коррозионной среды и водорода. Понимание природы процессов, протекающих в металле в ходе длительной эксплуатации, позволит прогнозировать безопасный срок службы металлических конструкций и послужит основой для создания конструкционных материалов, устойчивых к воздействию эксплуатационных факторов.

Настоящая работа направлена на выявление закономерностей и механизмов деградационных процессов и свойств, наиболее чувствительных к ним, при эксплуатации феррито-перлитных и перлитных сталей, что является основой для прогнозирования эксплуатационной надежности стальных конструкций.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является установление и

деграда!щош1ь1хпроцессовизменениямеханическихсвойст1!й2й^^|^|ф|^

разрушению феррито-перлитных и перлитных конструкционных сталей в ходе длительной эксплуатации.

В работе решаются следующие задачи:

- выявление характера изменений механических свойств и параметров сопротивления разрушению, в том числе замедленному, конструкционных сталей феррито-перлитного и перлитного классов, возникающих в результате длительной эксплуатации;

- оценка изменения структурного состояния, физических свойств и степени дефектности сталей феррито-перлитного и перлитного классов в ходе длительной эксплуатации;

- выявление механизмов деградационных процессов при длительной эксплуатации феррито-перлитных трубных сталей и высокопрочной арматурной проволоки из перлитных сталей.

Научная новизна. В результате проведенных исследований выявлены основные закономерности деградационных процессов, протекающих в феррито-перлитных и перлитных сталях при длительной эксплуатации.

Установлено, что:

1) существуют общие и специфические факторы, вызывающие деградацию свойств феррито-перлитных и перлитных сталей:

- общими являются - охрупчивание в результате насыщения водородом и накопление локальных напряжений;

- специфические — это деформационное старение для феррито-перлитных сталей, и разупрочнение в результате релаксации напряжений для перлитных сталей с образованием дефектов типа микротрешин.

2) длительная эксплуатация феррито-перлитных трубных сталей практически не влияет на стандартные механические свойства, но снижает параметры сопротивления разрушению, чувствительные к локальным структурным изменениям;

3) существует зависимость степени деградационных процессов в феррито-перлитных трубных сталях от уровня рабочих давлений. С увеличением рабочего давления при эксплуатации степень деградационных процессов возрастает;

4) механизм снижения сопротивления разрушению феррито-перлитных сталей заключается в уменьшении подвижности дислокаций в результате их закрепления, увеличении внутренних микронапряжений, а также накоплении дефектов, служащих «ловушками» для водорода;

5) снижение конструкционной прочности арматурной проволоки из перлитной стали происходит не только в результате уменьшения сечения, вызванного коррозией, но и по причине разупрочнения в результате релаксации напряжений, образования дефектов типа микротрещин, а также водородного охрупчивания;

6) происходит снижение сопротивления замедленному разрушению в

ходе длительной эксплуатации феррито-перлитных и перлитных сталей.

Практическая значимость работы состоит в установлении закономерностей изменения параметров трещиностойкости и склонности к замедленному разрушению металла труб и высокопрочной арматурной проволоки. Эти закономерности необходимы для оценки состояния трубопроводов, мостов и путепроводов из феррито-перлитных и перлитных сталей при планировании капитального ремонта трубопроводов и реконструкции мостов и путепроводов. Полученные в работе результаты по выявлению основных факторов, приводящих к деградации свойств феррито-перлитных и перлитных сталей, могут быть использованы для анализа случаев преждевременного хрупкого разрушения и диагностики состояния других изделий из сталей данного класса.

Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе результатов подтверждается отсутствием аварийных разрушений труб в участках магистральных трубопроводов, при ремонте которых использованы рекомендации, сделанные на основе разработанных методов анализа состояния металла, а также проведенной реконструкцией действующих пролетных строений мосюв, изготовленных из предварительно напряженных железобетонных конструкций. Данные, полу-ченные различными методами физико-механического анализа с использо-ванием современных экспериментальных методов и оборудования, таких как электронная микроскопия, рееттеноструктурный анализ, водородопрони-цаемость, внутреннее трение, склонность к замедленному хрупкому разрушению, вязкость дополняют друг друга и подтверждают основные выводы работы.

Научные положения, выносимые на защиту:

1) закономерности изменения механических свойств, параметров сопротивления разрушению и склонности к замедленному разрушению феррито-перлитных трубных сталей и перлитных сталей для арматурной проволоки в результате длительной эксплуатации;

2) особенности структурного состояния феррито-перлитных и перлитных сталей после длительной эксплуатации;

3) эффект ускорения деградационных процессов в феррито-перлитных трубных сталях при ужесточении силовых условий эксплуатации,

4) общие и специфические факторы, ответственные за охрупчивание изделий из сталей этих классов;

5) механизмы деградации свойств феррито-перлитных и перлитных сталей в ходе длительной эксплуатации.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Всероссийской конференции «Дефекты структуры и прочность металлов», 4-7 июня 2002 г., г. Черноголовка; Стародубовских чтения 18-19 апреля 2003 г, г. Днепропетровск, Украина; П-й и Ш-й Евразийских научно-практических конференциях «Прочность неоднородных структур», 2022 апреля 2004 г. и 18-20 апреля 2006 г., г. Москва; Научно-практической конференции металловедческих обществ России «Новые функциональные материалы и экология» 26-29 ноября2002 г., Звенигород; XV Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов», 30 сентября -3 октября 2003 г., г. Тольятти; научно-практическом семинаре «Проблемы старения сталей магистральных трубопроводов», 24-25 января 2006 г., г. Нижний Новгород.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Объем работы. Работа состоит из введения, 4 плав, выводов и содержит 162 страницы машинописного текста. 50 рисунков, 13 таблиц и список литературы, включающий 148 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследований.

Объектами исследований являлись конструкционные стали феррито-перлитного и перлитного класса после длительной эксплуатации.

Феррито-перлитные низколегированные трубные стали в горячекатаном состоянии соответствовали маркам 17ГС, 17Г1С и 19Г по ГОСТ 19282. Эти стали близки по химическому составу и в дальнейшем именовались, как сталь типа 17ГС. Отбор темплетов (109 штук) проводился с участков 19 магистральных нефтепроводов, работающих в различных силовых и климатических условиях. Темплеты были отобраны от действующих трубопроводов, аварийных катушек и труб аварийного запаса. Срок эксплуатации составлял от 4 до 44 лет. За базу сравнения принимали металл труб после длительного хранения (аварийный запас), а также горячекатаный лист из стали 17Г1С текущего производства Орско-Халиловского металлургического комбината.

Объектом исследований сталей перлитного класса была высокопрочная патентированная проволока, извлеченная из предварительно напряженных железобетонных конструкций действующих мостов после 35 лет эксплуатации. Номинальный диаметр проволочных образцов 3,5 и 5 мм. В качестве базового материала использовали арматурную проволоку в состоянии поставки Харцызского и Орловского сталепрокатных заводов. Состав сталей соответствовал маркам 70, 75 и 85 по ГОСТ 14959.

Химический состав металла определялся спектральным методом на приборе SPEKTRO «LAB S», содержание водорода определяли на приборе RH2 фирмы LECO.

Стандартные механические свойства определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 1497 при испытании на растяжение цилиндрических образцов на испытательной машине «ИНСТРОН».

Испытания для определения ударной вязкости проводились на маятниковом копре МК 30 в соответствии с требованиями ГОСТ 9454. За критическую температуру хрупкости Г50 принимали температуру, соответствующую 50% вязкой составляющей в изломе.

Усталостные испытания проводились при изгибе образцов с надрезом в условиях симметричного цикла при АК-П-30 МПа-м"2.

Испытания на замедленное хрупкое разрушение трубной стали проводились на образцах с надрезом Шарпи при изгибе, а арматуры — растяжением проволоки в 0,1 N растворе серной кислоты. Насыщение водородом осуществляли катодной поляризацией при плотности тока 1 мА/см2 для арматурной проволоки и 10 мА/см2 для трубной стали.

Замедленное разрушение протекает в три стадии: инкубационный период - стадия зарождения трещины замедленного разрушения, период стабильного роста трещины до критического размера и «долом» - стадия быстрого распространения после достижения стабильной трещиной критической длины. Длительность инкубационного периода определяли по изменению податливости. Среднюю скорость распространения стабильной трещины оценивали из отношения длины стабильной трещины к продолжительности ее роста.

Водородную проницаемость изучали на дисках-мембранах диаметром 35 мм и толщиной 2 мм, вырезанных из середины стенки труб. Образец электролитически насыщали водородом в 0,1 N растворе серной кислоты при постоянной плотности тока 10 мА/см2.

Испытания на склонность к деформационному старению проводили на цилиндрических образцах диаметром 5 мм пятикратной длины. Образцы деформировали на 2%, разгружали, подвергали старению при 250 °С в течение 1 часа и испытывали на растяжение. Склонность стали к деформационному старению определяли по величине прироста предела текучести по сравнению с а2%.

Статические испытания для определения величины критического раскрытия трещины (COD) и коэффициента интенсивности напряжений проводили на образцах с заранее созданной усталостной трещиной при трехточечном изгибе.

Определение температурной зависимости внутреннего трения проводили на релаксаторе типа « обратный крутильный маятник» при частоте колебаний 1,0 Гц в постоянном магнитном поле напряженностью 25000 А/м

в амплитудонезависимой области. Образец трубной стали имел квадратное сечение 1 мм х 1 мм и длину рабочей части 60 мм. Фон внутреннего трения образцов арматурной проволоки определяли на релаксаторе «Еластомат» при частоте 21000 Гц.

Фрактографический анализ образцов проводился на растровом электронном микроскопе HORTBA при увеличении до хЮОО.

Структуру исследовали методами световой и электронной (методом фольг) микроскопии электронном микроскопе JEM-7 при увеличении до х55000.

Рентгеноструктурный анализ исследуемых образцов проводили на дифрактометре Geigerflex в FeB излучении по линии (301) Kß, а также линии (110) а. Для определения микроискажений (микронапряжений) кристаллической решетки — в качестве эталона использовали отожженное железо. а

Экспериментальные результаты и их обсуждение

Исследование механизма деградации механических свойств и сопротивления разрушению металла труб из феррито-перлитных сталей.

Влияние длительной эксплуатации трубопроводов на комплекс механических свойств и сопротивление разрушению металла трубных сталей.

Процессы, протекающие в металле труб в ходе длительной эксплуатации, могут оказывать влияние, как на стандартные механические свойства, так и на нестандартные, оцениваемые по специальным методикам. В связи с этим, для оценки состояния металла труб после длительной эксплуатации необходимо исследование комплекса физико-механических характеристик, позволяющее оценить сопротивление разрушению металла в условиях наиболее близких к условиям эксплуатации.

Образование трещины зависит от локальных изменений в структуре металла. Поэтому для оценки влияния длительности эксплуатации на сопротивление разрушению металла труб необходимо проведение исследований локальных изменений в структуре металла, таких как склонность металла к деформационному старению, сопротивление зарождению и распространению трещины, параметров трещиностойкости, замедленного хрупкого разрушения в условиях воздействия напряжений, коррозионной среды и водорода. Важна и склонность стали к хрупкому разрушению при понижении температуры испытаний - хладноломкость, поскольку она зависит от процессов взаимодействия атомов примесей с дефектами кристаллического строения и является одним из критериев оценки склонности стали к хрупкому разрушению.

Другим фактором трещинообразования в условиях эксплуатации является насыщение металла водородом. Трещина при этом может возникнуть в ходе выдержки при напряжении ниже предела текучести в результате развития замедленного разрушения.

Согласно полученным данным прочность, предел текучести и пластичность практически не изменяются в зависимости от длительности эксплуатации.

Значения временного сопротивления отрыву ов в интервале разброса экспериментальных данных составляют 564±63 Н/мм1, что близко к нормам ГОСТ 19282 для данной марки стали (не менее 520 Н/мм2). Аналогичные результаты наблюдаются и для предела текучести а02, который составляет 404±43 Н/мм2. Пластичность металла труб - относительное удлинение 8 и поперечное сужение у — также почти не изменяется и находится на уровне требований ГОСТа (не менее 24% для 5, нормы на у отсутствуют).

Таким образом, стандартные механические свойства металла труб - временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение и поперечное сужение - практически не изменяются в процессе эксплуатации. Для выявления свойств, чувствительных к сроку эксплуатации, необходимо проведение других видов испытаний, в том числе на образцах с острым концентратором напряжений и с заранее созданной трещиной.

Испытания при динамическом и статическом изгибе образцов с надрезом из металла труб после длительной эксплуатации показали снижение характеристик сопротивления разрушению металла труб. После 20-25 лет эксплуатации величина ударной вязкости снизились приблизительно на 15-20% (КСи при -40 °С с 59,5 до 50 Дж/см2, а КСУ при +20 °С с 60 до 48,5 Дж/см2).

С увеличением срока эксплуатации происходит постепенное смещение Г50 в сторону более высоких температур (рис. 1). После (25-35) лет эксплуатации труб температурный порог хладноломкости переходит в область плюсовых температур. Это означает, что распространение трещины в металле труб после длительного срока эксплуатации даже при положительных температурах происходит по хрупкому механизму.

При достижении сроком эксплуатации труб порядка 25 лет происходит резкое снижение всех параметров, характеризующих сопротивляемость металла труб разрушению при статических испытаниях на изгиб образцов с острым надрезом. Значение стрелы пластического прогиба^ уменьшается примерно в 1,5 раза. Почти в 2 раза после 25 лет эксплуатации снижается величина суммарной работы разрушения Ат металла труб.

Вязкость разрушения снижается с 45 МПа м1'2 приблизительно до 33 МПа м"2 послГе 40 лет эксплуатации.

Рис. 1. Влияние длительности эксплуатации на температуру перехода в хрупкое состояние Тш металла труб из стали типа 17ГС; знак | означает, что наблюдаются случаи перехода в хрупкое состояние при температуре выше +20°С

Величина критического раскрытия трещины ССЖ снижается примерно в 1,5 раза. Это свидетельствует об увеличении чувствительности стали к концентраторам напряжений, то есть те концентраторы напряжений на поверхности трубы (царапины, задиры, вмятины и др.), которые были в начале эксплуатации не очень опасны, могут стать критическими после длительной эксплуатации из-за изменения структурного состояния металла труб.

Испытания на склонность к замедленному разрушению проводились по специально разработанной методике при одновременном воздействии напряжений, коррозионной среды и водорода. Методика имитирует процесс разрушения в реальных условиях эксплуатации при протекании процессов электрохимической коррозии и является одним из наиболее жестких методов испытаний.

Длительная эксплуатация оказывает влияние на склонность металла труб к замедленному разрушению, сдвигая кривую зависимости времени до разрушения I от уровня начального коэффициента интенсивности напряжений К1 в область уменьшения времени до разрушения (рис. 2).

Так, для металла труб из стали типа 17ГС в исходном состоянии при одинаковом исходном коэффициенте интенсивности напряжений К про-

должительность инкубационного периода Дти значительно больше, чем для металла рабочих и аварийных труб.

Рис. 2. Влияние длительной эксплуатации на время до разрушения при испытаниях на замедленное разрушение металла труб нз стали типа 17ГС: 1 - исходное состояние трубы; 2 - рабочая труба; 3 - аварийная труба

Скорость распространения стабильной трещины также зависит от срока эксплуатации. Наименьшая скорость распространения стабильной трещины наблюдается для металла труб в исходном состоянии при ЛГ=60 МПа-м"2 составляла (1-3)10-4 мм/мин. С увеличением срока эксплуатации труб скорость распространения стабильной трещины возрастает и к 40-44 годам эксплуатации и достигает значений -80-10 А мм/мин.

Время до разрушения при испытании образцов на замедленное разрушение (при К=60 МПа-м!/3) снижается после 25 лет эксплуатации приблизительно с 980 до 200 мин.

Таким образом, для оценки состояния магистральных трубопроводов недостаточно определения стандартных механических свойств. Критериями оценки надежности должны быть свойства, чувствительные к локальным структурным изменениям, например, полученные при испытании образцов с трещиной, острым надрезом, при низких температурах, а также испытания на замедленное разрушение.

В металле .труб в процессе длительной эксплуатации, вероятно, происходит изменение структурного состояния, приводящее к снижению сопротивления хрупкому разрушению. Можно полагать, что это является

следствием повышения сопротивления микропластической деформации и увеличения локальных микронапряжений.

Влияние силовых условий эксплуатации трубопроводов на комплекс механических свойств и сопротивление разрушению металла труб.

Особенностью эксплуатации магистральных трубопроводов является то, что в ходе их работы возможны перепады давления, вызванные изменением режимов работы насосов, а также неравномерностью рабочих давлений по длине линейных участков трубопроводов. Так, рабочее давление в трубах на выходе из насосной станции, то есть в начале участка, как правило, на 3050% выше, чем в конце участка.

Трубы в зависимости от близости к насосной станции находятся в разных силовых условиях эксплуатации и, вероятно, процессы старения и накопления дефектов в металле труб, испытывающих разные силовые воздействия, будут протекать по-разному.

В связи с этим был проведен анализ влияния силовых условий эксплуатации магистральных трубопроводов на механические свойства и сопротивление разрушению металла труб.

Линейный участок трубопровода условно делили на три части: начало участка, середина и конец участка (примерно по 1/3 его протяженности по трассе). Распределение образцов (фрагментов) труб по трассе было следующим: с начала линейных участков - 28, из середины участков - 17, с конца участков - 22 образца.

Были отобраны образцы труб двух различных по продолжи1?ельности периодов эксплуатации - 20-24 года и 28-38 лет. За исходное состояние принимали свойства металла труб аварийного запаса, хранившегося без эксплуатации 20-30 лет.

Анализ результатов исследований показал, что стандартные механичес-киесвойства(ав,а02,5, и у) практически независятотместарасположениятруб по длине участка, так же, как и от срокаэксплуатации. Однако характеристики сопротивления разрушению, в том числе низкотемпературные, закономерно изменяются, как в зависимости от длительности, так и от силовых условий эксплуатации. В частности, ударная вязкость металла труб KCU при -40°С и KCV при +20°С закономерно ниже для труб, эксплуатирующихся в начале участков нефтепроводов, чем в конце, причем это снижение тем больше, чем продолжительнее срок эксплуатации.

Аналогичные данные получены для других характеристик сопротивления разрушению металла труб. Так, составляющие работы разрушения металла труб после эксплуатации в начале участка, как правило, ниже, чем в конце. Особенно сильно силовые условия эксплуатации влияют на величину работы зарождения трещины. Более низкие значения вязкости разрушения и критического раскрытия трещины COD, наблюдаются для металла труб

после длительной эксплуатации в начале участков. Например, величина К после 20-24 лет эксплуатации примерно на 10% ниже для металла труб, эксплуатирующихся в начале участков, чем в конце.

Особенно сильно место расположения по трассе на участках магистральных трубопроводов влияет на склонность металла труб к замедленному разрушению в условиях одновременного воздействия напряжений, коррозионной среды и водорода. Так, например, после эксплуатации в течение 28—39 лет время до разрушения при постоянном К=60 МПа-м"2 для металла труб в начале участка почти в 4 раза ниже чем в конце и в 2 раза ниже чем в середине участка (рис. 3, а). Скорость же роста стабильной трещины при замедленном разрушении V в конце участка почти в 6 раз ниже чем в начале (рис. 3, б).

600

500

400

300

200

100

начало конец

участка участка

Расположение по трассе

а

X

начало конец

участка участка

Расположение по

трассе ^

Рис. 3. Влияние силовых условий эксплуатации на время до разрушения (а) и среднюю скорость роста стабильной трещины (б) при испытаниях на замедленное хрупкое разрушение трубных сталей типа 17ГС после 28-39 лет эксплуатации

Таким образом, состояние металла труб магистральных нефтепроводов зависит не только от срока эксплуатации, но и от силовых параметров, которые различны на разном удалении трубы от насосной станции. Более высокий уровень перепадов рабочего давления в трубопроводах на выходе из насосных станций, по-видимому, повышает средний уровень напряжений, действующих на стенки труб, и способствует более интенсивному протеканию процессов деформационного старения и накопления дефектов.

Параметры трещиностойкости металла труб при жестких условиях испытаний (низкие температуры, острый концентратор напряжений, воздействие коррозионной среды и водорода) снижаются не только с ростом срока эксплуатации, но и при ужесточении силовых условий (в начале участков на выходе из насосных станций).

Исследование механизма деградации механических свойств и параметров сопротивления разрушению феррито-перлитных сталей.

Для выяснения причин снижения сопротивления металла труб хрупкому разрушению при длительной эксплуатации проводили изучение микроструктуры, склонности мёталла к деформационному старению, температурной зависимости внутреннего трения (ТЗВТ), водородопроницаемости и рентгеноструктурные исследования.

Методами оптической металлографии не было обнаружено какого-либо влияния длительной эксплуатации на параметры микроструктуры Стали после длительной эксплуатации, также как и в исходном состоянии, имели феррито-перлитную структуру, типичную для горячекатаного состояния с 7-8 баллом зерна.

Существует мнение, что разрушение магистральных трубопроводов, является следствием воздействия циклических нагрузок, связанных с периодическими отключениями насосных станций.

Анализ изменений сопротивления усталостному разрушению не дает монотонной зависимости характеристик усталостного разрушения - длительности инкубационного периода и суммарного числа циклов от силовых условий эксплуатации.

С целью выяснения роли циклических нагрузок в механизме разрушения феррито-перлитных трубных сталей было проведено электронно-микроскопическое исследование тонкой структуры стали после длительной эксплуатации (30-40 лет) и после усталостных испытаний металла труб в лабораторных условиях.

В металле труб, эксплуатировавшихся длительное время, субструктура подобна той, что наблюдается в исходном состоянии. В связи с этим имеются основания полагать, что механизм реального разрушения труб магистральных нефтепроводов отличается от чисто усталостного разрушения и, вероятно, ближе к механизму разрушения в условиях статических или квазистатических нагрузок.

При работе трубы испытывают перепады давления, температуры, динамические и статические нагрузки Это создает условия для протекания в металле деформационного старения, приводящего к повышению сопротивления микропластической деформации и увеличению опасности появления в металле локальных «пиков» напряжений. Вследствие этого в ходе эксплуатации труб уменьшается возможность релаксации локальных

напряжений в вершине надреза или трещины, что приводит к повышению склонности стали к хрупкому разрушению.

Для исследования были выбраны трубы из стали марки 17ГС с близким содержанием углерода (0,16-0,19%) и азота (0,006-0,008%). Оказалось, что склонность к деформационному старению металла труб из стали марки 17ГС с увеличением срока и ужесточением силовых условий эксплуатации уменьшается Так, для металла труб, отобранных с начала участков, с возрастанием срока эксплуатации от 20-24 до 28-39 лет прирост предела текучести снижается с 91 Н/мм2 до 56 Н/мм2.

Известно, что склонность к деформационному старению железа и стали зависит от содержания в твердом растворе примесей внедрения (углерода и азота) в свободном, не связанном с дислокациями состоянии. Для изучения механизма процесса старения металла труб при длительной эксплуатации применяли метод измерения внутреннего трения, как наиболее чувствительный к локальным изменениям структурного состояния стали.

О содержании атомов внедрения в твердом растворе судили по результатам измерения температурной зависимости внутреннего трения (ТЗВТ) (рис.4).

Рис. 4. Температурная зависимость внутреннего трения металла труб из стали 17ГС: а - аварийного запаса; б - после 30 лет эксплуатации

На кривых ТЗВТ образцов, вырезанных из труб (стали 17ГС) после длительной эксплуатации в течение 30 лет, наблюдаются два максимума - при температурах 60 °С и 200-220 °С,

На кривых ТЗВТ образцов, вырезанных из труб из стали 17ГС аварийного запаса, максимум при 60 °С выше. Известно, что максимум Сноека на кривых ТВЗТ наблюдается в том случае, когда содержание примесей внедрения больше 2 -10"4 %. Содержание атомов внедрения в твердом растворе металла труб, эксплуатировавшихся в течение 30 лет, приближается к 2'Ю-4 %, то

есть в процессе эксплуатации в трассовых условиях наблюдается тенденция к снижению их концентрации в твердом растворе в свободном состоянии.

Понижение содержания примесей внедрения в твердом растворе в процессе эксплуатации труб связано с тем, что в трассовых условиях трубы подвергаются микропластической деформации, а появившиеся в результате деформации «свежие» дислокации закрепляются атомами углерода и азота. Это приводит к образованию на дислокациях так называемых «атмосфер» атомов примесей, при этом подвижность дислокаций снижается.

Наиболее вероятными местами повышения уровня локальных внутренних микронапряжений являются также окрестности неметаллических включений, служащих концентраторами напряжений приприложении внешних нагрузок. Такие места являются эффективными «ловушками» для водорода, а насыщение металла водородом при эксплуатации вызывает образование внутренних дефектов типа микротрещин в местах воздействия локальных микронапряжений. Появление в структуре стали локальных микронапряжений и «ловушек» для водорода подтверждено результатами исследований водородопроницаемости. При испытании на водородопроницаемость коэффициент диффузии водорода в металле труб аварийного запаса составил 1,68 • 10 6 смг/с, а для аварийных труб ■0,93 10"^см2/с.

Анализ содержания водорода подтвердил предположение о некотором наводороживании металла труб в процессе длительной эксплуатации (табл. 1). Среднее содержание водородав металле труб текущего производства в среднем составляет 2,2 ррт, что соответствует содержанию остаточного металлургического водорода. Длительная эксплуатация в течение 20-34 лет повысила содержание водорода до 5,6 ррт.

Изменение концентрации атомов внедрения в свободном состоянии при эксплуатации подтверждается данными рентгеноструктурного анализа. Исследовались образцы, вырезанные из труб текущего производства и после 34 лет эксплуатации.

В металле труб в исходном состоянии микроискажения практически отсутствуют - уширение линий и (301) ОЦК a-Fe не больше, чем у использованного в качестве эталона отожженного чистого железа. Параметр решетки a-Fe составляет 0,28675 нм и соответствует содержанию углерода порядка сотой процента.

В образцах труб после длительной эксплуатации относительная величина микроискажений по сравнению с эталоном возрастает до (3~3,5)х104 %. Параметр решетки a-Fe снижается до 0,28664 нм и соответствует железу высокой чистоты. Эти данные свидетельствуют о выходе углерода из твердого раствора и сегрегации его на дефектах (дислокациях, границах).

Таблица 1. Содержание водорода в металле труб

Характеристика труб Сталь Срок эксплуатации (хранения), годы Степень коррозионной повреж-денности Содержание водорода, ррт

Текущего производства 17Г1С 0 - 2,0-2,3 2,15

Аварийный запас 17ГС 34 слабая 2,3-2,6 2,45

Рабочая 17Г1С 20 слабая 2,4-2,8 2,6

Аварийная 17ГС 25 сильная 4,5-5,6 5,05

Показано, что сопротивление разрушению металла труб после длительной эксплуатации может быть частично восстановлено в результате нагрева на 930 °С и охлаждения на воздухе, что свидетельствует об устранении отрицательного влияния старения металла на его свойства. Степень восстановления свойств для металла действующих труб в 1,5 раза выше, чем для металла труб аварийного запаса.

Таким образом, снижение сопротивленияразру шению металлатруб в ходе длительной эксплуатации является следствием протекания деформационного старения, накопления дефектов и внутренних микронапряжений, а также наводороживания металла труб.

Способ оценки остаточного ресурса металла труб.

Наиболее объективные данные об остаточном ресурсе можно получить исходя из результатов испытаний на замедленное разрушение, поскольку замедленное разрушение протекает в несколько стадий, включающее зарождение, распространение стабильной трещины и долом, и не требует отдельного учета этих стадий разрушения по разным характеристикам.

Оценку остаточного ресурса металла труб проводили по формуле:

где / и ^ - время до разрушения в исходном состоянии и после эксплуатации, Дт - длительность эксплуатации.

Была проведена оценка остаточного ресурса металла труб из стали 17ГС магистрального нефтепровода «Анжеро-Судженск-Красноярск-Иркутск» после 22 лет эксплуатации. Расчет выявил зависимость остаточного ресурса

труб от условий эксплуатации. Для труб в начале участка он составляет 3-8 лет, в середине 15-20 лет, а в конце 10-20 лет, то есть остаточный ресурс возрастает от начала к концу участка магистрального нефтепровода (при ужесточении условий эксплуатации).

При этом важно учитывать, что при пониженных температурах, в зимних условиях эксплуатации, особенно после так называемого «режима хранения», опасность хрупкого разрушения возрастает, поскольку в результате длительной эксплуатации хладостойкость сталей типа МТС понижена и критическая температура хрупкости смещается в область положительных температур.

Влияние длительной эксплуатации на конструкционную прочность, структурное состояние и склонность к замедленному разрушению высокопрочной стальной арматурной проволоки.

Оценка коррозионной поврежденности, механических свойств и склонности к замедленному разрушению.

Высокопрочная арматурная патентированная проволока является одним из важнейших элементов конструкции преднапряженных железобетонных пролетных строений мостов, работа которых происходит в сложных ■условиях воздействия напряжений и коррозионной среды. Поэтому для оценки несущей способности мостовых сооружений необходимо учитывать влияние длительной эксплуатации на состояние высокопрочной арматурной проволоки - коррозионную поврежденность ее поверхности, уровень механических свойств и параметров сопротивления разрушению.

Были исследованы состав, коррозионная поврежденность, механические свойства и сопротивление замедленному разрушению высокопрочной арматурной проволоки, извлеченной из пролетных строений моста после 35 лет эксплуатации.

Анализ поверхности образцов арматурной проволоки показал, что она имеет коррозионную поврежденность разной степени. Наименее повреждена коррозионными дефектами поверхность проволоки, прилегающая к бетону.

По степени поврежденности поверхности коррозионными дефектами все образцы условно можно разделить на три группы: V

I группа - слабо поврежденные образцы (общая и питтинговая коррозия с протяженностью коррозионных язв до 2 мм и глубиной до 0,2 мм);

II группа - средне поврежденные образцы (помимо общей и питтинговой коррозии, характерной для I группы, имеются протяженные и глубокие коррозионные каверны размером до 15 мм и глубиной до 1 мм);

П1 группа - сильно поврежденные образцы (общая коррозия и питтинговая коррозия характерная для I и II групп, а также сквозное коррозионное повреждение по всему сечению проволоки).

Определение механических свойств проводили путем растяжения

натурных образцов арматурной проволоки. Испытания показали сильную неоднородность механических свойств арматурной проволоки вследствие разной степени коррозионной поврежденности.

Уровень прочности ав проволоки из стали 75 составляет 1540-1550 Н/мм2, а из стали 70 - 1620-1750 Н/мм2. Такие значения временного сопротивления свидетельствуют о преимущественно хрупком разрушении сталей, поэтому приведенные цифры нельзя рассматривать, как уровень прочности конкретной стали. Пределы текучести а02 и пропорциональности о отличаются в меньшей степени.

пи

Наиболее существенный разброс наблюдается в характеристиках пластичности, которая отличается даже в пределах стали одной марки.

Испытания образцов, выбранных из группы II по коррозионной поврежденности, и разрушенных по ослабленному коррозией сечению (каверне), показали еще большую неоднородность механических свойств. Так, прочность стали в местах, ослабленных коррозионными дефектами, для проволоки из стали 70 составляет 1250-1420 Н/мм2, пределы текучести и пропорциональности 570-710 и 320-600 Н/мм2 соответственно. Для проволоки из стали 85 получены аналогичные результаты. Следует отметить, что на диаграмме растяжения таких образцов видны «ступени» - вероятно результат скачкообразного роста трещины.

Таблица 2. Степень разупрочнения и снижения пластичности высокопрочной арматурной проволоки после 35 лет эксплуатации

№ п./п. Сталь «т.,% «Vе/« о ,% пи' Х|/,%

1 70 7 33 35 60

2 75 15 33 34 78

3 85 11 5 3 46

4 70 (разрушение по дефекту) 26 58 70 50

В результате длительной эксплуатации произошла значительная потеря пластичности стали (табл. 2). Потеря пластичности в зависимости от марки стали и степени коррозионной поврежденности составляет 46-78 %.

Основной причиной разупрочнения стальной арматурной проволоки, по-видимому, является процесс релаксации напряжений, обусловленных холодной деформацией при производстве проволоки. Не исключено, что при этом происходит образование дефектов типа микротрещин. Снижение

пластичности стали в ходе длительной эксплуатации связано с накоплением дефектов на поверхности и внутри металла, с охрупчиванием в результате насыщения его водородом.

В реальных условиях арматурная проволока находится в условиях воздействия напряжений и коррозионной среды. При этом возможно насыщение металла проволоки водородом в результате протекания электрохимического процесса коррозии. Испытания на замедленное разрушение показали, что длительная эксплуатация уменьшает время до разрушения при постоянном напряжении (рис. 5). Так, например, время до разрушения при напряжениях 0,6-0,7 то есть в интервале действующих рабочих напряжений, для проволоки после эксплуатации 35 лет примерно в 2-3 раза меньше, чем для проволоки в исходном состоянии.

Рис. 5. Кривые замедленного разрушения высокопрочной арматурной проволоки из стали 85: 1 - образцы в состоянии поставки; 2 - образцы после длительной эксплуатации

Уменьшение сопротивления арматурной проволоки замедленному разрушению в результате длительной эксплуатации вероятно является следствием уменьшения сечения проволоки в результате коррозии, накопления внутренних микронапряжений, дефектов типа микротрещин, а также возможного насыщения металла водородом.

Механизм деградации механических свойств и сопротивления разрушению высокопрочной арматурной проволоки из перлитной стали.

Полученные результаты позволяют заключить, что в ходе длительной эксплуатации происходит снижение конструкционной прочности патентированной арматурной проволоки, которое необходимо учитывать при опенке грузоподъемности пролетных строений железобетонных мостов с преднапряженной арматурой Это снижение обусловлено тремя основными факторами, связанными с изменением размеров проволоки, ее структурного состояния и химического состава.

Первый из этих факторов связан с уменьшением локального поперечного сечения арматурной проволоки в результате коррозионного повреждения ее поверхности. Если не учитывать варианты со сквозной коррозией, то в 60% случаев сечение проволоки ослаблено на 5-25%.

Однако простым ослаблением сечения проволоки в результате локальной коррозии нельзя объяснить снижение ее разрывного усилия.

Кроме коррозионного уменьшения сечения проволоки в ходе ее эксплуатации может иметь место преждевременное хрупкое разрушение, обусловленное процессами охрупчивания стали в результате накопления дефектов типа микротрещин.

Электронно-микроскопические исследования показали, что признаки возможпой трансформации структуры холоднотянутой эвтектоидной стали (такие, как рекристаллизация, коагуляция или сфероидизация цементита вследствие длительной эксплуатации) отсутствуют. Также не выявлено различий в тонкой структуре образцов проволоки с различной степенью коррозионной поврежденности.

Одним из свойств, наиболее чувствительных к микронапряжениям и дефектам, является релаксационный эффект Дор, отражающий степень перехода упругой деформации в микропластическую, и определяемый по величине падения напряжения с течением времени после нагружения до заданного уровня приложенной нагрузки. Величина релаксационного эффекта возрастает с повышением уровня приложенной нагрузки и после эксплуатации ниже, чем в состоянии поставки.

При этом происходит уменьшение ширины рентгеновской интерференционной линии (220). Это свидетельствует о протекании релаксационных процессов, приводящих к снижению уровня остаточных напряжений, связанных с холодной деформацией при изготовлении проволоки.

Снижение уровня прочности в результате снятия наклепа в ходе длительной эксплуатации и хранения должно сопровождаться повышением пластичности стали и снижением ее склонности к замедленному разрушению. Однако на самом деле пластичность снижается, а склонность

к замедленному разрушению возрастает. В связи с этим можно полагать, что релаксация остаточных напряжений происходит путем образования под нагрузкой дефектов типа микротрещин.

Склонность стали к деформационному старению в результате длительной эксплуатации и вылеживания возрастает от 50 до 90 Н/мм2. Очевидно, увеличение склонности стали 85 к деформационному старению в результате длительной эксплуатации также отражает релаксационные процессы, приводящие к снятию наклепа и, возможно, повышению концентрации углерода в твердом растворе.

Дпительнаяэксплуатацияповышаютфонвнутреннеготренияот0,7-10"до 7,4-10"4. Фон внутреннего трения является характеристикой, чувствительной к локальным микронапряжениям и дефектам кристаллического строения. Повышение фона внутреннего трения в результате эксплуатации свидетельствует о возникновении в металле дефектов кристаллического строения типа микротрещин, увеличивающих склонность к замедленному разрушению. Возникновение таких дефектов является следствием воздействия упругих напряжений в ходе эксплуатации и насыщения металла водородом в условиях воздействия коррозионной среды. О справедливости такого предположения свидетельствует повышение содержания водорода в • стали после эксплуатации (табл. 3).

Следует отметить, что склонность к замедленному разрушению в условиях насыщения металла водородом зависит от диффузионной подвижности водорода, перераспределение которого под нагрузкой в местах локальных концентраций напряжений и вызывает образование микротрещин. Известно, что пластическая деформация уменьшает диффузионную подвижность водорода в стали. Поэтому снятие наклепа в результате протекания релаксационных процессов в ходе эксплуатации и хранения холоднодеформированной проволоки увеличивает диффузионную подвижность водорода в стали и ее склонность к замедленному разрушению.

Третьим фактором снижения разрывного усилия высокопрочной арматурной проволоки, как конструктивного элемента мостовых конструкций, может быть насыщение ее водородом в процессе электрохимической коррозии. Для подтверждения этого проводили анализ содержания остаточного водорода в арматурной проволоке после длительной эксплуатации (см. табл. 3).

Среднее содержание водорода в образце проволоки, слабо поврежденной коррозией, составляет 5 ррш. Тогда как в образце проволоки, более поврежденной коррозией (см. табл. 3), среднее содержание водорода почти в 3 раза больше (17 ррт).

Таблица 3. Анализ содержания остаточного водорода в стали

Сталь Группа коррозионной Содержание

иоврежденности водорода, ррш

75 В состоянии поставки 1,3-2,0

75 I 3,5-7,0

75 II 13,0-19,0

Среднее содержание водорода в образце проволоки слабо поврежденной коррозией, почти в 2 раза выше, чем содержание остаточного металлургического водорода проволоки в состоянии поставки. Среднее же содержание водорода в образце с более крупными коррозионными дефектами более чем в 6 раз превышает обычное содержание остаточного металлургического водорода.

Таким образом, при анализе рабочего состояния и грузоподъемности мостовых железобетонных конструкций необходимо учитывать не только уменьшение рабочего сечения проволоки в процессе коррозионного повреждения, но и ее разупрочнение в результате релаксации остаточных напряжений, образования дефектов типа микротрещин и снижения трещиностойкости вследствие насыщения металла водородом.

Внедрение результатов работы

Результаты работы послужили основой для оценки остаточного ресурса, прогнозирования эксплуатационной надежности и планирования капитального ремонта участков нефтепроводов следующих действующих трубопроводов: Дружба I, Дружба И, Альметьевск-Куйбышев, НКК-1; НКК-Н; Самара-Тихорецк; Самара-Лисичанск; Анжеро-Судженск-Красноярск; Красноярск-Иркутск; Александровское-Анжеро-Судженск; Игольско-Таловое-Парабель; Усть-Балык-Омск; УБКУА; ТОН-1; ТОН-И; Омск-Иркутск; Рязань-Москва; Горький-Рязань.

Результаты работы в части исследований механических свойств и сопротивления замедленному разрушению высокопрочной арматурной проволоки пролетных строений мостов использованы для заключений о целесообразности продолжения эксплуатации пролетных строений моста через р. Десна на 33 км автодороги Москва - Иванцевичи и рамно-подвесного моста через реку Волга в г. Кимры.

ВЫВОДЫ

1. Выявлены закономерности изменения механических свойств, параметров сопротивления разрушению и склонности к замедленному разрушению, а также особенности структурного состояния феррито-перлитных трубных сталей и перлитных сталей для арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций в результате длительной эксплуатации в сопоставлении с уровнем свойств металла после длительного хранения (аварийный запас) и текущего производства.

2. Установлено, что длительная эксплуатация под воздействием напряжений и коррозионной среды приводит к снижению сопротивления разрушению изделий из феррито-перлитных и перлитных сталей в результате развития деградационных процессов, зависящих от исходного структурного состояния стали.

Выявлены общие и специфические особенности механизмов деградационных процессов при эксплуатации изделий из этих классов сталей: — охрупчивание в результате насыщения водородом и накопление локальных напряжений; для феррито-перлитных сталей - деформационное старение, для перлитных сталей - разупрочнение с образованием микротрещин.

3. Показано, что стандартные механические свойства (о,, а02, 5 и \|/) феррито-перлитных трубных сталей практически не изменяются в ходе длительной эксплуатации. В то же время, длительная эксплуатация трубных феррито-перлитных сталей в течение 25-30 лет снижает параметры сопротивления разрушению, чувствительные к локальным структурным изменениям: снижаются работа разрушения в 2 раза, ударная вязкость KCV на 20%, порог хладостойкости сдвигается в область положительных температур, критическое раскрытие трещины COD снижается в 2 раза, сопротивление замедленному разрушению при испытаниях в условиях воздействия коррозионной среды и водорода снижается более чем в 5 раз.

4. Установлен эффект усиления деградационных процессов в феррито-перлитных трубных сталях приужесточении силовых условий эксплуатации. При одинаковых сроках эксплуатации в металле труб из начальных участков магистральных трубопроводов происходит более интенсивное снижение параметров сопротивления разрушению, чем в металле труб из конечных участков: ударной вязкости KCV на 20%, работы зарождения и распространения тещины на 20-30%, критического раскрытия трещины в 1,5 раза, склонности к замедленному разрушению приблизительно в 4 раза, что является следствием более интенсивного развития деградационных процессов.

5. Установлено, что длительная эксплуатация труб из феррито-перлитных сталей снижает склонность к деформационному старению, высоту 40-градусного пика Сноека на кривых ТЗВТ, величину параметра решетки, что является следствием уменьшения концентрации атомов внедрения

(углерода и азота) в твердом растворе, а также увеличивает микроискажения решетки и содержание водорода в стали (до 2,6-5,6 ррт), что в совокупности приводит к охрупчивангао металла.

6. Установлено, что длительная эксплуатация металла труб приводит к уменьшению водородопроницаемости в 2,5 раза. Это происходит в результате увеличения внутренних микронапряжений и количества дефектов, служащих «ловушками» для диффузионно-подвижного водорода.

7. Предложен механизм деградации свойств металла труб из феррито-перлитных сталей в ходе длительной эксплуатации. Он состоит в протекании процессов деформационного старения, приводящих:

- к уменьшению концентрации атомов внедрения в свободном состоянии,

- снижению подвижности дислокаций,

- накоплению накоплении водорода, внутренних микронапряжений и дефектов типа микротрещин.

8. Установлены основные факторы снижения конструкционной прочности высокопрочной патентированной арматурной проволоки, извлеченной из предварительно напряженных железобетонных конструкций мостов после длительной эксплуатации:

- уменьшение сечения на 5-25% из-за питтинговой коррозии;

- разупрочнение в результате релаксации напряжений на 7-26%;

- увеличение в 2-3 раза склонности к замедленному хрупкому разрушению;

- охрупчивание металла из-за насыщения водородом (до 5-17 ррт).

9. Результаты работы нашли применение для диагностики (определения степени деградации свойств) состояния металла труб и арматурной проволоки при планировании капитального ремонта и реконструкции магистральных нефтепроводов, а также в ходе реконструкции мостов и путепроводов.

Акты об использовании результатов работы приведены в Приложении к диссертации.

Основные результаты работы содержатся в следующих публикациях:

1. Ливанова О.В., Филиппов Г.А. Процессы старения и деградации свойств в низколегированных сталях при длительной эксплуатации // Сб. науч. трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. Стародубовские чтения г. Днепропетровск, Украина, 18-19 апреля 2003 г.: Днепропетровск. 2003. Вып. 22, ч. 1, с.73-78.

2. Филиппов Г.А., Ливанова О.В., Дмитриев В.Ф. Деградация свойств металлов при длительной эксплуатации магистральных трубопроводов // Сталь. 2003. № 2. С. 84-87.

3. Филиппов Г.А., Ливанова O.B. Влияние силовых условий эксплуатации трубопроводов на механические свойства и сопротивление разрушению металла трубопроводов // Сталь. 2003. № 7. С. 80-83.

4. Блохин В.К., Нарусова Е.Ю., Ливанова О.В., Филиппов Г.А. Влияние длительной эксплуатации на конструкционную прочность арматурной проволоки // МиТОМ. 2003. № 1. С. 9-13.

5. Ливанова О.В., Филиппов Г.А. Склонность к замедленному хрупкому разрушению сталей с различными структурами после длительной эксплуатации // Тезисы докладов II-й Евразийской научно-практич. конф. «Прочность неоднородных структур». М., 20-22 апреля 2004 г. МиСИС. 2004. С. 14

6. Филиппов Г.А. Ливанова О.В. Взаимодействие дефектов структуры и деградация свойств конструкционных материалов // Материаловедение. № 10.2002. С. 17-21.

7. Ливанова О.В., Филиппов Г.А. Механизмы, прогнозирование и способы предотвращения преждевременных хрупких разрушений стальных конструкций // Материалы научно-практ. конф. металловедческих обществ России «Новые функциональные материалы и экология», г. Звенигород, 26— 29 ноября 2002 г. М., 2002. С. 139.

8. Ливанова О.В., Нарусова Е.Ю., Филиппов Г.А. Механизмы изменения прочности и сопротивления разрушению высокоуглеродистой патентированной стали при эксплуатации // Сб. тезисов XV Международной конф. «Физика прочности и пластичности материалов», Тольятти, 30 сентября -3 октября, 2003. Тольятти. 2003. С. 3-19.

9. Глазкова С.М., Дьяконов Д.Л., Ливанова О.В., Лясоцкий И.В., Филиппов Г.А. О хрупкости низколегированных феррито-перлитных сталей при отжиге // МиТОМ, 2001. № 5. С. 15-19.

10. Нарусова Е.Ю., Филиппов Г.А., Ливанова О.В. Конструкционная прочность, структура и склонность к замедленному разрушению высокопрочной стальной арматурной проволоки //Технология металлов. 2004. № 11. С. 17-21.

11. Гетманова М.Е., Ливанова О.В., Филиппов Г.А. Структурная неоднородность и вязкость разрушения перлитной стали // Тезисы докл. Ш-й Евразийской научно-практ. конф. «Прочность неоднородных структур». М„ 18-20 апреля 2006 г. МиСИС. 2006. С. 55.

Подписано в печать 27.04.06. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ № 132 Отпечатано в ООО "Графике В" 103030, Москва, ул. Долгоруковская, д. 33

«3-OOGA

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Виды и механизмы разрушения стальных изделий.

1.2. Состав, структура и свойства низколегированных трубных сталей.

1.3. Деформационное старение железа и стали.

1.4 Диагностика дефектов в трубах магистральных трубопроводов.

1.5. Особенности структуры и механических свойств высокопрочной арматурной проволоки для преднапряженных железобетонных конструкций мостов.

Глава 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

Глава 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Материалы исследования.

3.2. Механические испытания.

3.3. Измерение внутреннего трения.

3.4.Структурные исследования.

3.5. Водородная проницаемость.

3.6. Рентгеноструктурные исследования.

3.7. Статистический анализ экспериментальных результатов.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ

ОБСУЖДНИЕ.

4.1. Исследование механизма деградации механических свойств и параметров сопротивления разрушению металла труб действующих трубопроводов

4.1.1. Влияние длительной эксплуатации трубопроводов на комплекс механических свойств и параметров сопротивления разрушению металла труб действующих трубопроводов.

4.1.2. Влияние силовых условий эксплуатации трубопроводов на комплекс механических свойств и параметров сопротивления разрушению металла труб действующих трубопроводов.

4.1.3. Исследование механизма деградации механических свойств и сопротивления разрушению металла труб.

4.1.3.1 .Микроструктура.

4.1.3.2. Склонность к деформационному старению.

4.1.3.3. Температурная зависимость внутреннего трения.

4.1.3.4. Рентгеноструктурные исследования.

4.1.3.5.Водородопроницаемост ь.

4.1.3.6.Содержание водорода.

4.1.4. Восстановление свойств нормализацией.

4.1.5. Способ оценки остаточного ресурса металла труб.

4.2. Влияние длительной эксплуатации на конструкционную прочность, структурное состояние и склонность к замедленному разрушению высокопрочной стальной арматурной проволоки.

4.2.1. Оценка коррозионной поврежденности.

4.2.2. Исследование механических свойств.

4.2.3. Испытания на замедленное хрупкое разрушение в условиях одновременного воздействия напряжения, коррозионной среды и водорода.

4.2.4. Механизм деградации механических свойств и сопротивления разрушению высокопрочной стальной арматурной проволоки.

ВЫВОДЫ.

Актуальность проблемы. К объектам повышенного экологического Ф риска возникновения техногенных аварий, вызванных недостаточной эксплуатационной надежностью металла, относятся металлоконструкции из сталей феррито-перлитного и перлитного классов, такие как магистральные нефтепроводы, мосты и путепроводы. Длительная эксплуатация приводит к деградации свойств металла, связанной с изменением структурного состояния вследствие воздействия напряжений, коррозионной среды и водорода. В результате этого разрушение становится возможным даже при напряжениях, не превышающих максимально допустимых.

Известны работы А.Х Коттрелла, Ю.А. Скакова, В. И. Саррака, С.О. Суворовой и С.А. Головина и др. по исследованию процессов старения и деформационного старения в железе и сталях. Эти процессы могут протекать при длительной эксплуатации металлоизделий из конструкционных сталей. Однако кроме старения в металле под нагрузкой могут протекать процессы микродеформации, накопления локальных микронапряжений и дефектов типа микротрещин, снижающих сопротивление металла разрушению. В реальных условиях эксплуатации, особенно при контакте с коррозионными средами, возможно насыщение металла водородом в результате развития процессов электрохимической коррозии. Для предотвращения преждевременного хрупкого разрушения стальных изделий, оценки остаточного ресурса при планировании капитального ремонта необходимо исходить из реальных свойств металла. Для установления реального состояния металла после длительной эксплуатации необходимо исследовать комплекс физико-механических характеристик, который позволяет оценить сопротивление разрушению металла в условиях наиболее близких к условиям эксплуатации, в том числе при низких температурах, острых концентраторах напряжений, воздействии коррозионной среды и водорода. Понимание природы процессов, протекающих в металле в ходе длительной эксплуатации, позволит прогнозировать безопасный срок службы металлических конструкций и послужит основой для создания конструкционных материалов, устойчивых к воздействию эксплуатационных факторов.

Настоящая работа направлена на выявление закономерностей и механизмов деградационных процессов и свойств, наиболее чувствительных к ним, при эксплуатации феррито-перлитных и перлитных сталей, что является основой для прогнозирования эксплуатационной надежности стальных конструкций.

В связи с вышеизложенным, целью данной работы является установление закономерностей и механизмов деградационных процессов изменения механических свойств и параметров сопротивления разрушению ферри-то-перлитных и перлитных конструкционных сталей в ходе длительной эксплуатации.

В настоящей работе решаются следующие задачи:

- выявление характера изменений механических свойств и параметров сопротивления разрушению, в том числе замедленному, конструкционных сталей феррито-перлитного и перлитного классов, возникающих в результате длительной эксплуатации;

- оценка изменения структурного состояния, физических свойств и степени дефектности сталей феррито-перлитного и перлитного классов в ходе длительной эксплуатации;

- выявление механизмов деградационных процессов при длительной эксплуатации феррито-перлитных трубных сталей и высокопрочной арматурной проволоки из перлитных сталей.

В качестве объекта исследований были выбраны конструкционные низколегированные горячекатаные феррито-перлитные трубные стали и перлитные стали для арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций после длительной эксплуатации, хранения (аварийный запас), а также текущего производства.

Феррито-перлитные низколегированные трубные стали в горячекатаном из стали типа 17ГС. Срок эксплуатации составлял от 4 до 44 лет. За исходное состояние принимали металл труб аварийного запаса, а также горячекатаный лист из стали 17Г1С текущего производства.

Было проведено комплексное исследование химического состава, газонасыщенности, механических свойств, трещиностойкости, параметров сопротивления разрушению, склонности к замедленному разрушению и деформационному старению феррито-перлитных и перлитных конструкционных сталей. Проведены исследования микро- и тонкой структуры, водородопрони-цаемости, фрактографические исследования поверхности разрушения, рент-геноструктурный анализ, анализ температурной зависимости внутреннего трения.

Научная новизна. В результате проведенных исследований выявлены основные закономерности деградационных процессов, протекающих в фер-рито-перлитных и перлитных сталях при длительной эксплуатации. Установлено, что:

1) существуют общие и специфические факторы, вызывающие деградацию свойств феррито-перлитных и перлитных сталей:

- общими являются - охрупчивание в результате насыщения водородом и накопление локальных напряжений;

- специфические -это деформационное старение для феррито-перлитных сталей, и разупрочнение в результате релаксации напряжений для перлитных сталей с образованием дефектов типа микротрещин.

2) длительная эксплуатация феррито-перлитных трубных сталей практически не влияет на стандартные механические свойства, но снижает параметры сопротивления разрушению, чувствительные к локальным структурным изменениям;

3) существует зависимость степени деградационных процессов в феррито-перлитных трубных сталях от уровня рабочих давлений. С увеличением рабочего давления при эксплуатации степень деградационных процессов возрастает;

4) механизм снижения сопротивления разрушению феррито-перлитных сталей заключается в уменьшении подвижности дислокаций в результате их закрепления, увеличении внутренних микронапряжений, а также накоплении дефектов, служащих ловушками для водорода;

5) снижение конструкционной прочности арматурной проволоки из перлитной стали происходит не только в результате уменьшения сечения, вызванного коррозией, но и по причине разупрочнения в результате релаксации напряжений, образования дефектов типа микротрещин, а также водородного охрупчивания;

6) происходит снижение сопротивления замедленному разрушению в ходе длительной эксплуатации феррито-перлитных и перлитных сталей.

Практическая значимость работы состоит в установлении закономерностей изменения параметров трещиностойкости и склонности к замедленному разрушению металла труб и высокопрочной арматурной проволоки. Эти закономерности необходимы для оценки состояния трубопроводов, мостов и путепроводов из феррито-перлитных и перлитных сталей при планировании капитального ремонта трубопроводов и реконструкции мостов и путепроводов.

Полученные в работе результаты по выявлению основных факторов, приводящих к деградации свойств феррито-перлитных и перлитных сталей, могут быть использованы для анализа случаев преждевременного хрупкого разрушения и диагностики состояния других изделий из сталей данного класса.

Научные положения, выносимые на защиту:

1) закономерности изменения механических свойств, параметров сопротивления разрушению и склонности к замедленному разрушению феррито-перлитных трубных сталей и перлитных сталей для арматурной проволоки в результате длительной эксплуатации;

2) особенности структурного состояния феррито-перлитных и перлитных сталей после длительной эксплуатации;

3) эффект ускорения деградационных процессов в феррито-перлитных трубных сталях при ужесточении силовых условий эксплуатации;

4) общие и специфические факторы, ответственные за охрупчивание изделий из сталей этих классов;

5) механизмы деградации свойств феррито-перлитных и перлитных сталей в ходе длительной эксплуатации.

Внедрение результатов работы

Результаты работы послужили основой для оценки остаточного ресурса, прогнозирования эксплуатационной надежности и планирования капитального ремонта участков нефтепроводов следующих действующих трубопроводов: Дружба I, Дружба II, Альметьевск-Куйбышев, НКК-1; НКК- II;

Самара-Тихорецк; Самара-Лисичанск; Анжеро-Судженск-Красноярск; Красноярск-Иркутск; Александровское-Анжеро-Судженск; Игольско-Таловое-Парабель; Усть-Балык-Омск; УБКУА; ТОН-1; ТОН- II; Омск-Иркутск; Рязань-Москва; Горький-Рязань.

Результаты работы в части исследований механических свойств и сопротивления замедленному разрушению высокопрочной арматурной проволоки пролетных строений мостов использованы для заключений о целесообразности продолжения эксплуатации пролетных строений моста через р. Десна на 33 км автодороги Москва - Иванцевичи и рамноподвесного моста через реку Волга в г. Кимры.

По результатам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов и содержит 162 страницы машинописного текста, 50 рисунков, 13 таблиц и список литературы, включающий 148 наименований.

9. Результаты работы нашли применение для диагностики (определения степени деградации свойств) состояния металла труб и арматурной проволоки при планировании капитального ремонта и реконструкции магистральных нефтепроводов, а также в ходе реконструкции мостов и путепроводов.

Акты внедрения результатов приведены в Приложении к Диссертационной работе.

1. Вигли Д.А. Механические свойства материалов при низких температурах. Мир М 1974 с. 373.

2. Chin G. Y., Hosford W. F., Jr., Backofen W. A., 230, 437 (1964).

3. Коттрелл A.X. Теоретические аспекты процесса разрушения. -В сб.: Атомный механизм разрушения, М.: Металлургиздат, 1963, с. 30-68.

4. Петч Н. Дж. Переход из вязкого состояния в хрупкое в а-железе. В сб.: Атомный механизм разрушения, М.: Металлургиздат, 1963, с. 69-83.

5. Петч Н. Металлографические аспекты разрушения. В кн.: Разрушение, т. I: Микроскопические и макроскопические аспекты разрушения. М.: Мир, 1973, с. 376-420.

6. Orowan Е., Trans. Inst. Engrs. Shipbuild, 165 (1945); Rept. Pros. Phys., 12 (1948—1949).

7. Orowan E. Dislocation in metals. AIME, New York, 1954.

8. Саррак В.И. Хрупкое разрушение металлов. Сб. АН СССР Успехи физических наук., М.: 1959 LXVII, вып. 2т. С.339-361.

9. Griffith A. A., Phil. Trans. Roy Soc. (London), A221, 163 (1920).

10. Zener C. The micro-mechanism of fracture. Fracturing of metals, ASM, Cleveland, 1946, p. 5-51.

11. Cottrell A.H. Theory of brittle fracture in steel and similar metals. Transactions of AIME, 1958, vol. 212, p. 192-205.

12. Gilman J. J., Trans. AIME, 200, 621 (1954).

13. Stroh A.N. The cleavage of metal single crystals. Philosophical Magazine, 1958, vol. 5, N 50, p. 597-606.

14. Hall E.O. Proc. Phys. Soc. 64 B, 1951, p.747.

15. Irwin G. R., in Encyclopedia of Physics, v. VI, Springer-Verlag, Heidelberg, 1958, p. 551.

16. Столлофф H.C. Влияние легирования на характеристики разрушения. В кн.; Разрушение, т. 6: Разрушение металлов, М.: Металлургия. 1976, с. 12-89.

17. Саррак В. И. Филиппов Г.А Влияние примесей на хрупкость стали после закалки Доклады АН 1981 т.260,№3 С.612-615.

18. Саррак В. И. Филиппов Г.А Влияние примесей на хрупкость стали после закалки «Физико-химическая механика материалов» 1981 №2, С.96-101.

19. Ботвина JI.P. Кинетика разрушения конструкционных материалов. М.: Наука, 1989-с. 230.

20. Forsth P. J.E. Some observation and measurements on mixed fatigue-tensile crack growth in aluminium alloys // Scr. met. 1976.Vol. 10, N 5. P 383-386.

21. Иванова В. С., Ботвина JI.P., Маслов JI.И. О дискретности процесса разрушения // Физика металлов и металловедение. 1974. т. 37, вып. 2, С. 407414.

22. Кузменко В.А., Матюхин JI.E. Писаренко Г.Г. и др. Усталостные испытания на высоких частотах нагружения. Киев: Наук, думка, 1979, 335 с.

23. Кузменко В.А., Троян И.А., Цимбалистый Я.И., Влияние асимметрии высокочастотного нагружения на усталость и рассеяние энергии жаропрочных сплавов // Пробл. прочности. 1974. №8 с. 35-38.

24. Саррак В. И. Филиппов Г.А. Задержанное разрушение закаленной стали. В сб.: Проблемы металловедения и физики металлов, № 2, М.: Металлургия, 1973, с. 134-140.

25. Саррак В. И., Филиппов Г.А. О природе явления задержанного разрушения закаленной стали. Металловедение и термическая обработка металлов. 1976, №12, с. 36-41.

26. Филиппов Г.А. О взаимодействии примесей с границами зерен в аустените. -Физика металлов и металловедение, 1983, т. 55, №. 3. с. 528-531.

27. Саррак В. И., Филиппов Г.А. О механизме медленного роста трещины при задержанном разрушении закаленной стали. Физика металлов и металловедение, 1975, т. 40, вып. 6, с. 1262-1267.

28. Грибанова JI. И., Саррак В.И., Филиппов Г. А., Шляфирнер A.M. Влияние микропластической деформации на поведение водорода в стали исопротивление водородной хрупкости// Физико-химическая механика материалов, 1981, № 5, с. 29-33.

29. Саррак В. И. Водородная хрупкость и структурное состояние стали. -Металловедение и термическая обработка металлов, 1982. № 5. с. 11-17.

30. Колгатин Н.Н., Гликман J1.A. Теодорович В.П., Дерябина В.И. Разрушение сталей под воздействием водорода при высоких температурах и давлениях // МиТОМ, 1959, №7, с. 16-21.

31. Гельд П.В., Рябов Р.А., Кодес Е.С. Водород и несовершенства структуры металлов. М.: Металлургия, 1979. 220 с.

32. Андрейкин А.Е., Панасюк В.В., Харин B.C. Теоретические аспекты кинетики водородного охрупчивания металлов // Физико-химическая механика металлов, 1978, № 3, с. 3-23.

33. Морозов А.Н. Водород и азот в стали. -М.: Металлургия. 1968. -284 с.

34. Колачев Б.А. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия, 1985.-216 с.

35. Галактионова Н. А. Водород в металлах. М.: Металлургия. 1967. -303 с.

36. Саррак В. И. Замедленное разрушение, водород и примеси в стали // МиТОМ, 1977. №8. с. 17-21.

37. Спектор Я.И., Саррак В.И., Энтин Р.И. Склонность стали к хрупкому разрушению и тонкая структура стали // ФММ, 1964, т. 18, №6, с. 915-920.

38. Панасюк В.В., Ковчик С.Е., Сморода Г.И. Методы оценки водородной хрупкости конструкционных материалов // Физико-химическая механика материалов, 1979, № 3, с. 5-7.

39. Грибанова Л.И., Филиппов Г.А., Саррак В.И. Взаимодействие водорода с дефектами, возникающими в процессе микропластической деформации //Доклады АН, 1981 т 206, №3, С.612-615.

40. Johnson Н.Н., Troiano A.R. Crack initiation in hydrogen steel. Nature, 1957 vol. 179. N4563, P. 777.

41. Филиппов Г.А., Саррак В. И. Локальное распределение водорода и внутренние микронапряжения в структуре закаленной стали // ФММ, 1980, т. 49, №1, с. 121-125.

42. Zapffe C.A. Concept of the hydrogen potential in steam-metal reactions. -Transactions of ASM. 1948, vol. 40, p. 315-352.

43. Zapffe C. A. How pickling causes brittleness in stainless steels. Materials and Methods, 1950, vol. 52, N 4, p. 58-62.

44. Carofalo F., Chou Y.T., Ambergaokar V. Effect of hydrogen on stability of micro cracks in iron and steel. Acta Metallurgica, I960, vol. 8, N 8, p. 504-512.

45. Orowan E. The fatique of glass under stress. Nature, 1944, vol. 154, N 3905, P. 541-545.

46. Petch N., Stabes P. Delayed fracture of metals under static load. Nature, 1952, vol. 169, №4307. P. 842-845.

47. Morlet J.G., Jonson H.H., Troiano A.R. A new concept of hydrogen embrittlement in steel. J. Iron and Steel Institute, 1958, vol. 189. N 1. p. 57-41.

48. Орлов B.A., Гликман JI.A. К вопросу о механизме водородной хрупкости стали // Физико-химическая механика материалов, 1965, № 3. с. 2S9-303.

49. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных газопроводов. -М.: Металлургия. 1989.- 288 с.

50. Шабалов И.П., Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И. Стали для труб и строительных конструкций с повышенными эксплуатационными свойствами. -М: ЗАО «Металлургиздат», 2003 520 с.

51. Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И., Шафигин Е.К., Степашин A.M. Перспективы развития производства штрипса класса прочности К60 для газопроводных труб диаметром 1420 мм в условиях ОАО «НОСТА»/ Металлург. 2000. № 2. С. 3336.

52. Зикеев В.Н., Шафигин Е.К., Иржов Г.Г. и др. Свойства трубных сталей, природнолегированных хромом и никелем// МиТОМ. 2001, №5. С. 20-23.

53. Морозов Ю.Д., Филиппов Г.А., Степашин A.M. Выбор наиболее рациональных областей применения природно-легированных трубных сталей// Сталь. 2002. № 11. С. 67-71.

54. Лейкин И.М., Литвиненко Д.А., Рудченко А.В. Производство и свойства низколегированных сталей. -М.: Металлургия, 1972. 256 с.

55. Хайстеркамп Ф.,. Хулка К., Матросов Ю.И., Морозов Ю.Д., и др. Ниобийсодержащие низколегированные стали М.: «СП ИНТЕРМЕТ ИНЖЕНЕРИНГ». 1999. 90 с.

56. Christmann Н. Pipeline Techn. Cont. Ostende (Belgium). 1990. P.425-433.

57. Hulka K., Heisterkamp F. HSLA Steels 95. China Sci. & Techn. Press. Beijing (China). 1995. P. 543-551.

58. Akselsen O.M., Grong 0., Rorvik G. // Scand. Journal of Metallurgy 1990.№ 19. P. 258-264.

59. Akselsen 0. M., Grong 0., Rorvik G. // Scan. Journal of Metals, 1990. Bd 19. P. 258-264.

60. Heisterkamp F„ Hulka K„ Batte A. D. // WRC But. 373. New York. 1992. P. 17 -24.

61. Gladman Т., Duiieu D., Me Ivor I. D. Proseedings Microalloying'75: Union Carbide Corp. New York. 1977. P. 32-55.

62. Hulka K. Int. Conf. Clean Steel 4: The Institute of Materials. — London. 1992. P. 82-100.

63. Столяров В.И., Голованенко C.A., Франтов И.И. Терентьев А.В. Улучшение свойств сварного соединения труб большого диаметра путем оптимизации состава стали// Сталь. 1982. №5. С. 70-73.

64. Шафигин Е. К., Степашин А. М., Александров С. В. Освоение производства листового проката класса прочности К52 для сварных газонефтепроводных труб из дисперсионно-упрочняемых сталей // Металлург. 2000. № 2. С.23-25.

65. Hulka К., Heisterkamp F. Low Carbon Steels for the 90s. TMS. Warrendale (PA). 1993. P. 211-218.

66. Хулка К. Тенденции разработки сталей для труб большого диаметра. //Сталь. 1997.№ 10. С. 62.

67. Голованенко С.А., Сергеева Т. К. Микроструктурные аспекты разрушения при водородном охрупчивании газопроводных сталей// Сталь. 1984. № 7. С.-73.

68. Bleck W., Bode R., Hahn F.-J. // Thyssen Tech. Ber. 1990. №1.5. 69-85.

69. Obara Т., Satoh S., Nishida M., Irie T. // Paper pres. At «Int. Symp. On Gont, Annealing of Steel». Stockholm (S). 1984. 120 p.

70. Bleck W. etal. //Thyssen Techn. Ber. 1991. № 1. S. 43-52.

71. Gladman T. // Int. Conf. Clean Steel 4. The Institute of Materials. London. 1992. P. 3 24.

72. Gladman Т., Duiieu D., Me Ivor I. D. Proseedings Microalloying'75: Union Carbide Corp. New York. 1977. P. 32-55.

73. Hulka K. Int. Conf. Clean Steel 4: The Institute of Materials. — London. 1992. P. 82-100.

74. Головин C.A., Пушкар А. Микропластичность и усталость металлов. М.: Металлургия, 1980 239 с.

75. Головин С.А., Пушкар А., Левин Д.М. Упругие и демпфирующие свойства конструкционных металлических материалов. М.: Металлургия, 1987. 192 с.

76. Саррак В.И., Суворова С. О. Первая стадия деформационного старения железа // «Физика металлов и металловедение» т. 33, вып. 6, 1972. С. 13021302.

77. Саррак В.И., Суворова С. О. 200-градусный максимум внутреннего трения и остаточные микронапряжения в мартенсите.//Доклады Академии наук СССР 1973, т. 208, №2, С. 338-341.

78. Суворова С. О., Саррак В.И., Энтин Р.И. Исследование деформационного старения технического железа.// «Физика металлов и металловедение» 1964 т. 17, вып. 1 С. 105-111.

79. Саррак В.И., Суворова С. О. Сб. Аналитические возможности метода внутреннего трения, М:, Наука, 1973, с.70-75.

80. Суворова С. О., Саррак В.И., Энтин Р.И. Исследование деформационного старения железа методом внутреннего трения// Изв. АН СССР , Металлургия и горное дело, 1964, №4, с. 127

81. Конакова М.А., Королев М.И., Волгина Н.И., Чертов В.М. Связь долговечности магистральных газопроводов с технологией изготовления труб большого диаметра // Технология металлов. №3. 2005. С. 8-11.

82. Конакова М.А., Теплинский Ю.А., Романцев С.В., Филиппов А.И. Аварийные разрушения магистральных газопроводов // Технология металлов. №2. 2005. С. 17-22.

83. Тухбвтуллин Ф.Г. , Теплинский Ю.А., Шарыгин Ю.М. Механические свойства стали 17ГС при длительной эксплуатации труб в составе магистральных газопроводов. // Технология металлов. №8. 2003. С. 7-10.

84. Сагарадзе В.В., Филиппов Ю.И., Матвиенко Б.И. Коррозионное растрескивание аустенитных и ферритоперлитных сталей. Екатеринбург: УрО РАН, 2004, с.228.

85. Матвиенко А.Ф., Балдин А.В., Григорьев П.А. и др. Коррозионное растрескивание под напряжением сталей магистральных газопроводов. I. Аварийные разрушения // ФММ. 1998. Т. 86, вып. 2. С. 139— 146.

86. Матвиенко А.Ф., Сагарадзе В.В., Филиппов Ю.И. и др. Коррозионное растрескивание под напряжением сталей магистральных газопроводов. II. О взаимосвязи механических свойств и сопротивления КРН // ФММ. 1998. Т. 86, вып. 2. С. 147—155.

87. Матвиенко А.Ф., Филиппов Ю.И., Сагарадзе В.В. и др. Коррозионное растрескивание под напряжением сталей магистральных газопроводов. III. Особенности повреждения труб в околошовной зоне // ФММ. 2000. Т. 90, вып. З.С. 104—112.

88. Слепцов О.И., Большаков A.M., Лыглаев А.В., Татаринов Л.Н. // Деформация и разрушение материалов №3. 2006. С.21-23

89. Томкинс В. Инженерное проектирование с учетом коррозионной усталости // Коррозионная усталость металлов. Киев, 1982. С. 72—78.

90. Куксенко В. С., Ляшков Л. И., Савельев В. И. Акустическая эмиссия при зарождении и развитии микротрещин в сталях // Дефектоскопия. 1980. № 6. С. 57—64.

91. Косицына И.И., Сагарадзе В.В., Хакимова О.Н., Филиппов Ю.И. Коррозионностойкая аустенитная сталь с нитридным упрочнением // ФММ. 1991. №7. С. 179—183.

92. Логин Х.Д. Коррозия под напряжением. М.: Металлургия, 1970. 340 с.

93. Петров Л.Н., Тищенко В.Н., Чистов А.С. О коррозионно-электрохимическом факторе при развитии трещин коррозии под напряжением // Физ.-хим. механика материалов. 1979. № 4. С. 20—25.

94. Рябченков А.В., Герасимов В.И., Сидоров В. П. Коррозия аустенитных сталей под напряжением // Итоги науки и техники. Коррозия и защита от коррозии. М.; 1976. Т. 5. С. 48—54.

95. Сергеева Т. К. Разновидности стресскоррозии на магистральных газопроводах // Коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей. Проблемы. Решения. Мат. семинара / Под ред. В. Н. Лисина. Ухта, 1966. С. 117—127.

96. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением. М.: Машиностроение, 1990.

97. Сурков 10. П., Соколова О.М., Рыбалко В.Г., Малкова Л.Ф. Диагностика промышленных разрушений. Анализ причин разрушений и механизмов повреждаемости магистрального газопровода из стали 17ГС// ФММ. 1989. № 5. С. 95—97.

98. Оценки статической прочности и циклической долговечности магистральных нефтепроводов ВНИИСПТ методика, Уфа., 1990 г

99. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы М.: «Металлургия», 1971, 496 с. ЮЗ.Гриднев В.Н. и др. Сб. Республиканский межведомственный сборник, вып.23 «Наукова думка». Киев, 1968 с.43.

100. Потемкин К.Д. Термическая обработка и волочение высокопрочной проволоки , «Металлургиздат», 1959, с. 185.

101. Баскаков А. П., Заваров А. С. Изв. вузов. Черная металлургия, 1966, № 5, с. 162.

102. Зубов В. Я-, Баскаков А. П., Грачев С. В., Заваров А. С., Маликов Г. К.// Изв. вузов. Черная металлургия, 1965, № 10, с. 116.

103. Зубов В. Я., Баскаков А. П., Грачев С. В., Заваров А. С., Маликов Г. К. Сталь, 1965, №7, с. 164.

104. Зубов В. Я., Баскаков А. П., Грачев С. В., Заваров А. С., Антифеев В. А. Металлы, 1966, № 2, с. 76.

105. Красильников Л. А., Лысенко А. Г.// Сталь, 1964, № 5, с. 468.

106. Потемкин К. Д. В сб. «Современная технология термической обработки деталей машин». ЛДНТП, 1965, вып. 2, с. 36.

107. Красильников Л. А. //Сталь, 1966, № 6, с. 562.

108. И2.Кальнер Д. А. В сб. «Специальные стали и сплавы» (ЦНИИЧМ), вып. 17. Металлургиздат, 1960, с. 419.

109. Зубов В. Я., Полякова А. М. Труды УПИ, 1954, вып. 46, с. 74.

110. Зубов В. Я. Патентирование и волочение стальной проволоки. Металлургиздат, 1945, с. 115.

111. Красильников А. А., Чертоусов В. А. Низкотемпературный отпуск прядей для предварительно напряженных железобетонных конструкций // «Сталь» № 12, 1960, С. 18-22.

112. Михайлов К.В. Проволочная арматура для предварительно напряженного железобетона М.: Издательство литературы по строительству, 1964, с. 189.

113. Астрова Т. И. Анкеровка арматурных^стержней периодического профиля в бетонах средней и высокой прочности. Труды НИИЖБ, вып. 26. «Исследование прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных конструкций». Госстройиздат, 1962. с.21.

114. Боголюбский В. И., Голубев М. Н. Проволочные канаты. Металлурпиздат, 1950. с. 86.

115. Кохно В. И. Влияние начальных напряжений на релаксацию проволоки для напряженно армированного железобетона // «Сталь» № 2, 1962. с. 20-24.

116. Леонгардт Ф. Напряженно армированный железобетон и его практическое применение. Стройнздат, 1957.

117. Мелль Г. Предварительно напряженный железобетон. Гоостройиздат, 1958, с. 214.

118. Сарра к В. И., Энтин Р. И. О релаксационных процессах при отдыхе и низком отпуске закаленной стали // ДАН СССР, № 2, т. 127,1959.

119. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Коррозия и коррозионностойкие сплавы. М. : "Металлургия", 1973. 231 с.

120. Михайлов К. В. Случаи коррозии проволочной арматуры в пролетном строении моста.// «Транспортное строительство» № 3,1960.

121. Мирочник В.Л., Окенко А.П., Саррак В.И., Филиппов Г.А. Взаимодействие водорода с неметаллическими включениями разной формы в феррито-перлитных сталях// ФММ , 1983, т.56, вып. 2, С. 308-314.

122. Синельников В.А., Морозов Ю.Д., Филиппов Г.А. Материаловедческая концепция надежности металла труб магистральных нефнепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. 1997.№8. с.29-32.

123. Дмитриев В.Ф., Мурзаханов Г.Х., Филиппов Г.А. Оценка остаточного ресурса нефтепровода и планирование его капитального ремонта // Строительство трубопроводов. 1997, №3.с21-24.

124. Филиппов Г.А., Ливанова О.В., Дмитриев В.Ф. Деградация свойств металлов при длительной эксплуатации магистральных трубопроводов // Сталь. 2003. №2. с. 84-87.

125. ПО.Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций М.: Недра, 1985. -231 с.

126. Филиппов Г.А., Ливанова О.В. Влияние силовых условий эксплуатации трубопроводов на механические свойства и сопротивление разрушению металла трубопроводов// Сталь. 2003. №7. С.80-83.

127. Филиппов Г.А. Ливанова О.В. Взаимодействие дефектов структуры и деградация свойств конструкционных материалов.// Материаловедение №10, 2002 г. с. 17-21.

128. Нарусова Е.Ю., Филиппов Г.А. Замедленное разрушение высокопрочной арматурной проволоки из стали 85 //Транспортное строительство. 1991. №4. с. 30-32.

129. Блохин В.К., Нарусова Е.Ю., Ливанова О.В., Филиппов Г.А. Влияние длительной эксплуатации на конструкционную прочность арматурной проволоки // МиТОМ. 2003. №1. С. 9-13.

130. Левин Д. М. , Чуканов А.Н., Муравлева Л.В. Исследование повреждаемости трубных сталей по эффектам неупругой релаксации. Вестник Тамбовского университета. Тамбов, 1998, Вып. 3, с. 315-318.

131. Глазкова С. М., Кислюк И.В., Филиппов Г.А.Влияние примесей и микролегирования на сопротивление замедленному разрушению сталей // МИТОМ, 1987, №12, с.4-8.

132. Изотов В.И., Поздняков В.А., Филиппов Г.А. Влияние и механизм образования хрупких микротрещин в феррито-перлитной трубной стали при растяжении в условиях наводораживания // ФММ, 2001, т. 91, № 5, с. 84-89

133. Блантер М.С., Головин С.А.//Механическая спектроскопия металлических материалов. Изд-во МИА, 1994, 254 с.

134. МО.Скуднов В.А. Предельные пластические деформации металлов // М., Металлургия. 1989. 176 с.

135. Архангельская Е.А., Лепов В.В. Связная модель замедленного разрушения повреждаемой среды. // Физическая мезомеханика, 2001.Т. 4, №5. С.81-87.

136. Саррак В.И., Суворова С.О., Филиппов Г.А. Структурное состояние и склонность закаленной стали к задержанному разрушению // Сб. Трудов ЦНИИчермет "Прочность и пластичность металлов и сплавов." М. : "Металлургия", 1985.С. 65-71.

137. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Коррозия и коррозионностойкие сплавы. М. : "Металлургия", 1973. 231 с.

138. Саррак В.И., Филиппов Г.А. Хрупкость мартенсита // МиТОМ, 1978. №4. С. 21-26.

139. Саррак В.М., Сергеева Т.К., Филиппов Г. А. Временная зависимость прочности закаленной стали.// МиТОМ, 1976, №8, С. 25-30.

140. Браун У.Ф., Сроули Дж., Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. М.: Мир. 1972. 246 с.

141. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронографический анализ. М.: Металлургия, 1970. 336 с.

142. Миркин Л.Н. Рентгеноструктурный анализ. Справочное руководство. М.: Наука. 1976.325 с.